CN111487169A - 一种机制混凝土用粗骨料粒形检测及整体粒形品质评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机制混凝土用粗骨料粒形检测及整体粒形品质的评价方法，用以检测评定骨料生产厂家的生产水平以及方便拌制混凝土时的选择和使用。本发明的检测及评价方法，不需要价格昂贵的专用设备仪器，仅使用实验室通用设备如电子秤、卡尺和电脑等工具，即可方便地计算出表征粗骨料粒形指标——粒形系数和总粒形系数。本发明的检测及评价方法操作简单，具有评定指标概念明晰，适合于规范化和标准化等特点，利用总粒形系数替代针片状含量指标，依据骨料粒形系数分布情况，能有效地指导混凝土用骨料的生产控制以及粗骨料在制备混凝土时的合理使用，进而提高机制混凝土的质量，为机制混凝土用粗骨料整体粒形品质评价标准的制订奠定基础。
Description
技术领域：
本发明属于混凝土材料技术领域，尤其是涉及一种混凝土用机制粗骨料粒形的检验和评价方法。
背景技术：
天然混凝土用粗骨料因环保要求而逐年减少，绝大多数混凝土用粗骨料均采用岩石机械加工而成，因粗骨料粒形品质的优劣对混凝土的多项性能产生重要影响.检测粗骨料的粒形就显得十分重要了，当前检验粗骨料粒形及品质评定的主要方法是《建筑用碎石、卵石》(GB/T 14685-2011)及《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)等相关标准规定的传统方法.在粗骨料粒形测试中，规范中只评定针、片状颗粒的含量，不能充分反映粗骨料的粒形品质。由于粗骨料大小不同、形状迥异，所以骨料粒形检测原理及检测方法相当繁杂，为全面评估粗骨料的形状特性，近年来研发出了许多图像数字处理技术和投影扫描仪器，除可以获得粗骨料的针片状含量，还可以获取骨料的圆度、凸度、球度、矩形度等形状参数，但存在的不足是仪器设备价格昂贵，大多数检测机构用不起。所以尽管目前已有许多粗骨料粒形测量仪器，但至今仍然未被普及应用。
更重要的是还缺乏一个统一的可靠的检测机制粗骨料粒形的方法和质量评价指标，致使评定混凝土粗骨料粒形品质的优劣还停留在关注粗骨料针片状数量的多少上，如行业规范JGJ 52—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》对混凝土用粗骨料粒形的检测与评定仅有针片状含量要求，因这个评定指标太过于宽泛，使得许多既使经检测针片状含量符合要求的粗骨料，实际使用时依然会因粒形质量的波动，而造成配制的混凝土性能出现明显的不同。韩桂林《水泥混凝土中粗集料针片状颗粒含量测试方法分析》科技创新与应用2015年29 期，指出：“当前,在对水泥混凝土用粗集料针片状颗粒的含量进行测试时,通常采用的方法为规准仪法,在测试方法和处理结果方面存在着一定的缺陷”。也就是说，现有的粗骨料粒形检测方法和评定标准已经不能满足指导生产的需要。所以有必要针对粗骨料粒形提出更为可行的检测方法和更为合理的评价粗骨料整体粒形品质参数。
发明内容：
本发明的目的就是针对上述的技术问题，提供一种混凝土用机制粗骨料粒形检测及整体粒形品质的评价方法。
本发明的思想：通俗地讲粗骨料粒形就是粗骨料颗粒的形状，评价粗骨料粒形的好坏就是看粗骨料外观与球体的接近程度。为此提出将实际检测的骨料体积换算成球体Vg与实际测量的骨料长边长作为直径计算的球体体积Vs之比，并将这个比值定义为粒形系数β，作为衡量机制粗骨料粒形质量的控制指标，假如骨料若为理想的球体，它与按外观直径计算出来的骨料球体体积之比一定是1，但真实的骨料不可能是球形，所以实际检测骨料的粒形系数β应该是一个小于1 的数，可用它来评价机制粗骨料的粒形品质。
机制混凝土用粗骨料体积的检测，首先按现有的JGJ 52—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》测得机制粗骨料的表观密度rg，按其中粗骨料针片状检测标准制备出符合规定数量要求的试样，从中随机取出100-150个骨料颗粒，用卡尺逐个测出每一个颗粒的长边长，用电子称逐个测出每颗骨料的质量。然后用EXCEL表格很方便地计算出每一个骨料的粒形系数β，在经过一定数量的实验后，经统计可确认粒形系数β的临界值，如0.2或0.25，如粒形系数β小于临界值的可认为是粒形不规则粗骨料，若大于临界值则可认为是粒形合格的粗骨料，可按不规则粗骨料占总骨料的质量百分数来评定骨料粒形的优劣应该是可行的，但这种划分还是有些粗糙存在人为因素而不够客观。
考虑到被检测粗骨料的总体积是确定的，依据粗骨料长边长计算出的计算球体总体积也是确定的，进而提出一个能整体评价粗骨料粒形的指标——骨料总粒形系数B，即各骨料颗粒实测体积之和与各骨料长边计算的球体体积之和的比可作为评定骨料整体粒形品质的技术指标B。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种混凝土用机制粗骨料粒形检测及粒形品质评价方法，包括以下步骤：
步骤一、将干燥恒重的被检粒级粗骨料随机数出﹥100个颗粒，用游标卡尺测量每一个颗粒的长边长度D，精确至0.1mm；
步骤二、用电子天平逐个称量每个颗粒的质量mg，精确至0.01g，并及时记录；
步骤三、计算该颗骨料的表观体积：Vg＝mg/rg ①，
式中rg表观密度(kg/m3)(由JGJ 52—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》或网篮法获得；
步骤四、计算以骨料长边长度为直径计算的球体体积：
Vs＝4π(D/2)3/3 ②，
式中Vs为计算的球体体积，D为骨料长边长度；
步骤五、计算每一颗骨料的粒形系数β：β＝Vg/Vs ③；
步骤六、计算骨料总粒形系数B：B＝∑Vgi/∑Vsi ④，
在EXCEL表格里用公式①、②、③、④计算出每一颗骨料的表观体积Vg、以长边长为直径计算球体体积Vs、粒形系数β以及骨料总粒形系数B；
步骤七、作图并评价：按上述步骤一到步骤六获得的骨料粒形系数β与骨料长边长D，用Excel图形工具绘制出骨料边长与粒形系数β分布关系图，根据该图能够方便了解和分析被检测粗骨料粒形β的分布特征，依据骨料总粒形系数B 评价被检测粗骨料整体粒形的品质。
有益效果：本发明解决了长期以来混凝土用机制粗骨料粒形检测及粒形品质的评价无具体操作方法的问题。应用本发明的检测方法不需专用设备就能了解并掌握混凝土机制粗骨料的粒形特征，为利用粗骨料总粒形系数B作为评价和控制混凝土用机制粗骨料粒形提供了技术支撑，依据骨料粒形系数β的分布特征，能方便指导混凝土用粗骨料的生产控制以及粗骨料在拌制混凝土时的合理选用，为混凝土用机制粗骨料整体粒形品质评价标准的制订奠定了基础，进而有利于混凝土用机制粗骨料品质的提高。
附图说明
图1为实施例1按骨料边长与粒形系数β绘制的整体粒形分布特征图。
图2为实施例2按骨料边长与粒形系数β绘制的整体粒形分布特征图。
图3为实施例1实测数据和计算据表。
图4为实施例2实测数据和计算据表。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
一种混凝土用机制粗骨料粒形检测及粒形品质评价方法，包括以下步骤：
步骤一、将干燥恒重的被检粒级骨料随机数出﹥100个颗粒，用游标卡尺测量每一个颗粒的长边长度D，精确至0.1mm。
步骤二、用电子天平逐个称量每个颗粒的质量mg，精确至0.01g，并及时记录；
步骤三、计算该颗骨料的表观体积：Vg＝mg/rg ①，
式中rg骨料表观密度(kg/m3)可由JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》的粗集料密度及吸水率T0304—2055(网篮法)或T0308—2005(容量瓶法)获得；
步骤四、计算以骨料长边长度为直径计算的球体体积Vs：
Vs＝4π(D/2)3/3 ②，
式中Vs为计算的球体体积，D为骨料长边长度；
步骤五、计算每一颗骨料的粒形系数β；β＝Vg/Vs ③；
步骤六、计算骨料总粒形系数B，B＝∑Vgi/∑Vsi ④，
在EXCEL表格里用公式①、②、③、④计算出每一颗骨料的表观体积Vg、长边长为直径的计算体积Vs、粒形系数β以及骨料总粒形系数B；
步骤七、作图并评价：按上述步骤一至步骤六获得的骨料粒形系数β与骨料长边长D，用Excel绘图工具绘制出骨料边长与粒形系数β的分布图，根据该图能够方便了解和分析被检测骨料粒形的分布特征，依据骨料总粒形系数B评价出被检测骨料整体粒形品质的优劣。
实施例1：
以吉林省某公司生产的碎石为例，按(网篮法)检测母岩的表观密度为 2.65g/cm3，该石子粒级范围为15—20mm，检测方法：按标准JGJ 52—2006 《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》要求取2.0kg烘干样品，随机数出 132个颗粒，用卡尺检测其最大边长，然后对每个石子用电子称逐个称重，具体数据见表1，用EXCEL表格计算各个骨料颗粒的粒形系数β，按骨料粒径与粒形系数绘图分析骨料粒形的分布见附图1，所示。
表1实施例1实测数据和计算据表
计算出该骨料的骨料总粒形系数B＝0.232。作为评定该粒级骨料的整体粒形品质的参数。
技术效果：从说明书附图1中可以看出该粒级骨料粒形的具体分布特征，实际粒径大于20mm的有很多，说明石子的实际粒级不是15—20mm，粒形系数β在小于0.2的颗粒数目较多，说明该骨料针状颗粒多，由骨料总粒形系数 B＝0.232证明该批骨料的整体粒形品质偏差。
实施例2：
采用吉林市生产用石灰石碎石，该石子粒级范围为5-10mm，检测方法：按JGJ 52—2006《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》要求取1kg烘干样品，随机数出131个颗粒，用(容量瓶法)检测石子的表观密度是为 2.62g/cm3，对每个石子用电子称逐粒称重检验，同时用卡尺检测其最大边长，具体数据见表2所示。
表2实施例2实测数据和计算据表
用EXCEL表格计算各个骨料颗粒的粒形系数β后，以长边长和粒形系数β做附图二，分析发现粒形系数β小于0.2区间的颗粒数目不多，说明该骨料的粒形稍好些，片状颗粒相对较少，计算该骨料的骨料总粒形系数B＝0.323。
技术效果：由说明书附图二可以看出该粒级骨料粒形的具体分布特征，该骨料的粒形质量较好，针片状颗粒相对较少，从骨料总粒形系数B＝0.323也可以说明这一点，进而证明了骨料总粒形系数B将会是一个整体评价骨料粒形优劣的可信指标。
Claims (1)
1.一种机制混凝土用粗骨料粒形检测及整体粒形品质评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将干燥恒重的被检粒级粗骨料随机数出﹥100个颗粒，用游标卡尺测量每一个颗粒的长边长度D，精确至0.1mm；
步骤二、用电子天平逐个称量每个颗粒的质量mg，精确至0.01g，并及时记录；
步骤三、计算该颗骨料的表观体积：Vg＝mg/rg ①，
式中rg为骨料母岩的表观密度；
步骤四、计算以骨料长边长度为直径计算的球体体积：
Vs＝4π(D/2)3/3 ②，
式中Vs为计算的球体体积，D为骨料长边长度；
步骤五、计算每一颗骨料的粒形系数β：β＝Vg/Vs ③；
步骤六、计算总骨料粒形系数B：B＝ΣVgi/∑Vsi ④，
在EXCEL表格里用公式①、②、③、④计算出每一颗骨料的表观体积Vg、以长边长为直径计算球体体积Vs、粒形系数β以及总骨料粒形系数B；
步骤七、作图并评价：按上述步骤一到步骤六获得的骨料粒形系数β与骨料长边长D，用Excel图形工具绘制出骨料边长与粒形系数β分布关系图，根据该图能够方便了解和分析被检测骨料颗粒粒形的分布特征，依据总骨料粒形系数B评价出被检测骨料整体粒形品质的优劣。
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