快速监控混凝土质量的原料分析方法技术

本发明专利技术提出了快速监控混凝土质量的原料分析方法。采用加热拌炒、分级筛分的手段分离新拌混凝土的４种主要原料，并结合砂石原料的成分分析，提出１０个计算式来定量计算混凝土的实际配合比，推断结构砼质量能否达到设计要求。避免了同类目标的化学方法中，由于混凝土的砂率、粗骨料含量、环境湿度、水泥成分等变化引出的显著误差。本方法科学合理，除了符合现有的标准、规范、规程以外，在设计试验步骤和推导计算式时还充分考虑了砂浆石料粘黏的影响，以及水分蒸发、水泥飞灰和粉沙的筛分损耗等可能出现的误差。本方法简便、检验计算快捷，一般半小时左右即可获得成果，因而可有效地避免结构砼凝固后才发现质量问题所造成的各种损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在初凝前快速检验混凝土质量的方法，属于土木工程-混凝土
背景駄混凝土是应用最为广泛的建筑材料之一。由于它的最大用途是制做承载构件，故其质量的优劣直接关系到建筑物的安全及耐久性能。限于我国广大地区的经济现状，采用工业微处理IHM行计量和配方的拌合楼、搅拌站只是少数规模较大的工地育嫩拥有的设备；多数中小型工程仍然采用简易搅拌机甚至人工铲拌的作业模式生产混凝土，使拌合质量的监督缺乏依据，导致了大量的工程质量隐患和恶性事故。震惊全国的綦江虹桥塌垮事件与混凝土的配方密切相关；各地出现的住宅建筑质量问题亦大多由于混凝土的实际配合比失控而造成。许多施工单位以手推车、铁皮桶作为混凝土原材料的计量工具，而且装料很不严格。在大量工地抽査的结果表明一小车散水泥少时仅78 kg，量多时则达到112 kg，相差30%; —桶水少时仅9. 7 kg量多则达ll.l kg，差别12%。如此配出混凝土的强度相差数倍，同一个混凝土的设计配合比，在某工地居然拌出80~~420号的试样差别。除了工地管理混乱，施工人员责任心有待加强等原因以外，在现场缺乏对新拌混凝土的简便有效的监控手段和调整依据，也是造成众多质量事故的重要原因。此前，在初凝前推定混凝土质量的方法均属化学方案，其中最具代表性的当推日本土木学会的"混凝土拌和物硬化后强度推定的快速硬化强度实验方法"，以及我国交通部公路研究所的"用促凝压蒸技术即时推定混凝土强度试验方法"。但是，本课题组在西南若干县市施工现场针对普通搅拌ira行的调查、以及我们在工地条件下所进行的重复试验结果均表明，这类化学测强法的快硬砂浆试块强度与混凝土养护28d标准强度之间的相关性不够显著，实用误差较大。为了分析误差的原因，课题组设计了定性对比试验(包括多天重复试验和离散误差计算)，并对试验结果进行了理论分析。(1) .砂率的影响混凝土的早期强度受骨料的影响较大、而化学药品和"压蒸"等只对水泥产生作用，亦即速凝砂浆块反映的是混凝土的早期强度。而且由于水泥用量的降低，同量促凝剂(5g)与水泥发生了更为充分的反应，致使砂浆块的强度反而上升。混凝土标准立方体试件的28d强度则主要与水泥的标号以及水灰比相关，故在试验中砂率增大时对应的强度仅略有下降。两种试验手段带来的结果趋势不同，意味着工地在实拌混凝土时若砂率发生变化，由化学促凝法推出的混凝土标准强度就会产生误差。 —(2) .粗骨料的影响"速凝砂桨块"的制备原料取自混凝土中湿筛的砂浆，忽略了混凝土中的粗骨料变化对强度的影响。试验结果却表明，合理加大粗骨料的比例，对于增加混凝土的强度有明显效果，这是因为粗骨料的强度一般高于水泥砂浆块的强度。于是，实拌混凝土时粗骨料比例的变化也将使从"速凝砂浆块"推出的28d标准强度产生误差。(3) .环境湿度的影响对比试验证明，干燥高温时混凝土的标准强度较低、而砂浆块的促凝快硬强度反而较高。这是因为混凝土初凝前的水分损失主要降低的是后期强度(包括28d强度)；但是湿筛水分的丢失却增加了促凝剂在砂浆块中的相对浓度，从而使促凝砂浆块的早期强度增加。由此可知，倘若化学促凝测强法的"预备试验"与"现场抽样监测"时的湿度、温度差别较大，则由预备试验建立的标准强度推定式必然含有较大的误差。(4) .水泥成分的影响相关理论及试验结论都指出，促凝剂与升温、加压养护主要影响的是水泥中的铝酸三钙(C3A)及铁铝酸四钙(C4AF)的化学反应过程，从而使砂浆块快硬早强。然而，我们调査的结果和各国的水泥生产标准均表明即使是同一个厂家生产的同一标号水泥，C3A或C4AF的含量也是允许变化的，其差别有时达到30%以上，这足以对基于"促凝砂浆块强度"的推定计算式产生明显影响。反之，混凝土标准立方体的28d强度则是水泥中四种主要成分共同水化作用的结果，其变化规律当然与只反映上述两种水泥成分的"促凝砂浆块"有差别。换言之，C3A或C4AF在水泥中的含量变化后，再用同一个预备试验得出的"推定式"来预测混凝土的28d标准强度，必然会引起较大的误差。综上分析以促凝剂、高温、高压等加速水化反应为原理的早强砂浆块， 其强度的发展规律与工程验收规范所指定的混凝土试件28d标准强度的发展规 律差别较大。因此，采用化学原理快速推定的混凝土强度值，与结构砼实际强 度之向将不可避免地产生明显误差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在初凝前快速检验混凝土质量的 方法，其原理可靠、操作简便、定量分析和计算快捷，能够在混凝土初凝前发 现其质量问题。解决本专利技术技术问题所采用的方案是在新拌的混凝土中随机抽样，采用 加热拌炒、分级筛分的物理手段分离新拌混凝土的四种主要原料，并结合砂石原 料的成分分析，提出10个计算式来定量计算混凝土的实际配合比，现场质检和 监理人员将其与设计指标对比，即可迅速推断结构砼质量能否达到设计要求。其实施歩骤为-(1) .在现场同步抽取沙石原料样品和新拌混凝土样品；(2) .将拌炒锅内外擦净，加热拌炒并分离混凝土样品，分别得到混凝土 干料、干粗石、干粗砂和细石的含量；(3) .分离砂、石原料样品，分别得到粗沙、粗石含量；(4) .在料堆中抽取砂、石原料，加热拌炒以分离出水分，分别得到干砂 含量和干石含量。(5) .用上述试验结果和本次提出的计算式，对砂石原料进行定量计算， 得到砂料的含水率、石料的含水率、砂料的粉沙率、石料的细石率；(6) .用上述试验结果和计算式，计算混凝土抽样中的原材料含量，分别 得到石料、砂料、水泥、外加水等数量；(7) .最后计算混凝土的实际配合比，以便判定混凝土是否符合设计指标。 所述的砂样及石原料样品称取量为2000g;所述砂料的含水率、石料的含水6率、砂料的粉沙率、石料的细石率的计算式为:① .砂料的含水率^ = 2000-G'SD ;② .石料的含水率^ = 2()()()_(^-③.砂料的粉沙率A =2000 —G训—G泥2000 .石料的细石率^=^所述混凝土样加拌炒锅的质量为G。+3000;所述石料、砂料、水泥、外加 水的计算式为①，石料质量0=^(1 + ^);② .砂料质量S = ^ _ G々+ (1 +『6 )(1-《)+ (l +『s)③ .水泥质量C二(^-G。-G + (1 +『g)-S + (l +『s);④.混凝土样的外加水量『=3000 +G。-G ，s—氛 .计算结果应当满足校验G+S+C+W=3000 (g);广e广w/—i丄G『⑥.混凝土的实际配合比为 ^'"^."^。所述的C、 S、 G、 W^分别代表混凝土中的水泥量、砂量、石量、外加水 G。——拌炒锅的质量；——加热拌炒后，锅与混凝土干料的质量之和； GS6——混凝土样中干粗砂及细石的总量； Gw——混凝土样中的干粗石质量； Ge——所取石料样品的质量；GSD、 &/3——分别代表砂样和石样的干质量； K、『6——分别是砂、石料的含水率；Gai、 GM——分别是砂料样品经两次筛分后，所剩余的粗砂质量(g);Gee——石料样品中的粗石含量(g);J5、 ^——分别为砂料的粉砂率和石料的细石率。本专利技术工作原理在新拌的混凝土中随机抽样，采用加熱拌炒、分级筛分 的物理手段分离新拌混凝土的4种主要原料，并结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速监控混凝土质量的原料分析方法，特征在于：在新拌的混凝土中随机抽样，采用加热拌炒、分级筛分的物理手段分离新拌混凝土的四种主要原料，并结合砂石原料的成分分析，提出１０个计算式来定量计算混凝土的实际配合比，现场质检和监理人员将其与设计指标对比，即可迅速推断结构砼质量能否达到设计要求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华舒，杨宇璐，陈锐，张桂松，刘海波，陈刚，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]