CN115490471B - 一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法，其特征在于，包括制备新拌混凝土，并测量其坍落度及流变性能的时间依赖性，制备替代材料，并测量替代材料流变性能的时间依赖性。本发明的用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法，针对涉及到新拌混凝土的相关试验过程中，新拌混凝土存在的非必要特性，通过制备替代材料，可以有效解决新拌混凝土流变性能时间依赖性极强的问题，节约成本，保护环境。

Description

一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法
技术领域
本发明涉及到混凝土材料相关领域，具体而言涉及到一种制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法。
背景技术
混凝土作为目前基础设施建设中用途最广、用量最大的一种建筑材料，如何获取高性能的混凝土材料，成了学界普遍关注的重点，为此开展了大量与新拌混凝土相关的试验。然而，在试验过程中，新拌混凝土除了展现其应有的工作性(如：流动性、黏聚性、保水性等) 外，还展现出其他非必要特性，对试验结果的准确性造成影响。
水泥作为混凝土中的主要成分，与水发生水化反应形成塑性浆体，然而这种塑性浆体流变性能的时间依赖性极强，随时间变化而变化。在涉及到新拌混凝土的相关试验过程中，多次重复试验所使用的同一批新拌混凝土的流变性能都不一样。随着时间的推移，新拌混凝土的流动性变差，粗细骨料逐渐与浆体分离，时间越久还会出现底部混凝土结块的现象。为了在试验过程中，尽可能让每次试验获得流变性能近似的新拌混凝土，每次试验都需要反复制备大量的新拌混凝土，造成极大的资源浪费和环保问题。此外，现有专利中虽有不少有关新型混凝土材料制备的方法，但极大部分是应用于工程建设领域，仍不能针对混凝土设备开发及研制过程中所需要的大量重复性试验，解决混凝土流变性能时间依赖性的问题。
综上所述，本发明提出一种新拌混凝土相关试验过程中的替代材料的制备方法，将其应用于涉及到混凝土设备的相关试验领域，从阻止混凝土水化反应的角度来有效解决新拌混凝土流变性能时间依赖性极强的问题，且制备的替代材料能循环使用，有利于保护环境，进一步降低试验成本。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法。其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水泥、水、粗骨料、细砂、按一定比例制备新拌混凝土，记为原始材料A；通过坍落度筒测量原始材料A的坍落度，并重复试验N次，取N次测量结果的平均值，并记录原始材料A的配比情况；
(2)通过测量不同时刻原始材料A的坍落度来表征原始材料A 的流变性能时间依赖性；每次测量完成后，将其重新混入搅拌设备中，不断搅拌，直至下一次测量；
(3)制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料，记为替代材料 B；参考步骤(1)的配比，寻找一种水硬性胶凝材料用于替代原始材料A中的水泥，并将其记为组分C；首先，将组分C的含量设置为原始材料A中水泥占比的90％，其他成分如水、粗骨料、细砂的规格及占比与原始材料A中的保持一致；然后，通过坍落度筒测其坍落度h；根据坍落度数值大小重新配置替代材料B,仅调整其中水和组分C的含量，直至调整后所测替代材料B坍落度值与原始材料 A坍落度值的相对误差不超过3％；
(4)表征所制备替代材料B的流变性能的时间依赖性；按调整后的比例重新制备一定量替代材料B，接着测量其不同时刻坍落度值，每次测量完成后，将其重新混入搅拌设备中，不断搅拌，直至下一次测量；分别计算原始材料A与替代材料B坍落度的相对变化量。
根据本次发明的提供的技术方案，其关键在于实验所使用搅拌设备可以为立式平口搅拌机、卧式鼓筒型搅拌机等。
根据本次发明的提供的技术方案，其关键在于所述步骤(1)重复试验次数N≥5，且制备新拌混凝土的量足够完成2*N次试验。
根据本次发明的提供的技术方案，其关键在于所述步骤(2)通过用间隔一段时间所测坍落度的值，表征所制备混凝土流变性能的时间依赖性，确保间隔次数不少于5次，每次间隔时间相等，并不得少于20分钟；每次测量完成后，需将材料重新混入搅拌设备中，并不断搅拌，直至下一次测量。
根据本次发明的提供的技术方案，其关键在于所述步骤(3)中的组分C为一种水硬性胶凝材料，遇水形成塑性浆体，其与水反应的实质类似水化反应，为保证本次实验的准确性，组分C需被事先制备成颗粒直径不超过0.08mm，含水量不超过2％的粉末状固体。
根据本次发明的提供的技术方案，其关键在于所述步骤(3)具体的配比调整方法为：根据坍落度数值大小，重新制备材料B,对水和组分C的配比进行调整。根据体积分布规律，仅会出现以下两种情况：
(1)替代材料B相对原始材料A坍落度偏大；
(2)替代材料B相对原始材料A坍落度偏小；
若为(1)，将水和组分C的比值降低2％，其他成分占比保持不变，重新制备材料B，搅拌均匀，并测量坍落度；
若为(2)，将水和组分C的比值增加2％，其他成分占比保持不变，重新制备材料B，搅拌均匀，并测量坍落度。
根据本次发明的提供的技术方案，其关键在于所述步骤(2)、(4) 用同一间隔时间内，分别用原始材料A与替代材料B坍落度的相对变化量来表征原始材料A与替代材料B流变性能的时间依赖性，计算坍落度的相对变化量：
其中hi表示第i次测量的坍落度值(i＝0，1，2……)，单位mm；通过对比η值的大小来表征其流变性能随时间的依赖性。
附图说明
图1为一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方 法的具体流程。
具体实施方案
(1)制备一定量新拌混凝土并记为原始材料A，准备所需材料，包括粗骨料、细砂、水泥、水，按下列表格的比例依次将粗骨料、细砂、水泥以及水加入到立式平口搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为3-5分钟；
表1原始材料A配比
取坍落度筒对部分原始材料A进行坍落度试验，测量坍落度并重复该试验5次，取5次测量坍落度的平均值。应当注意的是此处所制备新拌混凝土的量应当足够完成10次坍落度试验。
(2)以步骤(1)首次测量坍落度开始时间点为0时刻，间隔20分钟(此处时间完成步骤一的所有试验)后测量一次坍落度，测量完成后，将混凝土又重新倒入立式平口搅拌机中，并保持不断搅拌；接着重复上述操作3次，间隔时间为20分钟。
(3)制备适量新拌混凝土相关试验过程中替代材料，记为替代材料 B,准备所需材料，包括粗骨料、细砂、特制黏土(由占比为70％的一般黏土和30％的煤粉灰，事先制备成颗粒直径不超过0.08mm，含水量不超过2％的粉末状固体)，以及水依次加入到立式平口搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为3-5分钟；其中特制黏土的占比置换成原始材料A中水泥占比的90％，具体配比如下表所示：
表2替代材料B的配比
然后取坍落度筒，测量替代材料B的坍落度。
(4)比较替代材料B的坍落度大小与原始材料A测量坍落度的平均值的关系，若相对误差不超过3％，则进行步骤(5)。若相对误差超过3％，则分两种情况讨论：
情况一：替代材料B相对原始材料A坍落度偏大
将水和特制黏土的比值降低2％，再与所述步骤(3)相同质量、相同规格的粗骨料及细砂依次倒入搅拌机中混合并搅拌均匀，搅拌时间3-5分钟；再次测量坍落度，重复步骤(4)；
情况二：替代材料B相对原始材料A坍落度偏小
将水和特制黏土的比值增加2％，再与所述步骤(3)相同质量、相同规格的粗骨料及细砂依次倒入搅拌机中混合并搅拌均匀，搅拌时间3-5分钟；再次测量坍落度，重复步骤(4)。
(5)根据确定后的配比，重新配置适量的替代材料B，将粗骨料、细砂、特制黏土、水依次加入到搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间为 3-5分钟；取坍落筒首次测量坍落度，将首次测量坍落度开始时间记为0时刻，之后每间隔20分钟测量一次坍落度，总共测量5次。每次测量完成后，将替代材料B重新倒入搅拌机中，保持不断搅拌。
(6)数据处理；将步骤(2)、步骤(5)测量的不同时刻的坍落度数值整合，分别计算原始材料A及替代材料B的坍落度相对变化量，记坍落度的相对变化量：
其中hi表示第i次测量的坍落度值(i＝0，1，2……)，单位mm；通过对比η值的大小表征其流变性能随时间的依赖性。

Claims (4)

1.一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水泥、水、粗骨料、细砂、按一定比例制备新拌混凝土，记为原始材料A；通过坍落度筒测量原始材料A的坍落度，并重复试验N次，取N次测量结果的平均值，并记录原始材料A的配比情况；
(2)通过测量不同时刻原始材料A的坍落度来表征原始材料A的流变性能时间依赖性；每次测量完成后，将其重新混入搅拌设备中，不断搅拌，直至下一次测量；
(3)制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料，记为替代材料B；参考步骤(1)的配比，寻找一种水硬性胶凝材料用于替代原始材料A中的水泥，并将其记为组分C；首先，将组分C的含量设置为原始材料A中水泥占比的90％，其他成分如水、粗骨料、细砂的规格及占比与原始材料A中的保持一致；然后，通过坍落度筒测其坍落度h；根据坍落度数值大小重新配置替代材料B,仅调整其中水和组分C的含量，直至调整后所测替代材料B坍落度值与原始材料A坍落度值的相对误差不超过3％；
(4)表征所制备替代材料B的流变性能的时间依赖性；按调整后的比例重新制备一定量替代材料B，接着测量其不同时刻坍落度值，每次测量完成后，将其重新混入搅拌设备中，不断搅拌，直至下一次测量；分别计算原始材料A与替代材料B坍落度的相对变化量；
所述步骤(1)重复试验次数N≥5，且制备新拌混凝土的量足够完成2*N次试验；
所述步骤(2)通过用间隔一段时间所测坍落度的值，表征所制备混凝土流变性能的时间依赖性，确保间隔次数不少于5次，每次间隔时间相等，并不得少于20分钟；每次测量完成后，需将材料重新混入搅拌设备中，并不断搅拌，直至下一次测量；
所述步骤(3)中的组分C为一种水硬性胶凝材料，遇水形成塑性浆体，其与水反应的实质类似水化反应，为保证本次实验的准确性，组分C需被事先制备成颗粒直径不超过0.08mm，含水量不超过2％的粉末状固体。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法，其特征在于实验所使用搅拌设备为立式平口搅拌机、卧式鼓筒型搅拌机。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法，其特征在于所述步骤(3)具体的配比调整方法为：根据坍落度数值大小，重新制备材料B,仅对水和组分C的比值进行调整；根据体积分布规律，仅会出现以下两种情况：
(1)替代材料B相对原始材料A坍落度偏大；
(2)替代材料B相对原始材料A坍落度偏小；
若为(1)，将水和组分C的比值降低2％，其他成分占比保持不变，重新制备材料B，搅拌均匀，并测量坍落度；
若为(2)，将水和组分C的比值增加2％，其他成分占比保持不变，重新制备材料B，搅拌均匀，并测量坍落度。
4.根据权利要求1所述的一种用于制备新拌混凝土相关试验过程中替代材料的方法，其特征在于所述步骤(2)、(4)用同一间隔时间内，分别用原始材料A与替代材料B坍落度的相对变化量来表征原始材料A与替代材料B流变性能的时间依赖性，计算坍落度的相对变化量：
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