专利名称：一种混凝土用粉体的颗粒堆积密实度的测试方法
技术领域：
本发明涉及粉体颗粒的紧密堆积技术领域，具体涉及一种混凝土用粉体的颗粒堆积密实度的测试方法。
背景技术：
大量文献资料表明，优化水泥与掺合料的颗粒级配、提高混凝土体系的密实度可大幅提高混凝土的强度，以及各方面的耐久性能。目前，已经存在多种粉体的紧密堆积和颗粒级配方面的模型和理论。 Furans认为当小颗粒恰好填入大颗粒的间隙时就形成最紧密堆积，如果有3种尺寸的颗粒，中颗粒应恰好填入粗颗粒的间隙中，细颗粒填入中、粗颗粒的空隙，并由此可推及到多种颗粒的情形。Westman和Hugill认为，当粗细颗粒间的尺寸比足够大时，会有以下结论第一、当组成接近100%粗颗粒时，混合物的表观体积由粗颗粒决定，细颗粒填入粗颗粒的空隙，并不占有容积；第二、当组成接近100%细颗粒时，细颗粒形成气孔并在粗颗粒周围，混合物的表观体积为细颗粒的表观体积和粗颗粒实际体积之和。虽然关于紧密堆积的理论众多，但如何在实际生产中测试混凝土用粉体的颗粒堆积密实度却是一个难题，因为粉体颗粒难以按照理论的模式进行排布，进行相互填充，而往往是无规律地杂乱排布，由于静电阻力以及粉体颗粒之间的摩擦力等，干粉的堆积体积比较大，且在经过多次的震实后得到的干粉体的堆积体积仍然大于其在低水胶比下浆体的体积，因此，仅利用干粉体的堆积密实度测试粉体的颗粒级配并不准确。此外，每种粉体都有一定的特性，其需水量、颗粒结构、辅助减水效果等各有差别，其对浆体的流动度都会有一定影响，因此，利用浆体的流动度大小测试粉料的颗粒级配也不合适。由于低水胶比下的浆体体积明显小于浆体中同等粉体的震实体积，说明粉体颗粒在浆体中的紧密堆积程度优于干粉体，因此考虑采用浆体法测试粉体的堆积密实度更趋近于粉体颗粒紧密堆积的自然形态。而且，新拌混凝土本身即为一种浆体状态，利用浆体法测试其粉体的堆积密实度更具有科学性。
发明内容
为克服以上不足，本发明提供了一种操作简单、更接近实际应用情况，可为混凝土的配合比设计提供较好指导的混凝土用粉体的颗粒堆积密实度的测试方法。本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为
一种混凝土用粉体的颗粒堆积密实度的测试方法，其特征在于它包括以下步骤混凝土配合比中共有N种粉体组分，分别测得所述各粉体的密度P1, P2，P3……Pn;根据以上所述的N种粉体组分设计配比，并按照配比称取所述粉体的质量叫，m2，m3……mn，利用混料机将其混合均匀，得到复合粉体；
计算出单位质量的上述复合粉体的绝对体积V0=On1/ P !+ m2/ P 2+ m3/ P 3+......+ mn/
Pn)/ 0 +! +! +......mn)；将所述复合粉体与水、聚羧酸减水剂、消泡剂、及缓凝剂拌合成浆体，搅拌均匀，其中，水胶比为0. 15^0. 20，所述聚羧酸减水剂的掺加量是所述复合粉体质量的0. 5 3%，所述消泡剂的掺加量是所述聚羧酸减水剂质量的0. 05、. 1%，所述缓凝剂的掺加量是所述聚羧酸减水剂质量的广2%，以此计算得到复合粉体在浆体中所占的质量百分比入； 将所述浆体倒入容器中，震实，直至填满所述容器；
测量容器中的浆体的质量M以及容器的容积V ；
计算得到容器中复合粉体的质量m=MX X，则浆体中单位质量复合粉体的堆积体积VfV/m ；
将所述复合粉体的颗粒堆积密实度记为$，即Ct=VcZV1XlOO ^上述方案中，所述聚羧酸减水剂的掺加量是所述复合粉体质量的0. 5 3%，所述消泡剂的掺加量是所述聚羧酸减水剂质量的0. 05、. 1%，所述缓凝剂的掺加量是所述聚羧酸减水剂质量的广3%。上述方案中，所述复合粉体拌合成浆体时，自浆体具有流动性时开始快速搅拌10分钟，搅拌完毕后，静置5分钟。上述方案中，将所述浆体倒入容器中的步骤是倒入一部分浆体至容器后，震实，再倒入一部分浆体，再震实，这样重复多次，直至将容器填满。上述方案中，所述震实的步骤是将容器在厚度不小于IOmm的书本上人工震实，容器提起高度为40mm左右，频率为I次/秒，震实60次。上述方案中，所述浆体流动度在24(T300mm范围内，所述的浆体初凝时间不小于18小时。本发明的有益效果是该测试方法操作简单、更接近混凝土用粉体的实际应用情况，可为混凝土的配合比设计提供较好指导。
图I为浆体倒入容器的示意图。图中，卜漏斗,2_铁架台，3-衆体,4-维形瓶。
具体实施例方式本发明提供一种混凝土用粉体的颗粒堆积密实度的测试方法，它包括以下步骤 混凝土配合比中共有N种粉体组分，分别测得所述各粉体的密度P1, P2，P3……Pn; 根据以上所述的N种粉体组分设计配比，并按照配比称取所述粉体的质量叫，m2，m3……
mn，利用混料机将其混合均匀，得到复合粉体；
计算出单位质量的上述复合粉体的绝对体积V0=On1/ P !+ m2/ P 2+ m3/ P 3+......+ mn/
Pn)/ 0 +! +! +......mn)；
将所述复合粉体与水、聚羧酸减水剂、消泡剂、及缓凝剂拌合成浆体，自浆体具有流动性时开始快速搅拌10分钟，搅拌完毕后，静置5分钟，所述浆体流动度在24(T300mm范围内，和易性良好，所述的浆体初凝时间不小于18小时。其中，水胶比为0. 15^0. 20，所述聚羧酸减水剂的掺加量是所述复合粉体质量的0. 5 3%，所述消泡剂的掺加量是所述聚羧酸减水剂质量的0. 05、. 1%，所述缓凝剂的掺加量是所述聚羧酸减水剂质量的f 3%，以此计算得到复合粉体在浆体中所占的质量百分比入;
将所述浆体倒入容器中，震实，直至填满所述容器；
测量容器中的浆体的质量M以及容器的容积V ；
计算得到容器中复合粉体的质量m=MX X，则浆体中单位质量复合粉体的堆积体积VfV/m ；
将所述复合粉体的颗粒堆积密实度记为$，即Ct=VcZV1XlOO ^各粉体的密度测试是参照国标GB/T 208-94进行测定。将所述浆体倒入容器中，震实，直至填满所述容器的具体步骤如下
如图I所示，容器选用锥形瓶。将锥形瓶4置于铁架台2下，铁架台2上放置一漏斗1，漏斗I颈部竖直正对锥形瓶4瓶口中心，漏斗下口高于锥形瓶4瓶口的水平位置，浆体由漏斗I竖直流入锥形瓶4中。倒入一部分浆体至容器后，震实，再倒入一部分浆体，再震实，这样重复多次，例如三次，直至将容器填满。震实的方法为锥形瓶4在厚度不小于IOmm的书本上人工震实，锥形瓶提起高度为40mm左右，频率为I次/秒，震实60次。容器中的浆体的质量M的测定方法如下
将所述浆体倒入锥形瓶4中，装满，用刮刀刮平，用玻璃片覆盖瓶口无气泡，用干抹布擦净锥形瓶4外部附着的浆体，称量其质量a。其中锥形瓶4和玻璃片的总质量为b。则a-b即为容器中的浆体的质量M。以下以具体的混凝土用粉体进行说明
实施例I
按照以下配比(质量比)称取总质量为1200g的粉体，混合均匀，制备水泥浆体 a水泥微珠石灰石粉硅灰=3 : 3 : 3. 5 : 0. 5 b水泥微珠石灰石粉硅灰=7 : I : I. 5 : 0. 5
水胶比O为0.15，减水剂为聚羧酸高效减水剂(含固量20. 2%)，掺量为20g;消泡剂(硅氧烷类)0. 016g ;缓凝剂(葡萄糖酸钠)0. 6g ;试验环境温度为20°C。可以计算出，浆体
a、b中干粉体质量占浆体总质量的比值
入=1200/(1200+1200X0. 15+20+0. 016+0. 6)= 0. 856766。大量试验表明，在掺加上述外加剂时，浆体的初凝时间均大于18小时。根据国标GB/T 208-94实测得到各粉体的密度如表I所示。表I试验粉体的密度(g/cm3)
水泥I微珠I石灰石粉I硅灰 密度 |3. 09 |2. 60 |2. 87 \2. 28'
利用 V0= (m/ P j+ m2/ P 2+ m3/ P 3+......+ mn/ Pn)/ 0 +! +! +......mn)，计算出每千克复合
粉体a的绝对体积为％,356. 353 cm3，每千克复合粉体b的绝对体积为￥^=339. 193 cm3。将a、b复合粉体拌合成浆体时，自浆体具有流动性时开始再连续快速搅拌10分钟，搅拌完毕后，静置5分钟，分别检测其流动度，a拌合浆体的流动度为285mm，b拌合浆体的流动度为278_，浆体的和易性良好，无泌水现象。将浆体分别分3次倒入锥形瓶(总容积V为327. 4ml)中，每倒入一次后将锥形瓶人工震实。浆体装满后，用刮刀刮平，用玻璃片覆盖瓶口无气泡，用干抹布擦净锥形瓶外部附着的浆体，称量锥形瓶、浆体和玻璃片的总质量Ma=911. 12g，Mb=923. 28g。锥形瓶与玻璃片的总质量札=211.3(^。
按照试验配比可得到锥形瓶中干粉体的实际质量分别为
(Ma-M1) A =(911. 12-211. 30) X0. 856766=599. 582g
(Mb-M1) A =(923. 28-211. 30) X0. 856766=610. 0003g
浆体中每千克干粉体a的堆积体积Vla=IOOOvAMa-M1) A =545. 38cm3 ；
浆体中每千克干粉体a的堆积体积Vlb=IOOOvAMb-M1) A =536. 065 cm3。复合粉体a的颗粒堆积密实度小=YJ VlaX 100%=65. 340% ；
复合粉体b的颗粒堆积密实度Hb/ VlbX100%=63. 275% ；
由上述试验数据可知，cK > ，说明复合粉体a的颗粒堆积密实度较优。因此，在相同的粉体组分情况下，选择配比7 : I : 1.5 : 0.5，将更有利于优化水泥与掺合料的颗粒级配，提高混凝土的强度。实施例2
以下试验按照实施例I中的方法进行
按照以下配比称取总质量为1200g的粉体，混合均匀，制备水泥浆体
A水泥粉煤灰= 5:5 B水泥矿粉粉煤灰= 5:2:3 C水泥微珠硅灰= 5:4:1 D水泥微珠石灰石粉硅灰=3 : 3 : 3. 5 : 0. 5 E水泥微珠石灰石粉硅灰=7 : I : I. 5 : 0. 5
水胶比O为0.20，减水剂为聚羧酸高效减水剂(含固量20. 2%)，掺量为16g;消泡剂(硅氧烷类)0. 016g ;缓凝剂(葡萄糖酸钠)0. 48g ;试验环境温度为20°C。大量试验表明，在掺加上述外加剂时，浆体的初凝时间均大于18小时。表2列出了从A至E组分的VciJ1、及小的计算结果(矿粉的密度是2. 89g/cm3,粉煤灰的密度是2. 34g/cm3)。表权利要求
1.一种混凝土用粉体的颗粒堆积密实度的测试方法，其特征在于它包括以下步骤 混凝土配合比中共有N种粉体组分，分别测得所述各粉体的密度P1, P2，P3……Pn; 根据以上所述的N种粉体组分设计配比，并按照配比称取所述粉体的质量叫，m2，m3……mn，利用混料机将其混合均匀，得到复合粉体； 计算出单位质量的上述复合粉体的绝对体积V0=On1/ P j+ m2/ P 2+ m3/ P 3+......+ mn/Pn)/ 0 +! +! +......mn)； 将所述复合粉体与水、聚羧酸减水剂、消泡剂、及缓凝剂拌合成浆体，搅拌均匀，其中，水胶比为0. 15^0. 20，由此计算得到复合粉体在浆体中所占的质量百分比入； 将所述浆体倒入容器中，震实，直至填满所述容器； 测量容器中的浆体的质量M以及容器的容积V ; 计算得到容器中复合粉体的质量m=MX X，则浆体中单位质量复合粉体的堆积体积VfV/m ； 将所述复合粉体的颗粒堆积密实度记为$，即Ct=VcZV1XlOO ^
2.根据权利要求I所述的颗粒堆积密实度的测试方法，其特征在于，所述聚羧酸减水剂的掺加量是所述复合粉体质量的0. 5 3%，所述消泡剂的掺加量是所述聚羧酸减水剂质量的0. 05、. 1%，所述缓凝剂的掺加量是所述聚羧酸减水剂质量的f 3%。
3.根据权利要求I所述的颗粒堆积密实度的测试方法，其特征在于，所述复合粉体拌合成浆体时，自浆体具有流动性时开始快速搅拌10分钟，搅拌完毕后，静置5分钟。
4.根据权利要求I所述的颗粒堆积密实度的测试方法，其特征在于，将所述浆体倒入容器中的步骤是倒入一部分浆体至容器后，震实，再倒入一部分浆体，再震实，这样重复多次，直至将容器填满。
5.根据权利要求I或4所述的颗粒堆积密实度的测试方法，其特征在于，所述震实的步骤是将容器在厚度不小于IOmm的书本上震实，容器提起高度为40mm左右，频率为I次/秒，震实60次。
6.根据权利要求I所述的颗粒堆积密实度的测试方法，其特征在于，所述浆体流动度在24(T300mm范围内，所述的浆体初凝时间不小于18小时。
全文摘要
本发明提供了一种混凝土用粉体的颗粒堆积密实度的测试方法，采用混合粉体的绝对体积与浆体中粉体的堆积体积的比值测试混凝土用粉体颗粒的紧密堆积程度，本发明操作简单，较科学，更接近实际应用情况，可为混凝土的配合比设计提供较好的指导。
文档编号G01N9/02GK102621037SQ201210072098
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者刘彬, 张建亮, 王凤玲, 黄义雄, 黄波 申请人:中建三局建设工程股份有限公司, 中建商品混凝土有限公司