CN113063698B - 一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法 - Google Patents

一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，属于水泥混凝土拌合物评价领域，用于水泥混凝土拌合物评价，其通过扩展度实测值Ki代入至公式
Figure DDA0002976116780000011
Figure DDA0002976116780000012
以获得扩展度实测值Ki所对应的混凝土拌合物粘聚性3个等级对应的落度界限值Ti，将坍落度界限值Ti代入至公式
Figure DDA0002976116780000013
以获得水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi，水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi的单位为分，精确至0.1分，当φi≥90时评价为I类，当φi≥75且φi＜90时，评价为II类，当φi≥60且φi＜75时，评价为III类。本发明能够通过客观有效的手段对水泥混凝土拌合物粘聚性进行测量，相对于主观评价具有更高的可靠性。

Description

一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法
技术领域
本申请属于水泥混凝土检测领域，具体地说，尤其涉及一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法。
背景技术
水泥混凝土拌合物的施工和易性，也称工作性，是指水泥混凝土拌合物易于搅拌、运输、浇捣成型，并获得均匀密实的混凝土的一项综合技术性能，和易性既反映了混凝土拌合物浇筑施工难易程度，也反映了混凝土拌合物稳定性和匀质性。粘聚性是指水泥混凝土拌合物内部组分间具有一定的粘聚力而不致发生组分间离析分层现象，从而使能保持拌合物整体均匀的性能。粘聚性作为表征水泥混凝土拌合物施工和易性的必要指标，间接影响着保水性、离析性的指标。
现有的水泥混凝土拌合物粘聚性检测和评价方法对具体为：水泥混凝土拌合物装入坍落度筒，垂直提起坍落度筒后，水泥混凝土拌合物坍落至停止状态，如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明此混凝土拌合物的保水性能不好，粘聚性差；如果发现粗骨料在中央集堆或边缘有水泥浆析出，表示此混凝土拌合物抗离析性不好，粘聚性差；如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示此混凝土拌合物保水性良好，粘聚性好。这种方法是通过感官观察的主观判断方式，没有相应的检测数据，不属于定量检测评价方法，而且因人的感官观察和经验不同，评价判断的结论差异较大。
当前检测水泥混凝土拌合物抗离析性能方法，具体为：将水泥混凝土拌合物装入由上下两节组成的盛料器中静置一定时间，将上节水泥混凝土拌合物筛出的砂浆，筛出的砂浆质量与上节水泥混凝土拌合物质量的比值作为离析率，但是没有给出相应的评价的标准，离析率也不能表征水泥混凝土拌合物坍落、扩展流动性征和堆积形态，从而不能很好的反应水泥混凝土拌合物粘聚性。
发明内容
本申请的目的在于提供一种混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，其通过水泥混凝土拌合物坍落、扩展流动性征和堆积形态的测定来对水泥混凝土拌合物的粘聚性进行评价，以克服上述现有技术的不足。
为达到上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：
本发明中所述的一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，该方法包括以下步骤：
第一步、对水泥混凝土拌合物进行坍落度试验，并测得扩展度实测值Ki，将扩展度实测值Ki代入至公式
Figure BDA0002976116760000021
以获得扩展度实测值Ki所对应的混凝土拌合物粘聚性3个等级对应的落度界限值Ti；
其中，Ti为扩展度实测值Ki所对应的水泥混凝土拌合物各个粘聚性等级相应的坍落度界限值Ti，单位mm，精确至1mm；
H为坍落度筒的高度，单位为mm，精确至1mm；
V为坍落度筒的体积，单位为mm3，精确至1mm3；
Ki为扩展度实测值，单位mm，精确至1mm；
π为圆周率，至少取3.14；
λi为水泥混凝土拌合物粘聚性系数，精确至0.01；
第二步、将坍落度界限值Ti代入至公式
Figure BDA0002976116760000022
以获得水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi，水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi的单位为分，精确至0.1分；
第三步、将第二步中获得的水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi按照
Figure BDA0002976116760000023
指标进行评价。
进一步地讲，本发明中所述的水泥混凝土拌合物粘聚性系数λi为水泥混凝土拌合物坍落、扩展的堆积形态模型化为圆台体后，圆台体上台圆直径与下台圆直径的比值；当λi为0.01时，等级定为III类；当λi为0.2时，等级定为II类；当λi为0.5时，等级定为I类。
进一步地讲，本发明中当坍落度筒体尺寸设定为高度H是300mm，上口直径d是100mm，下口直径D是200mm，体积V是5495000mm3的圆台筒体时，当π选择为3.14时，扩展度实测值Ki所对应的水泥混凝土拌合物各个粘聚性登记相应的坍落度界限值Ti按照下述表格中的公式2、公式3、公式4进行计算：
Figure BDA0002976116760000024
Figure BDA0002976116760000031
与现有技术相比，本申请的有益效果是：
1、通过对水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi的测定和计算，可实现对水泥混凝土拌合物粘聚性变化的量值分析，可有效解决水泥混凝土拌合物粘聚性的定量评价问题，避免因检测人员主观定性判断造成的误判或错判，提高评价的客观性和科学性，减少评价的离散度，提高评价结果对混凝土质量控制进行指导的有效性，为持续改进提供数据支持和依据，从而提高混凝土施工质量。
2、通过建立水泥混凝土拌合物坍落、扩展的堆积形态的几何模型，通过水泥混凝土拌合物粘聚性系数λi表现水泥混凝土拌合物坍落、扩展流动性征和堆积形态，建立相应的计算公式，将现有的坍落度和扩展度检测结果代入公式计算，从而对水泥混凝土拌合物粘聚性进行评价，不用增加额外的试验仪器和试验工作，简单易行，方便快捷，便于推广应用，而水泥混凝土拌合物抗离析性能试验每次需要90min～120min，泌水试验每次需要60min～90min。
3、通过划分水泥混凝土拌合物粘聚性等级和对相应技术要求进行规定规定，以适用于不同工程部位、不同施工方法的技术要求，有利于精细化、个性化和经济化的控制，既能满足施工技术要求，也可避免不必要的成本浪费，例如：对于泵送长度不大于100m的混凝土泵送施工，粘聚性等级可采用Ⅲ类即可满足施工要求；对于配制泵送长度大于100m的高程或远距离的泵送混凝土，粘聚性等级应至少满足采Ⅱ类要求，对于大于300m的超高程、超远距离的泵送混凝土和自密实混凝土，宜满足Ⅰ类要求。
附图说明
图1是水泥混凝土拌合物坍落、扩展的堆积状态模型化为圆台体的示意图。
图中，当测量坍落度、扩展度的圆台筒体向上提起时，圆台筒体内的水泥混凝土拌合物会下坠及向周边流动，从而形成坍落度1、扩展度1的形态、坍落度2、扩展度2的形态，坍落度3、扩展度3的形态。其中坍落度1表示的是III类粘聚性合格状态下的流变锥体形态模型，坍落度2表示的是I类和II类粘聚性优良状态下流变上下径比为1/2的圆台体模型，坍落度3表示的是粘聚性不合格状态虾中间石子堆积严重离析的模型。
具体实施方式
对于本领域的普通技术人员而言，可以依据具体情况结合本领域的公知常识、设计规范、标准文献等理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明中所述的粘聚性系数λi分类划分及水泥混凝土拌合物粘聚性评价原理如下：将水泥混凝土拌合物粘聚性分为3个等级，所对应的λi见下表；
水泥混凝土拌合物粘聚性等级划分及对应的粘聚性系数λi
Figure BDA0002976116760000041
如图1所示，本发明中的粘聚性系数λi可用于表现水泥混凝土拌合物坍落度、扩展流变性征和堆积形态，在将水泥混凝土拌合物坍落、扩展的堆积形态模型化为如图1所示的圆台体后，λi可表现为圆台体上台圆直径与下台圆直径的比值，当取0.01时，水泥混凝土拌合物坍落、扩展的堆积形态近似于圆锥体，定为粘聚性合格状态，等级定为Ⅲ类；当λi取0.5时，混凝土拌合物坍落、扩展的堆积形态为保持与坍落度筒相同上下口直径比的圆台体，为接近粘聚性最为优良的极限状态，等级定为Ⅰ类；当λi取0.2时，混凝土拌合物坍落、扩展的堆积形态为圆台体，定为粘聚性良状态，等级定为Ⅱ类。例如，当坍落度筒尺寸选择为高度H为300mm，上口直径d为100mm，下口直径D为200mm，体积V为5495000mm3的圆台筒体时，取圆周率π为3.14，扩展度实测值Ki所对应的水泥混凝土拌合物各个粘聚性登记相应的坍落度界限值Ti应当按照下述的表格进行计算。
水泥混凝土拌合物粘聚性各个等级对应的落度界限值Ti计算公式
Figure BDA0002976116760000042
如果水泥混凝土拌合物粘聚性优劣性评价法为(Ti-T3)的值越大，水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi越大，相应的该水泥混凝土拌合物的粘聚性越好。
基于上述技术方案及设定，本发明中列举如下的实施例对评价方法进行解释说明。
实施例1
一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，具体步骤如下：
首先需要按照表1中的配合比，对所需材料进行称量和搅拌，并且在称量和搅拌完成后，对形成的水泥混凝土拌合物进行取样。
表1.1混凝土配合比表格
Figure BDA0002976116760000051
取样完成后，分别安排2组人员对水泥混凝土拌合物试样进行坍落度和扩展度检测，检测结果见表1.2。
表1.2混凝土坍落度和扩展度检测结果
Figure BDA0002976116760000052
将扩展度实测值Ki代入表1.3进行计算。
表1.3水泥混凝土拌合物粘聚性各个等级对应的落度界限值Ti计算公式
Figure BDA0002976116760000053
经计算得到表1.4。
表1.4扩展度实测值Ki对应的T1、T2和T3
组别 扩展度实测值K<sub>i</sub>(mm) T<sub>1</sub>(mm) T<sub>2</sub>(mm) T<sub>3</sub>(mm)
1 546 260 243 230
2 550 260 244 231
将坍落度实测值Ti及由T1、T2和T3代入
Figure BDA0002976116760000061
进行计算，得到水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi，见表1.5。
表1.5扩展度实测值Ki对应的T1、T2和T3
组别 T<sub>i</sub>(mm) T<sub>1</sub>(mm) T<sub>3</sub>(mm) φ<sub>i</sub>(分)
1 235 260 230 66.7
2 232 260 231 61.4
将计算得到的2组φi值代入表1.6进行水泥混凝土拌合物粘聚性评价。
表1.6水泥混凝土拌合物粘聚性指标评价表
Figure BDA0002976116760000062
该所配制的水泥混凝土拌合物粘聚性的主观感官评价和本方法量化评价结果，见表1.7。
表1.7水泥混凝土拌合物粘聚性的主观感官评价和本方法量化评价结果
Figure BDA0002976116760000063
实施效果：
(1)将现有的坍落度和扩展度检测结果代入公式计算，从而对水泥混凝土拌合物粘聚性进行评价，不用增加额外的试验仪器和试验工作，简单易行，方便快捷，整个检测和评价时间不超过15min。
(2)采用常规的主观感官评价方法，2组检测人员对同一批水泥混凝土拌合物试样得出了2种不同的评价结果；而采用本方法的量化评价，得出的结果是一致的，均为合格，避免了因检测人员主观定性判断造成的误判或错判，2组人员试验计算得到的2个φi值的极差为5.3分，极差占φi平均值的百分率为8.3％，离散度不大，但第2组试验判定为不合格的φi值较第1组的φi值要小，说明第2组取样的混凝土拌合物的粘聚性胶确实差点，说明本评价方法能够真实反映水泥混凝土拌合物粘聚性的客观性，科学和可靠。
实施例2
一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，其中需要按照表2.1进行材料称量和搅拌，对水泥混凝土拌合物进行取样，对水泥混凝土拌合物试样进行坍落度和扩展度检测。本实施例中的混凝土设计强度等级为C40，用于输送距离200m～300m的泵送混凝土施工，扩展度：570mm～630m。
表2.1混凝土配合比
Figure BDA0002976116760000071
如果按照常规的主观感官评价方法对水泥混凝土拌合物试样粘聚性进行评价，结果见表2.2。
表2.2混凝土坍落度和扩展度检测及粘聚性评价
Figure BDA0002976116760000072
然后按照表2.1配合比进行混凝土配料搅拌配制，所配制的混凝土拌合物经过主观感官判断其粘聚性合格，投入泵送浇筑施工，在泵送过程中出现堵泵显现，导致施工中断，经施工技术人员排查，混凝土输送泵和输送管道都处于正常状态，排除机械原因，对混凝土拌合物的施工和易性(粘聚性)进行排查。
而按照本发明提供的评价方法，需要将该混凝土扩展度实测值Ki代入表2.3进行计算。
表2.3水泥混凝土拌合物粘聚性各个等级对应的落度界限值Ti计算公式
Figure BDA0002976116760000073
Figure BDA0002976116760000081
经计算得到表2.4。
表2.4扩展度实测值Ki对应的T1、T2和T3
扩展度实测值K<sub>i</sub>(mm) T<sub>1</sub>(mm) T<sub>2</sub>(mm) T<sub>3</sub>(mm)
600 267 253 242
将坍落度实测值Ti及计算得到的T1、T2和T3代入
Figure BDA0002976116760000082
进行计算，
得到水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi见表2.5。
表2.5扩展度实测值Ki对应的T1、T2和T3
T<sub>i</sub>(mm) T<sub>1</sub>(mm) T<sub>3</sub>(mm) φ<sub>i</sub>(分)
235 267 242 48.8
将计算得到的φi值代入表2.6进行水泥混凝土拌合物粘聚性评价。
表2.6水泥混凝土拌合物粘聚性指标评价表
Figure BDA0002976116760000083
评价结果：该所配制的水泥混凝土拌合物粘聚性为不合格，因此可确定造成该次堵泵的原因是该水泥混凝土拌合物粘聚性不能满足施工技术要求。
根据粘聚性评价结果，对该混凝土配合比进行了调整，用于改善粘聚性指标，见表2.7。
表2.7改进后的混凝土配合比
Figure BDA0002976116760000084
按照表2.7进行材料称量和搅拌，对水泥混凝土拌合物进行取样，对水泥混凝土拌合物试样进行坍落度和扩展度检测，检测结果见表2.8。
表2.8混凝土坍落度和扩展度检测结果
Figure BDA0002976116760000091
将扩展度实测值Ki代入表2.9进行计算。
表2.9水泥混凝土拌合物粘聚性各个等级对应的落度界限值Ti计算公式
Figure BDA0002976116760000092
经计算得到表2.10。
表2.10扩展度实测值Ki对应的T1、T2和T3
扩展度实测值K<sub>i</sub>(mm) T<sub>1</sub>(mm) T<sub>2</sub>(mm) T<sub>3</sub>(mm)
605 267 254 243
将坍落度实测值Ti及表格2.9中计算得到的T1、T2和T3代入
Figure BDA0002976116760000093
进行计算，得到水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi见表15。
表2.11扩展度实测值Ki对应的T1、T2和T3
T<sub>i</sub>(mm) T<sub>1</sub>(mm) T<sub>3</sub>(mm) φ<sub>i</sub>(分)
253 267 243 76.7
将计算得到的φi值代入表2.12进行水泥混凝土拌合物粘聚性评价。
表2.12水泥混凝土拌合物粘聚性指标评价表
Figure BDA0002976116760000101
将调整前后的该所配制的水泥混凝土拌合物粘聚性量化评价结果进行对比，见表2.13。
表2.13水泥混凝土拌合物粘聚性的主观感官评价和本方法量化评价结果
Figure BDA0002976116760000102
然后按照表2.7调整后配合比进行混凝土配料搅拌配制，所配制的混凝土拌合物经过本方法量化评价粘聚性合格，然后将该水泥混凝土拌合物投入泵送浇筑施工，在泵送施工一切正常，顺利浇筑完毕。
实施效果：
(1)通过实施发现：采用常规的主观感官评价方法对水泥混凝土拌合物进行评价为合格我，扩展度也满足施工技术要求，当仍然导致堵泵问题，因而，主观感官评价方法对粘聚性出现错判；按照本方法进行粘聚性定量评价发现该水泥混凝土拌合物粘聚性指标为不合格。
(2)针对粘聚性指标为不合格现状对配合比进行调整改进，然后进行试配试验检测坍落度和扩展度，按照本方法进行粘聚性定量评价发现该水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi得到可有效改善，从48.8分上升至76.7分，混凝土泵送浇筑施工一切正常，顺利浇筑完毕，满足长距离泵送施工要求。通过实施表明：本评价方法能够定量和真实反映水泥混凝土拌合物粘聚性的客观性，为水泥混凝土拌合物粘聚性的调整改进提供了量化的数据支持，经过实际施工验证科学和可靠。
实施例3
一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，本实施例中涉及到的是自密实混凝土粘聚性的评价，表3.1中展示的是自密实混凝土的配合比，设计强度等级C50。
按照表3.1进行材料称量和搅拌，对水泥混凝土拌合物进行取样，对水泥混凝土拌合物试样进行坍落度、扩展度、表观密度、含气量检测，由于所配的混凝土为自密实，因此在检测表观密度、含气量时不对水泥混凝土拌合物进行振捣，检测结果见表3.2。
表3.1自密实混凝土配合比
Figure BDA0002976116760000111
表3.2C50自密实水泥混凝土拌合物性能检测结果
Figure BDA0002976116760000112
将扩展度实测值Ki代入表3.3进行计算。
表3.3水泥混凝土拌合物粘聚性各个等级对应的落度界限值Ti计算公式
Figure BDA0002976116760000113
经计算得到表3.4。
表3.4扩展度实测值Ki对应的T1、T2和T3
Figure BDA0002976116760000114
Figure BDA0002976116760000121
将坍落度实测值Ti及由表3.4计算得到的T1、T2和T3代入
Figure BDA0002976116760000122
进行计算，得到水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi见表3.5。
表3.5扩展度实测值Ki对应的T1、T2和T3
配合比编号 T<sub>i</sub>(mm) T<sub>1</sub>(mm) T<sub>3</sub>(mm) φ<sub>i</sub>(分)
ZMS50-1 248 269 247 61.8
ZMS50-2 262 271 250 82.9
将计算得到的2组φi值代入表3.6进行水泥混凝土拌合物粘聚性评价。
表3.6水泥混凝土拌合物粘聚性指标评价表
Figure BDA0002976116760000123
该所配制的水泥混凝土拌合物粘聚性的主观感官评价和本方法量化评价结果，见表3.7。
表3.7水泥混凝土拌合物自密实性和粘聚性量化评价结果
Figure BDA0002976116760000124
实施效果：
配合比编号ZMS50-1的混凝土拌合物粘聚性合格为Ⅲ类，较之配合比编号ZMS50-12的混凝土拌合物粘聚性良为Ⅱ类，实测的表观密度低，含气量高，经浇筑试件拆模后观察发现混凝土自密实效果要差。因此，本方法划分的水泥混凝土拌合物粘聚性等级和对相应技术要求，能够较好地适用于不同工程部位、不同施工方法的技术要求，有利于精细化、个性化和经济化的控制。
最后，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步、对水泥混凝土拌合物进行坍落度试验，并测得扩展度实测值Ki和坍落度实测值
Figure 347895DEST_PATH_IMAGE001
，将扩展度实测值Ki代入至公式
Figure 560177DEST_PATH_IMAGE002
以获得扩展度实测值Ki所对应的混凝土拌合物粘聚性3个等级对应的坍落度界限值T1、T2、T3；
其中，Ti为扩展度实测值Ki所对应的水泥混凝土拌合物各个粘聚性等级相应的坍落度界限值Ti，单位mm，精确至1mm；
H为坍落度筒的高度，单位为mm，精确至1mm；
V为坍落度筒的体积，单位为mm3，精确至1mm3；
Ki为扩展度实测值，单位mm，精确至1mm；
π为圆周率；
λi为水泥混凝土拌合物粘聚性系数，精确至0.01；所述水泥混凝土拌合物粘聚性系数λi为水泥混凝土拌合物坍落、扩展的堆积形态模型化为圆台体后，圆台体上台圆直径与下台圆直径的比值；
当λi取0.5时，计算结果为T1；当λi取0.2时，计算结果为T2；当λi取0.01时，计算结果为T3；
第二步、将坍落度实测值
Figure 291373DEST_PATH_IMAGE001
和坍落度界限值T1、T3代入至公式
Figure 97786DEST_PATH_IMAGE003
以获得水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi，水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi的单位为分，精确至0.1分；
第三步、将第二步中获得的水泥混凝土拌合物粘聚性指标φi按照表格
Figure 914432DEST_PATH_IMAGE004
指标进行评价。
2.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，其特征在于，当λi为0.01时，等级定为III类；当λi为0.2时，等级定为II类；当λi为0.5时，等级定为I类。
3.根据权利要求1所述的一种水泥混凝土拌合物粘聚性定量评价方法，其特征在于：当坍落度筒体尺寸设定为高度H是300mm，上口直径d是100mm，下口直径D是200mm，体积V是5495000mm3的圆台筒体时，当π选择为3.14时，扩展度实测值Ki所对应的水泥混凝土拌合物各个粘聚性等级相应的坍落度界限值Ti按照下述表格中的公式2、公式3、公式4进行计算：
Figure 667756DEST_PATH_IMAGE005
。
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