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        高性能混凝土水膠比測(cè)試方法應(yīng)用研究

        2016-08-11 06:53:44中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司安徽合肥230011
        低碳世界 2016年10期
        關(guān)鍵詞:基準(zhǔn)值水膠測(cè)試儀

        劉 曉(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司,安徽合肥230011)

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        高性能混凝土水膠比測(cè)試方法應(yīng)用研究

        劉曉(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司,安徽合肥230011)

        高性能混凝土是提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基本措施,而水膠比是影響混凝土耐久性的重要因素,混凝土的水膠比控制是高性能混凝土耐久性質(zhì)量控制的重要內(nèi)容之一。本文采用基于混凝土稠度與水膠比相關(guān)關(guān)系原理的FCT101新拌混凝土測(cè)試儀,研究其測(cè)試高性能混凝土水膠比的準(zhǔn)確性。結(jié)果分析表明FCT101新拌混凝土測(cè)試儀可進(jìn)行同等或類(lèi)似條件下混凝土水膠比的測(cè)試,對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土,可設(shè)定FCTM基準(zhǔn)值,每次測(cè)試的FCTM值與基準(zhǔn)值做比較,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土水膠比的大致判斷,實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的強(qiáng)度和耐久性的超前控制。

        高性能混凝土;水膠比;新拌混凝土測(cè)試儀;超前控制

        1 引言

        在工程實(shí)際施工過(guò)程中,由于原材料性能波動(dòng)、計(jì)量偏差、天氣變化等因素的影響,混凝土澆筑前的水膠比易發(fā)生波動(dòng),導(dǎo)致混凝土后期強(qiáng)度和耐久性的不可預(yù)知性。因此,施工過(guò)程中混凝土水膠比的監(jiān)測(cè)與控制非常關(guān)鍵。

        新拌混凝土水膠比的測(cè)定在國(guó)內(nèi)外已有廣泛研究?,F(xiàn)行測(cè)試新拌混凝土用水量的標(biāo)準(zhǔn)方法是BS1881:2:1970中所規(guī)定的試驗(yàn)方法,該方法的缺點(diǎn)是沒(méi)有考慮新拌混凝土由于水化反應(yīng)對(duì)水膠比造成的影響。Nischer提出的測(cè)定方法是將新拌混凝土與占其質(zhì)量10%的酒精混合后燃燒,反復(fù)進(jìn)行,以該過(guò)程中的質(zhì)量損失作為混凝土的含水量。另外,采用估算熱中子的散射度也可以測(cè)定新拌混凝土含水量,其方法是在拌合物中放置一個(gè)輻射源,由于氫是影響熱中子散射和減速的主要成分,且氫幾乎只與水結(jié)合,因此通過(guò)核子測(cè)定可以確定混凝土中的含水量值[1]。日本和歐美在20世紀(jì)70年代末至80年代初先后研制出快速測(cè)定新拌混凝土水膠比、分析混凝土組成的測(cè)試設(shè)備,并經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn),已經(jīng)形成了成熟技術(shù)。近些年,我國(guó)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)測(cè)試設(shè)備,結(jié)合已有研究成果,形成了一整套新拌混凝土質(zhì)量控制技術(shù)。如武漢理工大學(xué)水中和等人將FCT等設(shè)備用于工程現(xiàn)場(chǎng)混凝土成分測(cè)定,通過(guò)建立混凝土強(qiáng)度與水膠比之間的關(guān)系,提出了混凝土超前質(zhì)量控制技術(shù)[2]。

        水膠比的變化在影響高性能混凝土強(qiáng)度的同時(shí),對(duì)混凝土的耐久性參數(shù)諸如混凝土電通量、抗?jié)B性等也會(huì)產(chǎn)生較大影響。本文研究了基于混凝土稠度與水膠比相關(guān)關(guān)系原理的新拌混凝土測(cè)試儀測(cè)試高性能混凝土水膠比的適應(yīng)性,提出可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土水膠比進(jìn)行超前控制的方法。

        2 原材料及試驗(yàn)方法

        2.1混凝土原材料及配合比

        水泥:P.O.42.5水泥,比表面積300~350m2/kg;粉煤灰:F類(lèi)Ⅱ級(jí)粉煤灰,需水量比小于100%;?;郀t礦渣粉:S95級(jí)磨細(xì)?;郀t礦渣粉,比表面積400~450m2/kg;細(xì)骨料:Ⅱ區(qū)中砂,含泥量小于2.0%;粗骨料:5~20mm碎石,含泥量小于0.5%,泥塊含量為 0.0%;外加劑:聚羧酸高性能緩凝型減水劑,摻量1.0%,減水率大于25.0%。

        混凝土試驗(yàn)配合比如表1所示。以編號(hào)為P03的配合比為基準(zhǔn)配合比,其余配合比在其基礎(chǔ)上保持其他組分不變,只調(diào)整混凝土的用水量。

        表1 試驗(yàn)混凝土配合比(kg/m3)

        2.2試驗(yàn)方法

        FCT101新拌混凝土測(cè)試儀(圖1)原理:混凝土的稠度與混凝土的水膠比、強(qiáng)度存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)測(cè)定探頭在混凝土中的旋轉(zhuǎn)阻力來(lái)表示混凝土的稠度值(FCTM),查找儀器的標(biāo)定存儲(chǔ)的各種稠度值對(duì)應(yīng)的水膠比、強(qiáng)度、坍落度等。

        圖1 FCT101新拌混凝土測(cè)試儀

        采用FCT101新拌混凝土測(cè)試儀測(cè)試新拌混凝土水膠比;并通過(guò)不同時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)施工的同一混凝土的測(cè)試結(jié)果,同時(shí)成型電通量試件測(cè)試不同混凝土耐久性,進(jìn)一步驗(yàn)證FCT101新拌混凝土測(cè)試儀測(cè)試新拌混凝土水膠比的準(zhǔn)確性。

        2.3試驗(yàn)結(jié)果及分析

        按表1的混凝土配合比進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),混凝土拌合均勻后,采用FCT101新拌混凝土測(cè)試儀測(cè)試新拌混凝土水膠比,測(cè)試結(jié)果如表2所示。

        表2 水膠比測(cè)試結(jié)果

        試驗(yàn)結(jié)果表明,混凝土的流動(dòng)性隨水膠比的降低而降低。水膠比為0.33時(shí)FCT101新拌混凝土測(cè)試儀的旋轉(zhuǎn)葉片阻力已超過(guò)儀器的量程;而水膠比達(dá)到0.39,混凝土離析泌水后抓底,儀器已無(wú)法測(cè)試。從表2中可以看出,在測(cè)試的范圍內(nèi),對(duì)不同水膠比的混凝土,測(cè)試儀葉片在混凝土中的旋轉(zhuǎn)阻力FCTM值與混凝土的流動(dòng)性有著明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系,將預(yù)測(cè)值與實(shí)際值進(jìn)行偏差分析,結(jié)果表明采用FCT101新拌混凝土測(cè)試儀預(yù)測(cè)水膠比與實(shí)際水膠比的偏差小于10%,初步認(rèn)為可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的混凝土水膠比進(jìn)行測(cè)試。

        初步分析認(rèn)為通過(guò)FCTM值在儀器中查找存儲(chǔ)的各種稠度值對(duì)應(yīng)的水膠比有一定的偶然性,即便是采用了繪制的自身水膠比與稠度的關(guān)系特征曲線仍然難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè),而儀器葉片在混凝土中的旋轉(zhuǎn)阻力(FCTM)可否作為直接指標(biāo)反映混凝土的水膠比還存疑問(wèn),為此通過(guò)不同時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土的測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證。

        3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

        現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工時(shí),利用FCT101新拌混凝土測(cè)試儀對(duì)13盤(pán)出機(jī)混凝土的FCTM進(jìn)行了測(cè)試,并將每次測(cè)試的混凝土成型電通量試塊測(cè)試其56d電通量,試驗(yàn)結(jié)果如表3所示?,F(xiàn)場(chǎng)施工混凝土FCTM值如圖2所示。

        圖2表明:①現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土FCTM值在298~600之間,最大值比表2中基準(zhǔn)配合比的1078低428,如按表2可推測(cè)現(xiàn)場(chǎng)混凝土水膠比比實(shí)際要大得多;②56d混凝土電通量與FCTM值的呈近似相反規(guī)律,即FCTM值越大,56d電通量越小。對(duì)比表2中水膠比為0.37的配合比測(cè)得的FCTM值為749,如按照FCT101儀器本身的校定施工混凝土的水膠比大致為0.39,但實(shí)際測(cè)試混凝土狀態(tài)較好,這與表2室內(nèi)試驗(yàn)0.39水膠比離析泌水現(xiàn)象矛盾。為什么室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)到的數(shù)據(jù)相差如此之大呢?

        圖2 施工混凝土FCTM值測(cè)試結(jié)果

        分析認(rèn)為試驗(yàn)混凝土配合比水膠比為0.35,且摻有20%左右的礦粉,在此低水膠比下,室內(nèi)攪拌的混凝土漿體會(huì)顯得較粘、難鏟。繼續(xù)減小用水量,混凝土越來(lái)越粘,因而室內(nèi)試驗(yàn)出現(xiàn)水膠比為0.33時(shí)FCT101新拌混凝土測(cè)試儀的旋轉(zhuǎn)葉片阻力已超過(guò)儀器的量程的現(xiàn)象?,F(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌采用大方量雙軸強(qiáng)制性攪拌機(jī),其攪拌效果大大優(yōu)于室內(nèi)單軸式強(qiáng)制性攪拌機(jī),混凝土減水劑的效用得到更大的發(fā)揮,另外現(xiàn)場(chǎng)攪拌時(shí)會(huì)從空氣引進(jìn)較多的氣泡,使得混凝土含氣量增大,混凝土的和易性得到改善。因而現(xiàn)場(chǎng)攪拌的混凝土測(cè)得的FCTM值要比室內(nèi)試驗(yàn)FCTM值大得多。

        如上所述,F(xiàn)CT101新拌混凝土測(cè)試儀可進(jìn)行同等或類(lèi)似條件下混凝土水膠比的測(cè)試,儀器測(cè)試的FCTM值結(jié)果基本可以反映混凝土的狀態(tài)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土,筆者建議首先可對(duì)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)含水率換算的施工配合比的混凝土FCTM值進(jìn)行測(cè)試,以此作為基準(zhǔn)值,如以后施工測(cè)得的混凝土FCTM值大于此基準(zhǔn)值,表明混凝土水膠比低于理論水膠比;反之如FCTM值小于此基準(zhǔn)值,表明混凝土水膠比高于理論水膠比,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土水膠比的大致判斷,實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久性的超前控制。

        4 結(jié)論

        (1)FCT101新拌混凝土測(cè)試儀可進(jìn)行同等或類(lèi)似條件下混凝土水膠比的測(cè)試,儀器測(cè)試的FCTM值結(jié)果基本可以反映混凝土的狀態(tài)。

        (2)56d混凝土電通量與FCTM值的呈近似相反規(guī)律,即FCTM值越大,56d電通量越小。

        (3)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工混凝土,建議首先可對(duì)采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)含水率換算的施工配合比的混凝土FCTM值進(jìn)行測(cè)試,以此作為基準(zhǔn)值,如以后施工測(cè)得的混凝土FCTM值大于此基準(zhǔn)值,表明混凝土水膠比低于理論水膠比;反之如FCTM值小于此基準(zhǔn)值,表明混凝土水膠比高于理論水膠比,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土水膠比的大致判斷,實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土強(qiáng)度和耐久性的超前控制,對(duì)混凝土拌的生產(chǎn)和施工控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        [1]劉 松.混凝土工程事前反饋質(zhì)量控制技術(shù)研究[D].武漢理工大學(xué),2007.

        [2]周紫晨,水中和,袁新順,付志恒.新拌混凝土成分快速測(cè)定新技術(shù)原理及應(yīng)用[J].混凝土,2008(12).

        [3]李亞靜,蘇忠純.水膠比快速檢測(cè)技術(shù)[J].中國(guó)港灣建設(shè),2011(5).

        2016-3-8

        TU755

        A

        2095-2066(2016)10-0181-02

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