专利名称：体积法检测混凝土复合矿物掺合料活性指数的方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土掺合料活性指数检测方法，尤其是混凝土复合矿物掺合料活性指数的检测方法。
背景技术：
随着高性能混凝土技术在我国的大力推广，人们已经逐渐意识到混凝土矿物掺合料的使用已经不仅仅是取代部分水泥、节约资源以及减少对环境污染的问题，而是构成现代混凝土的重要组成部分，特别是对于混凝土耐久性的提高，已经成为必不可少的技术手段之一，为此我国相继出台了《粉煤灰混凝土应用技术规范GBJ 148-1990》，《混凝土和砂浆用天然沸石粉GJ/T 3048》，《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T18046—2000》，《高强高性能混凝土用矿物外加剂GB/T18736— 2002》，《高性能混凝土应用技术规程CECS207 2006》，《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55— 2011等一系列规范及标准，对矿物掺合料的生产、使用起到了积极的推进作用，因不同的矿物掺合料复合掺配使用会产生相互补充促进的作用，而且还能有效地提高混凝土的各项性能以及经济效益，所谓的复合矿物掺合料是指由两种或两种以上矿物掺合料按一定比例复合后的粉体材料，由此产生了复合胶凝材料的超叠加效应，如诱导激活效应、表面微晶化效应和界面耦合效应等，因此克服了单一矿物掺合料的诸多不足，由实验证实用粉煤灰和矿渣构成的复合矿物掺合料，替代一定数量水泥时的水泥胶砂抗压强度可以比其中任何一种单独使用还提高15%以上，还可以利用不同性能掺合料配制具有不同功能性的复合矿物掺合料，以利于拌制不同性能要求的混凝土，如抗渗混凝土、抗裂混凝土等。所以矿物掺合料复合使用将会成为混凝土掺合料技术今后的发展方向，为如何合理使用复合矿物掺合料提出了更高的要求。可以预期未来混凝土生产要充分有效地运用复合矿物掺合料技术，解决提高混凝土性能与生产效益的矛盾，但在推广和使用复合矿物掺合料时，存在一个长期困扰混凝土技术工作者的问题即如何合理评定复合矿物掺合料的活性指数，目前世界各国普遍采用单一矿物掺合料的活性指数检测方法来检测复合矿物掺合料活性指数，经常的做法是将符合ISO的胶砂强度试件与掺有一定复合矿物掺合料以等重量取代水泥的胶砂试件的抗压强度相比，以这两个强度的比值称为复合矿物掺合料活性指数，因为复合掺合料的密度变化幅度很大，所以按规定质量的矿物掺合料掺入水泥评定复合掺合料活性是不够合理，特别是密度变化幅度很大的掺合料如粉煤灰，在日本标准里，活性试验胶浆是粉煤灰等重量取代25%的水泥。在英国标准中试验方法要求等重量取代30%。美国标准ASTM C 311要求等体积取代35%的水泥(如果粉煤灰的密度在2. 2 2. 3 g/cm3之间，等量取代25%)，在法国标准中试验方法要求火山灰等重量取代25%。从中可以看出在美国粉煤灰掺合料活性检测标准中，考虑了因掺合料密度不同代替水泥的体积也不同是比较合理的。至于复合矿物掺合料因其密度变化更具有不确定性，所以至今未见复合矿物掺合料活性指数的检测方法的相关报道。目前我国矿物掺合料规范介绍活性指数的检测方法基本与国外相同，具体为粉煤灰等重量取代30%水泥，矿渣等重量取代50%的水泥制备的胶砂试件，与不掺矿物掺合料的水泥胶砂试件的标准抗压强度进行比较得到。同样也没有确认复合矿物掺合料活性指数检测方法，这是主要也是因为采用等重量取代水泥检测复合矿物掺合料活性指数的做法不符合实际，复合矿物掺合料的表观密度变化幅度较大，在掺入相同重量矿物掺合料时胶浆体积却大不相同，故不能客观的评定出复合矿物掺合料的活性指数，进而影响复合矿物掺和料相关规范的制定和推广应用，如电厂粉煤灰的密度可以在很大范围内(2. 0-2. 6 g/cm3)波动，在掺入相同重量粉煤灰135克(即取代30%水泥)时，因粉煤灰密度的不同掺入的粉煤灰体积分别为67. 5 cm3和52cm3，若以52m3为基准两者相差29. 8%，以67. 5 cm3为基准两者相差23%，所以评定掺有粉煤灰等的复合矿物掺合料的活性指数采用目前掺入规定质量复合矿物掺合料的方法是不够合理的，由于矿物复合掺合料代替水泥的本质主要是利用矿物掺合料的活性及填充效应，由掺有矿物掺合料的水泥石扫描电镜照片里可以了解到，水泥石中的矿物掺合料仅在矿物颗粒外表面很薄的面层与水泥浆体中的碱性溶液发生水化反应生成一系列针状水化产物，针状水化晶体层随时间而不断增加和进一步密实，保证了硬化的水泥石强度不降低，从而达到了替代水泥的效果，不同的复合矿物掺合料其密度也不同，若复合矿物掺合料采用同样的重量替代水泥，必然会导致水泥胶浆体积的不同，用不同 体积胶浆制备的胶砂试件来评定复合矿物掺合料活性指数肯定是不合理的，这也正是我国目前至今还没有出台关于复合矿物掺合料应用技术规范的原因之一。为说明体积法和重量法检测复合矿物掺合料检测活性指数的不同，可以假设有一复合矿物掺合料A由90%的粉煤灰和10%的矿渣组成，另一复合矿物掺合料B由10%的粉煤灰和90%的矿渣组成，这两种复合矿物掺合料均符合我国目前关于复合矿物掺合料的定义。若复合矿物掺合料均采用按重量取代50%水泥来评定这两组复合掺合料活性指数，实际上掺入的掺合料体积则相差是很大的。设粉煤灰的表观密度为2.2 g/cm3，矿渣的表观密度为2. 8 g/cm3。硅酸盐水泥的表观密度3. I g/cm3，水泥用量按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》规定的450克计算。复合矿物掺合料A 的体积450 X 45%/2. 2+450 X 5%/2. 8=92. 04+8. 03=100. O cm3。复合矿物掺合料B 的体积450 X 45%/2. 8+450 X 5%/2. 2=72. 32+10. 2=82. 5 cm3。这两组复合掺合料会产生17.5 cm3的体积差别，若以实际替代的水泥体积450X50%/3. 1=72. 5 cm3，造成的相对体积差异可达24. 1%，存在这样大的体积差异依然采用等重量取代水泥评定复合掺合料活性指数显然是不合理的。所以复合矿物掺合料按重量替代水泥评定复合矿物掺合料活性指数不合理。若复合矿物掺合料能采用等体积替代水泥来评定复合掺合料活性指数则可以较好地解决上述问题。按目前规范要求的粉煤灰活性指数检测时，粉煤灰按水泥重量的30%替代水泥评定掺合料活性指数，细磨矿渣活性指数检测时，细磨矿渣按水泥重量的50%替代水泥评定掺合料活性指数，一般人认为矿渣的活性指数相对较高，但如果换成等体积替代水泥计算，则两者的体积相差就不那样大了，这里也假定粉煤灰的表观密度为2. 2 g/cm3，矿渣的表观密度为2. 8g/cm3,掺入水泥50%重量的矿渣225 g，掺入水泥50%重量的矿渣体积225/2. 8=83. 3 cm3’，掺入水泥30%重量的粉煤灰135 g，掺入水泥30%重量粉煤灰的体积135/2. 2=61. 3 cm3’·两者的重量比225/135=1. 66，两者的体积比83. 3/61. 3=1. 36，所以进一步地说明了按体积数量替代水泥检测掺合料活性指数更符合客观实际情况。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术规范的不合理之处，提供一种检测混凝土复合矿物掺合料活性指数的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的等体积复合矿物掺合料替代水泥检测混凝土复合矿物掺合料活性指数的方法，包括以下步骤分别制备对比胶砂试件和受检胶砂试件
——制备对比胶砂试件a、按水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T 17671制备胶砂试件，即将225g水加入胶砂搅拌锅内，再加入450g基准水泥或硅酸盐水泥，把胶砂搅拌锅放在固定托架上，摇动手柄升至固定位置；b、开动水泥胶砂搅拌机，低速搅拌30秒，然后将1350g的标准砂投入水泥胶砂搅拌锅内，先高速搅拌15秒，用胶皮刮具将叶片和搅拌锅壁上的胶砂刮入锅内，再高速搅拌15秒；C、停止搅拌90秒，再高速搅拌60秒；用振实台成型完成试件的制作，在标准养护箱内养护标养7天或28天龄期。—制备检测样胶砂试件d、按GB/T 208水泥密度测定方法测定水泥的密度d。(g/cm3)和复合矿物掺合料的密度 dF (g/cm3)；e、配制受检胶砂用胶凝材料设复合矿物掺合料替代水泥体积为X时，X的取值范围为水泥体积的30% 50%，则检测样胶砂用基准水泥或硅酸盐水泥用量为450 X (1-X)%,复合矿物掺合料用量为450gXXXdF/d。。称量出水泥用量及复合矿物掺合料用量配制胶凝材料。f、取1/2水泥重量的水加入到胶砂搅拌锅中内，加入配制好的胶凝材料拌制受检胶砂，按水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T 17671拌制胶砂，按水泥胶砂流动度测定方法GBT 2419检测胶砂流动度，控制拌合用水量使胶砂流动度在180±2mm范围内，采用符合此流动度范围的胶砂用水量为检测用拌合用水。h、用配制的胶凝材料加入检测用拌合用水拌制受检胶砂，将胶砂搅拌锅放在固定托架上，摇动手柄升至固定位置；开动水泥胶砂搅拌机，低速搅拌30秒，然后将1350g的标准砂投入水泥胶砂搅拌锅内，先高速搅拌15秒，用胶皮刮具将叶片和搅拌锅壁上的胶砂刮入锅内，再高速搅拌15秒；在水泥振实台成型完成试件的制作，在标准养护箱内养护标养7天或28天龄期；i、分别测试胶砂试件的抗压强度和受检胶砂试件的抗压强度；j、通过公式R1 /Rtl计算复合矿物掺合料活性指数。其中R1为受检胶砂试件的抗压强度MPa，R0为对比胶砂试件的抗压强度MPa。要求复合矿物掺合料体积加水泥的体积是检测样用胶凝材料的体积，检测样用胶凝材料的体积等于制备对比胶砂试件用的水泥体积。有益效果本发明用等体积替代水泥检测复合矿物掺合料活性指数，解决了多年来一直困扰人们如何合理评定混凝土复合矿物掺合料活性指数的问题，解决了复合矿物掺合料因其密度变化不确定至今没有复合矿物掺合料活性指数的检测方法，解决了等质量替代水泥检测复合矿物掺合料活性指数不符合实际的问题，有利于复合矿物掺合料相关规范的制定和复合矿物掺合料的推广应用，克服了单一矿物掺合料检测方法的诸多不足，方便了混凝土配合比的计算与调整，为复合矿物掺合料应用技术规范的制定奠定了基础。为比较复合矿物掺合料活性指数检测等质量代替水泥与等体积代替水泥方法的不同，用粉煤灰和矿渣按不同比例配制出不同性质的复合矿物掺合料，按水泥质量50%的替代水泥以及按水泥体积50%替代水泥，分别做实验。
实验用材料硅酸盐水泥28天抗压强度为42. 5MPa，抗折强度为8. I MPa，密度3. Ig/cm3，矿渣密度2. 8 g/cm3 ;粉煤灰2. 33 g/cm3，构成复合矿物掺合料的粉煤灰和矿渣比例分别为I :1、4 :1、1 :4、3 :7、6 :4、4 6，调整用水量使流动度基本不变的前提下成型，经标 准条件养护到28天测定强度。具体各实验材料用量及试验结果见下表表、复合矿物掺合料等质量代替水泥与等体积代替水泥活性指数检测结果
权利要求
1. 一种体积法检测混凝土复合矿物掺合料活性指数的方法，其特征在于，包括以下步骤 分别制备对比胶砂试件和受检胶砂试件制备对比I父砂试件， a、按水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T17671制备对比胶砂试件，即将225g的水加入胶砂搅拌锅内，加入450g基准水泥或硅酸盐水泥，把胶砂搅拌锅放在固定托架上，摇动手柄升至固定位置； b、开动水泥胶砂搅拌机，低速搅拌30秒，然后将1350g的标准砂投入水泥胶砂搅拌锅内，先高速搅拌15秒，用胶皮刮具将叶片和搅拌锅壁上的胶砂刮入锅内，再高速搅拌15秒； C、停止搅拌90秒，再高速搅拌60秒；用振实台成型完成试件的制作，在标准养护箱内养护标养7天或28天龄期； ——制备检测样胶砂试件 d、测定检测用水泥的密度dcg/cm3和复合矿物掺合料的密度dFg/cm3 ； e、配制受检胶砂用胶凝材料设复合矿物掺合料替代水泥体积为X，X的取值范围为水泥体积的30% 50%，则检测样胶砂用基准水泥或硅酸盐水泥用量为450 X (1-X) %，复合矿物掺合料用量为450g XXX dF/d。。称量出水泥用量及复合矿物掺合料用量配制胶凝材料。
f、取1/2水泥重量的水加入到胶砂搅拌锅中，加入配制好的胶凝材料拌制受检胶砂，按水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T 17671拌制胶砂，按水泥胶砂流动度测定方法GBT2419检测胶砂流动度，控制拌合用水量使胶砂流动度在180±2mm范围内，采用符合此流动度范围的胶砂用水量为检测用拌合用水。
g、用配制的胶凝材料加入检测用拌合用水拌制受检胶砂，将胶砂搅拌锅放在固定托架上，摇动手柄升至固定位置；开动水泥胶砂搅拌机，低速搅拌30秒，然后将水泥重量三倍的标准砂投入水泥胶砂搅拌锅内，先高速搅拌15秒，用胶皮刮具将叶片和搅拌锅壁上的胶砂刮入锅内，再高速搅拌15秒； h、停止搅拌90秒，再高速搅拌60秒，用振实台成型完成试件的制作，在标准养护箱内养护标养7天或28天龄期； i、分别测试胶砂试件的抗压强度和受检胶砂试件的抗压强度； j、通过公式R1 /Rtl计算复合矿物掺合料活性指数。
其中R1为受检胶砂试件的抗压强度MPa，R0为对比胶砂试件的抗压强度MPa。
2.按照权利要求I所述的等体积代替水泥检测混凝土复合矿物掺合料活性指数的方法，其特征在于，制备检测样胶砂试件步骤f和步骤g所述的拌合用水，应控制胶砂流动度在180±2mm范围内。
3.按照权利要求I所述的等体积代替水泥检测混凝土复合矿物掺合料活性指数的方法，其特征在于，检测样用胶凝材料的体积等于对比胶砂试件用的水泥体积。
全文摘要
本发明涉及一种用体积法检测混凝土复合矿物掺合料活性指数的方法，具体做法是在检测混凝土复合矿物掺合料活性指数时，采用复合矿物掺合料用等体积替代水泥检测混凝土复合矿物掺合料活性指数的方法，解决了多年来一直困扰人们如何合理评定混凝土复合矿物掺合料活性指数的问题，解决了复合矿物掺合料因其密度变化不确定至今没有复合矿物掺合料活性指数的检测方法，解决了等质量替代水泥检测复合矿物掺合料活性指数不符合实际的问题，有利于复合矿物掺合料相关规范的制定和复合矿物掺合料的推广应用，克服了单一矿物掺合料检测方法的诸多不足，方便了混凝土配合比的计算与调整，为复合矿物掺合料应用技术规范的制定奠定了基础。
文档编号G01N33/38GK102928579SQ201210453798
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者阮炯正 申请人:吉林建筑工程学院