一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法

2023-05-22 03:50:06

一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法
【專利摘要】本發明公開了一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法。本方法通過測試砂漿水灰比、模擬水泥孔隙溶液(飽和Ca(OH)2溶液)表面張力，根據拉普拉斯變形公式先計算毛細管壓力及摻飽和濃度減縮劑後毛細管壓力的降低率。然後通過毛細管壓力降低率和摻減縮劑的砂漿實際減縮率進行線性擬合得到對應關係式。該方法結合了砂漿實際情況和減縮劑作用機理，克服了需要長時間才能評價減縮劑減縮性能的缺點，為減縮劑產品的質量控制提供了便捷的方法。
【專利說明】一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於混凝土外加劑性能評價領域。特別涉及一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法。

【背景技術】
[0002]減縮劑是一種能夠顯著減小混凝土在凝結、硬化過程中產生的乾燥收縮的外加齊U。著名學者Surendra P.Shah將混凝土減縮劑列為目前預防混凝土收縮開裂產生裂縫的兩個重要措施(纖維增強和混凝土減縮劑)之一。
[0003]隨著界內人士對混凝土收縮開裂問題的重視，減縮劑作為一種能從根本上解決混凝土收縮開裂問題的優良產品而越來越得到學術界和工程界的認可，減縮劑在市場上越來越多的出現。目前國內外對減縮劑的研究重點集中在對減縮劑新產品的研發和減縮劑對水泥漿體和混凝土性能的影響，對於減縮劑產品的性能評價方法研究鮮有報導。
[0004]目前評價減縮劑的減縮性能時均以減縮劑對砂漿、混凝土不同齡期收縮的減少率來評價，試件必須達到一定齡期後才能通過測試計算得到，這需要較長的時間。該評價方法真實、直觀地反映了減縮劑的減縮性能，但需要較長的時間才能得到減縮劑的減縮效果，因此需要有一個能夠在較短時間內準確地對減縮劑的減縮性能進行判斷。


【發明內容】

[0005]針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是:如何提供一種能夠在水泥漿體凝結硬化之前快速測得混凝土縮減劑縮減性能。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明採用了如下的技術方案:
[0007]—種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法，其特點在於，包括以下步驟:
[0008]1、配製硬化水泥漿體孔隙溶液的模擬溶液，配製的模擬溶液分為兩組，一組為空白組，一組為空白組基礎上加入減縮劑至飽和後的對比組；
[0009]2、測試空白組模擬溶液的表面張力Ytl單位為(N/m);然後按照標準GB/T8077-2012《混凝土外加劑均質性試驗方法》進行實驗，測試空白組砂漿流動度為180±5mm時的用水量，計算出其水灰比(Wzt)ci值；
[0010]3、測試對比組模擬溶液的表面張力Yx單位為(N/m);然後按照標準GB/T8077-2012《混凝土外加劑均質性試驗方法》進行實驗，測試對比組砂漿流動度為180±5mm時的用水量(測試條件和步驟2相同)，計算出水灰比(胃/^^值；
[0011]4、通過拉普拉斯公式的變形式:Λ P = -2Ky/(ff/C)分別計算空白組和對比組的毛細管壓力，並進行比較得到毛細孔張力降低率；公式如下:
M 九—-2KY0 /{W/C)0 -[-2KJX /(,/C) J —γ0 /{W/C\-Yx /(WfC)x_2] /0—-2KYo/(W/C)0JoZ(WfC)0
[0013]上述公式中:ΛΡ%表示毛細管壓力降低率；Κ為常數；^為空白組模擬溶液的表面張力，單位為(N/m) ; Yx對比組模擬溶液的表面張力，單位為(N/m) ; (W/C)。為空白組砂漿的水灰比；(w/c)x為對比組砂漿的水灰比；
[0014]5、獲取多種不同的混凝土減縮劑，每種減縮劑均根據上述步驟I至步驟4按照相同條件，獲取該減縮劑對應的毛細管壓力降低率；然後檢測該減縮劑加入到相同混凝土配方的砂漿使用的實際收縮率；再將各種混凝土減縮劑的毛細管壓力降低率和實際砂漿收縮減少率進行線性擬合，得到線性關係式；
[0015]6、將待檢測的混凝土減縮劑，按照上述步驟I至步驟4按照相同條件，獲取待檢測減縮劑對應的毛細管壓力降低率；然後再帶入步驟5獲得的線性關係式計算得到待檢測減縮劑的實際減縮率；即獲取其減縮性能。
[0016]作為優化，所述硬化水泥漿體孔隙溶液的模擬溶液採用飽和Ca(OH)2溶液。
[0017]這樣是由於，實際硬化水泥漿體孔隙溶液的組成成分複雜，但主要成分以及主要作用的是飽和Ca (OH) 2溶液，本發明優選以飽和Ca (OH) 2溶液模擬硬化水泥漿體孔隙溶液，減少變化因素的影響。
[0018]首先，減縮劑主要是通過降低硬化水泥漿體孔隙溶液表面張力從而減少混凝土收縮。硬化水泥漿體孔隙溶液不易獲得並且組成成分複雜，但是主要成分是飽和氫氧化鈣溶液，本方法採用飽和氫氧化鈣溶液模擬溶液代替硬化水泥漿體孔隙溶液，能夠較準確的反應硬化水泥漿體孔隙溶液特點。其次，現有研究表明水泥完全水化的需水量為水泥的20?24%。可見加入砂漿、混凝土中的水主要參與了水泥的水化作用形成了結合水，自由水的含量很低，根據減縮劑的作用機理可知減縮劑大部分是溶解於孔隙溶液中，故減縮劑在孔隙溶液應處於飽和狀態，因此摻飽和濃度減縮劑的飽和Ca(OH)2溶液性質具有重要的研究價值。最後，水泥孔隙的毛細孔半徑與砂漿、混凝土的水灰比有重要關係，且是線性關係，減縮劑作用機理的拉普拉斯方程Λ P = -2 Y cos Θ /r，其中Θ是隨著溶液表面張力變化而變化的本方法中只考慮表面張力，因而拉普拉斯方程可變形為Λ P = -2Ky/(ff/C)，K為常數。進而通過測試減縮劑對毛細管壓力的降低率從而計算得到減縮劑的減縮率，操作簡單快捷且結果準確可靠。
[0019]作為優化，上述步驟1、步驟2和步驟6均基於相同的配比和試驗參數條件實現。這樣能夠最大化地確保結果準確，避免誤差幹擾。
[0020]作為優化，步驟5中採用了八種減縮劑進行試驗。這樣，提高線性擬合的準確性。
[0021]本發明將減縮劑對模擬孔隙溶液表面張力的降低能力與摻減縮劑的砂漿實際情況有機的結合在一起，得到的方法具有很好的科學依據。能夠事先在混凝土、砂漿凝結硬化前就快速準確的推算出減縮劑的減縮性能，該方法克服了現有技術中檢測減縮劑減縮性能結果需要長時間的等待才能得到這一缺點。
[0022]綜上所述，與傳統方法相比本發明可以在短時間能快速便捷地獲取混凝土減縮劑的減縮性能，降低時間成本，實施步驟簡單，成本低廉；同時，實施一次後，後續實施僅實行步驟6，無需重複步驟1-5，非常方便快捷，且可靠性高，具有較高的實際應用參考價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為具體實施時，採用八種減縮劑獲得的擬合直線圖。

【具體實施方式】
[0024]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0025]具體實施時:一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法，包括以下步驟:
[0026]1、配製水泥基材料孔隙溶液的模擬溶液；配製的模擬溶液分為兩組，一組為空白組，一組為空白組基礎上加入減縮劑至飽和後的對比組；
[0027]2、測試空白組模擬溶液的表面張力Y。；然後按照標準GB/T8077-2012《混凝土外加劑均質性試驗方法》進行實驗，測試空白組混凝土材料(混凝土材料指混凝土配方中除了水之外的其它材料；該配方和步驟I中涉及的混凝土配方採用相同配方)砂漿流動度為180±5mm的砂漿用水量，計算出水灰比(Wzt)ci值；
[0028]3、測試對比組模擬溶液的表面張力Y x ;然後按照標準GB/T8077-2012《混凝土外加劑均質性試驗方法》進行實驗，測試對比組混凝土材料砂漿流動度為180±5mm的砂漿用水量(測試條件和步驟2相同)，計算出水灰比(胃/^^值；
[0029]4、通過拉普拉斯公式的變形式:Λ P = -2Ky/(ff/C)分別計算空白組和對比組的毛細孔張力，並進行比較得到毛細孔張力降低率；公式如下:
r.A?0/ -2KJ0 /(WIC)0-[-2Κ?Χ I(WIC)x] Y0Z(WfC)0-Yx/(W/C\
「00301 Ar ?ο =-—=--

-2[Y0/(JT/C)0J0Z(WfC)0
[0031]上述公式中:ΛΡ%表示毛細孔張力降低率；1(為常數並被除掉；Ytl為空白組模擬溶液的表面張力，單位為(N/m) ; Yx對比組模擬溶液的表面張力，單位為(N/m) ;(W/C)Q為空白組砂漿的水灰比；(W/C)x為對比組砂漿的水灰比；
[0032]5、獲取多種不同的混凝土減縮劑，每種減縮劑均根據上述步驟I至步驟4按照相同條件，獲取該減縮劑對應的毛細管壓力降低率；然後檢測該減縮劑加入到相同混凝土配方的砂漿使用的實際收縮減少率；再將各種混凝土減縮劑的毛細管壓力降低率和實際減縮率進行線性擬合，得到線性關係式；
[0033]6、將待檢測的混凝土減縮劑，按照上述步驟I至步驟4按照相同條件，獲取待檢測減縮劑對應的毛細管壓力降低率；然後再帶人步驟5獲得的線性關係式計算得到待檢測減縮劑的實際收縮率；即獲取其減縮性能。
[0034]上述步驟1、步驟2和步驟6均基於相同的混凝土配方和試驗參數條件實現。這樣能夠最大化地確保結果準確，避免誤差幹擾。
[0035] 申請人:實施時，步驟5中採用了八種減縮劑進行試驗。試驗獲取的擬合直線如圖1所示，得到的線性關係式為y = 0.7221x+9.2334。
[0036]為了進一步驗證上述公式效果， 申請人:採用了第九種減縮劑進行試驗驗證，該第九種減縮劑根據上述步驟I到步驟5計算，獲得其空白組砂漿水灰比(W/C)。值為0.4489 ；待測組砂漿水灰比為0.3387 ;空白組模擬溶液表面張力為72.lmN/m ;待測組模擬溶液表面張力為36.lmN/m ;計算獲得的毛細管壓力降低率為33.65%。
[0037]然後將上述獲得的毛細孔張力降低率33.65 %帶入到線性關係式，y =0.7221x+9.2334 ;快速計算獲得減縮率為34.02%。
[0038]然後實際試驗檢測獲得該第九種減縮劑的減縮率為34.81% ;該實際檢測的減縮率和根據本方法計算獲得的減縮率之間差別僅僅為0.79%，該差別在可接受的誤差範圍內。
[0039]為了進一步驗證上述公式效果， 申請人:採用了第十種減縮劑進行試驗驗證，該第十種減縮劑根據上述步驟I到步驟5計算，獲得其空白組砂漿水灰比(W/Ch值為0.4489 ；待測組砂漿水灰比為0.3024 ;空白組模擬溶液表面張力為72.lmN/m ;待測組模擬溶液表面張力為38.8mN/m ;計算獲得的毛細管壓力降低率為20.09%。
[0040]然後將上述獲得的毛細管壓力降低率20.09 %帶入到線性關係式，y =0.7221x+9.2334 ;快速計算獲得減縮率為23.74%。
[0041]然後實際試驗檢測獲得該第九種減縮劑的減縮率為22.68% ;該實際檢測的減縮率和根據本方法計算獲得的減縮率之間差別僅僅為1.06%，該差別在可接受的誤差範圍內。
[0042]故通過上述驗證試驗，可以表明本方法的準確性非常高，可以推廣應用。另外，值得指出的是，本發明過程中獲得的線性關係式為I = 0.7221X+9.2334 ;由於該線性關係式為根據本發明步驟I到步驟5的過程獲得，也是本發明中首次提出和公開，該線性關係式作為結果和步驟I到步驟5的獲取過程應視為一體的，所以，今後別人如果直接應用該線性關係式並實施步驟6進行計算，如果不能證明該線性關係式是採用其他方法獲得，則應視為已經實施了前述的步驟1-步驟5的過程，應視為侵權行為。
【權利要求】
1.一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)配製硬化水泥漿體孔隙溶液的模擬溶液，配製的模擬溶液分為兩組，一組為空白組，一組為空白組基礎上加入減縮劑至飽和後的對比組； 2)測試空白組模擬溶液的表面張力Y。單位為(N/m);然後按照標準GB/T8077-2012《混凝土外加劑均質性試驗方法》進行實驗，測試空白組砂漿流動度為180±5mm時的用水量，計算出其水灰比(Wzt)ci值； 3)測試對比組模擬溶液的表面張力Yx單位為(N/m);然後按照標準GB/T8077-2012《混凝土外加劑均質性試驗方法》進行實驗，測試對比組砂漿流動度為180±5mm時的用水量，計算出水灰比作/^^值； 4)通過拉普拉斯公式的變形式:ΛΡ= -2Ky/(ff/C)分別計算空白組和對比組的毛細管壓力，並進行比較得到毛細孔張力降低率；公式如下: 織—H KW/C\ —[―2XY, /(,/C1),] —γ。/(W/C\-Y, /(WIC)x
-2KJ J(WZC)0JJ(WfC)0 上述公式中:ΛΡ%表示毛細管壓力降低率；κ為常數；YC1為空白組模擬溶液的表面張力，單位為(N/m) ; Yx對比組模擬溶液的表面張力，單位為(N/m) ; (W/C)Q為空白組砂漿的水灰比；(W/C)x為對比組砂漿的水灰比； 5)獲取多種不同的混凝土減縮劑，每種減縮劑均根據上述步驟I至步驟4按照相同條件，獲取加該減縮劑至飽和後的模擬溶液對應的毛細管壓力降低率；然後檢測該減縮劑加入到相同配比的砂漿的實際減縮率；再將加各種混凝土減縮劑至飽和後的模擬溶液對應的毛細管壓力降低率和砂漿實際減縮率進行線性擬合，得到線性關係式； 6)將待檢測的混凝土減縮劑，按照上述步驟I至步驟4按照相同條件，獲取加待檢測減縮劑至飽和後的模擬溶液對應的毛細管壓力降低率；然後再帶入步驟5獲得的線性關係式計算得到待檢測減縮劑的減縮率；即能快速評價其減縮性能。
2.如權利要求1所述的一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法，其特徵在於，所述硬化水泥漿體孔隙溶液的模擬溶液採用飽和Ca(OH)2溶液。
3.如權利要求1所述的一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法，其特徵在於，上述步驟1、步驟2和步驟6均基於相同的配比和試驗參數條件實現。
4.如權利要求1所述的一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法，其特徵在於，步驟5中採用了八種減縮劑進行試驗。
5.根據權利要求1所述的一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法，其特徵在於步驟(4)中的毛細管壓力降低率的計算。
6.根據權利要求1所述的一種快速評價混凝土減縮劑減縮性能的方法，其特徵在於步驟(6)中通過擬合公式計算減縮劑減縮率。
【文檔編號】G01N13/00GK104266939SQ201410524522
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月8日 優先權日:2014年10月8日
【發明者】王智, 林宗浩, 劉川, 王林龍, 王子儀, 賈興文, 錢覺時 申請人:重慶大學