CN104764873B - 一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法 - Google Patents

一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法，包括以下步骤：(1)对砂浆进行筛分，养护与测试：对搅拌好的混凝土筛除其中的粗骨料后，振实成型，并蜡封养护，在规定的龄期对蜡封的砂浆试样进行收缩率测试；(2)筛分同样的混凝土得到水泥浆，计算筛分后水泥浆水胶比；(3)比较收缩率测试结果与筛分所得水泥浆的水胶比关系，分析评价混凝土抗收缩性能。与现有技术相比，本发明方法提高了砂浆抗收缩测试结果与混凝土收缩性能的相关性，更好地区分影响抗收缩性的各因素的直接和间接作用效果以及协同效应，为耐久性混凝土配合比优化设计提供了更具针对性的指导，具有良好的实际应用价值。

Description

一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法
技术领域
本发明涉及混凝土材料的耐久性测试评估方法，尤其是涉及一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法。
背景技术
对混凝土抗收缩性能的测试常采用以下两种方法，即混凝土干燥收缩测试法和不含粗骨料的砂浆的干燥收缩测试。上述两种方法虽应用较广，但这两种方法仍存在诸多不足。首先，所用测试试件均在恒温恒湿条件下养护(一般1天后拆模自然养护)，与实际混凝土结构带模养护条件差异大，无法很好地反映混凝土结构的实际收缩性能。另外，这两种测试方法均侧重于干燥收缩性能，基本忽略了浆体自收缩的影响。用于收缩测试的砂浆水胶比与实际混凝土水胶比不一致，因此测试结果与实际混凝土的收缩性相关性不太高。其次，在讨论收缩性能与水胶比的关系时，均以砂浆或混凝土的设计水胶比为前提，忽略了流动性和粘聚性对收缩的影响。比如，不同来源和性能的矿物掺和料以及外加剂，如粘度改性剂，对混凝土的和易性和粘聚性会产生不同的影响—同样配合比条件下，因外加剂掺量的改变而改变混凝土的流动性，虽然水胶比并未改变，但混凝土的收缩程度存在明显差异。因此，以上两种干燥收缩测试方法，并不能对混凝土配合比设计优化和原材料的选择作出完全具有针对性的指导。因此，更好的砂浆收缩测试结果与混凝土收缩性能的相关性，有效区分影响收缩的各因素协同效应的收缩测试方法，能在一定程度上弥补现有测试方法的不足。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种与筛分浆体水胶比计算方法相结合的混凝土抗收缩性能的分析评价方法，该方法可用于混凝土配合比设计优化、原材料的选择、实际工程混凝土抗收缩性的评估等方面。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法，包括以下步骤：
(1)对砂浆进行筛分，养护与测试：
对搅拌好的混凝土筛除其中的粗骨料后，振实成型，并蜡封养护，在规定的龄期对蜡封的砂浆试样进行收缩率测试；
(2)筛分同样的混凝土得到水泥浆，计算筛分后水泥浆水胶比；
(3)比较收缩率测试结果与筛分所得水泥浆的水胶比关系，分析评价混凝土抗收缩性能。
步骤(1)中所述的对砂浆进行筛分，养护与测试具体包括以下步骤：
(1.1)将刚拌好的混凝土过筛，筛除其中的粗骨料，然后将所得砂浆振实成型，抹平后送至养护室养护；
(1.2)1d后脱模并采用蜡封，测试试件长度，并设定此时的收缩值为0值；
(1.3)继续养护蜡封后的试件至规定龄期；
(1.4)在规定的龄期对蜡封的砂浆试样进行收缩率测试。
作为优选，将所得砂浆在水泥胶砂试件成型振实台(JC/T682-1998)振实成型。
作为优选，制得的试件尺寸为40mm×40mm×160mm。
步骤(1.1)中过筛使用5目筛，以5目筛筛分的砂浆作为抗收缩测试材料，既考虑了粗骨料中5mm以下细粉含量对收缩的影响，同时也考虑了粗骨料对水分吸附的影响。
步骤(1.3)中所述的龄期为1～100天。
步骤(2)所述的计算筛分后水泥浆水胶比包括以下步骤：
(2.1)筛分混凝土得到水泥浆；
(2.2)测试筛分所得水泥浆的比重；
(2.3)根据混凝土配合比中各胶凝材料的用量、密度和筛分水泥浆比重，根据以下公式推导筛分后水泥浆水胶比：
(m总胶+m总胶*W/B)/(m水泥/SG水泥+m矿渣粉/SG矿渣粉+m粉煤灰/SG粉煤灰+m总胶*W/B)＝SG水泥浆；
式中，m代表质量；m总胶＝m水泥+m矿渣粉+m粉煤灰；SG代表比重；W/B代表筛分所得水泥浆的水胶比。
步骤(2.1)中进行筛分使用筛孔孔径为0.075cm的筛，以用筛孔孔径为0.075cm的筛筛分混凝土得到砂浆计算水胶比，一方面排除了因粗骨料吸附而损失的水的影响，另一方面可以依据水的存在形式而非起始的水胶比差异来讨论水对收缩的影响。
混凝土筛分水泥浆的水胶比与蜡封砂浆试件收缩率之间的关系如下：
蜡封不能完全阻止试件干燥失水，但大大降低了失水速度，因此可以从收缩的测试结果分析中，区分干燥收缩和自收缩在不同龄期的主导作用，即：在混凝土胶凝体系相同的条件下，7天前以干燥收缩为主，收缩值与筛分浆体计算水胶比成反比；7天后以自收缩为主，与筛分浆体的计算水胶比无关。当胶凝体系不同时，早期筛分浆体计算水胶比对干燥收缩的影响会被不同胶凝材料对自收缩的影响弱化甚至覆盖。
本发明的分析评估方法更接近工程实际，能结合干燥收缩、自收缩的协同或者叠加效应，对混凝土配合比设计和优化更具针对性的指导意义。该法一方面能够利用现有的测试方法和设备，避免了新设备仪器的经济投入，且相关测试人员无需专门培训；另一方面，把间接影响混凝土收缩但很难量化的因素，如流动性和粘聚性，以筛分浆体计算水胶比的差异性体现出来，使抗收缩测试结果对配合比的设计优化及原材料的选择更具体指导意义。
与现有干燥收缩测试方法相比，本发明方法在采用现有砂浆干燥收缩测试方法的基础上，通过结合试件蜡封和筛分浆体计算水胶比为参考，将干缩和自收缩的影响同时在一个测试结果中得以体现和区分，指出了一直以来已有混凝土设计水胶比为干燥收缩大小的评价依据的不足，更好地区分影响抗收缩性的各因素的直接和间接作用效果以及协同效应，为耐久性混凝土配合比优化设计提供了更具针对性的指导，具有良好的实际应用价值。
与现有砂浆收缩率测试方法相比，本发明方法具有以下优点：
第一，测试砂浆是从混凝土直接筛分(5mm筛)所得，大大提高了砂浆收缩率与实际混凝土收缩性能的相关性；
第二，用于收缩测试的砂浆试件在蜡封的条件下于恒温恒湿环境下养护，降低了试件的失水速度，使测试结果更接近实际施工中带模养护条件下的混凝土收缩情况；
第三，蜡封也降低了试件7天后内部结构的水分迁移速度，更便于分析各因素对7天后试件收缩的影响效果；
第四，以0.075cm筛分砂浆计算水胶比作为混凝土收缩测试结果的分析基础，可降低混凝土搅拌至成型之前因吸附等原因所消耗的水分的影响，更准确地说明砂浆中实际自由水含量对收缩的影响。
第五，突破了以往干燥收缩和自收缩需分别测试再加以综合分析的实践局限性，以简单的干燥收缩测试方法，说明两种收缩的协同作用效果。
第六，指出了以往干燥收缩随着混凝土设计水胶比的增大而增大的局限性，说明了混凝土拌合后实际自由水含量，即计算水胶比为参照的必要性和科学性。
附图说明
图1为实施例1中砂浆收缩率与龄期的关系图；
图2为实施例2中砂浆收缩率与龄期的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
在相同总胶380kg/m3，相同水胶比，相同矿物掺和料替代率47％，复掺矿粉(80kg/m3)和粉煤灰(100kg/m3)时，外加剂掺量不同，M1组混凝土的外加剂掺量0.8％，坍落度200mm，M2组混凝土的外加剂掺量1.3％，流动度600mm，前者筛分浆体计算水胶比为0.25，后者筛分浆体计算水胶比为0.34。M1组筛分砂浆3天的收缩率为0.007％，M2组筛分砂浆3天的收缩率为0.012％。由此可见，早期收缩以干燥收缩为主，而配比相同的情况下，干燥收缩随着筛分浆体计算水胶比的增大而增加，而与混凝土的设计水胶比无关，因为二者的混凝土设计水胶比相同，均为0.45。M1组7天、28天和56天的收缩值分别为0.018％、0.017％、0.044％，M2组则为0.041％，0.062％和0.059％，如图1所示。易见M1组的收缩大于M2组，这是因为7天以后的收缩以自收缩为主，与干燥收缩规律相反，实际计算筛分浆体水胶比高的M2组收缩率反而较低，是因为高的含水量一定程度上降低了砂浆内部结构的水分迁移，能有效缓解水泥水化所导致的自收缩。详细数据见表1。
实施例2
在相同总胶380kg/m3，相同水胶比，相同流动度600-650mm，相同矿物掺和料替代率47％的条件下，单掺粉煤灰(180kg/m3)时M3，筛分浆体计算水胶比为0.39；单掺矿粉(180kg/m3)时M4，筛分浆体体计算水胶比为0.31；而复掺矿粉(80kg/m3)和粉煤灰(100kg/m3)时M2，筛分浆体体计算水胶比为0.34。M2、M3、M4组的砂浆收缩率如图2所示。
以上测试结果与矿粉和粉煤灰的性能特点相一致，即矿粉颗粒形状不规则，需水量大，所以单掺矿粉时筛分浆体计算水胶比比复掺时小。而粉煤灰颗粒形态好，具有一定的减水功能，因此单掺粉煤灰时，筛分浆体的水胶比比复掺时高。由此可见，在混凝土胶凝体系不同的情况下，早期干燥收缩因水胶比不同所带来的影响会被胶凝材料对自收缩的影响所弱化甚至覆盖。比较M2和M3的7天前和7天后的收缩差异可以看出，M3因为粉煤灰的减水作用，计算水胶比大于M2，因此早期干燥收缩略大，但随着龄期的延长，M2中矿粉对自收缩的影响效果逐步显现，二者的总体收缩差距越发明显。详细数据见表1。
由以上实施案例进一步可见，本发明所涉一种与筛分砂浆水胶比计算方法相结合的混凝土抗收缩性能的新型评价方法，能更准确地说明影响混凝土收缩性能的各因素的交互作用，为混凝土配合比的设计和优化提供更准确的指导。
表1
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对砂浆进行筛分，养护与测试：
对搅拌好的混凝土筛除其中的粗骨料后，振实成型，并蜡封养护，在规定的龄期对蜡封的砂浆试样进行收缩率测试；
(2)筛分同样的混凝土得到水泥浆，计算筛分后水泥浆水胶比；
(3)比较收缩率测试结果与筛分所得水泥浆的水胶比关系，分析评价混凝土抗收缩性能；
步骤(2)所述的计算筛分后水泥浆水胶比包括以下步骤：
(2.1)筛分混凝土得到水泥浆；
(2.2)测试筛分所得水泥浆的比重；
(2.3)根据混凝土配合比中各胶凝材料的用量、密度和筛分水泥浆比重，根据以下公式推导筛分后水泥浆水胶比：
(m总胶+m总胶*W/B)/(m水泥/SG水泥+m矿渣粉/SG矿渣粉+m粉煤灰/SG粉煤灰+m总胶*W/B)＝SG水泥浆；
式中，m代表质量；m总胶＝m水泥+m矿渣粉+m粉煤灰；SG代表比重；W/B代表筛分所得水泥浆的水胶比。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法，其特征在于，步骤(1)中所述的对砂浆进行筛分，养护与测试具体包括以下步骤：
(1.1)将刚拌好的混凝土过筛，筛除其中的粗骨料，然后将所得砂浆振实成型，抹平后送至养护室养护；
(1.2)1d后脱模并采用蜡封，测试试件长度，并设定此时的收缩值为0值；
(1.3)继续养护蜡封后的试件至规定龄期；
(1.4)在规定的龄期对蜡封的砂浆试样进行收缩率测试。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法，其特征在于，步骤(1.1)中过筛使用5目筛。
4.根据权利要求2所述的一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法，其特征在于，步骤(1.3)中所述的龄期为1～100天。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土抗收缩性能的分析评价方法，其特征在于，步骤(2.1)中进行筛分使用筛孔孔径为0.075cm的筛。
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