體積法檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法

2023-06-22 10:29:26 4

專利名稱：體積法檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法
技術領域：
本發明涉及一種混凝土摻合料活性指數檢測方法，尤其是混凝土複合礦物摻合料活性指數的檢測方法。
背景技術：
隨著高性能混凝土技術在我國的大力推廣，人們已經逐漸意識到混凝土礦物摻合料的使用已經不僅僅是取代部分水泥、節約資源以及減少對環境汙染的問題，而是構成現代混凝土的重要組成部分，特別是對於混凝土耐久性的提高，已經成為必不可少的技術手段之一，為此我國相繼出臺了《粉煤灰混凝土應用技術規範GBJ 148-1990》，《混凝土和砂漿用天然沸石粉GJ/T 3048》，《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉GB/T18046—2000》，《高強高性能混凝土用礦物外加劑GB/T18736— 2002》，《高性能混凝土應用技術規程CECS207 2006》，《普通混凝土配合比設計規程》JGJ55— 2011等一系列規範及標準，對礦物摻合料的生產、使用起到了積極的推進作用，因不同的礦物摻合料複合摻配使用會產生相互補充促進的作用，而且還能有效地提高混凝土的各項性能以及經濟效益，所謂的複合礦物摻合料是指由兩種或兩種以上礦物摻合料按一定比例複合後的粉體材料，由此產生了複合膠凝材料的超疊加效應，如誘導激活效應、表面微晶化效應和界面耦合效應等，因此克服了單一礦物摻合料的諸多不足，由實驗證實用粉煤灰和礦渣構成的複合礦物摻合料，替代一定數量水泥時的水泥膠砂抗壓強度可以比其中任何一種單獨使用還提高15%以上，還可以利用不同性能摻合料配製具有不同功能性的複合礦物摻合料，以利於拌制不同性能要求的混凝土，如抗滲混凝土、抗裂混凝土等。所以礦物摻合料複合使用將會成為混凝土摻合料技術今後的發展方向，為如何合理使用複合礦物摻合料提出了更高的要求。可以預期未來混凝土生產要充分有效地運用複合礦物摻合料技術，解決提高混凝土性能與生產效益的矛盾，但在推廣和使用複合礦物摻合料時，存在一個長期困擾混凝土技術工作者的問題即如何合理評定複合礦物摻合料的活性指數，目前世界各國普遍採用單一礦物摻合料的活性指數檢測方法來檢測複合礦物摻合料活性指數，經常的做法是將符合ISO的膠砂強度試件與摻有一定複合礦物摻合料以等重量取代水泥的膠砂試件的抗壓強度相比，以這兩個強度的比值稱為複合礦物摻合料活性指數，因為複合摻合料的密度變化幅度很大，所以按規定質量的礦物摻合料摻入水泥評定複合摻合料活性是不夠合理，特別是密度變化幅度很大的摻合料如粉煤灰，在日本標準裡，活性試驗膠漿是粉煤灰等重量取代25%的水泥。在英國標準中試驗方法要求等重量取代30%。美國標準ASTM C 311要求等體積取代35%的水泥(如果粉煤灰的密度在2. 2 2. 3 g/cm3之間，等量取代25%)，在法國標準中試驗方法要求火山灰等重量取代25%。從中可以看出在美國粉煤灰摻合料活性檢測標準中，考慮了因摻合料密度不同代替水泥的體積也不同是比較合理的。至於複合礦物摻合料因其密度變化更具有不確定性，所以至今未見複合礦物摻合料活性指數的檢測方法的相關報導。目前我國礦物摻合料規範介紹活性指數的檢測方法基本與國外相同，具體為粉煤灰等重量取代30%水泥，礦渣等重量取代50%的水泥製備的膠砂試件，與不摻礦物摻合料的水泥膠砂試件的標準抗壓強度進行比較得到。同樣也沒有確認複合礦物摻合料活性指數檢測方法，這是主要也是因為採用等重量取代水泥檢測複合礦物摻合料活性指數的做法不符合實際，複合礦物摻合料的表觀密度變化幅度較大，在摻入相同重量礦物摻合料時膠漿體積卻大不相同，故不能客觀的評定出複合礦物摻合料的活性指數，進而影響複合礦物摻和料相關規範的制定和推廣應用，如電廠粉煤灰的密度可以在很大範圍內(2. 0-2. 6 g/cm3)波動，在摻入相同重量粉煤灰135克(即取代30%水泥)時，因粉煤灰密度的不同摻入的粉煤灰體積分別為67. 5 cm3和52cm3，若以52m3為基準兩者相差29. 8%，以67. 5 cm3為基準兩者相差23%，所以評定摻有粉煤灰等的複合礦物摻合料的活性指數採用目前摻入規定質量複合礦物摻合料的方法是不夠合理的，由於礦物複合摻合料代替水泥的本質主要是利用礦物摻合料的活性及填充效應，由摻有礦物摻合料的水泥石掃描電鏡照片裡可以了解到，水泥石中的礦物摻合料僅在礦物顆粒外表面很薄的面層與水泥漿體中的鹼性溶液發生水化反應生成一系列針狀水化產物，針狀水化晶體層隨時間而不斷增加和進一步密實，保證了硬化的水泥石強度不降低，從而達到了替代水泥的效果，不同的複合礦物摻合料其密度也不同，若複合礦物摻合料採用同樣的重量替代水泥，必然會導致水泥膠漿體積的不同，用不同 體積膠漿製備的膠砂試件來評定複合礦物摻合料活性指數肯定是不合理的，這也正是我國目前至今還沒有出臺關於複合礦物摻合料應用技術規範的原因之一。為說明體積法和重量法檢測複合礦物摻合料檢測活性指數的不同，可以假設有一複合礦物摻合料A由90%的粉煤灰和10%的礦渣組成，另一複合礦物摻合料B由10%的粉煤灰和90%的礦渣組成，這兩種複合礦物摻合料均符合我國目前關於複合礦物摻合料的定義。若複合礦物摻合料均採用按重量取代50%水泥來評定這兩組複合摻合料活性指數，實際上摻入的摻合料體積則相差是很大的。設粉煤灰的表觀密度為2.2 g/cm3，礦渣的表觀密度為2. 8 g/cm3。矽酸鹽水泥的表觀密度3. I g/cm3，水泥用量按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》規定的450克計算。複合礦物摻合料A 的體積450 X 45%/2. 2+450 X 5%/2. 8=92. 04+8. 03=100. O cm3。複合礦物摻合料B 的體積450 X 45%/2. 8+450 X 5%/2. 2=72. 32+10. 2=82. 5 cm3。這兩組複合摻合料會產生17.5 cm3的體積差別，若以實際替代的水泥體積450X50%/3. 1=72. 5 cm3，造成的相對體積差異可達24. 1%，存在這樣大的體積差異依然採用等重量取代水泥評定複合摻合料活性指數顯然是不合理的。所以複合礦物摻合料按重量替代水泥評定複合礦物摻合料活性指數不合理。若複合礦物摻合料能採用等體積替代水泥來評定複合摻合料活性指數則可以較好地解決上述問題。按目前規範要求的粉煤灰活性指數檢測時，粉煤灰按水泥重量的30%替代水泥評定摻合料活性指數，細磨礦渣活性指數檢測時，細磨礦渣按水泥重量的50%替代水泥評定摻合料活性指數，一般人認為礦渣的活性指數相對較高，但如果換成等體積替代水泥計算，則兩者的體積相差就不那樣大了，這裡也假定粉煤灰的表觀密度為2. 2 g/cm3，礦渣的表觀密度為2. 8g/cm3,摻入水泥50%重量的礦渣225 g，摻入水泥50%重量的礦渣體積225/2. 8=83. 3 cm3』，摻入水泥30%重量的粉煤灰135 g，摻入水泥30%重量粉煤灰的體積135/2. 2=61. 3 cm3』·兩者的重量比225/135=1. 66，兩者的體積比83. 3/61. 3=1. 36，所以進一步地說明了按體積數量替代水泥檢測摻合料活性指數更符合客觀實際情況。

發明內容
本發明的目的就在於針對上述現有技術規範的不合理之處，提供一種檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的等體積複合礦物摻合料替代水泥檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法，包括以下步驟分別製備對比膠砂試件和受檢膠砂試件
——製備對比膠砂試件a、按水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)GB/T 17671製備膠砂試件，即將225g水加入膠砂攪拌鍋內，再加入450g基準水泥或矽酸鹽水泥，把膠砂攪拌鍋放在固定託架上，搖動手柄升至固定位置；b、開動水泥膠砂攪拌機，低速攪拌30秒，然後將1350g的標準砂投入水泥膠砂攪拌鍋內，先高速攪拌15秒，用膠皮刮具將葉片和攪拌鍋壁上的膠砂刮入鍋內，再高速攪拌15秒；C、停止攪拌90秒，再高速攪拌60秒；用振實臺成型完成試件的製作，在標準養護箱內養護標養7天或28天齡期。—製備檢測樣膠砂試件d、按GB/T 208水泥密度測定方法測定水泥的密度d。(g/cm3)和複合礦物摻合料的密度 dF (g/cm3)；e、配製受檢膠砂用膠凝材料設複合礦物摻合料替代水泥體積為X時，X的取值範圍為水泥體積的30% 50%，則檢測樣膠砂用基準水泥或矽酸鹽水泥用量為450 X (1-X)%,複合礦物摻合料用量為450gXXXdF/d。。稱量出水泥用量及複合礦物摻合料用量配製膠凝材料。f、取1/2水泥重量的水加入到膠砂攪拌鍋中內，加入配製好的膠凝材料拌制受檢膠砂，按水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)GB/T 17671拌制膠砂，按水泥膠砂流動度測定方法GBT 2419檢測膠砂流動度，控制拌合用水量使膠砂流動度在180±2mm範圍內，採用符合此流動度範圍的膠砂用水量為檢測用拌合用水。h、用配製的膠凝材料加入檢測用拌合用水拌制受檢膠砂，將膠砂攪拌鍋放在固定託架上，搖動手柄升至固定位置；開動水泥膠砂攪拌機，低速攪拌30秒，然後將1350g的標準砂投入水泥膠砂攪拌鍋內，先高速攪拌15秒，用膠皮刮具將葉片和攪拌鍋壁上的膠砂刮入鍋內，再高速攪拌15秒；在水泥振實臺成型完成試件的製作，在標準養護箱內養護標養7天或28天齡期；i、分別測試膠砂試件的抗壓強度和受檢膠砂試件的抗壓強度；j、通過公式R1 /Rtl計算複合礦物摻合料活性指數。其中R1為受檢膠砂試件的抗壓強度MPa，R0為對比膠砂試件的抗壓強度MPa。要求複合礦物摻合料體積加水泥的體積是檢測樣用膠凝材料的體積，檢測樣用膠凝材料的體積等於製備對比膠砂試件用的水泥體積。有益效果本發明用等體積替代水泥檢測複合礦物摻合料活性指數，解決了多年來一直困擾人們如何合理評定混凝土複合礦物摻合料活性指數的問題，解決了複合礦物摻合料因其密度變化不確定至今沒有複合礦物摻合料活性指數的檢測方法，解決了等質量替代水泥檢測複合礦物摻合料活性指數不符合實際的問題，有利於複合礦物摻合料相關規範的制定和複合礦物摻合料的推廣應用，克服了單一礦物摻合料檢測方法的諸多不足，方便了混凝土配合比的計算與調整，為複合礦物摻合料應用技術規範的制定奠定了基礎。為比較複合礦物摻合料活性指數檢測等質量代替水泥與等體積代替水泥方法的不同，用粉煤灰和礦渣按不同比例配製出不同性質的複合礦物摻合料，按水泥質量50%的替代水泥以及按水泥體積50%替代水泥，分別做實驗。
實驗用材料矽酸鹽水泥28天抗壓強度為42. 5MPa，抗折強度為8. I MPa，密度3. Ig/cm3，礦渣密度2. 8 g/cm3 ;粉煤灰2. 33 g/cm3，構成複合礦物摻合料的粉煤灰和礦渣比例分別為I :1、4 :1、1 :4、3 :7、6 :4、4 6，調整用水量使流動度基本不變的前提下成型，經標 準條件養護到28天測定強度。具體各實驗材料用量及試驗結果見下表表、複合礦物摻合料等質量代替水泥與等體積代替水泥活性指數檢測結果
權利要求
1. 一種體積法檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法，其特徵在於，包括以下步驟 分別製備對比膠砂試件和受檢膠砂試件製備對比I父砂試件， a、按水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)GB/T17671製備對比膠砂試件，即將225g的水加入膠砂攪拌鍋內，加入450g基準水泥或矽酸鹽水泥，把膠砂攪拌鍋放在固定託架上，搖動手柄升至固定位置； b、開動水泥膠砂攪拌機，低速攪拌30秒，然後將1350g的標準砂投入水泥膠砂攪拌鍋內，先高速攪拌15秒，用膠皮刮具將葉片和攪拌鍋壁上的膠砂刮入鍋內，再高速攪拌15秒； C、停止攪拌90秒，再高速攪拌60秒；用振實臺成型完成試件的製作，在標準養護箱內養護標養7天或28天齡期； ——製備檢測樣膠砂試件 d、測定檢測用水泥的密度dcg/cm3和複合礦物摻合料的密度dFg/cm3 ； e、配製受檢膠砂用膠凝材料設複合礦物摻合料替代水泥體積為X，X的取值範圍為水泥體積的30% 50%，則檢測樣膠砂用基準水泥或矽酸鹽水泥用量為450 X (1-X) %，複合礦物摻合料用量為450g XXX dF/d。。稱量出水泥用量及複合礦物摻合料用量配製膠凝材料。
f、取1/2水泥重量的水加入到膠砂攪拌鍋中，加入配製好的膠凝材料拌制受檢膠砂，按水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)GB/T 17671拌制膠砂，按水泥膠砂流動度測定方法GBT2419檢測膠砂流動度，控制拌合用水量使膠砂流動度在180±2mm範圍內，採用符合此流動度範圍的膠砂用水量為檢測用拌合用水。
g、用配製的膠凝材料加入檢測用拌合用水拌制受檢膠砂，將膠砂攪拌鍋放在固定託架上，搖動手柄升至固定位置；開動水泥膠砂攪拌機，低速攪拌30秒，然後將水泥重量三倍的標準砂投入水泥膠砂攪拌鍋內，先高速攪拌15秒，用膠皮刮具將葉片和攪拌鍋壁上的膠砂刮入鍋內，再高速攪拌15秒； h、停止攪拌90秒，再高速攪拌60秒，用振實臺成型完成試件的製作，在標準養護箱內養護標養7天或28天齡期； i、分別測試膠砂試件的抗壓強度和受檢膠砂試件的抗壓強度； j、通過公式R1 /Rtl計算複合礦物摻合料活性指數。
其中R1為受檢膠砂試件的抗壓強度MPa，R0為對比膠砂試件的抗壓強度MPa。
2.按照權利要求I所述的等體積代替水泥檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法，其特徵在於，製備檢測樣膠砂試件步驟f和步驟g所述的拌合用水，應控制膠砂流動度在180±2mm範圍內。
3.按照權利要求I所述的等體積代替水泥檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法，其特徵在於，檢測樣用膠凝材料的體積等於對比膠砂試件用的水泥體積。
全文摘要
本發明涉及一種用體積法檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法，具體做法是在檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數時，採用複合礦物摻合料用等體積替代水泥檢測混凝土複合礦物摻合料活性指數的方法，解決了多年來一直困擾人們如何合理評定混凝土複合礦物摻合料活性指數的問題，解決了複合礦物摻合料因其密度變化不確定至今沒有複合礦物摻合料活性指數的檢測方法，解決了等質量替代水泥檢測複合礦物摻合料活性指數不符合實際的問題，有利於複合礦物摻合料相關規範的制定和複合礦物摻合料的推廣應用，克服了單一礦物摻合料檢測方法的諸多不足，方便了混凝土配合比的計算與調整，為複合礦物摻合料應用技術規範的制定奠定了基礎。
文檔編號G01N33/38GK102928579SQ201210453798
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者阮炯正 申請人:吉林建築工程學院