CN109521059A - 一种快速检测新拌混凝土水泥用量及水灰比的方法 - Google Patents

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杨婕雯
邓春宁
何霄
梁巧
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Abstract

本发明提供了一种快速检测新拌混凝土水泥用量及水灰比的方法，采用无极电阻率法以非接触的方式获得水泥用量及水灰比对新拌混凝土电阻率的影响规律，根据变化规律可拟合出其相关关系，从而可量化评定新拌混凝土的水泥用量及水灰比。该方法具有操作方便、精度高、重复性好等特点，同时为现场混凝土质量管理提供一种有效的监控手段。

Description

一种快速检测新拌混凝土水泥用量及水灰比的方法
技术领域
本发明涉及建筑材料检测领域，尤其涉及一种快速检测新拌混凝土水泥用量及水灰比的方法。
背景技术
混凝土是当前世界上使用最广泛的建筑材料。目前工程(特别是大型工程)施工中使用的大多为预拌商品混凝土，浇筑现场很难判定其质量优劣，劣质的混凝土拌合物严重影响了工程质量，给人民带来重大安全隐患。水胶比和胶凝材料用量是影响混凝土质量最主要的因素，若能快速测定新拌混凝土中的水灰比及胶凝材料用量，即可实现对新拌混凝土的质量控制，进而确保硬化后混凝土的强度和耐久性能，对工程实践具有重要的指导意义。
新拌混凝土的质量控制主要包括以原材料的性能检测为关键的事前控制、以新拌混凝土胶凝材料用量和水灰比的检测为关键的事中控制和以混凝土工程的质量评定为关键的事后控制三个方面。其中，加强对混凝土施工过程中的质量控制最为关键。对新拌混凝土进行性能测试，及时、有效地反应混凝土质量状况的事中控制最难把握，但却最为有效。对于新拌混凝土而言，常见的质量控制方法是控制新拌混凝土的和易性控制法，但该方法属于经验控制法，受人为因素影响较大。虽然国内外众多学者对新拌混凝土质量控制技术进行了大量的研究，提出了一系列新拌混凝土质量检测技术与质量控制方法。但这些测试方法或因测试精度不足，或因测试操作难度大、时间长，目前并没有一种快速有效的测试方法用于新拌混凝土质量检测中。因此发明一种用于水泥及混凝土基础研究与质量控制的新型测试方法，量化评定新拌混凝土水泥用量和水灰比是未来新拌混凝土质量控制的研究热点和发展趋势。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种快速检测新拌混凝土水泥用量和水灰比的方法，以电阻率为依据，量化评定新拌混凝土水泥用量及水灰比，为新拌混凝土质量控制提供一种快速有效的测试方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明提供了一种快速检测新拌混凝土水泥用量及水灰比的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制10升左右混凝土拌合物；
(2)将拌和好的混凝土过方孔筛，得到的砂浆立刻装入无极电阻率测定仪的环形模具中，轻微振荡使浆体分布均匀；
(3)将游标卡尺插入浆体中，测量试件高度，测量时选取试件的两个对称方位分别测量一次，取两次测量结果的平均值作为试件的测试高度，在软件控制系统操作界面上进行高度校正；
(4)加盖封闭，测试得到混凝土浆体试样的电阻率数据；
(5)通过不同水泥用量及不同水灰比混凝土浆体电阻率的测试结果获得水泥用量及水灰比对新拌混凝土电阻率的影响规律；
(6)根据变化规律可拟合出其相关关系，从而可量化评定新拌混凝土的水泥用量及水灰比。
进一步的，步骤(1)中的混凝土中的粗骨料看作是不导电体，导电材料主要是混凝土砂浆，考虑试验入模及测试方便，采用混凝土砂浆样品进行电阻率试验。
进一步的，对于步骤(2)中的所述的无极电阻率测定仪，在测试前应用标准电阻对电阻率测试仪的灵敏度进行校核，消除空气电阻影响和减小周围环境电磁场干扰。
进一步的，所述的无极电阻率测定仪在测试时需对高度进行校核，在试样入模或拆模时应用游标卡尺量取试样高度，在操作界面进行高度校正。
进一步的，浆体从加水拌和到开始电阻率测试的时间控制在10分钟以内，拌合后第10分钟开始电阻率测试并自动记录数据。
进一步的，至规定龄期后拆模，从环形模具中取出试件再根据试件的高度对试验数据进行校核，得到水泥浆体试样的电阻率数据。
进一步的，设置实验室温度控制在20℃±1℃，相对湿度应大于60％。
其测试的具体细节可参见如下内容：
1.测试设备
测定过程中使用的设备和材料为：无电极电阻率测定仪及配套模具、模具漏斗、电子称、混凝土搅拌机、方孔筛、游标卡尺、小铲。
2.测定原理：
电阻率是材料的基本属性。从导电机制来看，新拌混凝土可以看作是随时间而变化的水泥浆基体导电材料和骨料非导电材料组成的两相复合材料。浆体电阻率大小由液相离子浓度与浆体孔隙率(浆体溶液所占空间)决定，因此，对配合比固定的试样而言，电阻率的变化反映了浆体溶液中离子浓度的变化情况。随着水泥水化的进行，水分不断被消耗，水泥基材料的电学性能会不断发生变化，通过研究水泥基材料在水化过程中的电学性能变化规律可以反映新拌混凝土的组成成分。
3.具体测试步骤如下：
3.1建立已知水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体的电阻率与水泥用量及水灰比的函数关系和曲线：
1).配制出已知水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体，水灰比范围是0.35～0.55，可取0.35、0.40、0.45、0.50和0.55；水泥用量的范围是300～460kg/m3，可取300kg/m3、320kg/m3、340kg/m3、360kg/m3、380kg/m3、400kg/m3、420kg/m3、440kg/m3和460kg/m3。
2).采用无电极电阻率测定不同水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体的电阻率发展曲线。
3.2利用已建立的新拌混凝土浆体的电阻率与水泥用量及水灰比的函数关系和曲线，进而检测未知新拌混凝土的水泥用量和水灰比。
(三)有益效果
由上述技术方案可知，本发明具备如下有益效果：
1)消除了电极接触问题、不存在电容效应和电极极化等现象；
2)实现了通过量化评定新拌混凝土组成成分以控制新拌混凝土的质量；
3)测量方法操作方便、精度高、重复性好；
4)对于水泥厂、质检站、混凝土搅拌站工程建设各方对新拌混凝土质量的快速评定，具有巨大的现实意义，应用前景十分广阔。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明不同水泥用量及不同水灰比条件下新拌混凝土电阻率随时间的变化曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所提供的技术方案是：配制出已知水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体；采用无电极电阻率测定不同水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体的电阻率发展曲线从而建立已知水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体的电阻率与水泥用量及水灰比的函数关系和曲线；利用已建立的新拌混凝土浆体的电阻率与水泥用量及水灰比的函数关系进而达到新拌混凝土质量快速检测的目的。
其测试的具体细节如下：
1.测试设备
测定过程中使用的设备和材料为：无电极电阻率测定仪及配套模具、模具漏斗、电子称、混凝土搅拌机、方孔筛、游标卡尺、小铲。
2.测定原理：
电阻率是材料的基本属性。从导电机制来看，新拌混凝土可以看作是随时间而变化的水泥浆基体导电材料和骨料非导电材料组成的两相复合材料。浆体电阻率大小由液相离子浓度与浆体孔隙率(浆体溶液所占空间)决定，因此，对配合比固定的试样而言，电阻率的变化反映了浆体溶液中离子浓度的变化情况。随着水泥水化的进行，水分不断被消耗，水泥基材料的电学性能会不断发生变化，通过研究水泥基材料在水化过程中的电学性能变化规律可以反映新拌混凝土的组成成分。
3.具体测试步骤如下：
3.1建立已知水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体的电阻率与水泥用量及水灰比的函数关系和曲线：
1).配制出已知水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体，水灰比范围是0.35～0.55，可取0.35、0.40、0.45、0.50和0.55；水泥用量的范围是300～460kg/m3，可取300kg/m3、320kg/m3、340kg/m3、360kg/m3、380kg/m3、400kg/m3、420kg/m3、440kg/m3和460kg/m3。
2).采用无电极电阻率测定不同水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体的电阻率发展曲线。
3.2利用已建立的新拌混凝土浆体的电阻率与水泥用量及水灰比的函数关系和曲线，进而检测未知新拌混凝土的水泥用量和水灰比。
基于以上测试的设备、原理和步骤，本发明做出如下的实施例：
实施例1：
一种快速检测新拌混凝土水泥用量及水灰比的方法，包括以下具体步骤：
1)配制不同水泥用量及水灰比的新拌混凝土浆体；
2)将拌和好的混凝土过4.75mm方孔筛，得到的砂浆立刻装入无极电阻率测定仪的环形模具中，轻微振荡使浆体分布均匀；
3)将游标卡尺插入浆体中，测量试件高度，测量时选取试件的两个对称方位分别测量一次，取两次测量结果的平均值作为试件的测试高度，在软件控制系统操作界面上进行高度校正；
4)加盖封闭，至规定龄期后拆模，得到混凝土浆体试样的电阻率数据；
5)不同水泥用量、不同水灰比的混凝土浆体电阻率的测试结果如表1所示，下表1为不同水泥用量及水灰比混凝土浆体的电阻率测试数据。
表1
所选用试样配比的新拌混凝土电阻率随时间变化曲线如图1所示；
用Origin数据处理软件对表1中新拌混凝土电阻率进行多元线性回归分析，探究新拌混凝土电阻率与水泥用量和水灰比间的相互关系。
拟定单位水泥用量X1(kg/m3)和水灰比X2为控制变量，各测试时间点的新拌混凝土电阻率值为因变量Y进行二元一次拟合，拟合结果如表2所示，下表2为新拌混凝土电阻率与水泥用量、水胶比间的函数关系。
表2
可见新拌混凝土电阻率与水泥用量、水灰比间的线性相关性系数在0.74以上，具有较好的相关性，且数据变异性系数在6％以内，数据的离散度较好；测试时间越早，方程相关性系数越高，测试效果越好。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，并非对本发明做任何形式上的限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种快速检测新拌混凝土水泥用量及水灰比的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制10升左右混凝土拌合物；
(2)将拌和好的混凝土过方孔筛，得到的砂浆立刻装入无极电阻率测定仪的环形模具中，轻微振荡使浆体分布均匀；
(3)将游标卡尺插入浆体中，测量试件高度，测量时选取试件的两个对称方位分别测量一次，取两次测量结果的平均值作为试件的测试高度，在软件控制系统操作界面上进行高度校正；
(4)加盖封闭，测试得到混凝土浆体试样的电阻率数据；
(5)通过不同水泥用量及不同水灰比混凝土浆体电阻率的测试结果获得水泥用量及水灰比对新拌混凝土电阻率的影响规律；
(6)根据变化规律可拟合出其相关关系，从而可量化评定新拌混凝土的水泥用量及水灰比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的混凝土中的粗骨料看作是不导电体，导电材料主要是混凝土砂浆，考虑试验入模及测试方便，采用混凝土砂浆样品进行电阻率试验。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于步骤(2)中的所述的无极电阻率测定仪，在测试前应用标准电阻对电阻率测试仪的灵敏度进行校核，消除空气电阻影响和减小周围环境电磁场干扰。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的无极电阻率测定仪在测试时需对高度进行校核，在试样入模或拆模时应用游标卡尺量取试样高度，在操作界面进行高度校正。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，浆体从加水拌和到开始电阻率测试的时间控制在10分钟以内，拌合后第10分钟开始电阻率测试并自动记录数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至规定龄期后拆模，从环形模具中取出试件再根据试件的高度对试验数据进行校核，得到水泥浆体试样的电阻率数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置实验室温度控制在20℃±1℃，相对湿度应大于60％。
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