CN105628555A - 一种快速确定混凝土中掺合料合适种类及掺量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种快速确定混凝土中掺合料合适种类及掺量的方法，所述方法为测定不同组合的胶凝材料的胶砂流动度及胶砂强度，以胶砂流动度作为主要考核指标，同时兼顾胶砂强度来确定掺合料的种类和掺量，以胶砂流动度最大、胶砂强度越高的组合，为最优组合，对应的掺合料合适种类和掺量即为最优种类及掺量。本发明与现今采用混凝土进行各项性能对比试验相比，测试方法简单，测试数据准确，工作量大为降低，可极大提高工作效率，降低材料和人力资源投入，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种快速确定混凝土中掺合料合适种类及掺量的方法。
背景技术
在各种混凝土中，掺合料已成为必不可少的重要组分和功能性材料，特别是配制各种高性能混凝土时，根据对混凝土的不同要求，经常采用两种或多种掺合料复合使用，对改善混凝土性能起着关键的、决定性的作用。优质掺合料可提高混凝土强度、耐久性、改善工作性以及其它物理力学性能，对抑制碱骨料反应乃至保护环境、节约资源、降低能耗、提高工业废料的综合利用和实现混凝土可持续发展战略有着及其重要的作用。
目前常用的矿物掺合料有很多，如粉煤灰、矿渣粉、硅粉、石粉等，在种类选择时常根据当地资源及掺合料的自身特性来确定，如普通混凝土常选用单掺粉煤灰或粉煤灰+石粉，高性能混凝土常选用粉煤灰+矿渣粉、粉煤灰+硅粉等，以达到优劣互补、充分发挥各矿物掺合料优势的目的。但在优选掺合料的种类和合适掺量时，目前还没有较为便捷的方法，常需进行大量的不同种类和不同掺量的掺合料拌制的混凝土性能对比试验才能确定，工作量大，试验周期长。有些直接参照其它工程的经验来选取，但由于不同厂家的矿物掺合料存在较大差异，使用效果往往不尽如人意。
在开展超高掺粉煤灰项目研究时，在保持混凝土浆体体积不变的情况下，发现并不是采用越优质的粉煤灰混凝土强度就越高，性能就越好。相反采用III级粉煤灰的混凝土用水量最低，其混凝土性能好于采用I、II级粉煤灰的混凝土。因此，可以看出，材料本身性能优劣并不是决定混凝土性能的主要因素，材料组合在一起的综合效果才是决定性的因素。对混凝土整个胶凝材料来说，也存在一个最优组合比例的问题，如何有效减少胶凝材料的需水量，从而有效降低混凝土的水胶比，才是最终决定混凝土性能的关键因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种当混凝土中掺入一种或多种掺合料时，快速确定混凝土中掺合料的合适种类及掺量的方法。
一种快速确定混凝土中掺合料合适掺量的方法，所述方法为测定不同组合的胶凝材料的胶砂流动度及胶砂强度，以胶砂流动度作为主要考核指标，同时兼顾胶砂强度来确定掺合料的种类和掺量。水泥、砂和外加剂均采用工程或项目实际使用的材料。
所述的方法，包括以下步骤：
1)以胶砂的胶砂比为1：3，水胶比为0.50，来配制胶砂；
2)测定所述步骤1)胶砂的胶砂流动度，通过调节减水剂量和加水量使胶砂流动度在170mm-190mm范围内；
3)当实际胶砂流动度大于190mm，应减少用水量，使胶砂流动度控制在170mm-190mm内，并按实际用水量计算水胶比；当实际胶砂流动度小于170mm，保持用水量不变，即水胶比保持0.50，掺入减水剂，直至胶砂流动度控制在170mm-190mm内，此时掺量即为减水剂掺量；
4)当掺合料掺量已确定仅选择合适种类时，采用确定的掺量，任选一个种类作为基准；当种类已确定，选择合适掺量时，采用初步确定的掺量范围的中间值作为基准；
5)以上述步骤1)确定的胶砂比、步骤2)确定的水胶比和减水剂掺量为基准，仅改变掺合料种类或掺量，测试胶砂流动度和胶砂强度；
6)胶砂流动度最大、胶砂强度越高的种类和掺量即为混凝土中最优种类或掺量。
为避免出现胶砂流动度过大或过小造成差异不明显而影响对结果的正确判断，需先确定一个基准的胶砂配合比，规定其胶砂流动度控制在170-190mm的范围；为避免胶砂水胶比过大出现泌水和离析现象而影响对结果的正确判断，规定胶砂水胶比不能大于0.50。以此为基准，再根据预先确定的方案改变掺合料种类或掺量，进行对应胶砂流动度试验，来获得最终需要的结果。
本发明提供一种快速确定混凝土中掺合料合适种类及掺量的方法，本发明有益效果如下：
1、本发明以胶砂流动度作为主要考核指标，同时兼顾胶砂强度来确定掺合料的种类和掺量。胶砂流动度最大，胶砂强度越高时的掺合料种类和对应掺量即为最优种类或最佳掺量；
2、本发明提供了一种当混凝土中掺入一种或多种掺合料时，快速确定掺合料的合适种类和掺量的方法，测试方法简单，测试数据准确，工作量大为降低，可极大提高工作效率，降低材料和人力资源投入，降低成本；
3、本发明方法可以实现下列情况下的掺合料种类和掺量的确定：1)当掺合料掺量已确定时，选择合适的掺合料种类；2)当掺合料种类已确定时，选择合适的掺量；
4、本发明与现今采用混凝土进行各项性能对比试验相比，测试方法简单，测试数据准确，工作量大为降低，可极大提高工作效率，降低材料和人力资源投入，降低成本。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
按照GB/T2419《水泥胶砂流动度测试方法》和GB/T17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO)法》测试水泥胶砂流动度和水泥胶砂强度(龄期根据实际需要确定)。
实施例1粉煤灰种类选择
一种快速确定混凝土中掺合料合适掺量的方法，对掺和料的种类进行选择：
1)以胶砂的胶砂比为1：3，水胶比为0.50，分别采用粉煤灰种类III级灰、II级灰、I级灰配制胶砂，粉煤灰添加量为80％；
2)测定所述步骤1)胶砂的胶砂流动度，结果见表1，以粉煤灰III级灰作为基准，当粉煤灰掺量为80％时，采用III级粉煤灰其胶砂流动度在170mm-190mm范围内，因此，不需要对用水量进行调整，也不需掺加减水剂；三种粉煤灰中采用III级灰胶砂流动度及胶砂强度均最大，因此，III级粉煤灰为混凝土最合适的种类。
按照选择的粉煤灰种类进行混凝土配制，结果见表2。
表1不同粉煤灰种类胶砂流动度和胶砂强度试验成果
从表2结果可以看出，拌制混凝土时其用水量最小，水胶比最低，混凝土强度最高。反映出当粉煤灰掺量达到80％时，其自身品质好坏不是决定混凝土强度的关键因素(I级灰质量好于II级灰、III级灰)，而是整个胶凝材料体系的组合效应在起作用，从胶砂流动度反映出来采用III级灰时整个胶凝材料组合级配最优，空隙率最小，因而在同样用水量时其胶砂流动度最大，胶砂强度最高，综合反映出混凝土掺合料的火山灰效应、形态效应和填充效应，III级粉煤灰为最优种类。
表2混凝土强度试验成果
实施例2掺合料掺量选择
一种快速确定混凝土中掺合料合适掺量的方法，对掺和料的掺量进行选择：
1)以胶砂的胶砂比为1：3，水胶比为0.50，掺合料采用统灰+磨细石粉，掺合料总掺量为80％，磨细石粉初选掺量为20％-40％，确定统灰和磨细石粉的最佳掺配比例；
2)测定所述步骤1)胶砂的胶砂流动度，当种类已确定，选择合适掺量时，以磨细石粉添加量为30％，统灰添加量50％为基准配合比；
3)由于所述步骤1)胶砂的胶砂流动度小于170mm，按步骤2)、步骤3)掺入0.6％的减水剂，其胶砂流动度为171mm，达到170～190mm控制范围；
4)分别改变不同的磨细石粉掺量、统灰掺量的比例，测定胶砂流动度，结果见表3，对应混凝土强度见表4；
表3不同掺量胶砂流动度和胶砂强度试验成果
*加黑为基准配合比。
从表3、表4结果可以看出，用磨细石粉取代部分统灰，胶砂流动度和胶砂强度均有较大提高，对应混凝土强度也有较大提高。随着磨细石粉取代统灰比例增加，胶砂流动度和胶砂强度均随着增加，但磨细石粉掺量从20％增加到40％时，胶砂流动度和胶砂强度增加不明显，其对应的混凝土强度也变化不大，两者有着较好的相关性。当磨细石粉和统灰掺量均为40％时胶砂流动度最大，胶砂强度最高，对应混凝土强度也最高，为最优掺量。
表4混凝土强度试验成果
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种快速确定混凝土中掺合料合适种类及掺量的方法，其特征在于：所述方法为测定不同组合的胶凝材料的胶砂流动度及胶砂强度，以胶砂流动度作为主要考核指标，同时兼顾胶砂强度来确定掺合料的种类和掺量，以胶砂流动度最大、胶砂强度越高的组合为最优组合，对应的掺合料合适种类和掺量即为最优种类及掺量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所用水泥、砂、减水剂均为工程或项目实际使用材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）以胶砂比为1：3，水胶比为0.50，来配制胶砂；
2）测定所述步骤1）胶砂的胶砂流动度，通过调节减水剂量和加水量使胶砂流动度在170mm-190mm范围内；
3）所述步骤2）调节方法为当实际胶砂流动度大于190mm，应减少用水量，使胶砂流动度控制在170mm-190mm内，并按实际用水量计算实际水胶比；当实际胶砂流动度小于170mm，保持用水量不变，即水胶比保持0.50，掺入减水剂，直至胶砂流动度控制在170mm-190mm内，此时掺量即为实际减水剂掺量；
4）以所述步骤1）确定的胶砂比1:3、步骤3）确定的实际水胶比和实际减水剂掺量为基准，仅改变掺合料种类或掺量，测试胶砂流动度和胶砂强度；
5）以所述步骤4）测试得到的胶砂流动度最大、胶砂强度高的掺合料种类或掺量即为混凝土中最优的掺合料种类或掺量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括所述步骤3）中当掺合料掺量已确定仅选择掺合料合适种类时，采用确定的掺量，任选一个种类作为基准来比较胶砂流动度和胶砂强度的大小；当掺合料种类已确定，选择合适掺量时，采用初步确定的掺量范围的中间值作为基准来比较胶砂流动度和胶砂强度的大小。
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