一种建设用砂强度比的试验方法及其应用与流程

本发明涉及一种建设用砂强度比的试验方法，涉及g01n，具体涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料。

背景技术：

1、现有的国家标准中建设用砂采用压碎值来表征砂浆的母岩强度，但是压碎值并不是砂浆强度的单一影响因素，在表征砂浆强度时，使用的砂砾表面会发生风化或半风化，风化后的砂砾对压碎值几乎没有影响，但是会影响胶砂的整体强度，采用单一的压碎值表征胶砂的抗压强度结果不准确。并且砂浆的强度还与砂浆中的各种骨料之间的弹性模量和泊松比有关，骨料之间弹性模量和泊松比的匹配关系对砂浆强度具有明显影响，但是仅靠压碎值不能单纯的表征强度的关系。

2、中国发明专利cn202111333760.0公开了一种计算透水混凝土抗压强度的方法，制备混凝土试件，测试出混凝土试件的表观密度及对应的28d龄期抗压强度，然后以表观密度为横轴，28d龄期抗压强度为纵轴进行线性回归分析，得到28d龄期抗压强度与表观密度的关系式。可以避免试件不统一产生的尺寸效应对抗压强度的影响，将测试得到的表观密度代入拟合方程中即可预测预拌混凝土是否满足要求，但是通过表观密度表征混凝土强度，方法准确度不高。中国发明专利cn201810246655.5公开了一种3d打印建筑砂浆力学性能测试方法，从达到测试龄期的3d打印构件中切割出样品，然后利用样品对3d打印建筑砂浆构件的打印层的层间衔接强度，抗折强度、抗压强度以及各项力学性能进行检测，获得3d打印建筑砂浆的力学性能参数，应用到实际生产中，能为3d打印建筑材料力学性能的改善提供理论依据，但是3d打印的技术设备要求较高，现阶段应用于实际生产中成本较高。

技术实现思路

1、为了提高砂浆强度表征的准确度，使强度表征与实际生产使用的数值更接近，本发明的第一个方面提供了一种建设用砂强度比的试验方法，包括以下步骤：

2、(1)筛选设置基准砂；

3、(2)处理生产砂；

4、(3)按配比原料进行称量，将原料置于胶砂搅拌机中进行搅拌，制备水泥胶砂，制成试件，进行养护，测试胶砂强度；

5、(4)计算基准砂和生产砂制备的水泥胶砂的强度比，即可。

6、作为一种优选的实施方式，所述基准砂为二氧化硅含量≥98％的圆形硅质砂。

7、作为一种优选的实施方式，所述基准砂的湿含量在105℃-110℃下烘干1-3h后低于0.2％。

8、作为一种优选的实施方式，所述基准砂为iso标准砂，颗粒分布见表1。

9、表1

10、

11、作为一种优选的实施方式，所述步骤2生产砂的处理方法具体包括以下步骤：取生产砂，在平盘中摊平，砂的厚度≤20mm，在100-110℃下烘干3-5h，冷却至室温18-22℃。

12、作为一种优选的实施方式，所述步骤2生产砂的处理方法具体包括以下步骤：取生产砂，在平盘中摊平，砂的厚度≤20mm，在105℃下烘干4h。

13、作为一种优选的实施方式，所述生产砂的粒径为0.075mm-2.36mm。

14、作为一种优选的实施方式，所述水泥的强度等级选自32.5r、42.5r、52.5r、62.5r、32.5、42.5、52.5、62.5中的一种或几种的组合。

15、所述水泥符合gb175的规定。

16、作为一种优选的实施方式，当进行建设用砂强度比的试验时，水为饮用水。外加剂为减水型聚羧酸减水剂。

17、作为一种优选的实施方式，所述步骤3中水泥胶砂的制备方法具体如下：称取水泥450g±2g，砂子1350g±5g，水225g±1g，或225ml±1ml，适量外加剂(调整外加剂掺量，使得检验的胶砂流动度为180-200mm)。将搅拌锅和搅拌叶用湿抹布(洗净、浸湿并拧干)擦拭至搅拌锅及搅拌叶表面处于湿而不带水渍的状态。把水、外加剂加入水泥胶砂搅拌锅里，再加入水泥，把锅固定在固定架上，上升至工作位置；立即开动机器，先低速搅拌30s±1s后，在第二个30s±1s开始的同时均匀地将砂子加入。把搅拌机调至高速再搅拌30s±1s；停拌90s，在停拌开始的15s±1s内，将搅拌锅入下，用刮刀将叶片、锅壁和锅底上的胶砂刮入锅中；再在高速下继续搅拌60s±1s。

18、作为一种优选的实施方式，所述步骤3中水泥胶砂的成型方法具体如下：胶砂制备后立即成型。将试体尺寸为40mm×40mm×160mm的试模和模套固定在振实台上，用料勺将锅壁上的胶砂清理到锅内并翻转砂使其更加均匀，将胶砂分两层装入试模。装第一层时，每个槽里约放300g胶砂，先用料勺沿试模长度方向划动，再用大布料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层布平，接着振实60次。再装入第二层胶砂，用料勺沿试模长度方向划动胶砂以布满模槽，但不能接触已振实胶砂，再用小布料器布平，振实60次。每次振实时可将一块用水湿过拧干、比模套尺寸稍大的棉纱布盖在模套上以防止振实时胶砂飞溅。

19、移走模套，从振实台上取下试模，用一金属直边尺以近似90°的角度(但向刮平方向稍斜)架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，将超过试模部分的胶砂刮去。锯割动作的多少和直尺角度的大小取决于胶砂的稀稠程度，较稠的胶砂需要多次锯割，锯割动作要慢以防止拉动已振实的胶砂。用拧干的湿毛巾将试模端板顶部的胶砂擦拭干净，再用同一直边尺以近乎水平的角度将试体表面抹平。抹平的次数要尽量少，总次数不应超过3次。最后将试模周边的胶砂擦除干净。

20、作为一种优选的实施方式，所述步骤3中水泥胶砂的脱模方法具体如下：脱模用橡皮锤或脱模器。对于24h龄期的，应在破型试验前20min内脱模。对于24h以上龄期的，应在成型后20h～24h之间脱模。如经24h养护，会因脱模对强度造成损害时，可以延迟至24h以后脱模，但在试验报告中应予说明。已确定作为24h龄期试验(或其他不下水直接做试验)的已脱模试体，应用湿布覆盖至做试验时为止。建议称量每个模型中试体的总量。

21、作为一种优选的实施方式，所述步骤3中水泥胶砂的养护方法具体如下：在试模上盖一块玻璃板，也可用相似尺寸的钢板或不渗水的，和水泥没有反应的材料制成的板。盖板不应与水泥胶砂接触，盖板与试模之间的距离应控制在2mm～3mm之间。为了安全，玻璃板应有磨边。立即将做好标记的试棋放入养护室或湿箱的水平架子上养护，湿空气应能与试模各边接触。养护时不应将试模放在其他试模上。一直养护到规定的脱模时间时取出脱模。

22、将做好标记的试体立即水平或竖直放在20℃士1℃水中养护，水平放置时刮平面应朝上。试体放在不易腐烂的蓖子上，并彼此间保持一定间距，让水与试体的六个面接触。养护期间试体之间间隔或试体上表面的水深不应小于5mm。(不宜用未经防腐处理的木蓖子)。每个养护池只养护同类型的水泥试体。最初用自来水装满养护池(或容器)，随后随时加水保持适当的水位。在养护期间，可以更换不超50％的水。

23、作为一种优选的实施方式，所述步骤3中水泥胶砂的强度测定方法具体如下：除24h龄期或延迟至48h脱模的试体外，任何到龄期的试体应在试验(破型)前提前15min从水中取出。揩去试体表面沉积物，并用湿布覆盖至试验为止。试体龄期是从水泥加水搅拌开始试验时算起。不同龄期强度试验在下列时间里进行：

24、24h土15min；

25、72h±45min；

26、28d±8h。

27、用抗折强度试验机测定抗折强度。将试体一个侧面放在试验机支撑圆柱上，试体长轴垂直于支撑圆柱，通过加荷圆柱以50n/s士10n/s的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上，直至折断。保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验，抗折强度按公式(1)进行计算，

28、rf＝1.5ff l/b3……(1)

29、式中：

30、rf-抗折强度，单位为兆帕(mpa)；

31、ff-折断时施加于棱柱体中部的荷载，单位为牛顿(n)；

32、l-支撑圆柱之间的距离，单位为毫米(mm)；

33、b-棱柱体正方形截面的边长，单位为毫米(mm)。

34、抗折强度结果的计算和表示：以一组三个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。当三个强度值中有一个超出平均值的±10％时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果；当三个强度值中有两个超出平均值±10％时，则以剩余一个作为抗折强度结果。单个抗折强度结果精确至0.lmpa，算术平均值精确至0.1mpa。

35、抗折强度试验完成后，取出两个半截试体，进行抗压强度试验。抗压强度试验在半截棱柱体的侧面上进行。半截棱柱体中心与压力机压板受压中心差应在±0.5mm内，棱柱体露在压板外的部分约有10mm。在整个加荷过程中以2400n/s士200n/s的速率均匀地加荷直至破坏。抗压强度按公式(2)进行计算，受压面积计为1600mm2:

36、rc＝fc/a……(2)

37、rc-抗压强度，单位为兆帕(mpa)；

38、fc-破坏时的最大荷载，单位为牛顿(n)；

39、a-受压面积，单位为平方毫米(mm)。

40、抗压强度结果的计算和表示：以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的平均值为试验结果。当六个测定值中有一个超出六个平均值的±10％时，剔除这个结果，再以剩下五个的平均值为结果。当五个测定值中再有超过它们平均值的±10％时，则此组结果作废。当六个测定值中同时有两个或两个以上超出平均值的±10％时，则此组结果作废。单个抗压强度结果精确至0.lmpa，算术平均值精确至0.1mpa。

41、作为一种优选的实施方式，所述步骤3中用水量恒定225g，调整外加剂掺量。当使用液态减水剂时，应按减水剂固体含量折算为固态粉剂含量，同时在加水量中减去液态减水剂的含水量。

42、作为一种优选的实施方式，所述步骤3中制备的水泥胶砂的流动度为180-200mm。水泥胶砂流动度具体测定方法如下：如跳桌在24h内未被使用，先空跳一个周期25次。在制备胶砂的同时，用潮湿棉布擦拭跳桌台面，试模内壁、捣棒以及与胶砂接触的用具，将试模放在跳桌台面中央并用潮湿棉布覆盖。将拌好的胶砂分两层迅速装入试模，第一层装至截锥圆模高度约三分之二处，用小刀在相互垂直两个方向各划5次，用捣棒由边缘至中心均匀捣压15次；随后，装第二层胶砂，装至高出截锥圆模约20mm，用小刀在相互垂直两个方向各划5次，再用捣棒由边缘至中心均匀捣压10次。捣压后胶砂应略高于试模。捣压深度，第一层捣至胶砂高度的二分之一，第二层捣实不超过已捣实底层表面。装胶砂和捣压时，用手扶稳试模，不要使其移动。

43、捣压完毕，取下模套，将小刀倾斜，从中间向边缘分两次以近水平的角度抹去高出截锥圆模的胶砂，并擦去落在桌面上的胶砂。将截锥圆模垂直向上轻轻提起。立刻开动跳桌，以每秒钟一次的频率，在25s±1s内完成25次跳动。从胶砂加水开始到测量扩散直径结束，应在6min内完成。跳动完毕，用卡尺测量胶砂底面互相垂直的两个方向直径，计算平均值，取整数，单位为毫米，该平均值即为该水量的水泥胶砂流动度。

44、作为一种优选的实施方式，试验水泥从取样至试验要保持24h以上时，把它贮存在气密的容器里，这个容器不与水泥起反应。

45、作为一种优选的实施方式，水泥胶砂试体成型试验室的温度应保持在20℃士2℃，相对湿度应不低于50％；水泥胶砂试体带模养护的养护箱或雾室温度保持在20℃土1℃，相对湿度不低于90％；水泥胶砂试体养护池水温度应在20℃±1℃范围内；加速养护箱水温应在90℃士2℃范围内；试验室空气温度和相对湿度及养护池水温在工作期间每天至少记录一次；养护箱或雾室的温度与相对湿度至少每4h记录一次。在自动控制的情况下记录次数可以酌减至一天记录二次。

46、作为一种优选的实施方式，所述步骤3中制备的水泥胶砂需要进行标准养护和加速养护后进行抗压强度试验，标准养护的龄期为3d和28d。

47、作为一种优选的实施方式，加速养护的具体方法为：将制备的水泥胶砂拌合成型，静置于水泥胶砂试体养护箱内养护23h±15min后脱模。将脱模后的试件立即放入加速养护箱内。加速养护箱放入试件前应注入自来水，水位高度宜为70mm～100mm，水面高出热源(电热管)20mm±2mm，且水面距试件架下表面不少于50mm。放入试件前加速养护箱内的水温应处于20℃-35℃。开启加速养护箱电源，应在50min-70min将加速养护箱内水升温至90℃±2℃，并保持此温度。自开启加速养护箱电源开始计时，养护时间为6h±5min，整个试验过程不得中途添补试验用水。取出试件，在20℃±2℃的环境下静置2h±10min。然后进行水泥胶砂抗压强度试验，测得加速养护水泥胶砂抗压强度。加速试验周期应为31h±15min。

48、采用生产砂试验的水泥胶砂抗压强度与基准砂试验的水泥胶砂抗压强度计算强度比，用来表征砂浆或混凝土的强度，替换原先采用压碎值间接表征混凝土强度的测试方法，可以排除砂的表面影响，提高测试混凝土强度的准确度。可能的原因是，制备混凝土的细骨料中含有贝壳，木屑，黏土等杂质会降低混凝土的强度，但是由于其细度较小，计算压碎值时不会对压碎值产生较大影响，杂质的存在影响了对制备的混凝土强度的测试准确度。

49、作为一种优选的实施方式，所述标准养护强度比的计算公式为：强度比＝(生产砂标准养护试验的水泥胶砂抗压强度/基准砂标准养护试验的水泥胶砂抗压强度)×100％。

50、作为一种优选的实施方式，所述加速养护强度比的计算公式为：强度比＝(生产砂加速养护试验的水泥胶砂抗压强度/基准砂加速养护试验的水泥胶砂抗压强度)×100％。

51、本发明的第二个方面提供了一种建设用砂强度比的试验方法的应用，应用于大规模的砂浆或混凝土生产强度检测中。

52、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

53、(1)本发明所述建设用砂强度比的试验方法，采用生产砂试验的水泥胶砂抗压强度与基准砂试验的水泥胶砂抗压强度值直接计算强度比，用来表征砂浆或混凝土的强度，替换原先采用压碎值间接表征混凝土强度的测试方法，可以排除砂原料的表面影响，提高测试混凝土强度的准确度。

54、(2)本发明所述建设用砂强度比的试验方法，采用(生产砂试验的水泥胶砂抗压强度/基准砂试验的水泥胶砂抗压强度)×100％的公式计算，表征生产砂与基准砂的差异测试方法更加直接准确，进一步提高了建设用砂的强度表征准确度。

55、(3)本发明所述建设用砂强度比的试验方法，试验方法具有良好的实用性，可以广泛应用于多种砂的强度比测试，方法简单高效。