0引言

混凝土的可泵性对混凝土配合比参数有较强的依赖性，如用水量、级配、骨料粒形、砂率、水胶比、掺合料等，其中单位用水量由于对混凝土的坍落度影响明显，因此对混凝土的流变性和可泵性也影响明显。混凝土的流变性能是指能够反映混凝土流动过程中剪切应力与剪切速率变化关系的参数，对于混凝土，主要参数是塑性粘度和屈服剪切应力。泵送混凝土由于需要在管道中流动，受到管道摩擦力和泵送推力的联合作用，会在泵送过程中发生离析、堵管等现象，其严重程度与混凝土的内聚力以及与管道的摩擦力有很大关系。混凝土的内聚力与流变参数中的粘度密切相关，粘度越大，则内聚力越大，越不容易离析，但同时与管道的摩擦力越大，沿程的泵压损失会增大，可泵性变差，因此混凝土的粘度并不是越大越好。混凝土的单位用水量一般与粘度也有密切关系，重点研究单位用水量变化对混凝土流变参数的影响以及对泵送过程中的泵压损失的影响。

1原材料

水泥采用华新水泥（昭通）有限公司P·O52.5普通硅酸盐水泥，水泥比表面积为380m²/kg，水泥物理理学性能见表1，所用水泥满足GB175-2007的技术要求。

减水剂采用石家庄市长安育才建材有限公司提供的GK-3000型聚羧酸高性能减水剂（缓凝型），厂家推荐使用掺量（折固）为0.6%～0.8%。

细集料采用云南省昭通市巧家县金塘湾沙石厂生产的天然砂，细度模数为2.8，级配较好，为级配II区的中砂。粗集料采用云南省大山头砂石料厂生产的5～25mm连续级配碎石，粗集料粒形较好，颗粒饱满，针片状含量少。

2用水量对混凝土流变参数的影响

采用固定水胶比0.33、砂率36%，调整单方用水量拌制混凝土，不同用水量的混凝土配合比见表2。

2.1用水量对混凝土流变参数的影响

不同用水量混凝土的坍落度、扩展度、含气量和流变参数（粘度、屈服剪切应力）的测试结果见表3。

由表3可知，单方用水量在140kg/m³～153kg/m³范围内，混凝土含气量变化范围为2.7%～3.9%，单方用水量的变化会对混凝土含气量产生一定的影响，但影响不大。

由表3和图1可以看出，单方用水量在140kg/m³～153kg/m³范围内，用水量越大，坍落度和扩展度越大，坍落度的变化范围为170～240mm，扩展度的变化范围为375～705mm。由图2可以看出单方用水量为140kg/m³时，混凝土较粘稠，工作性不佳。由图3可知，当用水量为153kg/m³时，拌合物已接近自流平，但骨料外露且稍有泌水。

由表4和图4可以看出，单方用水量在140kg/m³～153kg/m³范围内，粘度和屈服剪切应力随着用水量的增加逐渐减小，与坍落度和扩展度的变化趋势相反。粘度的变化范围为56.8Pa·s～232.4Pa·s，屈服剪切应力的变化范围为1163.9Pa·s～128.4Pa·s，单方用水量为153kg/m³时粘度和屈服剪切应力较140kg/m³用水量时分别降低了约76%和89%，作用效果明显。冰岛建筑研究院在这方面做了大量研究工作，也得到了类似的结果。

上述结果表明，可通过提高混凝土单方用水量的方法来改善拌合物的工作性和流动性；但水胶比一定的条件下，用水量越大，拌合物离析、泌水的风险越大，且单方混凝土胶材用量也越大，如用水量为153kg/m³时，水泥用量已达到了494kg/m³。综合考虑，用水量取145kg/m³～148kg/m³较为合适，此时单方混凝土胶材用量小于480kg/m³，拌合物粘度低于200Pa·s，且单方用水量为148kg/m³时，混凝土工作性较好，如图5所示，流动性较好，且没有离析和泌水。

2.2用水量对混凝土抗压强度的影响

不同用水量条件下混凝土3d、7d和28d的抗压强度测试结果见表4。

由表4可知，水胶比一定的条件下，单方用水量在140kg/m³～150kg/m³范围内变化，混凝土各龄期强度变化不大，3d、7d和28d抗压强度分别不低于64.6MPa、70.5MPa和77MPa；但当用水量为153kg/m³时，3d、7d和28d抗压强度较基准配合比混凝土（用水量145kg/m³）分别降低了12%、5%和5%，这与拌合物稍有离析、泌水有关。

2.3用水量对混凝土管道流变特性的影响

不同单方用水量对混凝土单位长度泵送压力损失的影响结果见表5和图6。

由表5和图6可知，在单方用水量在140kg/m3～153kg/m³范围内，30m³/h和50m³/h泵送速度下混凝土单位长度压力损失随着用水量的增加，呈先增加后降低的趋势，用水量为143kg/m³时，30m³/h和50m³/h泵送速度下混凝土单位长度压力损失最大，分别为32.5kPa和35.5kPa，用水量在143kg/m³继续增加时，泵送压力损失一直下降，当用水量为153kg/m³时，30m3/h和50m3/h泵送速度下混凝土单位长度压力损失分别降低至5.3kPa和6.2kPa。

随着用水量的增加，粘度和屈服剪切应力逐渐减小，粘度由232.4Pa·s降低至56.8Pa·s，屈服剪切应力由1163.9Pa降低至128.4Pa。原因主要是水泥浆体量增多，降低了与管壁的摩擦阻力。用水量会影响混凝土的粘聚性、保水性等性能，用水量太大，可能会导致混凝土产生离析、泌水现象。

通过上述不同单方用水量对混凝土抗压强度、流变参数（粘度和屈服剪切应力）、单位长度压力损失的影响分析，用水量在145kg/m³～148kg/m³时，混凝土流动性较好，抗压强度变化不明显，且能够满足强度要求，粘度低于200Pa·s，因此，较佳的单方用水量范围为145kg/m³～148kg/m³。

3结语

通过不同单方用水量对混凝土抗压强度、流变参数（粘度和屈服剪切应力）、管道中流动特性的影响研究，发现单方用水量在一定范围内，对混凝土3d、7d、28d的抗压强度影响不大；流变参数随着单方用水量的增加而降低，是因为水泥浆体的增多降低了混凝土与管壁之间的摩擦阻力，但用水量过多会引起混凝土的离析、泌水，因此要在保证混凝土流动性的同时降低粘度，在研究使用的原材料的基础上，建议单方用水量控制在145kg/m³～148kg/m³。

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