CN114577674A - 一种机制砂饱和面干吸水率的测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机制砂饱和面干吸水率的测定方法,将水、水泥和减水剂搅拌得到净浆,保持减水剂掺量不变,改变净浆的体积水灰比,配制多组基础净浆进行净浆扩展度试验,得到基础净浆的扩展度;然后拟合得到基础净浆扩展度与基础净浆的体积水灰比Vw/Vc的关系曲线;保持减水剂量不变,选一组初始净浆,将机制砂与初始净浆拌合得到砂浆;将砂浆筛分为砂和过筛净浆两部分,对过筛净浆进行扩展度试验得到扩展度值;结合净浆扩展度与体积水灰比之间的关系曲线,计算得到过筛净浆的体积水灰比,比较砂浆和过筛净浆的体积水灰比,计算得到机制砂从初始净浆中吸附的水量,进而得到机制砂的饱和面干吸水率。本发明准确计算得出机制砂饱和面干吸水率,所用仪器操作方便,实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及机制砂的检测方法,尤其涉及一种机制砂饱和面干吸水率的测定方法。
背景技术
目前普遍存在河砂资源短缺的问题,生产和使用机制砂并将之应用于混凝土能从根本上解决这个问题,对生态文明的建设具有重要意义。机制砂的饱和面干吸水率是混凝土配合比设计的重要参数之一。
机制砂的吸水率与砂的岩性和表面状态有关。不同产地的机制砂的吸水率差异较大。在混凝土中,处于气干或绝干状态下的机制砂在拌合过程中会吸收浆体中的水分,最终达到与浆体处于水量平衡状态;处于湿润状态下的机制砂将释放部分水分,最终达到与浆体处于水量平衡状态。
另一方面,受自然环境的影响,机制砂含水状态的不确定性严重影响了混凝土配合比的有效性和适用性。因此在进行混凝土配合比设计时,需要预先测定机制砂的饱和面干吸水率,以便对不同含水状态的机制砂进行考虑。
由于砂石料饱和面干状态为一种临界状态,不容易判断且容易错过。目前关于砂的饱和面干吸水率的测定办法主要有湿痕法和试模法,这些方法操作复杂,对仪器设备要求较高,测量误差较大,存在测量结果不准确的问题,且要求检测人员具有丰富的试验经验,耗时耗力。
发明内容
发明目的:针对现有技术中存在的不足之处,本发明的目的在于提供一种机制砂饱和面干吸水率的测定方法,将测定机制砂的饱和面干吸水率的工作转化为净浆和砂浆的相关试验和计算,进而准确确定机制砂饱和面干吸水率,进而克服现有技术中存在的缺点,为混凝土尤其是自密实混凝土的配合比设计提供重要参数。
技术方案:本发明机制砂饱和面干吸水率的测定方法包括以下步骤:
(1)在水泥净浆搅拌机中加入一定量水、水泥和减水剂进行搅拌得到净浆,然后保持减水剂掺量不变,通过改变净浆的体积水灰比(水和水泥的体积比),配制得到多组流变性能不同的基础净浆,分别对该若干组基础净浆进行净浆扩展度试验,得到各组基础净浆的扩展度SF。
(2)根据步骤(1)的结果,以体积水灰比为横坐标,以基础净浆扩展度为纵坐标绘制散点图,得出基础净浆的扩展度SF与基础净浆的体积水灰比Vw/Vc之间的关系趋势,基于非线性回归方法,借助非线性回归软件,如Excel、Matlab、SPSS及Origin,拟合得到基础净浆扩展度SF与基础净浆的体积水灰比Vw/Vc之间的关系曲线。
(3)保持减水剂掺量不变,即与步骤(1)中的减水剂掺量相同,在上述基础净浆的试验体积水灰比范围内选择一体积水灰比为[VW/VC]初始的基础净浆作为初始净浆,采用烘干机制砂样品与初始净浆进行砂浆拌合试验,搅拌后得到拌合后的砂浆。
该初始净浆及砂浆的体积水灰比为净浆或砂浆中的水的体积与水泥的体积之比(如有其他粉体,则为水胶比,定义为净浆或砂浆中的水的体积与胶凝材料的体积之比)。故此处的体积水灰比[Vw/VC]初始等于砂浆名义上的体积水灰比,即[VW/VC]初始=[VW/VC]砂浆=[VW/VC]名义。
(4)用小于机制砂最小粒径的方孔筛将步骤(3)中拌合后的砂浆筛分为砂和过筛净浆两部分,取过筛净浆进行净浆扩展度试验,得到此时过筛净浆的实测扩展度值。
其中,砂方孔筛的孔径有4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.03mm、0.015mm。本发明的机制砂的最小粒径为1.18mm。
依据步骤(4)中过筛净浆的实测扩展度值,结合净浆扩展度与体积水灰比之间的关系曲线,计算得到过筛净浆的体积水灰比[VW/VC]过筛,比较未添加机制砂的初始净浆和过筛净浆的体积水灰比的差异,计算得到机制砂从初始净浆中吸附的水量,进而得到机制砂的饱和面干吸水率。
由于砂浆是在初始净浆中加入机制砂搅拌制备而成,若机制砂不从初始净浆中吸水,则砂浆和初始净浆中水与水泥的比例并没有变化,砂浆的体积水灰比与初始净浆的体积水灰比相等(这是因为体积水灰比仅与水和粉体的体积有关,初始净浆及其对应的砂浆的水与粉体的比例保持不变,因此体积水灰比即水和水泥的体积比不变)。即是说,砂浆体积水灰比与初始净浆体积水灰比相等。但由于机制砂会从砂浆中吸水,吸收的水量会影响砂浆的真实水灰比,将影响过筛净浆的流动性,即扩展度值,因此从添加机制砂前后净浆扩展度的差异,得到不添加机制砂的初始净浆的体积水灰比与添加机制砂后得到的过筛净浆的体积水灰比,比较两个水灰比的差异,计算得到机制砂从初始净浆中吸收的水量,进而计算砂的饱和面干吸水率。
本发明中的净浆分为三类:一类是用来获得关系曲线的基础净浆,二是用来试验的净浆,掺砂之前称为初始净浆,筛分得到的净浆称为过筛净浆。
步骤(1)中对基础净浆进行净浆扩展度试验的方法为:将净浆扩展度筒置于水平操作台,如平整的玻璃板上,将搅拌好的基础净浆从净浆扩展度筒上口倒入净浆坍落度筒内,用馒刀抹平净浆上表面,数秒内将净浆坍落度筒匀速竖直向上提起,让基础净浆自由流动;待基础净浆的浆体在净浆扩展度试验平台,如玻璃板上停止流动后,用钢直尺测量浆体相互垂直的两个方向的长度d1、d2,如图1所示,其中,在停止流动浆体的目测长度较大的位置测量长度d2,最后以d1和d2的平均值作为基础净浆的扩展度。
其次,步骤(1)中配制的不同水灰比的基础净浆,至少三组。因为基础净浆的组数越多,所得的净浆扩展度与体积水灰比关系越准确。同时,所采用的基础净浆不仅包括水泥净浆,还包括掺加其他粉体,如石粉、粉煤灰及其它粉体的净浆。
步骤(2)中,以基础净浆的体积水灰比为横坐标,基础净浆扩展度SF为纵坐标绘制散点图,拟合得到基础净浆扩展度SF与基础净浆体积水灰比Vw/Vc之间的关系公式。
该步骤(2)中,采用非线性回归方法拟合得到基础净浆扩展度SF与基础净浆体积水灰比Vw/Vc之间的关系公式。
或者使用二次函数或其它函数关系模型来拟合净浆扩展度与体积水灰比之间的关系。
步骤(3)中,采用待测机制砂与初始净浆进行砂浆拌合试验时,将砂浆搅拌锅清洗干净,用湿润毛巾擦干明水,保持锅内湿润;为避免内壁湿润的砂浆搅拌锅对砂浆含水率的影响,先拌制少量与试验砂浆同配比的砂浆,使搅拌锅内壁挂浆,倒出砂浆;将称好的机制砂、水泥倒入搅拌锅内,开动搅拌机预拌数秒,将水和减水剂混合后倒入搅拌锅内,搅拌数分钟。
步骤(3)中,保持减水剂掺量与步骤(1)的减水剂掺量相同,选择一体积水灰比为[VW/VC]初始的基础净浆作为初始净浆。
步骤(3)中,考虑到筛分难度问题,宜选择较粗的砂进行砂浆试验,因此该步骤中的机制砂的粒径大于1.18mm。
该机制砂为烘干后的机制砂。
步骤(4)中,用粒径小于机制砂粒径的方孔筛将步骤(3)中的砂浆筛分为砂和过筛净浆。
步骤(5)中计算砂的饱和面干吸水率的方法为:根据净浆扩展度试验得到过筛净浆的扩展度,根据净浆扩展度与体积水灰比的关系曲线,得到对应的过筛净浆的体积水灰比[VW/VC]过筛。已知砂浆中水泥的质量为mc,水泥的表观密度为ρc,进而计算得到对过筛净浆流动性起作用的而砂浆中的初始水量,一部分用来使净浆产生流动性,一部分被机制砂吸附,二者总量为上述砂浆中的初始水量减去实际水量,即为被机制砂吸附的水量。烘干机制砂样品的质量为ms。因此该步骤中的机制砂饱和面干吸水率w通过如下公式计算:
工作原理:本发明采用流变学方法测定机制砂饱和面干吸水率,从流变学角度研究砂的饱和面干吸水率对净浆的流变性的影响来测定砂的饱和面干吸水率,为混凝土,尤其是自密实混凝土的配合比设计提供较准确参数,也为试验检测方法提供了新的思路。本发明的测定方法思路如下:
首先,在水泥净浆搅拌机中,加入一定量水、水泥、减水剂进行搅拌,制备得到净浆;然后固定减水剂掺量不变,改变净浆的体积水灰比,配制得到多组流变性不同的基础净浆,对该基础净浆分别进行净浆扩展度试验,得到各个基础净浆的扩展度。
然后拟合得到基础净浆扩展度SF与基础净浆体积水灰比Vw/Vc之间的关系公式。保持减水剂掺量不变,在合理范围内选择某一体积水灰比[VW/VC]初始作为初始净浆,采用一定量粒径较大的烘干机制砂样品与该初始净浆进行拌合搅拌得到砂浆。
利用与机制砂最小粒径对应的方孔筛将砂浆筛分为砂和过筛净浆两部分,取过筛净浆进行净浆扩展度试验,得到过筛净浆的扩展度。
最后根据上述得到的净浆扩展度与体积水灰比之间的关系公式,计算得到过筛净浆的体积水灰比,比较砂浆的体积水灰比和过筛净浆的体积水灰比的差异,计算机制砂从净浆中吸收的水量,进而计算机制砂的饱和面干吸水率。
有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明创造性地从浆体流变学角度,通过研究砂的饱和面干吸水率对净浆流变性的影响来测定砂的饱和面干吸水率,且本发明所涉及到的试验仪器操作简便,实用性强。
(2)本发明的测定方法能够准确测定机制砂饱和面干吸水率,仅采用坍落度筒、水泥净浆搅拌机、砂浆搅拌锅,为混凝土尤其是自密实混凝土配合比设计提供较准确的参数,确保拌制混凝土的水和砂用量的准确性,便于实现智慧工地的落实。
附图说明
图1为本发明测量浆体相互垂直的两个方向长度的示意图;
图2为本发明测量机制砂饱和面干吸水率的原理示意图;
图3为本发明实施例中的测定方法流程示意图;
图4为本发明实施例中的筛分砂浆过程示意图;
图5为本发明实施例中的净浆扩展度与体积水灰比关系曲线。
具体实施方式
实施例:
本实施例以云南省红河州某高速公路搅拌站所使用的一种机制砂为例,试验过程如图1至图5所示,所用的净浆为水泥净浆,其中水泥密度3100kg/m3,水的密度1000kg/m3,减水剂的固含量为20%。表1中数据为0.4L净浆的材料成分,共计三种不同体积水灰比的净浆。
表1净浆材料组成及试验结果
如图5所示,以表1中体积水灰比Vw/Vc为横坐标,以扩展度SF为纵坐标绘制散点图,分析扩展度SF与体积水灰比Vw/Vc之间的变化趋势,考虑数据形态和计算简便性,选用二次函数基于一元非线性回归方法,借助非线性回归软件,如excel、origin、matlab,采用二次函数对图中散点进行非线性拟合,得到净浆扩展度与净浆体积水灰比之间的关系曲线,公式如下:
表2中的数据是1.3L砂浆的材料组成,其中机制砂密度2700kg/m3,水泥密度3100kg/m3,水的密度1000kg/m3。
表2砂浆材料组成
V<sub>w</sub>/V<sub>c</sub> | SP% | 机制砂(g) | 水泥(g) | 水(g) | 减水剂(g) |
1.00 | 0.90 | 1579.5 | 1108.3 | 349.5 | 9.79 |
砂浆的体积水灰比Vw/Vc为1.00,即是其中净浆的名义水灰比所用砂的粒径范围为1.18-4.75mm。考察从砂浆中筛出的净浆的流动性。按照图4的方法对上述砂浆进行过筛试验,对过筛后的净浆进行扩展度试验,得到其扩展度为300mm,根据上述拟合得到的净浆扩展度与体积水灰比的关系曲线求得过筛净浆的真实体积水灰比为0.923。
根据水灰比的差异,求得机制砂吸收的水量,进而计算得到机制砂的饱和面干吸水率w:
经湿痕法得到的饱和面干吸水率为1.90%,二者误差为8.4%。
Claims (10)
1.一种机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)在搅拌机中加入水、水泥和减水剂搅拌得到净浆,保持减水剂掺量不变,改变所述净浆的体积水灰比,配置多组流变性不同的基础净浆,对所述基础净浆进行净浆扩展度试验;得到各组基础净浆的扩展度SF;
(2)根据步骤(1)的结果,拟合得到基础净浆的扩展度SF与基础净浆的体积水灰比Vw/Vc之间的关系曲线;
(3)保持减水剂掺量与步骤(1)的减水剂掺量相同,选择一体积水灰比的基础净浆作为初始净浆,采用待测机制砂与所述初始净浆进行拌合试验得到砂浆;
(4)用方孔筛将砂浆筛分为砂和过筛净浆两部分,取过筛净浆进行净浆扩展度试验,得到过筛净浆的实测扩展度值;
(5)依据步骤(4)中过筛净浆的实测扩展度值,结合净浆扩展度与体积水灰比之间的关系曲线,计算得到过筛净浆的体积水灰比[VW/VC]过筛,比较未添加机制砂的初始净浆和过筛净浆的体积水灰比的差异,计算得到机制砂从初始净浆中吸附的水量,进而得到机制砂的饱和面干吸水率。
2.根据权利要求1所述的机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:步骤(1)中基础净浆扩展度试验过程为,将基础净浆倒入净浆坍落度筒内,用馒刀抹平基础净浆上表面,数秒内将净浆坍落度筒匀速提起,让基础净浆流动;待基础净浆浆体在净浆扩展度试验平台上停止流动后,测量基础净浆浆体相互垂直的两个方向的长度d1、d2,并以d1和d2的平均值作为基础净浆的扩展度。
3.根据权利要求1所述的机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:步骤(2)中,以基础净浆的体积水灰比为横坐标,基础净浆扩展度SF为纵坐标绘制散点图,拟合得到基础净浆扩展度SF与基础净浆体积水灰比Vw/Vc之间的关系公式。
4.根据权利要求3所述的机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:采用非线性回归方法拟合得到基础净浆扩展度SF与基础净浆体积水灰比Vw/Vc之间的关系公式。
5.根据权利要求1所述的机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:步骤(3)中,采用机制砂与初始净浆进行砂浆拌合试验时,将机制砂、水泥倒入搅拌锅内预拌,再将水和减水剂混合后倒入搅拌锅内搅拌得到砂浆。
6.根据权利要求1所述的机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:步骤(3)中,保持减水剂掺量与步骤(1)的减水剂掺量相同,选择一体积水灰比为[VW/VC]初始的基础净浆作为初始净浆。
7.根据权利要求1所述的机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:步骤(3)中的机制砂的粒径大于1.18mm。
8.根据权利要求1所述的机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:所述机制砂为烘干后的机制砂。
9.根据权利要求1所述的机制砂饱和面干吸水率的测定方法,其特征在于:步骤(4)中,用粒径小于机制砂粒径的方孔筛将步骤(3)中的砂浆筛分为砂和过筛净浆两部分。
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CN117686378B (zh) * | 2024-02-02 | 2024-05-03 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 人工细骨料饱和面干吸水率测定方法 |
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