1、概述

本说明的目的是介绍流变学，并介绍MCMR可移动式混凝土流变仪以及如何使用它来评估新拌混凝土的性能。简单介绍新拌混凝土流变学测量的原理以及相关参数，阐述混凝土的触变行为以及如何评价这一重要特性。希望读者能够意识到使用流变学与经验可操作性方法相比的好处。

2、了解混凝土新拌特性的重要性

混凝土是一种颗粒混合材料，根据混合料的比例，具有各种新拌和硬化的特性。除了硬化混凝土在强度、耐久性等方面的重要性能性外，新拌性能对于不同浇注应用也非常重要。对于任何给定的浇筑应用，新拌混凝土必须以一定的方式流动，以填充模具，封装所有钢筋和其他嵌入件，并创建致密结构。

基本上，新拌混凝土的性能可以用两种不同的特性来描述：流动阻力和流动时的性能。混凝土流动太快，可能容易发生离析，流动太慢，又会增加浇注操作的难度，影响最终浇筑效果。因此，对于不同的应用场合，设计相应混凝土混合料以获得最佳性能具有重要意义。但是，我们如何实现所需的特性呢？

测试混凝土新拌特性最广泛使用的方法是就用标准坍落圆锥筒测量混凝土的坍落度，坍落度值描述了混凝土在重力作用下的变形能力，然而，坍落度试验对于很多愈来愈多的新型混凝土并不适用。新材料与配合比增加了确定混凝土和易性的难度，可导致不正确的塌落度实验结果。还有一些其他的混凝土和易性试验方法，大都提供单点结果，不能准确描述分析不同浇注工艺所需的新拌混凝土整体和易性能。

另一种就是应用流变学测量。流变学是研究流体（液体或“软”固体）在外力作用下的流动和变形的科学。流变测量的基本原理是以可控的方式使流体材料变形，同时记录材料对变形的抵抗力。有多种不同的方法以可控方式使材料变形，

滑动平行板        同心圆筒         锥-板        板-板（旋转）

图1 在两个曲面之间控制材料变形的方法示例

其中一些方法如图1所示。用于流变测量的仪器称为流变仪，大多数流变仪都采用同心圆筒或板-板（旋转）的几何结构。虽然流体流变学在混凝土上的应用被证明很有前景，但是传统上的流变仪体积大而且昂贵，不太适合于现场使用。

3、MCMR流变仪结构

适应行业需要，突破当今和易性测试方法的局限。研制开发MCMR可移动式混凝土流变仪，一人即可完成搬运、安装、测试，测试操作全部自动化，可在60秒内完成。MCMR可移动式混凝土流变仪采用同心圆筒结构，包括作为容器的外圆筒和四叶片结构旋转内圆筒，如图2所示。在两圆筒之间的间隙中剪切混凝土，一圆筒静止，另一圆筒旋转。旋转叶片导致外筒与叶片之间间隙中的新拌混凝土塑   图2 MCMR的同心圆筒结构

性变形。在混凝土塑性变形过程中，MCMR流变仪实时记录实际转速和维持目标转速所需的扭矩。

4、MCMR流变仪测试

新拌混凝土的特性可以描述为流动阻力和混凝土流动时的行为。在流变学术语中，对流动的阻力称为屈服应力，流动期间的性能控制行为称为塑性粘度。这些参数可以通过MCMR流变仪试验得到。通过MCMR流变仪主要可以进行两种混凝土流变学测试：静态应力增长测试和动态流变曲线试验。试验的选择取决于需要测量的流变性能。

静态应力增长测试：以恒定转速非常缓慢地剪切混凝土，并实时测量记录扭矩，绘制曲线。试验过程中得到的最大扭矩对应于材料静态屈服应力，表示从静止状态到开始流动所需克服的应力。典型的应力增长测试曲线如图3所示。

图3 静态应力增长测试曲线

动态流变曲线测试：由于Bingham（宾汉姆）模型在代表大多数混凝土混合料方面的准确性和简单性，MCMR流变仪选用Bingham模型：

，

其中：-剪切应力，-屈服应力，-塑性粘度，-剪切速率

在动态流变曲线测试中，转速通常从零增加到一个相对较高的值，在该值中保持一定的时间，以破坏触变结构。之后转速逐级降低，且每级都保持足够的时间，以便转速降低到下一级之前，所产生的扭矩达到平衡值。这种转速控制模式如图4中蓝色曲线所示（图4中的红色曲线为相应扭矩）。

图4 MCMR流变仪的典型转速设置

流变仪实时测量扭矩和转速，通过x轴上的转速和y轴上每个速度对应的平衡扭矩值来绘制曲线，如图5所示。对于混凝土流变曲线测试，最常见的响应是以Y值作为扭矩轴上的截距，V值作为曲线的斜率。

图5 动态流变测试曲线

与新拌混凝土特性相关，Y值表示流动阻力，V值表示混凝土流动后的行为。高Y值意味着流动阻力高，在振捣时流动缓慢，如果以坍落度试验为例，则意味着坍落度值低。

MCMR软件将Y值和V值转换为剪切应力和剪切速率，绘制流变曲线。依据流变曲线中剪切应力与剪切速率的关系来确定两个Bingham参数，即屈服应力和塑性粘度。这里的屈服应力是动态屈服应力，这是当变形速率从高降低时得到的应力。因此，维持流动所需的应力与混凝土坍落度值相关。

5、MCMR流变仪产品特性及优势

MCMR可移动式混凝土流变仪提供了一种科学的测试混凝土和易性的方法，可在混凝土生产施工的各个环节使用。可应用于科研、混凝土材料配比确定、生产质量控制等领域。使用者包括科研人员、实验机构、生产厂商、材料供应商乃至施工人员，很适合在施工现场使用。其产品特性及优势如下：

• 可移动，适用于不同场合

• 结实耐用

• 低成本，多功能

• 实验快速，准确

• 操作简单，自动化

• 更好地确定材料和易性

• 提高混凝土质量和性能

• 提高工人生产效率

• 加速高效新材料的推广使用

6、MCMR流变仪技术参数

• 测量从低坍落度到自固混凝土砂浆（最小坍落度：混凝土坍落度不低于50mm，最好在75mm以上，否则，混凝土太硬，仪器测试效果差。）

• 名义骨料最大粒径：5-35mm（特殊定制，最大可做到45mm）

• 可控速率，叶轮转速：0.001rps–1.0rps

• 可换装叶轮，叶片直径125mm，叶片高度125mm

• 扭矩测试范围：0.01Nm-50Nm，精度0.1%

• 电机类型：伺服电机

• 最小扭矩：0.001Nm

• 峰值扭矩：90Nm，不超过2s

• 连续最大扭矩：32 Nm

• 电源：220-240 VAC，400W

• 可进行应力增长测试和动态流变曲线测试

• MCMR软件控制流变仪，自动采集数据，计算Bingham流变参数—屈服应力和塑性粘度，绘制曲线，储存试验结果。

• 通常MCMR流变仪实际测试过程只需1min

7、测试配件

测试釜和叶轮订购选择：

*订货时如没有特别指定规格，按标准配置MCMR-TK-300（最大骨料尺寸20mm）提供；配套叶轮标配四片装整体式叶轮MCMR-VB，可选配四片装框架式叶轮