CN103163039A - 一种掺杂工业矿渣混凝土水胶比的快速测定方法 - Google Patents

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史明兴
鹿永久
唐自琴
魏小龙
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Abstract

本发明是一种掺杂工业矿渣（粉煤灰）混凝土水胶比的快速测定方法。测试筛取后的新拌混凝土砂浆在空气中的质量M1和在水中的质量M2，在0.16mm筛中清洗砂浆，称取砂子在水中的质量S2，预先测试的水泥密度ρc、砂子表观密度ρs，建立以下3个方程：W+C+S=M1；C/ρc×（ρc-1）+S/ρs×（ρs-1）=M2；S2/（ρs-1）×ρs=S；通过方程直接求出砂浆中砂子的质量，从而计算出其它变量和水胶比；再进行误差修正得到混凝土水胶比为：W，/C，，用ρB取代ρc（ρB=ρc×C/B+ρa×A/B），得到砂浆中胶凝材料的质量B，，最终得到掺杂工业矿渣混凝土水胶比：W，/B，。本发明能快速直接高精度测试现场混凝土水胶比，误差小、精度高。

Description

一种掺杂工业矿渣混凝土水胶比的快速测定方法
技术领域          
    本发明属于混凝土工程技术领域，具体涉及一种掺杂工业矿渣（粉煤灰）混凝土水胶比的快速测定方法。
背景技术
混凝土工程的质量是混凝土构件生产和建设施工极为关注的问题，目前，以混凝土强度为主要验收指标的混凝土质量，全世界几乎所有国家的标准和规范都是在混凝土浇筑后28天才能知晓。由于这种试验方法周期长，无法及时控制和判定混凝土质量。多年来，混凝土质量早期测试，在发达国家发展很快，在国内也得到很多专家、学者的高度重视。近年来，为改善混凝土的综合性能，人们在高性能混凝土中掺用了大量的工业灰渣，如粉煤灰、磨细矿渣等。灰渣的掺入显著增加了快速测试混凝土质量的难度，尤其是快速测试新拌混凝土水胶比的难度。如何早期快速测试掺用灰渣的混凝土的质量是国内外混凝土业极为关注的问题，也是现代混凝土工程质量保证体系的重要一环。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺杂工业矿渣（粉煤灰）混凝土水胶比的快速测定方法，通过快速测试新拌混凝土的水胶比判定混凝土的质量，其作业时间短，可以早期发现质量隐患，进行有效的控制并且具有一定的精度。
为实现新拌混凝土质量快速测试，达到及时监控混凝土质量的目的。现根据我国现行有效的试验规范《水工混凝土试验规程》（DL/T5150-2001）和《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002），对现场混凝土的水胶比开展大量的检验试验。对于一般塑性混凝土，采用随机取样，用5mm的筛直接取样,从新拌混凝土中直接筛出砂浆，考虑到含气量的影响，普通混凝土的砂浆采用振动排泡，混凝土的砂浆采用快速搅拌排泡，并采用了新的修正方法，实现了新拌混凝土水胶比的高精度直接快速测试。
在新拌混凝土水胶比快速测试过程中，曾采用通过对设计配合比的水胶比分析建立回归方程，并成功应用于工程实践中。但因工程中材料及条件变化比较多，根据具体工程需重新建立回归方程，重新拟定方程试验周期长，使用不方便，有时会影响测试精度。经大量测试分析，尤其是不同修正方法的研究，找出了取样、排泡方式和材料配比与测试结果之间的内在规律和高精度测试水胶比的有效修正方法。
本发明的掺杂工业矿渣（粉煤灰）混凝土水胶比的快速测定方法按以下进行：
1）根据砂浆中所含的水在水中无质量的原理，测试筛取后的新拌混凝土砂浆在空气中的质量M1和在水中的质量M2，在0.16mm筛中清洗砂浆，称取砂子在水中的质量S2，预先测试的水泥密度ρc、砂子表观密度ρs可建立以下3个方程：
W+C+S=M1                                （1）
C/ρb×（ρc-1）+S/ρs×（ρs-1）=M2       （2）
S2/（ρs-1）×ρs=S                       （3）
式中：W—砂浆中水的质量；C—砂浆中水泥的质量；S—砂浆中砂子的质量；S2—砂浆中砂子在水中的质量；ρc-—水泥的密度；ρs—砂子的表观密度；M1—砂浆在空气中的质量；M2—砂浆在水中的质量；
方程（1）为砂浆在空气中的质量为胶凝材料、砂、水在空气中的质量和；方程（2）为砂浆在水中的质量为胶凝材料在水中的质量与砂子在水中质量之和；通过方程（3）可以直接求出砂浆中砂子的质量，从而迅速计算出其它变量和水胶比；
2）用以上方程组测试评价水胶比时，误差很大，必须建立原始砂子在0.16mm筛中筛洗后水中质量与测试砂浆中的砂子在0.16mm筛中清洗后水中质量之间的关系，同时考虑砂子含泥量的影响，经混凝土水胶比的校正试验得出修正后的方程如下：
S，=500*S2/S1                                          （4）
式中S1—500g砂子0.16mm筛冲洗后在水中的质量；
C，=（M2-S2）*ρc/（ρc-1）-（500*S2/S1-S2*ρs/（ρs-1））  （5）
W，=M1-C，-S，                                            （6）
因掺有工业矿渣（粉煤灰）后新拌混凝土的水胶比的检测结果须进行胶结材料的整体密度校正，通过大量试验其校正公式如下：
ρB=ρc×C/B+ρa×A/B                （7）
式中：ρB—胶凝材料的密度（g/cm3）；ρa—掺合料的密度（g/cm3）；A—掺合料的质量（g）；C—水泥材料的质量（g）；B—胶凝材料的质量（g）；
公式（5）中的ρc用ρB取代后，用公式（4）、（5）、（6）即可直接计算出掺杂工业矿渣（粉煤灰）砂浆中水的质量W，及胶凝材料的质量B，。得到较精确的混凝土水胶比为：W，/ B，；S，为修正后的砂浆中砂子的质量，W，为修正后的砂浆中水的质量，B，修正后的砂浆中胶凝材料的质量。
通过本发明的快速测试新拌掺杂工业矿渣（粉煤灰）混凝土的水胶比来判定混凝土的质量，其作业时间短，可以早期发现质量隐患，并且具有一定的精度，与快测混凝土的强度相比，水胶比是可控制的因素，而强度是随机变量，是测试结果，因此，快测水胶比在混凝土质量管理上更具有生命力。不仅试验误差很小、精度很高，而且对混凝土的质量控制与检测十分有益。可检测不同种类、不同强度等级、不同配合比的混凝土拌合物的水胶比。
具体实施方式
根据直接测试水胶比的方法，结合《水工混凝土试验规程》（DL/T5150-2001）进行检测。用5mm筛从混凝土拌合物中筛出水泥砂浆，分别称出砂浆在空气中的质量和在水中的质量，在0.16mm筛中清洗砂浆，并称出其在水中的质量，运用以上方程组直接计算水胶比。
具体步骤如下：
1）测试筛取后的新拌掺杂工业矿渣（粉煤灰）混凝土砂浆在空气中的质量M1和在水中的质量M2，在0.16mm筛中清洗砂浆，称取砂子在水中的质量S2，同时，和预先测试的水泥密度ρc、砂子表观密度ρs可建立以下3个方程：
W+C+S=M1                                （1）
C/ρc×（ρc-1）+S/ρs×（ρs-1）=M2       （2）
S2/（ρs-1）×ρs=S                       （3）
式中：W—砂浆中水的质量；C—砂浆中水泥的质量；S—砂浆中砂子的质量；S2—砂浆中砂子在水中的质量；ρc-—水泥的密度；ρs—砂子的表观密度；M1—砂浆在空气中的质量；M2—砂浆在水中的质量；
方程（1）为砂浆在空气中的质量为水泥、砂、水在空气中的质量和；方程（2）为砂浆在水中的质量为水泥在水中的质量与砂子在水中质量之和；通过方程（3）可以直接求出砂浆中砂子的质量，从而迅速计算出其它变量和水胶比；
2）误差修正：
S，=500*S2/S1                                          （4）
式中S1—500g砂子0.16mm筛冲洗后在水中的质量；
C，=（M2-S2）*ρc/（ρc-1）-（500*S2/S1-S2*ρs/（ρs-1））  （5）
W，=M1-C，-S，                                            （6）
因掺有工业矿渣（粉煤灰）后新拌掺杂混凝土的水胶比的检测结果须进行胶结材料的整体密度校正，其校正公式如下：
ρB=ρc×C/B+ρa×A/B                                   （7）
式中：ρB—胶凝材料的密度（g/cm3）；ρa—掺合料的密度（g/cm3）；A—掺合料的质量（g）；C—水泥材料的质量（g）；B—胶凝材料的质量（g）；
公式（5）中的ρc用ρB取代后，用公式（4）、（5）、（6）即可直接计算出掺杂工业矿渣（粉煤灰）砂浆中水的质量W，及胶凝材料的质量B，。得到较精确的混凝土水胶比为：W，/ B，；S，为修正后的砂浆中砂子的质量，W，为修正后的砂浆中水的质量，B，修正后的砂浆中胶凝材料的质量。
上述实施例中可采用随机取样方式抽取不同种类、不同强度等级、不同混凝土配合比的混凝土拌合物进行测试。

Claims (1)

1.一种掺杂混凝土水胶比的快速测定方法, 其特征在于按以下步骤进行：
1）测试筛取后的新拌掺杂混凝土砂浆在空气中的质量M1和在水中的质量M2，在0.16mm筛中清洗砂浆，称取砂子在水中的质量S2，预先测试的水泥密度ρc、砂子表观密度ρs建立以下3个方程：
W+C+S=M1                                （1）
C/ρc×（ρc-1）+S/ρs×（ρs-1）=M2       （2）
S2/（ρs-1）×ρs=S                       （3）
式中：W—砂浆中水的质量；C—砂浆中水泥的质量；S—砂浆中砂子的质量；S2—砂浆中砂子在水中的质量；ρc-—水泥的密度；ρs—砂子的表观密度；M1—砂浆在空气中的质量；M2—砂浆在水中的质量；通过方程（3）可以直接求出砂浆中砂子的质量，从而迅速计算出其它变量和水胶比；
2）误差修正：
S，=500*S2/S1                                          （4）
式中S1—500g砂子0.16mm筛冲洗后在水中的质量；
C，=（M2-S2）*ρc/（ρc-1）-（500*S2/S1-S2*ρs/（ρs-1））  （5）
W，=M1-C，-S，                                            （6）
因掺有工业矿渣（粉煤灰）后新拌掺杂混凝土的水胶比的检测结果须进行胶结材料的整体密度校正，其校正公式如下：
ρB=ρc×C/B+ρa×A/B                （7）
式中：ρB—胶凝材料的密度（g/cm3）；ρa—掺合料的密度（g/cm3）；A—掺合料的质量（g）；C—水泥材料的质量（g）；B—胶凝材料的质量（g）；
公式（5）中的ρc用ρB取代后，用公式（4）、（5）、（6）即可直接计算出掺杂工业矿渣（粉煤灰）砂浆中水的质量W，及胶凝材料的质量B，，得到较精确的混凝土水胶比为：W，/ B，；S，为修正后的砂浆中砂子的质量，W，为修正后的砂浆中水的质量，B，修正后的砂浆中胶凝材料的质量。
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