CN111912746B - 基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法，包括以下步骤：(1)开展新拌混凝土底部阻力测试试验；(2)绘制钢片位移、速度随时间变化曲线；(3)基于底部阻力情况定量评估混凝土和易性；该方法能够通过有效开展新拌混凝土底部阻力测试试验，计算混凝土底部插入速度并绘制位移、速度随时间变化曲线，通过混凝土和易性综合系数定量表征新拌混凝土骨料的沉底情况，从而实现对混凝土和易性的定量评估，克服了传统方法难以定量表征混凝土离析程度的缺陷。

Description

基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土和易性的定量评估方法，具体是一种基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法。
背景技术
在土木工程建设中，为获得密实而均匀的混凝土结构并且方便施工操作(拌和、运输、浇筑、振捣等过程)，要求新拌混凝土必须具有良好的施工性能，称为混凝土的和易性。混凝土拌合物的和易性内涵比较复杂，包括流动性、粘聚性及保水性多个方面。而和易性不良的新拌混凝土存在分层、离析和泌水等现象，此类现象对施工进程及过程质量均有较大的负面影响。
因此，为确保工程质量及施工的顺利进行，需要对新拌混凝土进行全方面的和易性评估。
当前，混凝土拌合物的和易性难以用一种简单的测定方法和指标来全面恰当地表达。其中，流动性能够通过实验定量测量，其测定方法有坍落度法和维勃稠度法两种。但此类方法对其粘聚性及保水性均无具体定量表征，缺乏对混凝土和易性评估的全面性。
针对粘聚性的评估，目前也可以采用旋转式流变仪测量通过测量新拌混凝土的塑性粘度以及屈服应力间接表征其工作性能。但使用混凝土流变性能间接评估混凝土性的条件较为苛刻，该方法昂贵的价格与庞大的设备体积将其应用范围限制在了实验室内，缺乏经济性及便捷性。
同时，实际施工现场基本上都以目测和施工经验来评定新拌混凝土的粘聚性和保水性，测试的结果往往也随着测试人员的差异而波动较大，该方法缺乏准确性并且无法定量标准化。
和易性不良的新拌混凝土，容易发生泌水与离析的现象，一般情况下这两种现象是同时出现的，混凝土一泌水，水和泥浆上浮，下沉的石子就紧紧与基底粘结在一起，会大幅加大插入混凝土底部的阻力。
发明内容
为快速评估新拌混凝土的粘聚性与保水性，本发明提供一种基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法。通过量化新拌混凝土骨料的沉底情况，即可定量评估新拌混凝土的粘聚性与保水性，进而结合坍落度评估混凝土综合工作性能。该方法能够在场地环境苛刻的条件下，通过底部阻力测试试验测量不同状态下混凝土底部的插入位移与速度，分析获取混凝土和易性表征量，方便快捷地定量评估新拌混凝土的和易性。
本发明通过以下述技术方案实现上述目的：一种基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法，包括以下步骤
1、开展新拌混凝土底部阻力测试试验：将混凝土容器置于水平台面之上，灌装已经搅拌均匀的新拌混凝土，除去容器表面多余混凝土并充分振捣，将钢片插入混凝土底部，记录钢片的位移及其对应时间；
2、绘制钢片插入速度随时间变化曲线：利用钢片的位移及其对应时间数据，绘制钢片位移随时间变化曲线，进而通过对曲线求导分析钢片速度与时间，进而绘制钢片速度随时间变化曲线。
3、基于底部阻力情况定量评估混凝土和易性：基于底部阻力测试试验确定的钢片位移随时间变化曲线，利用混凝土和易性综合系数计算模型求解混凝土和易性综合系数，评估混凝土的和易性。
所述的混凝土和易性综合系数计算模型为，取v＞100mm/s的区间进行积分计算：
Figure BDA0002670115330000021
其中，W为混凝土和易性综合系数，n为区间个数，ti1为区间起点，ti2为区间终点，i＝1,2,....,n；。
离析泌水混凝土的水和泥浆上浮，下沉的石子就紧紧与基底粘结在一起，底部会产生骨料的阻碍作用，通过骨料沉底的程度判断混凝土的离析程度，从而定量评估混凝土和易性的粘聚性与保水性。
进一步地，所述开展新拌混凝土底部阻力测试试验是：
将水、水泥、砂、碎石和减水剂按比例混合制备新拌混凝土待用，水：水泥：砂：碎石的质量比为1：2.01：4.57：5.90，加入0.22％～0.66％胶凝材料质量的减水剂，将新拌混凝土填满混凝土容器，经过充分振捣后，擦净混凝土容器表面，将钢片与弹簧利用螺丝固定在数显标尺上，利用弹簧提供插入力，将标尺游标拉至底部，使弹簧处于受力状态，松开游标，游标上钢尺随弹簧收紧插入混凝土底部，数显标尺连接至电脑自动记录钢片的位移及其对应时间。
进一步地，所述开展新拌混凝土底部阻力测试试验是：
将水、水泥、砂、碎石和减水剂按比例混合制备新拌混凝土待用，水：水泥：砂：碎石的质量比为1：2.01：4.57：5.90，加入0.44％胶凝材料质量的减水剂，此时混凝土流动性良好，且目测混凝土未产生离析泌水情况，将新拌混凝土填满混凝土容器，经过充分振捣后，擦净混凝土容器表面，将钢片与弹簧利用螺丝固定在数显标尺上，利用弹簧提供插入力，将标尺游标拉至底部，使弹簧处于受力状态，松开游标，游标上钢尺随弹簧收紧插入混凝土底部，数显标尺连接至电脑自动记录钢片的位移及其对应时间。
本发明的突出优点在于：
提供了一种不受使用场地限制的混凝土和易性的定量评估方法，能够量化新拌混凝土骨料的沉底情况，定量评估混凝土粘聚性与保水性好坏；该方法简单快捷，克服了传统坍落度法无法定量评估混凝土离析泌水的缺陷，通过混凝土和易性综合系数计算模型定量表征了混凝土的离析泌水情况，对工程施工中现场测试等条件下综合评估判断新拌混凝土和易性具有重要的学术意义和工程应用价值。
附图说明
图1是实施例1、2的底部阻力测试实验示意图。
图2为实施例1中钢片位移随时间变化曲线示意图。
图3为实施例1中钢片速度随时间变化曲线示意图。
图4为实施例2中钢片位移随时间变化曲线示意图。
图5为实施例2中钢片速度随时间变化曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。
实施例1
本发明所述的基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法，包括以下步骤：
(1)开展新拌混凝土底部阻力测试试验：
将水、水泥、砂、碎石和减水剂按比例混合制备新拌混凝土待用，水：水泥：砂：碎石的质量比为1：2.22：3.65：4.65。加入0.44％胶凝材料质量的减水剂，此时混凝土已发生严重的离析泌水情况。将新拌混凝土填满混凝土容器，经过充分振捣后，擦净混凝土容器表面。将钢片与弹簧利用螺丝固定在数显标尺上，利用弹簧提供插入力，如图1所示。将标尺游标拉至底部，使弹簧处于受力状态，松开游标，游标上钢尺随弹簧收紧插入混凝土底部，数显标尺连接至电脑自动记录钢片的位移及其对应时间；
(2)绘制钢片插入速度随时间变化曲线：
利用钢片的位移及其对应时间数据，绘制钢片位移随时间变化曲线，进而通过对曲线求导分析钢片速度与时间，进而绘制钢片速度随时间变化曲线，如图2、图3所示。
(3)基于底部阻力情况定量评估混凝土和易性：
基于底部阻力测试试验确定的钢片位移随时间变化曲线，利用混凝土和易性综合系数计算模型求得混凝土和易性综合系数W为45mm，对应坍落度为200mm,扩展度640*520，观察到其混凝土已产生严重离析泌水情况。
实施例2
本实施例为一种基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法，包括以下步骤：
(1)开展新拌混凝土底部阻力测试试验：
将水、水泥、砂、碎石和减水剂按比例混合制备新拌混凝土待用，水：水泥：砂：碎石的质量比为1：2.01：4.57：5.90。加入0.44％胶凝材料质量的减水剂，此时混凝土流动性良好，且目测混凝土未产生离析泌水情况。将新拌混凝土填满混凝土容器，经过充分振捣后，擦净混凝土容器表面。将钢片与弹簧利用螺丝固定在数显标尺上，利用弹簧提供插入力，如图1所示。将标尺游标拉至底部，使弹簧处于受力状态，松开游标，游标上钢尺随弹簧收紧插入混凝土底部，数显标尺连接至电脑自动记录钢片的位移及其对应时间；
(2)绘制钢片插入速度随时间变化曲线：
利用钢片的位移及其对应时间数据，绘制钢片位移随时间变化曲线，进而通过对曲线求导分析钢片速度与时间，进而绘制钢片速度随时间变化曲线，如图4、图5所示。
(3)基于底部阻力情况定量评估混凝土和易性：
基于底部阻力测试试验确定的钢片位移随时间变化曲线，利用混凝土和易性综合系数计算模型求得混凝土和易性综合系数W为71mm，对应坍落度为200mm,扩展度450mm*470mm，观察到其混凝土和易性状态良好。
以如上相同步骤进行了多组实验，实验结果如下表所示：
表1
Figure BDA0002670115330000041
Figure BDA0002670115330000051
实验结果显示，在相同配合比情况下，通过改变减水剂用量的形式改变混凝土的和易性状态。随减水剂掺量的增加，混凝土状态由流动性较差到和易性状态良好，再到发生严重的离析泌水情况。其测试结果数值随混凝土离析泌水情况的加剧不断减小，且具有良好的区分度，可较好地定量评估混凝土的和易性。

Claims (4)

1.一种基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)开展新拌混凝土底部阻力测试试验：将混凝土容器置于水平台面之上，灌装已经搅拌均匀的新拌混凝土，除去容器表面多余混凝土并充分振捣，将钢片与弹簧利用螺丝固定在数显标尺上，利用弹簧提供插入力，将标尺游标拉至底部，使弹簧处于受力状态，松开游标，游标上钢尺随弹簧收紧插入混凝土底部，数显标尺连接至电脑自动记录钢片的位移及其对应时间；
(2)绘制钢片插入速度随时间变化曲线：利用钢片的位移及其对应时间数据，绘制钢片位移随时间变化曲线，通过对曲线求导分析钢片速度与时间，进而绘制钢片速度随时间变化曲线；
(3)基于底部阻力情况定量评估混凝土和易性：基于底部阻力测试试验确定的钢片位移随时间变化曲线，利用混凝土和易性综合系数计算模型求解混凝土和易性综合系数，评估混凝土的和易性。
所述的混凝土和易性综合系数计算模型为，取v＞100mm/s的区间进行积分计算：
Figure FDA0003646344720000011
其中，W为混凝土和易性综合系数，n为区间个数，ti1为区间起点，ti2为区间终点，i＝1,2,....,n。
2.根据权利要求1所述的基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法，其特征在于，离析泌水混凝土的水和泥浆上浮，下沉的石子就紧紧与基底粘结在一起，底部会产生骨料的阻碍作用，通过骨料沉底的程度判断混凝土的离析程度，从而定量评估混凝土和易性的粘聚性与保水性。
3.根据权利要求1所述的基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法，其特征在于，所述开展新拌混凝土底部阻力测试试验是：
将水、水泥、砂、碎石和减水剂按比例混合制备新拌混凝土待用，水：水泥：砂：碎石的质量比为1：2.01：4.57：5.90，加入0.22％～0.66％胶凝材料质量的减水剂，将新拌混凝土填满混凝土容器，经过充分振捣后，擦净混凝土容器表面，将钢片与弹簧利用螺丝固定在数显标尺上，利用弹簧提供插入力，将标尺游标拉至底部，使弹簧处于受力状态，松开游标，游标上钢尺随弹簧收紧插入混凝土底部，数显标尺连接至电脑自动记录钢片的位移及其对应时间。
4.根据权利要求1所述的基于底部阻力分析混凝土和易性的定量评估方法，其特征在于，所述开展新拌混凝土底部阻力测试试验是：
将水、水泥、砂、碎石和减水剂按比例混合制备新拌混凝土待用，水：水泥：砂：碎石的质量比为1：2.01：4.57：5.90，加入0.44％胶凝材料质量的减水剂，将新拌混凝土填满混凝土容器，经过充分振捣后，擦净混凝土容器表面，将钢片与弹簧利用螺丝固定在数显标尺上，利用弹簧提供插入力，将标尺游标拉至底部，使弹簧处于受力状态，松开游标，游标上钢尺随弹簧收紧插入混凝土底部，数显标尺连接至电脑自动记录钢片的位移及其对应时间。
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