CN111323335B - 一种基于胶砂性能的机制砂综合评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于胶砂性能的机制砂综合评价方法，该方法包括以下步骤：(1)取样：从机制砂料堆不同部位均匀取样或从皮带运输机出料处全断面定时随机取样组成样本；(2)胶砂制备：按照砂：水泥：水＝6：2：1的质量比制备机制砂试验胶砂和对比胶砂；(3)工作性能测试：测试机制砂试验胶砂与对比胶砂的流动度；(4)力学性能测试：测试不同龄期机制砂试验胶砂与对比胶砂的抗压强度和抗折强度；(5)计算与评价：根据胶砂性能检测结果计算机制砂试验胶砂与对比胶砂的流动度比、抗压强度比和抗折强度比。本发明适合机制砂自身性能及适用范围的评价，尤其适合预制构件混凝土中机制砂的综合性能评价。

Description

一种基于胶砂性能的机制砂综合评价方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于胶砂性能的机制砂综合评价方法。
背景技术
受河流资源限采政策和季节性影响，满足工程要求的混凝土用河砂资源严重短缺，铁路、公路等条状分布、跨越区域大的工程中原材料短缺现象尤为显著。河砂资源短缺导致原材料质量不稳定和价格上涨，影响工程建设工期，严重时导致混凝土质量下降和耐久性不足，威胁工程的服役性能和使用寿命。随着环境友好发展意识的觉醒，机制砂替代河砂作为混凝土细骨料逐渐成为全球化趋势，其应用对于解决原材料资源紧缺问题和构建绿色建筑体系具有重要意义。机制砂通常由岩石经过机械破碎和筛分制得，由于母岩性能、制砂工艺和制砂设备存在差异，我国机制砂质量不稳定，部分机制砂产品还存在石粉含量超标、级配较差、棱角性强、表面粗糙、应用范围小等问题。
机制砂在石粉、级配、颗粒形貌等方面的固有特征导致机制砂混凝土与河砂混凝土性能差异较大，机制砂性能决定了机制砂混凝土的质量。机制砂性能评价是机制砂工程化应用的前提。《一种机制砂球体类似度类似度的检测方法》（CN201510411474.X）采用图像法直接评价机制砂的形貌参数。《一种细骨料形貌参数快速测试装置》（CN201420696484.3）发明了一种快速测定流出时间、间隙率和堆积密度等形貌参数的装置。《一种机制砂片状颗粒含量测定方法》（201410594849.6）在定义机制片状颗粒含量的基础上提出了一种检测方式。当前评价方法大多只针对机制砂的颗粒形貌，对机制砂在混凝土中的应用缺乏实际指导作用。此外，《建筑用砂》（GB/T 14684-2011）中提出了机制砂技术要求，但技术指标繁多，缺少一种综合评价机制砂性能的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、适用性强、基于胶砂性能的机制砂综合性能评价方法，以实现对机制砂性能的综合评判。
本发明的技术方案是：一种基于胶砂性能机制砂性能综合评价方法，该方法包含以下步骤：
1）取样：从机制砂料堆不同部位均匀取样8份或从皮带运输机出料出全断面定时随机取样4份组成1个样本，采用分料器或按四分法将样本缩分至3000g，并烘干至恒量后待用。
2）胶砂制备：称取经过步骤1）处理后的机制砂、水泥和水按6:2:1的质量比拌合制得机制砂试验胶砂，同时采用对比砂、水泥和水按6:2:1的质量比制备对比胶砂。
3）工作性能测试：将经过步骤2）处理后的机制砂试验胶砂和对比胶砂分别装入截锥试模测试流动度，以跳桌跳动25次后胶砂底面互相垂直方向直径的平均值作胶砂流动度。
4）力学性能测试：将经过步骤2）处理后的机制砂试验胶砂和对比胶砂分别胶砂装入40mm×40mm×160mm的三连试模中振动成型，试件标准养护至7d和28d龄期时测试抗压强度和抗折强度。
5）计算与评价：按式①②③分别计算流动度比F、抗压强度比
Figure 515242DEST_PATH_IMAGE001
和抗折强度比
Figure 288026DEST_PATH_IMAGE002
：
Figure 94308DEST_PATH_IMAGE003
Figure 268937DEST_PATH_IMAGE004
Figure 135262DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 893877DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 503850DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 532986DEST_PATH_IMAGE008
分别为机制砂试验胶砂的流动度（mm），抗压强度（MPa）和抗折强度（MPa）；
Figure 835791DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 317588DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 731252DEST_PATH_IMAGE011
分别为对比胶砂的流动度（mm），抗压强度（MPa）和抗折强度（MPa）。
本发明中，不同机制砂适用于不同强度等级的混凝土，按下表中F、
Figure 614895DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 354180DEST_PATH_IMAGE002
的大小选择机制砂适用范围：
Figure 824738DEST_PATH_IMAGE012
本发明中，所述的水泥为强度等级为42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
本发明中，所述的对比砂为SiO2 含量不低于98%、粒径为0.08mm~2.0mm的ISO标准砂或细度模数2.6~2.9、含泥量小于1%的洁净河砂。
本发明的有益效果是：
（1）本发明避免了级配、粒型和石粉含量等指标参数的复杂测试，创新性地以机制砂试验胶砂与对比胶砂在流动度、力学性能方面的差异综合评价机制砂性能，为机制砂更好的应用于砂浆和混凝土中提供了技术依据。
（2）该方法简便、有效，且成本较低，适用于不同母岩、不同制砂工艺和不同制砂设备生产的机制砂，具有较强的适用性和经济可行性。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的具体说明。
实施例1：
（1）取样：从机制砂料堆上均匀抽取8份大致等量的机制砂组成样本，使用分料器将潮湿状态下的机制砂样本缩分至约3000g，并在110℃下烘干至恒量。
（2）胶砂制备：称取经过步骤（1）处理后的机制砂1350g，强度等级为42.5普通硅酸盐水泥450g和水225g，放入胶砂搅拌机中制备成机制砂试验胶砂。采用SiO2 含量不低于98%、粒径为0.08mm~2.0mm的ISO标准砂1350g，强度等级为42.5普通硅酸盐水泥450g和水225g以相同方法制备对比胶砂。
（3）工作性能测试：将经过步骤（2）处理后的机制砂试验胶砂装入截锥试模测试流动度，以跳桌跳动25次后胶砂底面互相垂直方向直径的平均值作机制砂试验胶砂的流动度。以同样方法测试经过步骤（2）处理后的对比胶砂的流动度。
（4）力学性能测试：将经过步骤（2）处理后的机制砂试验胶砂装入40mm×40mm×160mm的三连试模中振动成型，试件标准养护至7d和28d龄期时，采用试验机测试抗压强度和抗折强度。以同样方法成型和养护对比胶砂，并在对比胶砂试件7d和28d龄期时，采用试验机测试抗压强度和抗折强度。
（5）计算与评价：按式①②③分别计算流动度比F、抗压强度比
Figure 776514DEST_PATH_IMAGE013
和抗折强度比
Figure 780242DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 159271DEST_PATH_IMAGE003
Figure 615660DEST_PATH_IMAGE004
Figure 636705DEST_PATH_IMAGE005
式中，
Figure 229361DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 779291DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 221511DEST_PATH_IMAGE017
分别为机制砂试验胶砂的胶砂流动度（mm），抗压强度（MPa）和抗折强度（MPa）；
Figure 577406DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 493410DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 214241DEST_PATH_IMAGE020
分别为对比胶砂的胶砂流动度（mm），抗压强度（MPa）和抗折强度（MPa）。
根据试验结果计算得到F为72%，7d和28d的
Figure 645222DEST_PATH_IMAGE013
分别为118%和116%，7d和28d的
Figure 742491DEST_PATH_IMAGE014
值分别115%和114%，根据下表中F、
Figure 575318DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 467051DEST_PATH_IMAGE014
的大小评定该机制砂可用于制备强度等级不高于C50的机制砂混凝土。
Figure 886793DEST_PATH_IMAGE012
实施例2：
（1）取样：从皮带运输机出料口全断面定时随机取样4份机制砂组成样本，使用分料器将潮湿状态下的机制砂样本缩分至约3000g，并在110℃下烘干至恒量。
（2）胶砂制备：称取经过步骤（1）处理后的机制砂1350g，强度等级为42.5硅酸盐水泥450g和水225g，放入胶砂搅拌机中制备成机制砂试验胶砂。采用细度模数2.8、含泥量小于1%的洁净河砂1350g，强度等级为42.5硅酸盐水泥450g和水225g以相同方法制备对比胶砂。
（3）工作性能测试：将经过步骤（2）处理后的机制砂试验胶砂装入截锥试模测试流动度，以跳桌跳动25次后胶砂底面互相垂直方向直径的平均值作机制砂试验胶砂的流动度。以同样方法测试经过步骤（2）处理后的对比胶砂的流动度。
（4）力学性能测试：将经过步骤（2）处理后的机制砂试验胶砂装入40mm×40mm×160mm的三连试模中振动成型，试件标准养护至7d和28d龄期时，采用试验机测试抗压强度和抗折强度。以同样方法成型和养护对比胶砂，并在对比胶砂试件7d和28d龄期时，采用试验机测试抗压强度和抗折强度。
（5）计算与评价：按式①②③分别计算流动度比F、抗压强度比
Figure 787753DEST_PATH_IMAGE013
和抗折强度比
Figure 209507DEST_PATH_IMAGE014
：
Figure 803299DEST_PATH_IMAGE003
Figure 943294DEST_PATH_IMAGE021
Figure 382365DEST_PATH_IMAGE022
式中，
Figure 924205DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 423319DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 560864DEST_PATH_IMAGE017
分别为机制砂试验胶砂的胶砂流动度（mm），抗压强度（MPa）和抗折强度（MPa）；
Figure 803626DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 996710DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 666726DEST_PATH_IMAGE020
分别为对比胶砂的胶砂流动度（mm），抗压强度（MPa）和抗折强度（MPa）。
根据试验结果计算得到F为79%，7d和28d的
Figure 781313DEST_PATH_IMAGE013
分别为126%和125%，7d和28d的
Figure 562187DEST_PATH_IMAGE014
值分别123%和124%，根据下表中F、
Figure 813039DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 952159DEST_PATH_IMAGE014
的大小评定该机制砂可用于制备各种强度等级的机制砂混凝土。
Figure 554042DEST_PATH_IMAGE023
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于胶砂性能的机制砂综合评价方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：
1）取样：从机制砂料堆不同部位均匀取样8份或从皮带运输机出料出全断面定时随机取样4份组成1个样本，采用分料器或按四分法将样本缩分至3000g，并烘干至恒量后待用；
2）胶砂制备：称取经过步骤1）处理后的机制砂、水泥和水按6:2:1的质量比拌合制得机制砂试验胶砂，同时采用对比砂、水泥和水按6:2:1的质量比制备对比胶砂；
3）工作性能测试：将经过步骤2）处理后的机制砂试验胶砂和对比胶砂分别装入截锥试模测试流动度，以跳桌跳动25次后胶砂底面互相垂直方向直径的平均值作胶砂流动度；
4）力学性能测试：将经过步骤2）处理后的机制砂试验胶砂和对比胶砂分别胶砂装入40mm×40mm×160mm的三连试模中振动成型，试件标准养护至7d和28d龄期时测试抗压强度和抗折强度；
5）计算与评价：按式①②③分别计算流动度比F、抗压强度比Hc和抗折强度比Hf：
Figure 595288DEST_PATH_IMAGE001
式中，Le，Rc,e，Rf,e分别为机制砂试验胶砂的流动度（mm），抗压强度（MPa）和抗折强度（MPa）；Lr，Rc,r，Rf,r分别为对比胶砂的流动度（mm），抗压强度（MPa）和抗折强度（MPa）；
根据所述F、Hc、Hf的大小评定所述机制砂适 用于制备的机制砂混凝土的等级，具体按下表中F、Hc 、Hf 的大小选择机制砂适用范围：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
2.根据权利要求1所述一种基于胶砂性能的机制砂综合评价方法，其特征在于：所述的水泥为强度等级为42 .5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述一种基于胶砂性能的机制砂综合评价方法，其特征在于：所述的对比砂为SiO2 含量不低于98%、粒径为0 .08mm~2 .0mm的ISO标准砂或细度模数为2 .6~2.9、含泥量小于1%的洁净河砂。
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