0引言
预拌混凝土的工作度检测是最常规的试验。在混凝土的配合比设计、混凝土的出厂检验、原材料对比试验时,都会用到此项试验。可以说混凝土的坍落度及经时损失试验,是每个试验人员应知应会的。然而最常规的试验,却还是有许多技术人员操作不符合标准要求,往往导致许多试验结果准确性差,导致技术人员误判,错误地指导生产,出现质量事故。
对比GB/T-与GB/T-两本标准中更新的条文可以发现,新标准中增加了对原材料取样的要求,对原材料投放顺序的要求,增加了对混凝土拌合物搅拌时间等要求。说明试验方法在一直不断更新,许多平时不注意的细节,往往会影响试验结果。
下文中从原材料的温度、混凝土的搅拌方式、原材料的计量方式、原材料投放顺序、混凝土搅拌时间、混凝土搅拌量等多种角度分析因为错误的试验方法,对试验的结果影响。
1试样的制备对试验影响
1.1水泥温度对试验的影响
GB/T-中要求,试验设备、试验原材料的温度宜与试验室温度保持一致。但许多预拌混凝土企业面临着进厂水泥温度过高的问题,在高温季节甚至许多水泥进厂时温度高达到℃以上。试验人员往往使用高温水泥进行试验,对试验结果影响颇大。在其他材料、配合比等影响因素不变的情况下,分别将同一批次中不同温度的水泥进行混凝土试拌,观察混凝土的坍落度及坍落度损失情况,见表1。
根据表1的试验结果可以看出同一批次的水泥,水泥温度越高,混凝土的初始坍落度越小,混凝土坍落度损失越大。一方面是因为高温水泥中的热量,加快了水泥水化凝结,致使混凝土坍落度变小,另一方面是因为水泥温度过高,导致水泥中的石膏脱水,从二水石膏变成半水石膏甚至无水石膏。三氧化硫不足以抑制硅酸三钙水化。水泥与外加剂相容性变差。甚至出现急凝、假凝的情况,混凝土短时间之内失去塑性。图1和图2是高温水泥及高温水泥拌制的混凝土外观。
1.2搅拌方式对试验的影响
GB/T-中要求,混凝土拌合物性能试验应使用机械搅拌,但许多企业试验室却依然使用人工搅拌的搅拌方式。究竟人工搅拌与机械搅拌对试验效果有没有区别,不同的搅拌方式对试验有多大的影响呢?每组试验选择相同的原材料、相同的配合比、分别按两种搅拌方式进行试验,对比试验效果分析搅拌方式对试验的影响,详见表2。
通过表2的试验数据,人工搅拌的混凝土与机械搅拌的混凝土区别很大,人工搅拌的混凝土初始坍落度小,坍落度损失小,当使用粉态萘系减水剂或聚羧酸减水剂时,会出现混凝土没有坍损,甚至坍落度后扩的情况。主要是因为人工搅拌时,很难做到无死角地均匀搅拌,胶凝材料、骨料不能充分与外加剂发生反应,当静置30min、60min后重新进行搅拌,这时候未充分搅拌的减水剂再与胶凝材料进行反应,对试验效果有很大的影响。有的混凝土初始坍落度不大,静置60min后甚至会出现离析泌水的现象。人工搅拌与机械搅拌的混凝土外观见图3和图4。
1.3水的计量方法对试验的影响
GB/T-中规定混凝土拌合物试验时,原材料的计量方法应按质量法去计量。但许多人在平时计量水的用量时,喜欢用体积法,认为体积法较方便,那么体积法计量与质量法计量会不会有区别呢?选取不同厂家的不同规格的量筒、烧杯,倒入(20±2)℃的蒸馏水或饮用水,称量质量,计算误差值,详见表3。
通过多个厂家的多个规格量筒、烧杯对比,发现量筒、烧杯,误差在±0.2%以内的仅有7组,无论用蒸馏水还是用饮用水进行校正,都出现了误差值偏大的情况。主要是因为市场上许多厂家的产品质量低劣,出厂的器具不符合标准,图5为某厂家中0mL的烧杯,装满蒸馏水,其质量为.9g,可见该烧杯准确度之差,误差达到了4.79%。
所以在进行拌合物工作度试验时,应按照GB/T-的要求,以质量法进行称量,且骨料的精度为±0.5%,其他材料的称量精度为±0.2%。
1.4原材料投放顺序对试验的影响
GB/T-较GB/T-增加了对混凝土原材料投放顺序的规定,标准要求按粗骨料、胶凝材料、细骨料、水和外加剂,依次加入搅拌机。说明不同的投放顺序对试验有一定的影响。采用单因素变量法,以相同的原材料、相同的配合比,改变投料顺序来进行比对试验。
根据表4的试验效果可以看出,不同投料顺序对拌合物试验结果影响很大,外加剂与胶凝材料接触的时间越早,外加剂被吸附得越多,混凝土坍落度越小。若不按标准中的投料顺序,搅拌出的混凝土代表性差,不能有效的模拟生产过程,试验数据与生产相关性差。
1.5混凝土拌合物搅拌时间、搅拌量对试验的影响
GB/T-中要求混凝土拌合物宜搅拌2min以上,混凝土拌合物一次搅拌量不宜少于搅拌机公称容量的1/4,不应大于搅拌机公称容量,且不应少于20L。
为验证搅拌时间与搅拌量对试验结果的影响,以相同的配合比原材料等其他条件及因素不变的情况下,改变混凝土的搅拌时间与搅拌量,将混凝土拌合后,检测混凝土的坍落度及坍落度损失,见表5。
根据表5试验数据可以看出,混凝土搅拌量越小,搅拌时间越短,混凝土的坍落度损小。这是因为小搅拌量的混凝土,搅拌不均匀所致,原材料反应不完全。混凝土搅拌量越大、混凝土搅拌时间越长,混凝土拌合物越均匀,试验也就越有代表性。
2拌合物取样对试验的影响
GB/T-中要求混凝土拌合物取样宜采用多次采样的方法。在同一车混凝土中的1/4处、1/2处和3/4处分别取样,并搅拌均匀。
那么同一车的混凝土,在不同部位进行取样,混凝土的拌合物状态是否有区别呢?
选取五车配合比、原材料等因素相同的混凝土。从每车的罐口处、1/4处、1/2处、3/4处和灌尾处分别取样,观察混凝土的拌合物状态区别,检测混凝土的坍落度。其中将1/4处、1/2处、3/4处进行搅拌均匀在进行检测混凝土拌合物性能。并将拌合物试样装入密封良好的塑料桶,静置60min后检测混凝土的经时损失,见表6。不同部位取样的混凝土见图6和图7。
根据试验结果来看,混凝土在搅拌罐车不同部位的取样差异性较大,罐口与罐尾的混凝土和易性较差,时常会出现粗骨料聚堆而浆体较少的情况,但往往从1/4至3/4处的混凝土拌合物状态较好,罐口与罐尾的混凝土并不能有效地代表混凝土的拌合物性能。所以为了使试验更有代表性,在进行混凝土检验时,应将按照标准从多个部位取样,并搅拌均匀。
3坍落度试验
3.1底板对试验的影响
GB/T-增加了试验中对底板的规定,对底板的尺度、厚度、挠度、以及材质有一定的要求。不同材质的底板吸水率不同、光滑度不同,吸水率越大的底板,混凝土的坍落度越小,光滑度越差,混凝土的流动性越差。同时挠度对试验的影响也是较大的,挠度越大的底板平整度越差,对试验的影响也就越大。
3.2测试时间对试验的影响
GB/T-细化了对于试验中测试时间的要求。标准中提到“当试样不再继续坍落或坍落时间达30s时,用钢尺测量出筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差,作为该混凝土拌合物的坍落度值”。
粘度较大,流速较慢的混凝土,判断其试样不再坍落,有一定的困难。不能量化的去判断混凝土的工作性。所以一般更多的采取混凝土坍落时间。
配制C30、C40、C60混凝土试样各一组,C50混凝土试样两组。每个测量时间分别进行三次测量试验,混凝土该时间的坍落度值取三次结果的算术平均值,详见图8。
图8测试时间对试验的影响根据曲线可以看出强度等级为C30~C50的混凝土,坍落时间为20s时,此时测量混凝土坍落度,已经可以反映出混凝土的真实坍落度值,因为20s之后混凝土的坍落度值变化不大。而强度等级为C60的混凝土,则需要混凝土的坍落时间到达30s时,混凝土的坍落度值才达到稳定状态。
不同强度等级、不同原材料、不同配合比的混凝土,测量时间的影响是不一样的,主要是受混凝土粘聚性、流速和混凝土浆骨比等因素的影响。
但各类型的混凝土,坍落时间到达30s时进行测量已经可以准确的反映出混凝土坍落度值。所以坍落度试验时,应严格的按照GB/T-的要求,保证混凝土的坍落时间到达30s时进行测量。
4结论
混凝土硬化前主要以混凝土的拌合物试验,来检验混凝土的质量。无论是在混凝土出厂检验时,还是在原材料进厂对比试验中,或是在配合比设计时,混凝土的坍落度及坍落度损失试验,都是反映拌合物性能很重要的一个试验。许多技术人员,往往按照自己的经验、习惯去做试验,事实证明这是不可取的。本文列举了诸多影响试验结果的因素,要严格按照标准的试验方法去进行试验,切忌不可麻痹大意,以免出现质量事故。(来源《商品混凝土》.08,冯志辉)