CN110261264A - 一种清水混凝土的模拟试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种清水混凝土试验的方法，选用密度较小的轻质小球颗粒，直径分别为0.5‑2mm、2‑3mm和3‑5mm，通过改性剂对其表面进行处理，调整轻质小球颗粒的表面状态和清水混凝土浆体中的气泡界面状态相似，模拟气泡在浆体中的运动，更加直观的研究初始含气量对清水混凝土表观质量的影响，通过轻质小球颗粒在浆体表面的上浮量判断浆体流动性能的好坏，同时可以通过轻质颗粒在成型后清水混凝土表面上的数量多少来判断清水混凝土表观质量的好坏；清水混凝土成型后，切割试块，可以观察轻质颗粒在内部的分布，以此判断并指导调整清水混凝土的配合比，以及振捣工艺施工参数。

Description

一种清水混凝土的模拟试验方法
技术领域
本发明涉及一种清水混凝土质量测定方法，具体涉及一种清水混凝土的模拟试验方法。
背景技术
清水混凝土(Fair-Faced Concrete)是直接利用混凝土成型后的自然质感作为饰面效果的混凝土。属于一次性浇筑成型，不需要做任何外观装饰，因其极具有装饰效果，又称为装饰性混凝土。因为它直接利用现浇混凝土的自然表面作装饰效果，故而不同于普通的混凝土。因此，就需要要求其表面平整光滑，表面颜色无明显色差，棱角清晰分明，没有破损及污染，只需要在表面涂一至两层透明的保护剂，显得浑然天成，天然而庄重，内敛而平和。
在中国，清水混凝土施工技术发展起步较晚，清水混凝土的发展是伴随着混凝土结构的不断发展而发展的。目前，国内越来越多的建筑师们开始认识到清水混凝土的优点，并致力于该施工技术的研究，使其获得了重新的发展和进步，并广泛的应用于市政工程、工业与民用建筑等领域。很多国内外知名的建筑都采用了清水混凝土施工技术，比如，首都机场、上海浦东国际机场航站楼、上海国际赛车场看台、东方明珠的大型斜筒、海南三亚机场、杨浦大桥等等。人们对清水混凝土工程的需求已经不再局限于市政桥梁、厂房和机场，在工业与民用建筑领域也取得了一定的突破和应用发展。联想研发基地工程标志着中国清水混凝土已经发展到一个新的阶段，也是中国清水混凝土发展历史上的一座重要里程碑。
目前，有很多关于清水混凝土配方的专利，比如申请号为201811459352.8、201811375187.8等专利，这些配方都是在很多次试验的基础上，反复调整、对比、总结、归纳才得出的，在试验过程中必然要不断地改变浆体的流动性能，不断地调整施工工艺参数(振捣时间、振捣频率、振捣位置)。目前，还没有一种比较好的方法能够直观的表现浆体的流动性能、气泡的含量、运动以及分布，因此，现亟需一种能够直观表现浆体的流动性能、气泡的含量、运动以及分布的方法，通过这种方法指导清水混凝土的研究，将会变得更加高效、便捷。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够直观的表现浆体的流动性能、气泡的含量、运动以及分布的清水混凝土模拟试验方法，以此判断并指导调整清水混凝土的配合比，以及振捣工艺施工参数。
技术方案：本发明所述的一种清水混凝土的模拟试验方法，包括以下步骤：
(1)制备得到清水混凝土，使用减水剂改变浆体的流动性能，使用消泡剂完全消除清水混凝土浆体中的气泡，然后测量清水混凝土浆体的表面张力；
(2)选取轻质小球颗粒，喷洒改性剂进行改性处理，干燥后测量其表面张力；
(3)选择与步骤(1)的清水混凝土浆体表面张力相近的轻质小球颗粒，加入到步骤(1)的清水混凝土浆体中，振捣后统计上表面轻质小球颗粒的上浮量；
(4)待硬化成型后统计试件侧表面的轻质小球颗粒的含量。
步骤(1)中，所述清水混凝土按照常规方法制备得到。其中，使用消泡剂消除清水混凝土浆体中的气泡时，采用混凝土含气量测定仪测定含气量。
步骤(1)中，所述消泡剂为有机硅氧烷消泡剂、聚醚类消泡剂、高碳醇消泡剂中的一种或几种；用量为胶凝材料质量的0-8‰。所述凝胶材料质量指水泥、粉煤灰、矿渣粉的质量总和。
步骤(1)中，所述减水剂为酯类聚羧酸减水剂、醚类聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂中的一种或几种。
步骤(2)中，所选取的轻质小球颗粒为轻质、聚丙烯、聚氨酯、EPS(改性轻质)轻质泡沫颗粒中的一种或几种。
步骤(2)中，所选取的轻质小球颗粒为体积比1-3∶4-6∶1-3的粒径分别为0.5-2mm、2-3mm和3-5mm的小球颗粒。各个粒径分布的小球颗粒均外形圆润。
步骤(2)中，所述改性剂选自硅烷基粉末憎水剂、有机硅憎水剂、离子型(阴离子、阳离子和两性)表面活性剂和非离子型表面活性剂、酒精中的一种或多种，喷洒量按照每克轻质小球颗粒喷洒0-5ml。
步骤(2)中，所述改性后轻质小球颗粒的干燥是指放置在20～25℃环境下干燥10-15小时。
步骤(3)中，一般情况下，清水混凝土浆体表面张力为0.03-0.076N/m。
步骤(3)中，所述加入到步骤(1)的清水混凝土浆体中的轻质小球颗粒的量为配制的清水混凝土体积的0-8％。
步骤(2)中，所述改性处理后的轻质小球颗粒的表面张力通过量将轻质小球颗粒用挤压机压片后进行测量。
步骤(3)中，小球颗粒的上浮量的统计方法为：将小球颗粒取出洗净、干燥，然后称量轻质小球颗粒的质量；步骤(4)中，试件侧表面小球颗粒含量使用图像处理得到。
本发明通过选用密度较小的轻质小球颗粒，直径分别为0.5-2mm、2-3mm和3-5mm，通过改性剂(憎水剂、亲水剂等)对其表面进行处理，调整轻质小球颗粒的表面状态和清水混凝土浆体中的气泡界面状态相似，模拟气泡在浆体中的运动，更加直观的研究初始含气量对清水混凝土表观质量的影响，通过轻质小球颗粒在浆体表面的上浮量判断浆体流动性能的好坏，同时可以通过轻质颗粒在成型后清水混凝土表面上的数量多少来判断清水混凝土表观质量的好坏；清水混凝土成型后，切割试块，可以观察轻质颗粒在内部的分布，以此判断并指导调整清水混凝土的配合比，以及振捣工艺施工参数。
有益效果：通过模拟气泡在浆体中的运动，更加直观的研究初始含气量对清水混凝土表观质量的影响，通过轻质小球颗粒在浆体表面的上浮量判断浆体流动性能的好坏，同时可以通过轻质颗粒在成型后清水混凝土表面上的数量多少来判断清水混凝土表观质量的好坏；清水混凝土成型后，切割试块，可以观察轻质颗粒在内部的分布，以此判断并指导调整清水混凝土的配合比，以及振捣工艺施工参数。操作简单，成本低，可以使清水混凝土试验过程更加高效。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
实施例中所用硅酸盐水泥，均为标号为42.5的普通硅酸盐水泥，且同一批试件的水泥必须保证相同；
粗骨料为连续级配石，颜色均匀，表面清洁，粒径为5-25mm，含泥量≤1.0％，泥块含量≤0.5％，针片状含量≤15％；
细骨料为中砂，细度模数2.5-3.0，含泥量≤1.5％，泥块含量≤1.0％；
掺合料为Ⅱ级粉煤灰；
减水剂必须与水泥品种相适应、保证砼和易性、环保性，不得有有害气体；
水采用日常饮用水，必须无色无味；
模板为50×10×50CM的自制可拆卸木模板。
实施例1-9：
实施例1-9是强度等级为C40的一种清水混凝土，其具体原料组成如下表所示：
表1
实施例1中清水混凝土的制备步骤如下：
称料：按照表1的配比称取硅酸盐水泥、水、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、减水剂；
干料混合：将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石加入混凝土搅拌机，搅拌均匀；
混凝土拌制：将称量好的水和减水剂加入搅拌均匀的干料，搅拌均匀，得到清水混凝土。
实施例2-9中的清水混凝土的制备步骤如下：
称料：按照表1的配比称取硅酸盐水泥、水、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、减水剂和聚苯乙烯小球颗粒，其中按照3∶4∶3的比例称取直径分别为0.5-1mm、2-3mm和3-5mm的聚苯乙烯小球颗粒；
干料混合：将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石加入混凝土搅拌机，搅拌均匀；
混凝土拌制：将称量好的水、减水剂以及聚苯乙烯小球颗粒加入搅拌均匀的干料，搅拌均匀，得到清水混凝土。
实施例10-18是强度等级为C50的一种清水混凝土，其具体原料组成如下表所示：
表二
实施例10中清水混凝土的制备步骤如下：
称料：按照表1的配比称取硅酸盐水泥、水、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、减水剂；
干料混合：将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石加入混凝土搅拌机，搅拌均匀；
混凝土拌制：将称量好的水和减水剂加入搅拌均匀的干料，搅拌均匀，得到清水混凝土。
实施例11-18中的清水混凝土的制备步骤如下：
称料：按照表1的配比称取硅酸盐水泥、水、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、减水剂和聚苯乙烯小球颗粒，其中按照3∶4∶3的比例称取直径分别为0.5-1mm、2-3mm和3-5mm的聚苯乙烯小球颗粒；
干料混合：将硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石加入混凝土搅拌机，搅拌均匀；
混凝土拌制：将称量好的水、减水剂以及聚苯乙烯小球颗粒加入搅拌均匀的干料，搅拌均匀，得到清水混凝土。
通过对18个实施例的的数据进行处理，得到了以下结果，见下表：
表三
通过18个实施例的结果可以得出以下结论：
(1)通过聚苯乙烯颗粒含量模拟初始含气量，可知初始含气量在2％-3％范围内清水混凝土的表观质量比较优异，考虑到初始含气量低于2％时，对混凝土的流动性能有较不好的影响，不在推荐范围之内；
(2)通过聚苯乙烯颗粒上浮量、聚苯乙烯颗粒在试件表面的含量以及清水混凝土的表观质量等级，可知，当聚苯乙烯颗粒上浮量在20％-30％、聚苯乙烯颗粒在试件表面的含量为0.2％-0.4％范围内时，清水混凝土的表观质量比较优异。

Claims (10)

1.一种清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备得到清水混凝土，使用减水剂改变浆体的流动性能，使用消泡剂完全消除清水混凝土浆体中的气泡，然后测量清水混凝土浆体的表面张力；
(2)选取轻质小球颗粒，喷洒改性剂进行改性处理，干燥后测量其表面张力；
(3)选择与步骤(1)的清水混凝土浆体表面张力相近的轻质小球颗粒，加入到步骤(1)的清水混凝土浆体中，振捣后统计上表面轻质小球颗粒的上浮量；
(4)待硬化成型后统计试件侧表面的轻质小球颗粒的含量。
2.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，步骤(1)中，所述消泡剂为有机硅氧烷消泡剂、聚醚类消泡剂、高碳醇消泡剂中的一种或几种；用量为胶凝材料质量的0-8‰。
3.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于：步骤(1)中，所述减水剂为酯类聚羧酸减水剂、醚类聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，步骤(2)中，所述轻质小球颗粒为聚苯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、EPS改性轻质泡沫颗粒中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，步骤(2)中，所选取的轻质小球颗粒为体积比1-3∶4-6∶1-3的粒径分别为0.5-2mm、2-3mm和3-5mm的小球颗粒。
6.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改性剂选自硅烷基粉末憎水剂、有机硅憎水剂、离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂、酒精中的一种或多种；所述改性剂喷洒量按照每克轻质小球颗粒喷洒0-5ml。
7.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改性后轻质小球颗粒的干燥是指放置在20～25℃环境下干燥10-15小时。
8.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加入到步骤(1)的清水混凝土浆体中的轻质小球颗粒的量为配制的清水混凝土体积的0-8％。
9.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，步骤(2)中，所述改性处理后的轻质小球颗粒的表面张力通过将轻质小球颗粒用挤压机压片后进行测量。
10.根据权利要求1所述的清水混凝土的模拟试验方法，其特征在于，步骤(3)中，小球颗粒的上浮量的统计方法为：将小球颗粒取出洗净、干燥，然后称量轻质小球颗粒的质量；步骤(4)中，试件侧表面小球颗粒含量使用图像处理得到。
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