CN114689826B - 一种超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料测试技术领域，尤其公开了一种超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法。本发明通过对不含纤维和粗骨料的超高性能混凝土拌合物的流变性能进行测试，通过测定屈服应力、剪切速率‑时间等简单易得的流变参数，使用理论模型拟合内部结构恢复指数和弛豫时间等指数，即可评价包含纤维和粗骨料在内的超高性能混凝土物相稳定性。该评价方法与当前评价物相分布的破坏法与非破坏法相比，仅通过早期塑性阶段的流变指数即可评价超高性能混凝土硬化后的物相稳定分布程度，评价周期极短；且所需的屈服应力、剪切速率‑时间参数容易测得的，无需复杂程序处理，仅通过单一理论模型即可完成评价，相对传统方法具有无可比拟的优势。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料测试技术领域，具体来讲，涉及一种超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法。
背景技术
超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete，简称UHPC)是以极低水胶比、多元微细颗粒紧密堆积和微细钢纤维增韧等为主要制备技术特点的水泥基复合材料，并且随着UHPC制备技术和工程需求的不断发展，在UHPC体系中引入粗集料可有效减少胶材用量、抑制收缩变形，既有利于提升体积稳定性，又可一定程度提高弹性模量等力学性能。但是，基于因高减水剂用量和施工便利性而造成的新拌UHPC低屈服应力、高粘度和大流态的特性，这些组分的密度差异将会导致分层(沉降或上浮)从而引发体系不均匀，钢纤维、粗集料以及两者的叠加作用对UHPC拌合物的内部结构调控带来了巨大的挑战。
UHPC的突出优势是立足在基体与纤维之间的高效协同机制基础上，能够显著提升钢纤维的有效利用率以及充分发挥粗骨料的骨架作用，是实现UHPC压缩延性、高抗拉强度、拉伸塑性、高韧性和应变硬化、多缝开裂等行为的根本原因。因此，纤维和粗骨料在空间内的均匀分布对UHPC性能的影响至关重要。对于纤维和粗骨料的空间分布状态，常用的评价方法主要分为：破坏法和非破坏法。破坏法作为最常用的评价方法，也称作剖面图像法，主要是指切割硬化后的UHPC，进行剖面图像分析，再结合纤维、骨料分散系数计算公式，从而评价物相稳定性；而非破坏法则包括过X-CT断层扫描法、磁力法和太赫兹电磁波法，通过电磁信号的强弱，经程序转换为图像，再对物相的分布情况进行较为直观的评价。然而，上述方法虽然具有一定的可行性，但是其缺点与不足之处也显而易见。剖面图像法因需对硬化试块进行切割、打磨，其测试周期较长，且对材料造成不可逆破坏；而X-CT断层扫描法、磁力法和太赫兹电磁波法等无损检测法，虽然测试周期短且无破坏，但是检测成本极高、操作难度较大。
综上所述，急需建立一种测试周期短、操作简单且无损伤的超高性能混凝土内部物相稳定性的评价方法。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法，该评价方法对不含纤维和粗骨料的超高性能混凝土拌合物的流变性能进行测试，通过测定屈服应力、剪切速率-时间等简单易得的流变参数，使用理论模型拟合内部结构恢复指数和弛豫时间等指数，即可评价包含纤维和粗骨料在内的超高性能混凝土的物相稳定性，是一种非破坏式的简易评价方法。
为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法，其包括步骤：
S1、取超高性能混凝土净浆或超高性能混凝土砂浆作为第一试样，使用高精度流变仪，采用模型拟合法或恒定应力法测定所述第一试样的动态屈服应力；
S2、另取超高性能混凝土净浆或超高性能混凝土砂浆作为第二试样，先对所述第二试样进行不低于10s的预剪切，再在应力控制模式下，施加低于所述动态屈服应力的恒定剪切应力进行流变参数测试，采集不同时间下的剪切速率数据，获得剪切速率-时间数据曲线；
其中，当所述第二试样为超高性能混凝土净浆时，预剪切的剪切速率为80s-1～120s-1，当所述第二试样为超高性能混凝土砂浆时，预剪切的剪切速率为15s-1～60s-1；
S3、从所述剪切速率-时间数据曲线中获取不同时刻下的剪切速率，采用下式1拟合计算所述超高性能混凝土净浆或所述超高性能混凝土砂浆的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T：
其中，为t时刻下的剪切速率，/>为施加所述恒定剪切应力的初始时刻下的剪切速率；
S4、所述内部结构恢复指数r在1＜r＜3的范围内越大、且所述结构恢复弛豫时间T越接近于0，表示所述超高性能混凝土的内部物相越好。
进一步地，在所述步骤S1中，采用模型拟合法测定所述动态屈服应力的具体方法为：先使用Herschel-Bulkley模型测定所述动态屈服应力；若Herschel-Bulkley模型中的流变特性指数n≤2时，变更使用改进Bingham模型确定所述动态屈服应力。
进一步地，在所述步骤S1中，采用恒定应力法测定所述动态屈服应力的具体方法为：采取剪切速率与剪切应力交替的控制模式，待所述第一试样进行第一次预剪切后，施加第一恒定剪切应力进行测试，再对所述第一试样进行第二次预剪切，再施加第二恒定剪切应力进行测试，依次交替进行“预剪切”和“恒定剪切应力进行测试”的操作n次，直至测得的剪切速率从接近于0s-1开始突然增大，确认此时施加的第n恒定剪切应力为所述动态屈服应力；其中，所述第一恒定剪切应力至所述第n恒定剪切应力按照递增的顺序变化。
进一步地，所述步骤S1中采用恒定应力法测定所述动态屈服应力时，当所述第一试样为超高性能混凝土净浆时，每一次预剪切的剪切速率均为80s-1～120s-1，当所述第一试样为超高性能混凝土砂浆时，每一次预剪切的剪切速率均为15s-1～60s-1。
进一步地，所述高精度流变仪为数据采集时间间隔不超过0.05s的同轴圆筒流变仪或平板旋转流变仪。
进一步地，所述超高性能混凝土净浆为水胶比小于0.2，且不含砂、石骨料和纤维的低水胶比胶材体系；所述超高性能混凝土砂浆为水胶比小于0.2，且不含粗骨料和纤维的低水胶比胶砂体系。
本发明通过对不含纤维和粗骨料的超高性能混凝土拌合物的流变性能进行测试，通过测定屈服应力、剪切速率-时间等简单易得的流变参数，使用理论模型拟合内部结构恢复指数和弛豫时间等指数，即可评价包含纤维和粗骨料在内的超高性能混凝土物相稳定性。该评价方法与当前评价物相分布的破坏法与非破坏法相比，仅通过早期塑性阶段的流变指数即可评价超高性能混凝土硬化后的物相稳定分布程度，评价周期极短；且所需的屈服应力、剪切速率-时间参数容易测得的，无需复杂程序处理，仅通过单一理论模型即可完成评价，相对传统方法具有无可比拟的优势。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法的原理图；
图2是根据本发明的实施例1中第一UHPC净浆的剪切速率-时间数据曲线；
图3是根据本发明的实施例1中第二UHPC净浆的剪切速率-时间数据曲线；
图4是根据本发明的实施例2中第一UHPC砂浆的剪切速率-时间数据曲线；
图5是根据本发明的实施例2中第二UHPC砂浆的剪切速率-时间数据曲线；
图6是根据本发明的实施例3中第三UHPC净浆的剪切速率-时间数据曲线；
图7是根据本发明的实施例3中第三UHPC净浆的剪切速率-时间数据曲线。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
研究表明，混凝土拌合物的稳定性是其内部各物相迁移的结果，而拌合物的流变性能(塑性粘度、屈服应力、触变性等)决定着内部物相迁移行为。纤维和粗骨料在超高性能混凝土的基体内部空间自然分布情况主要由新拌浆体的流变参数决定。屈服应力的大小直接决定了纤维和骨料能否沉降，而体系粘度的高低则会影响纤维和骨料沉降速率。本发明的发明人在若干研究经验中发现，高屈服应力及体系粘度虽然有利于纤维、骨料的稳定，但是仅从塑性粘度和屈服应力角度来评价具有低屈服应力特性超高性能混凝土的物相稳定性显然并不合适。因此，对于大流态的超高性能混凝土，通过提高其拌合物的内部结构重建速率，以不含纤维、粗骨料的超高性能混凝土拌合物流变学参数来表征硬化后超高性能混凝土的纤维、粗骨料等内部物相的稳定性是行之有效的评价方法。
为此，本发明的发明人基于前述认知，提出了一种测定流变性能并结合模拟计算来评估超高性能混凝土内部物相稳定性的方法，克服了现有技术中剖面图像法所带来的破坏以及X-CT断层扫描法、磁力法和太赫兹电磁波法等非破坏法所带来的检测成本高及操作难度大的问题。
本发明提供的该超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法，其包括下述步骤：
在步骤S1中，取超高性能混凝土净浆或超高性能混凝土砂浆作为第一试样，使用高精度流变仪，采用模型拟合法或恒定应力法测定该第一试样的动态屈服应力。
具体来讲，当采用模型拟合法时，具体测定方法为：首先使用Herschel-Bulkley模型测定；当该Herschel-Bulkley模型中的流变特性指数n≤2时，则使用改进Bingham模型来确定。
而当采用恒定应力法时，其具体测定方法为：采取剪切速率与剪切应力交替的控制模式，待第一试样进行第一次预剪切后，先施加较小的恒定剪切应力进行测试，再对第一试样进行第二次预剪切，再增大所施加的恒定剪切应力进行测试，交替进行“预剪切”和“恒定剪切应力进行测试”的操作，直至测得的剪切速率从接近于0s-1开始突然增大，确认此时施加的恒定剪切应力即为动态屈服应力。
需要说明的是，可采用经验判断来常识性地选取上述第一次施加的第一恒定剪切应力，然后按照由小到大的递进方式来施加第二、第三、……、第n恒定剪切应力，直至获取“剪切速率从接近于0s-1开始突然增大”的状态，即可确认此时施加的第n恒定剪切应力为动态屈服应力；也就是说，在上述若干次的恒定剪切应力的施加过程中，会出现剪切速率先下降再上升的变化趋势，而剪切速率的拐点处对应施加的恒定剪切应力即为所述动态屈服应力。但是，如并未获得剪切速率的上述变化趋势，而是仅存在上升的变化趋势，则表明施加的第一恒定剪切应力太大，需调小第一恒定剪切应力的数值而重新测量，直至由上述规则获得动态屈服应力。
进一步地，所述步骤S1中采用恒定应力法测定所述动态屈服应力时，当所述第一试样为超高性能混凝土净浆时，每一次预剪切的剪切速率均为80s-1～120s-1，当所述第一试样为超高性能混凝土砂浆时，每一次预剪切的剪切速率均为15s-1～60s-1。
前述高精度流变仪可以优选为数据采集时间间隔不超过0.05s的同轴圆筒流变仪或平板旋转流变仪。
在步骤S2中，另取超高性能混凝土净浆或超高性能混凝土砂浆作为第二试样，先对第二试样进行不低于10s的预剪切，再在应力控制模式下，施加低于步骤S1测得的动态屈服应力的恒定剪切应力进行流变参数测试，采集不同时间下的剪切速率数据，获得剪切速率-时间数据曲线。
其中，当第二试样为超高性能混凝土净浆时，控制预剪切的剪切速率为80s-1～120s-1；而当第二试样为超高性能混凝土砂浆时，则控制预剪切的剪切速率为15s-1～60s-1即可；
在本步骤中，因为原材料和配合间的差别，会导致超高性能混凝土的浆体絮凝结构的不同，为使不同浆体在测试前处于相同的初始状态，因此需要先对第二试样进行预剪切。同时，考虑到浆体的静置损失(即流变性能的时变效应)，所述第二试样可以是重新配制的另一份超高性能混凝土净浆或超高性能混凝土砂浆，也可以是步骤S1中测完动态屈服应力后的第一试样经重新搅拌而获得。
在步骤S3中，从剪切速率-时间数据曲线中获取不同时刻下的剪切速率，采用下式1拟合计算超高性能混凝土净浆或超高性能混凝土砂浆的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T：
在式1中，为t时刻下的剪切速率，/>为施加恒定剪切应力的初始时刻下的剪切速率。
图1示出了本发明提供的超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法的原理。从图1中可以看出，先施加一定剪切速率的预剪过程，使超高性能混凝土的浆体处于相同的测试初始状态，对应图1中初始阶段的水平实线线段；再施加低于其屈服应力的恒定剪应力，相比于破坏动力学，此时重建动力学占据主导，浆体结构重建会导致剪切速率的逐渐降低对应图1中中间阶段的虚线曲线；因此，测试在此过程中剪切速率随时间的变化即可用于表征浆体的结构重建。
在步骤S4中，通过获取的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T的数值，并结合下述规律判断超高性能混凝土的内部物相稳定性。
具体来讲，若内部结构恢复指数r在1＜r＜3的范围内越大，且结构恢复弛豫时间T(一般而言，T的数值大小处于10-2数量级)越接近于0，则表示该超高性能混凝土的内部物相越好。
需要说明的是，大流态超高性能混凝土拌合物稳定性差的原因主要在于，由于超高性能混凝土拌合物的初始流动度较大，在搅拌入模后的一段时间内，其流变参数相对稳定，因搅拌等方式引起的剪切作用破坏了超高性能混凝土拌合物的内部结构，内部结构的解离导致纤维、骨料等物相可以在相对较长的一段时间内进行小阻力的沉降。因此，考虑如何在超高性能混凝土拌合物搅拌入模后，使其内部结构迅速重建，提高拌合物的内部结构重建速率，才是解决大流态的超高性能混凝土拌合物稳定性的关键。由于当浆体所受剪切应力大于屈服应力时，其内部结构被完全破坏，此剪切应力下所对应的剪切速率会逐渐增大至恒定数值；而当施加的剪应力低于其屈服应力，此时内部结构重建速率高于破坏速率，在该阶段，剪切应力所对应的剪切速率会逐渐减小并稳定在某一很低的水平，甚至接近于0。
基于上述原理，对测得的剪切速率-时间数据曲线，经理论模型进行拟合，通过拟合得到的内部结构恢复指数和弛豫时间，即可使用不含纤维和粗骨料的超高性能混凝土拌合物流变学参数来评价具有多相体系超高性能混凝土的内部物相稳定性。因此，在本发明提供的上述评价方法中，所采用的超高性能混凝土净浆指水胶比小于0.2，且不含砂、石骨料和纤维的低水胶比胶材体系；超高性能混凝土砂浆指水胶比小于0.2，且不含粗骨料和纤维的低水胶比胶砂体系。
以下将通过具体的实施例来说明本发明提供的该评价方法。
实施例1
首先，使用超高性能混凝土预混料(无砂)和/>系列聚羧酸高效减水剂，在添加和不添加/>混凝土增稠剂情况下，制备出两种UHPC净浆；分别记作第一UHPC净浆和第二UHPC净浆。
然后，通过本发明提供的评价方法分别测定第一UHPC净浆和第二UHPC净浆的内部结构恢复指数和结构恢复弛豫时间。
具体来讲，第一UHPC净浆和第二UHPC净浆的内部结构恢复指数和结构恢复弛豫时间的测定方法均采用下述方法：(1)将UHPC净浆装入平板旋转流变仪的料仓中，采用“100s-1预剪—1Pa恒定剪切应力—100s-1预剪—3Pa恒定剪切应力—100s-1预剪—5Pa恒定剪切应力—100s-1预剪—10Pa恒定剪切应力—100s-1预剪—15Pa恒定剪切应力—100s-1预剪-20Pa恒定剪切应力—100s-1预剪—20Pa恒定剪切应力”的交替控制模式，使用恒定应力法测定UHPC净浆的动态屈服应力。
(2)新取UHPC净浆样品仍在100s-1下进行预剪切30s，在应力控制模式下，施加低于其动态屈服应力的恒定剪切应力进行流变参数测试，控制采集间隔为0.01s，采集剪切速率-时间数据曲线。
其中，第一UHPC净浆和第二UHPC净浆的剪切速率-时间数据曲线分别如图2和图3所示。
(3)根据获得的剪切速率-时间数据曲线，使用上式1分别计算获得第一UHPC净浆和第二UHPC净浆的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T。
实施例2
首先，使用超高性能混凝土预混料(无砂)、粒径不超过1.18mm的普通河砂以及/>系列聚羧酸高效减水剂，在添加和不添加/>混凝土增稠剂情况下，制备出两种UHPC砂浆；分别记作第一UHPC砂浆和第二UHPC砂浆。
然后，通过本发明提供的评价方法分别测定第一UHPC砂浆和第二UHPC砂浆的内部结构恢复指数和结构恢复弛豫时间。
具体来讲，第一UHPC砂浆和第二UHPC砂浆的内部结构恢复指数和结构恢复弛豫时间的测定方法采用下述方法：(1)将UHPC砂浆装入同轴圆筒流变仪的料杯中，采用“50s-1预剪，0s-1—50s-1—0s-1的线性升速和降速模式”进行流变测试，先采用Herschel-Bulkley模型进行数据拟合，其中第一UHPC砂浆的流变特性指数n为1.56，改用改进Bingham模型确定第一UHPC砂浆的动态屈服应力；而第二UHPC砂浆的流变特性指数n为2.13，则继续使用Herschel-Bulkley模型进行拟合。
(2)新取UHPC砂浆样品仍在50s-1下进行预剪切20s，在应力控制模式下，施加低于其动态屈服应力的恒定剪切应力进行流变参数测试，控制采集间隔为0.03s，采集剪切速率-时间数据曲线。
其中，第一UHPC砂浆和第二UHPC砂浆的剪切速率—时间的数据曲线分别如图4和图5所示。
(3)根据获得的剪切速率-时间数据曲线，采用上式1分别计算获得第一UHPC砂浆和第二UHPC砂浆的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T。
实施例3
首先，使用超高性能混凝土预混料(无砂)、粒径不超过1.18mm的普通河砂以及/>系列聚羧酸高效减水剂，在添加和不添加/>混凝土增稠剂情况下，制备出两种UHPC砂浆；分别记作第三UHPC砂浆和第四UHPC砂浆。
然后，通过本发明提供的评价方法分别测定第三UHPC砂浆和第四UHPC砂浆的内部结构恢复指数和结构恢复弛豫时间。
具体来讲，第三UHPC砂浆和第四UHPC砂浆的内部结构恢复指数和结构恢复弛豫时间的测定方法采用下述方法：(1)将UHPC砂浆装入同轴圆筒流变仪的料杯中，采用“30s-1预剪，0s-1—30s-1—0s-1的线性升速和降速模式”进行流变测试，先采用Herschel-Bulkley模型进行数据拟合，其中第三UHPC砂浆的流变特性指数n为1.56，改用改进Bingham模型确定第三UHPC砂浆的动态屈服应力；而第四UHPC砂浆的流变特性指数n为2.35，则继续使用Herschel-Bulkley模型进行拟合。
(2)新取UHPC砂浆样品仍在30s-1下进行预剪切10s，在应力控制模式下，施加低于其动态屈服应力的恒定剪切应力进行流变参数测试，控制采集间隔为0.03s，采集剪切速率-时间数据曲线。
其中，第三UHPC砂浆和第四UHPC砂浆的剪切速率—时间的数据曲线分别如图6和图7所示。
(3)根据获得的剪切速率-时间数据曲线，采用上式1分别计算获得第三UHPC砂浆和第四UHPC砂浆的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T。
上述各实施例中的UHPC净浆和UHPC砂浆的组分如下表1所示。
表1各实施例中UHPC净浆或UHPC砂浆的组分
上述各实施例中的UHPC净浆和UHPC砂浆的流变性能、及内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T等稳定性拟合指数列于表2中。
表2各实施例中UHPC净浆或UHPC砂浆的流变性能及稳定性拟合指数
为了评估本发明提供的上述评价方法的可靠性，采用现有技术中的剖面图像法进行同以上各实施例中UHPC净浆或UHPC砂浆相同配比、但增加钢纤维和/或粗骨料的试模的测定，来作为对比实验。
对比例1
加入6mm长平直型钢纤维，其它组分和制备条件与实施例1中相同，获得第一对比净浆和第二对比净浆。
分别将第一对比净浆和第二对比净浆浇入100mm*100mm*100mm的立方体试模；待硬化后，将试块纵向切割，经打磨和表面处理后，拍照并进行图像处理；按照下式2计算第一对比净浆和第二对比净浆中钢纤维的均匀分散系数，用以表征刚纤维在二者中的稳定性。
在式2中，t为切割面所采集的图像张数，本次t＝20；Xi为第i张图像里的钢纤维根数；Xave为采集所有图像中钢纤维根数的平均值；α为钢纤维分散系数，其越接近于1，表示钢纤维分散越均匀。
对比例2
加入粒径为5mm～10mm的玄武岩石子，其它组分和制备条件与实施例2中相同，获得第一对比砂浆和第二对比砂浆。
分别将第一对比砂浆和第二对比砂浆浇入100mm*100mm*100mm的立方体试模；待硬化后，将试块纵向切割，经打磨和表面处理后，拍照并进行图像处理；按照下式3计算第一对比砂浆和第二对比砂浆中粗骨料的均匀分散系数，用以表征粗骨料在二者中的稳定性。
在式3中，Pi为某等份中骨料的面积与该等份的面积比例；为Pi的平均值；SI为骨料分散系数，其值越大，表示骨料分布均匀程度越低，即UHPC的稳定性越差。
对比例3
加入12mm平直型钢纤维和粒径为5mm～10mm的玄武岩石子，其它组分和制备条件与实施例3中相同，获得第三对比砂浆和第四对比砂浆。
分别将第三对比砂浆和第四对比砂浆浇入100mm*100mm*100mm的立方体试模；待硬化后，将试块纵向切割，经打磨和表面处理后，拍照并进行图像处理；分别按照上式2和上式3计算钢纤维和粗骨料在第三对比砂浆和第四对比砂浆中的均匀分散系数，用以表征钢纤维和粗骨料在二者中的稳定性。
下表3中示出了上述各比例中的对比净浆和对比砂浆的组分。
表3各对比例中对比净浆或对比砂浆的组分
上述各对比例中的对比净浆和对比砂浆中钢纤维和/或粗骨料的分布指数列于表4中。
表4各对比例中对比净浆或对比砂浆中钢纤维和/或粗骨料的分布指数
从表4中每一个对比例中一组对比净浆或对比砂浆的纤维分散系数α及骨料分散系数SI对比可知，含有增稠剂的对比净浆或对比砂浆具有更大的纤维分散系数α和更小的骨料分散系数SI，表明含有增稠剂的对比净浆或对比砂浆相较不含增稠剂的对比净浆或对比砂浆具有更加均匀的钢纤维、骨料分布状态。
对比上表2中每一个实施例中一组UHPC净浆或UHPC砂浆的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T的变化趋势可知，含有增稠剂的UHPC净浆或UHPC砂浆具有更大的内部结构恢复指数r和更小的结构恢复弛豫时间T，表明含有增稠剂的UHPC净浆或UHPC砂浆相较不含增稠剂的UHPC净浆或UHPC砂浆将具有更加均匀的物相分布状态。可见，根据本发明提供的评价方法与根据现有技术中的剖面图像法对同一配比下的UHPC拌合物得出一致的结论，即表明本发明提供的该评价方法可靠。
与此同时，通过表4中各对比例提供的对比净浆或对比砂浆表现出来的钢纤维分散系数α及骨料分散系数SI，可以看出，对于六种不同的组分配比，第四对比砂浆多对应的组分配比的物相分布性最好；而相应在表2中，第四UHPC砂浆所表现出的内部结构恢复指数r最接近于3、且结构恢复弛豫时间T最接近于0，也表现出最好的物相分布。
因此说，依赖本发明提供的该评价方法，其中测得的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T不仅可以通过与0＜r＜3及T是否接近于0来对一个UHPC净浆或UHPC砂浆的物相分布稳定性进行定性评估，还优选可以通过对比两个UHPC净浆或UHPC砂浆的r和T值大小比较来有效评价纤维、骨料等物相在超高性能混凝土内部中的均匀分布情况，进而对超高性能混凝土拌合物的稳定性进行定量表征与评价。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (6)
1.一种超高性能混凝土内部物相稳定性的流变学评价方法，其特征在于，包括步骤：
S1、取超高性能混凝土净浆或超高性能混凝土砂浆作为第一试样，使用高精度流变仪，采用模型拟合法或恒定应力法测定所述第一试样的动态屈服应力；
S2、另取超高性能混凝土净浆或超高性能混凝土砂浆作为第二试样，先对所述第二试样进行不低于10s的预剪切，再在应力控制模式下，施加低于所述动态屈服应力的恒定剪切应力进行流变参数测试，采集不同时间下的剪切速率数据，获得剪切速率-时间数据曲线；
其中，当所述第二试样为超高性能混凝土净浆时，预剪切的剪切速率为80s-1～120s-1，当所述第二试样为超高性能混凝土砂浆时，预剪切的剪切速率为15s-1～60s-1；
S3、从所述剪切速率-时间数据曲线中获取不同时刻下的剪切速率，采用下式1拟合计算所述超高性能混凝土净浆或所述超高性能混凝土砂浆的内部结构恢复指数r和结构恢复弛豫时间T：
其中，为t时刻下的剪切速率，/>为施加所述恒定剪切应力的初始时刻下的剪切速率；
S4、所述内部结构恢复指数r在1＜r＜3的范围内越大、且所述结构恢复弛豫时间T越接近于0，表示所述超高性能混凝土的内部物相越好。
2.根据权利要求1所述的流变学评价方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用模型拟合法测定所述动态屈服应力的具体方法为：先使用Herschel-Bulkley模型测定所述动态屈服应力；若Herschel-Bulkley模型中的流变特性指数n≤2时，变更使用改进Bingham模型确定所述动态屈服应力。
3.根据权利要求1所述的流变学评价方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用恒定应力法测定所述动态屈服应力的具体方法为：采取剪切速率与剪切应力交替的控制模式，待所述第一试样进行第一次预剪切后，施加第一恒定剪切应力进行测试，再对所述第一试样进行第二次预剪切，再施加第二恒定剪切应力进行测试，依次交替进行“预剪切”和“恒定剪切应力进行测试”的操作n次，直至测得的剪切速率从接近于0s-1开始突然增大，确认此时施加的第n恒定剪切应力为所述动态屈服应力；
其中，所述第一恒定剪切应力至所述第n恒定剪切应力按照递增的顺序变化。
4.根据权利要求3所述的流变学评价方法，其特征在于，所述步骤S1中采用恒定应力法测定所述动态屈服应力时，当所述第一试样为超高性能混凝土净浆时，每一次预剪切的剪切速率均为80s-1～120s-1，当所述第一试样为超高性能混凝土砂浆时，每一次预剪切的剪切速率均为15s-1～60s-1。
5.根据权利要求1～4任一所述的流变学评价方法，其特征在于，所述高精度流变仪为数据采集时间间隔不超过0.05s的同轴圆筒流变仪或平板旋转流变仪。
6.根据权利要求5所述的流变学评价方法，其特征在于，所述超高性能混凝土净浆为水胶比小于0.2，且不含砂、石骨料和纤维的低水胶比胶材体系；所述超高性能混凝土砂浆为水胶比小于0.2，且不含粗骨料和纤维的低水胶比胶砂体系。
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