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1 概述
進入新世紀以來,隨著社會科學的不斷發展,混凝土的發展也日益進步。當今混凝土成為用途最廣、用量最大的人造材料,對我國現代化建設及節約資源,能源,追求合理經濟效益等方面起到了不可估量的作用。但是混凝土不可避免的會產生一系列質量問題,如何控制好混凝土也日益為人們重視。本文將結合多年工作經驗對混凝土強度控制進行歸納總結,供同行們參考,歡迎指正。
2 混凝土強度的影響因素
對于混凝土來說,抗壓強度是衡量其質量的重要的指標之一,通過混凝土強度的表達式(fcu,0=fcu,k+1.645σ)我們可以看出,在數學關系方面,混凝土的抗壓強度與其原材料水泥的強度成正比關系。
通過混凝土強度的表達式(fcu,0=fcu,k+1.645σ)我們可以得出,對于按照固定水灰比配制的混凝土,通過采用高標號、低標號兩種水泥配制的混凝土,通過檢測我們發現,高標號水泥配制與低標號配制的混凝土在強度方面,前者的強度要高出許多。所以,在混凝土施工過程中,使用水泥時,一定注意標號,防止因而錯用了水泥,在一定程度上影響了施工質量。另外,水灰比與混凝土強度也符合數學的正比關系。通常情況下,如果混凝土的水灰比非常大,那么對應的強度也非常高,反之,混凝土的強度就比較低。因此,在水灰比固定的情況下,為了提高溫凝土的強度,通過增加水泥用量的方式是不科學、不正確的。這種方式通常情況下,只是增大了混凝土的和易性、收縮性和變形等。
通過對上述進行分析,水泥強度和水灰比是影響混凝土抗壓強度的主要因素。所以,在混凝土施工過程中,為了提高施工質量,需要選擇標號較高的水泥,同時對混凝土的水灰比進行嚴格控制。另外,影響混凝土強度的因素還包括:
2.1 控制混凝土配制強度設計
對于混凝土的強度標準,其確定方式比較復雜,通常情況下,我們都是根據混凝土標準強度的平均值與1.645倍的標準值之和對混凝土強度標準進行確定。在一定程度上,通過這種方式進行處理,混凝土的保證率達到95%以上,然而低于該標準值的概率小于5%。這就為建筑物的施工安全提供了準備,奠定了基礎。通過強度標準計算公式,施工人員一方面使得混凝土平均值大于標號,另一方面通過各種措施降低混凝土確定的變異性,也就是使混凝土標準差降到最低值。
2.2 混凝土配制強度原材料控制
2.2.1 水泥是混凝土的主要組成部分之一,其性能對混凝土有著重要影響。水泥在混凝土中填充砂石空隙、包裹砂石顆粒表面、在硬化前起作用和在硬化后起膠結作用。是一種較好膠凝材料,所謂膠凝材料就是能把砂石等粗骨料粘結在一起,固化并產生強度的材料。
2.2.2 粗骨料是混凝土的主要組成部分之一,其性能對混凝土有著重要影響。在混凝土中粗骨料起骨架作用,其中粒徑大于4.75mm的骨料稱為粗骨料。普通混凝土常用的粗骨料有碎石及卵石兩種。碎石是天然巖石、卵石或礦山廢石經機械破碎、篩分制成的粒徑大于4.75mm的巖石顆粒。卵石是由自然風化、水流搬運和分選、堆積而成的、粒徑大于5mm的巖石顆粒。當石質強度一定時,由于碎石的表面的粗糙程度遠遠超過卵石表面的粗糙程度,在一定程度上,使得碎石與水泥砂漿之間的粘結力更強,當水灰比或配合比一定時,利用碎石和卵石配制的混凝土,在強度方面碎石比卵石要大很多。當粗骨料粒徑增大時,其比表面積減小,混凝土的水泥用量也減少,故在滿足技術要求的前提下,粗骨料的最大粒徑應盡量選大一些。綜上所述,在配制混凝土的過程中,粗骨料要優先選擇碎石,同時粗骨料粒徑控制在2~3cm左右。
2.2.3 細骨料是混凝土的主要組成部分之一,其性能對混凝土有著重要影響。細骨料是指粒徑在0.075mm~
4.75mm之間的集料,與粗骨料相比,細骨料對混凝土強度的影響程度要小很多,所以,在混凝土公式中,砂種柔效沒有得到充分的反映,但是,砂質量影響混凝土的質量是可以確定的。主要填充粗骨料之間的縫隙,增加混凝土的和易性和流動性,從而增加混凝土的強度。
綜上所述,為了確保混凝土的配制強度,通常情況下,按照混凝土各標號用砂石質量標準進而選擇合適的砂石。由于施工現場比較復雜,進而造成砂石之間的質量差異比較大。因此,為了確保混泥土的質量,現場施工人員要確保砂石的質量。
2.2.4 混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌之前或拌制過程中加入的,用以改善新拌或硬化混凝土性能的材料。混凝土外加劑開始是作為補充組分加入的,在實際使用中很快成為所有優質混凝土的必需組成,在現代混凝土材料和技術中起著重要作用,可以改善混凝土的多種性能,特別是耐久性和強度,優質的高效減水劑和礦物外加劑(亦稱礦物摻和料)在高性能混凝土中扮演著重要角色,前者能降低混凝土的水灰比,增大坍落度和控制坍落度損失,賦予混凝土高密度和優異施工性能。后者能填充膠凝材料的空隙,參與膠凝材料的水化,改變混凝土的界面結構,提高混凝土致密性,強度和耐性。外加劑促進了混凝土新技術的發展,如自流平混凝土、水下混凝土、噴射混凝土、泵送混凝土等等。這些在以前是不可能實施的技術,現如今加入外加劑后都可以施工了。同時還促進了工業副產品(礦渣、粉煤灰等)在凝膠材料系統中的應用,有助于節約資源和環保。
2.3 混凝土強度養護控制
2.3.1 澆筑完混凝土后,保濕養護要及時到位。通常情況下,保濕養護的措施主要包括灑水、覆蓋、噴涂養護劑等。
2.3.2 混凝土養護時間的規定。
①配制混凝土的過程中,根據水泥類型確定養護時間。通常情況下,硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥,不應少于7d。②在配制混凝土的過程中,如果使用了緩凝型外加劑、礦物摻合料,其養護時間不少于14d。③對于抗滲以及強度等級超過C60 以上的特殊混凝土,通常的養護時間要超過14d。④后澆帶混凝土的養護時間不能低于14d。⑤對于地下室的底層墻、柱、上部結構的首層墻、柱等需要適當延長養護時間。⑥根據施工方案確定基礎大體積混凝土的養護時間。
2.3.3 灑水養護的規定。
①在混凝土表面覆蓋麻袋或草簾后進行灑水養護。②根據本規范第7.2.8 條的規定確定灑水養護用水。③當日溫度低于5℃時,不應進行灑水養護。
2.3.4 覆蓋養護的規定。
①通過在混凝土表面覆蓋塑料薄膜、塑料薄膜加麻袋、塑料薄膜加草簾進行覆蓋養護。②在混凝土表面緊貼塑料薄膜,同時在塑料薄膜內保持凝結水。③確保覆蓋物的嚴密,按施工方案確定覆蓋物的層數。
2.3.5 噴涂養護劑養護的規定。
①將致密的養護劑噴涂在混凝土表面。②在結構構件表面均勻噴涂養護劑,不得漏噴。③根據產品說明書的有關要求使用養護劑。
2.3.6 通過覆蓋養護的方式對基礎大體積混凝土表面進行覆蓋。
2.3.7 柱、墻混凝土養護方法的規定。
①對于地下室的底層和上部結構的首層柱、墻等,混凝土帶模養護的時間不少于3d。②通過灑水養護的方式對其他部位的柱、墻混凝土等進行處理。
2.3.8 當混凝土強度達到1.2N/mm2之前,不得在混凝土的表面踩踏、堆放荷載等。
2.3.9 應該按照相同的養護條件對試件與實體結構相應的部位進行養護。
2.3.10 施工現場應具備混凝土標準試件制作條件。
3 控制混凝土強度的環節
3.1 設計合理的混凝土配合比。材料達到合格要求,才能做出合理的混凝土配合比,達到設計和驗收標準。
3.2 按照施工配合比進行施工,首先及時測定砂、石含水率;其次,使用質量比;最后,及時檢查原材料與設計用原材料的匹配性。
3.3 加強原材料管理,混凝土材料的變異將影響混凝土強度。
3.4 在對混凝土強度測定的過程中,我們以28天為準進行強度測試。
綜上所述,我們應從各個方面控制混凝土質量,以確保整個工程質量,以保證企業信譽和發展。
參考文獻:
[1]GB 506666-2011,混凝土結構工程施工規范[S].
【關鍵詞】混凝土檢測 ;試塊;測強;
Strength analysis of concrete detection
Zhang Minggai
Fifteen Bureau of China Railway Group Xinjiang company
[ Abstract ] concrete quality indicators to the standard test block strength as the basis, and the concrete strength test and evaluation standards clearly defined standard test cube compressive strength of structure concrete strength.
[ Key words ] concrete test block strength; detection;
中圖分類號:TU37文獻標識碼:A文章編號:
一、試塊法對混凝土強度值影響
試塊法是目前混凝土檢測方法中最基本、應用最多的一種方法,試件在一定程度上直接反映了混凝土實體的強度,通常被拿來作為對混凝土質量進行評定的重要依據。從理論上說,如果試件的制作過程符合相關規范的要求,與構件是在相同條件進行養護的,那么試壓測定的結果與構件的實際強度應該是相吻合的,那么試塊法測強的誤差影響因素有哪些呢?
1、制作混凝土試塊時不認真、馬虎了事,或是養護不是十分到位,容易出現實際上混凝土實體強度是滿足要求的,但是混凝土試塊不合格的情況,給工程具體施工制造不必要的麻煩;還有制作試件時為圖檢驗合格而弄虛作假,導致試塊的測強誤差很大,不能準確反應混凝土實體質量。
2、混凝土的取樣沒有嚴格按照規定的數量實施隨機抽樣,而是僅僅是在攪拌質量好的時侯才取樣,如此做法必然導致所取的試塊缺乏普適性和代表性,測強誤差也就較大,與反映真是的工程質量有偏差。
3、試件本身質量的因素的影響,如試件實際尺寸與公稱尺寸的誤差;試件承壓面與相鄰面的垂直度;控制試驗時的加荷速率情況等等都對測強結果有影響。
二、回彈法對混凝土強度值影響
回彈法借助回彈儀來測定混凝土的表面硬度,借此推斷混凝土的抗壓強度。在實踐中,人們發現應用該種方法,有著簡便,速度快和費用低等優點,同時取樣是檢測人員一線隨機取樣,可以直觀地看到混凝土的澆筑質量,具有很強的真實性,技術指標的獲得也比較全面,不過從實踐中的方法對比來看,我們發現其精度相比較而言較差些,這里影響其測強誤差的因素主要有以下幾個方面:
1、選擇回彈法測區的因素
實踐證明,回彈法測區的選擇對測強結果有較大的影響,相關規定要求在布置測構件的測區時,應嚴格控制相鄰兩個測區的間距小于2m;同時應嚴格控制測區與構件端部或施工縫邊緣之間的距離(0.2m≤d≤ 0.5m);回彈儀最好布設于水平方向檢測混凝土澆筑面對稱的兩個可測面上,在構件的重要部位及薄弱部位必須布置測區,注意有效地避開預埋件。對于薄壁小構件所在處,不要布置測區,薄壁構件受到彈擊作用會發生的振動,勢必導致回彈能量的耗散,帶來檢測結果偏低。
2、測試面因素的影響
實踐表明,檢測時如果遇到麻面或有浮漿的構件,而且在實施回彈前沒有用砂輪將測試面磨平,會帶來測試結果偏低;如果我們在測試時,僅僅看到測試面達到清潔、平整是不夠的,還應該看到混凝土在被水泡過之后其表面硬度會有所降低,潮濕或浸水的混凝土對回彈法檢測結果的準確性有較大的影響,遇到這種情況,如果采用熱火、電源對其強制干燥,容易導致防混凝土面層被灼傷,對檢測精確度的影響更大。
3、碳化深度的測試取值
從技術指標來看,碳化深度值測量的準確性與回彈值一樣,對推定混凝土強度的精度直接構成影響。實踐中,孔洞內的粉末和碎屑如果沒有清除干凈就實施了測量,導致已碳化和未碳化的界線難以區分,測試誤差較大。此外,采用目測方法沒有采用專用測量儀器進行碳化深度值的測量也是導致誤差較大的重要原因。
4、混凝土回彈值的修正
從近年來的施工實際來看,城市泵送混凝土的使用已經普及開來,因為泵送混凝土本身所具有的砂率增加,粗骨料粒徑較小,流動性大,砂漿包裹層嫌厚,表面硬度較低等等特點,導致使用回彈法來推定的測區結果明顯的低于其實際強度值。所以,回彈法在用來檢測混凝土強度時,必須對施工單位澆注混凝土的方式有精確的了解, 并給予修正。此外,有時受到一定檢測條件的限制,還存在回彈儀為非水平方向且測試面為非混凝土側面的情況,也必須要先按非水平狀態檢測時的回彈值實施修正,接著再按角度修正后的回彈值實施不同澆筑面的回彈值進行修正,在進行修正時,順序一定不能顛倒,更不能將分別修正后的值與原始值直接地進行相加或相減,這些不正確的修正做法必然造成計算錯誤,對混凝土強度的推定影響很大。
三、超聲回彈綜合法對混凝土強度值影響
該方法是將超聲法和回彈法相綜合的一種測強方法,其測量結果的精確度主要由它的幾個主要程序完成的具體情況決定:
1、聲速測量:對試塊實施聲速測量時,測試面的選取應取試塊澆筑方向的側面作為測試面,同時用黃油(鈣基脂)做耦合劑;選擇的聲速測量方法上,大多采用的是對測法,即在一個相對測試面上布設3個測點,確保發射和接收探頭的軸線位于同一條直線上,以3個測點的平均值作為試塊最終的聲值,小數點后保留一位小數記錄下來,試塊邊長的測量精確到 1 mm。
2、回彈測試:在測試面的選擇上,回彈值測量選用與聲速測量不相同的另外一個相對側面作為測試面,具體的實施是在等聲速測量完畢后,將超聲測試面的耦合劑擦干凈,放置在壓力機上下承壓板之間,通過壓力試驗機預加30 kN~60 kN的壓力,壓力下,在試塊相對測試面上各測 8 個回彈數值。
3、試塊抗壓試驗:回彈數值測試完畢后卸荷,將回彈面放置在壓力承板間,以(6+4)kN/s的速度連續加荷至破壞,抗壓強度值精確到 0.1MPa,同時記錄抗壓試驗結果。
4、碳化深度的測定:試塊的碳化深度采用抗壓強度試驗過后的斷面測定,用1%的酚酞酒精溶液立即滴于剛裂開的斷面上,未變色(變為紅色)的深度即為碳化深度。測試中發現早期高強混凝土抗碳化能力很強,試塊幾乎未被碳化。從超聲回彈綜合法測強的環節上看,涉及的程序較為繁瑣,每一個環節都要求做到精細,都有可能對誤差構成影響,不過從實踐經驗來看,只要很好地控制每個檢測環節的質量其相對誤差在非破損測試方法之中是最低的。
結束語
隨著建筑事業的發展,對結構質量的要求越來越高,從工程實踐經驗來看檢測混凝土強度值的方法有好多種,其中試塊法、回彈法和超聲回彈綜合法這三種非破損測試方法應用較為頻繁,本文就這三種檢測方法的測強誤差影響因素進行探討。
參考文獻:
[1] 國家建筑工程質量監督檢驗中心:《混凝土無損檢測技術》,中國建材工業出版社 ,1996 年。
[2] 羅勤:《關于混凝土強度檢測方法的探討》,《建筑結構》,2010年。
關鍵詞:影響因素;養護溫度;早期強度;后期強度】
中圖分類號: TU528.45 文獻標識碼: A 文章編號:
Abstract: Its curing temperature is the most important reason that influences the strength of concrete, but no much investigation has to be carried out. Actually curing temperature influences early strength of concrete. This research measured the strength of concrete under different curing temperature. The results show that, curing temperature is higher, early strength is higher below 60℃, and enhancement of curing temperature has no influence on early strength above 60℃. Otherwise, post strength of concrete is higher when the curing temperature is between 4 and 23℃.
Keywords: influence factors; curing temperature; early age strength; post strength.
前言
混凝土材料的應用技術在1824年的波特蘭水泥發明后得到了迅速發展,在短短的不到200年間,混凝土已經發展成為當今建筑領域的最主要原材料。具不完全統計,2003年我國混凝土的年產量已經達到20多億立方米,大量混凝土的使用對混凝土的質量控制提出了嚴峻的考驗,如何保證混凝土在規定的時間內達到強度使用要求,已經成為當前的重要研究課題。
1. 問題的提出
在混凝土施工中,完成澆筑后的主要任務就是混凝土的養護,在施工中往往混凝土澆筑振搗都沒有問題,但是過了一段時間之后混凝土的表面出現各種裂縫。這些裂縫的出現大多數是因為混凝土的養護出現了問題。因此,對于如何進行養護,如何控制養護溫度以及溫度控制在多少最合適,就需要進行試驗研究了。
2. 實驗研究的目的
通過實驗研究,得出在不同的養護溫度下,混凝土試塊的強度變化曲線,通過分析曲線得出混凝土的最佳養護溫度,以及利用曲線指導混凝土施工中的工藝變化。
3.實驗的方法與過程
3.1 實驗的方法
因為水泥膠砂試件的強度增長與混凝土的強度增長類似,而且水泥膠砂的制作過程容易控制,不會出現過多的外界影響因素,因此在實驗中利用水泥膠砂取代混凝土測定強度增長規律。
在實驗中,每次同時成型膠砂試件4組,然后將試件統一放置在水泥膠砂恒溫恒濕養護箱中,調節養護溫度,當試件齡期達到1d、3d、7d、28d時,將試件取出一組進行抗壓、抗折實驗記錄數據。最后將各溫度下所測數據整理并繪出曲線。
3.2 實驗儀器
水泥膠砂攪拌機、水泥膠砂振實臺、水泥膠砂試模、水泥膠砂恒溫恒濕養護箱、電動抗折試驗機、抗壓試驗機等。
3.3 實驗步驟
首先,留取一定量三菱P.O42.4R水泥,使用標準砂,按照規范制作水泥膠砂試塊。然后將制作好的膠砂試塊放入恒溫恒濕養護箱,設定養護溫度、濕度保持不變。一天后拆模,同時測定一天的抗壓、抗折強度值,剩余試塊繼續養護,等到養護齡期到達3d、7d、28d時,分別取出一組試塊進行抗壓、抗折試驗,記錄數據。28d的數據測定完成后,再次制作膠砂試塊,改變養護溫度繼續實驗。
3.4 注意事項
① 對留取的水泥試樣要進行密封保存,防止因水泥受潮等因素而影響實驗結果;
② 使用標準砂做實驗,保證砂的質量穩定;
③ 養護期間注意保證養護條件除溫度外的一致性。
4.實驗的結果
經過實驗測得的混凝土在0℃、5℃、10℃等各個溫度下1d、3d、7d、28d的強度結果見表1,為了對數據分析方便,我們采用對比折算法對數據進行了處理,即以混凝土在20℃標準條件下養護28天的抗壓強度為基準,將各溫度、各齡期所測得的抗壓強度進行百分率換算,并且將其擬核成曲線(如圖1所示)。
表1. 混凝土各溫度檢測抗壓強度值
圖1.養護溫度對混凝土強度的影響
通過實驗數據及擬核曲線圖,我們可以看出,養護溫度對于混凝土的強度有著極大的影響。特別是對于混凝土的早期強度,從圖中可以直觀的看出,混凝土1d和3d的強度在測試范圍內隨著溫度的上升而提高。在15℃與40℃之間,混凝土1d和3d的強度呈現出接近直線模式的提高。而在15℃以下與40℃以上,混凝土1d強度隨溫度的變化不太明顯,但三天強度的變化則較明顯。此外,混凝土的7d強度在20℃以下時出現隨溫度的提升而大幅提升的現象。針對測定的結果發現,混凝土不管在何種溫度條件下養護,其28天的強度沒有出現什么太大的差異,強度值較為集中。
圖2.前28天的養護溫度對混凝土后期強度
通過查找文獻,我們查到了圖2,圖2為混凝土在不同溫度的水中養護至28天,然后在溫度為23℃、相對濕度為100%的條件下繼續養護,混凝土強度的發展規律。由圖可以看出,養護溫度高,可以增大初期水化速度,混凝土初期強度較高。但養護溫度在4-23℃之間的后期混凝土強度較養護溫度在32-49℃之間的高。
5.混凝土強度變化的分析
關鍵詞:綠色混凝土;強度;超細礦粉;礦物摻合料
Abstract:The influence of the superfine slag on the strength green concrete by action of polycarboxylic high-performance water-reducing are studied in the present paper. The results indicate as follows: When fly ash replace 50% cement ,the strength of fly ash concrete is equal to 70% of the reference concrete ,if add 10% superfine slag, the strength of fly ash concrete is elevated to 1.1-1.3 times; When slag replace 50% cement, the strength of slag ash concrete is equal to 90% of the reference concrete ,if add 10% superfine slag ,the strength of slag ash concrete is elevated to 1.1 times ;By large amount combined admixture of fly ash, slag and superfine slag ,the high-performance green concrete with good workability, high early strength and the well developed late strength is able to be attained. Both superfine slag and the general slag co-doped are able to significantly increase the strength of green concrete.
Key words: green concrete; strength; superfine slag; mineral admixture
中圖分類號:[TQ178]文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
綠色混凝土是指利用大量的工業廢渣作為活性摻合料部分取代水泥,達到降低水泥用量,節約土地和石灰石資源,降低資源消耗,減少二氧化碳的排放,改善環境的目的[1]。大規模采用綠色混凝土可以降低水泥用量,是低碳生活的一項重要措施。但目前國內混凝土綠色度普遍偏低,對綠色混凝土強度進行系統試驗研究對實現低碳生活,推廣綠色混凝土具有重要意義。
超細礦粉的高細度、高活性使其在混凝土中有較好的填充性和火山灰活性作用,使混凝土界面區的晶體數量和孔隙率減少,二次水化作用能使水泥石更加致密[2]。粉煤灰和礦粉作為常見的礦物摻合料廣泛應用于制備混凝土,研究表明:礦物摻合料可以提高混凝土的后期強度,降低水化熱,提高混凝土的耐久性和體積穩定性,還有改善混凝土拌合物的和易性,減少泌水和離析的作用 [3],所以現在的大規模工程建設離不開粉煤灰和礦粉等各種礦物摻合料。
試驗原材料
水泥:山東山水水泥集團有限公司生產的P.I 52.5水泥;
粉煤灰:青島四方電廠生產的Ⅰ級灰,45μm篩余量為10.5%,燒失量為1.2%,需水量比89%;
普通礦粉:S95級礦粉;
超細礦粉:分別采用濟南魯新公司產的P800型和P1000型2種超細礦粉,P800比表面積≥800m2/kg,P1000比表面積≥1000m2/kg;
粗骨料:5~25mm連續級配的花崗巖碎石,符合JGJ52–2006要求。
細骨料:符合JGJ52–2006要求的細度模數為2.4的中砂,含泥量為2.0%;
外加劑:聚羧酸減水劑,減水率達30%;
水:自來水;
粉煤灰和礦粉的XRF成分分析,見表1
表1粉煤灰和礦粉的XRF分析/%
試驗方案和結果
膠凝材料用量分別為350kg/m3、390 kg/m3、430kg/m3和470kg/m3,其中礦物摻合料占膠凝材料總量的50%,膠凝材料體系包括:A、基準混凝土(純水泥)系列;B、摻加50%粉煤灰系列;C、40%粉煤灰+10%P800超細礦粉復摻系列;D、40%粉煤灰+10%P1000超細礦粉復摻系列;E、摻加50%礦粉;F、40%礦粉+10%P800超細礦粉復摻系列;G、40%礦粉+10%P1000超細礦粉復摻系列;
試驗統一采用40%的砂率,隨膠凝材料用量增加粗骨料用量依次為1167 kg/m3、1142 kg/m3、1116 kg/m3、1091 kg/m3,細骨料依次為:778 kg/m3、761 kg/m3、744 kg/m3、727 kg/m3;制備粉煤灰系列混凝土時,外加劑摻量占膠凝材料的總量的1.2%,礦粉系列混凝土外加劑占1.5%,考慮實際工程情況,通過控制坍落度在180+20mm來微調整用水量。
3. 試驗結果分析
3.1 超細礦粉對摻加粉煤灰系列混凝土強度影響
超細礦粉對摻加粉煤灰系列混凝土強度的影響圖,見圖1。
(a)3d強度 (b)7d強度
(c)28d強度 (d)56d強度
圖1 粉煤灰系列混凝土強度
由圖1可以得到:
1)當Ⅰ級粉煤灰摻量50%時,單摻粉煤灰系列混凝土強度與基準系列相差較大,復摻10%的超細礦粉能夠有效提高粉煤灰混凝土的強度。同膠凝材料用量條件下,復摻10%的P1000超細礦粉,3d混凝土的強度達到單摻粉煤灰系列的1.2-1.4倍,28d強度達到1.1-1.3倍;超細礦粉對混凝土強度的改善作用隨著膠凝材料用量的增加而提高,3d強度最高可達到單摻粉煤灰系列的1.3倍,28d時,可達1.2倍。
2)超細礦粉細度越大,對混凝土強度的增強效果越好,3d齡期時,摻加P1000系列混凝土強度為摻加P800系列的1.1-1.3倍,隨著齡期的增長,強度差距逐漸減少。
粉煤灰的大量摻入,降低了水泥的用量,減少了水泥水化產生的Ca(OH)2數量,造成早期粉煤灰玻璃體界面的火山灰活性不能較好的發揮,因此早期單摻粉煤灰系列混凝土的強度較低。在摻合料中摻加一定量的超細礦粉能使水泥石中的膠凝物質的量增加、質改善、減弱界面過渡層Ca(OH)2結晶的定向排列,進一步填充水泥石的孔隙,極大的改善混凝土的界面粘結強度,從而改善混凝土的力學性能。
3.2超細礦粉對摻加普通礦粉系列混凝土強度的影響
與粉煤灰相比,礦粉中的CaO含量較高,具有較高的活性,同時具有較小顆粒形態,在混凝土中膠凝材料體系中起到復合膠凝效應和微集料效應,能有效改善界面粘結強度,提高混凝土強度 [5]。礦粉系列混凝土強度數據,見圖2。
(a)3d強度 (b)7d強度
(c)28d強度 (d)56d強度
圖2 礦粉系列混凝土強度
由圖2可以得到:
1)單摻50%礦粉時,3d強度增長趨勢與單摻粉煤系列相差不大,后期強度增長較快,28、56d其強度已接近于基準混凝土強度;復摻10%超細礦粉,后期強度能達到甚至超過基準混凝土強度;
2)礦粉和P1000超細礦粉復摻系列,3d時,可以達到單摻礦粉系列混凝土強度的1.1-1.3倍,28、56d達到1.15倍左右;復摻P800超細礦粉與復摻P1000系列相比,早期對混凝土強度改善作用相差不大,后期復摻P1000混凝土強度約達到復摻P800系列的1.1倍。礦粉和P1000超細礦粉復摻,56d強度可達到81MPa,適合制備高強度綠色混凝土。
可以看出,由于礦粉的較高活性以及微集料效應,所以50%礦粉等量取代水泥時,其強度不會顯著降低,同時還會降低水化熱,增加混凝土拌合物的和易性,提高混凝土的耐久性能;利用普通礦粉和超細礦粉復摻可以制備較高強度等級的綠色混凝土。
3.3不同礦物摻合料對混凝土強度增長速度的影響
為了研究不同礦物摻合料對混凝土強度增長速度的影響,把同種膠凝材料體系下,不同膠凝材料用量的同齡期混凝土強度進行平均,研究強度發展規律,見圖3。
圖3粉煤灰和礦粉系列混凝土強度增長趨勢圖
由圖3可以得到:
1)摻量50%時,單摻礦粉系列混凝土強度增長速度要高于粉煤灰系列,摻加P1000超細礦粉可以有效的提高早期混凝土的強度增長速度。7d時,單摻粉煤灰、礦粉系列分別可以達到基準混凝土7d強度的66%和79%,復摻超細礦粉時均能達到基準強度的80%以上;28d時,單摻粉煤灰、礦粉系列分別達到基準強度的71%、90%,粉煤灰、礦粉分別和P1000復摻時,強度達到基準混凝土強度的84%、103%;隨著齡期的增長,粉煤灰和礦粉系列混凝土強度與基準混凝土相比較差距逐漸減少。
2)基準混凝土3d強度可達28d強度的63%,7d達到84%,單摻50%粉煤灰時,3d達到28d強度的55%,7d達到79%;單摻礦粉時,3d可達到49%,7d時達到75%;粉煤灰、礦粉分別和P800復摻,3d時達到57%,7d可達到78%;粉煤灰和礦粉分別與P1000復摻時,3d可達到61%、50%,7d可達到81%、70%;基準混凝土28-56d強度增幅僅為2.9%,單摻粉煤灰混凝土強度增幅達9.2%,單摻礦粉混凝土增幅達6.4%,粉煤灰、礦粉和超細礦粉復摻時增幅可以達到8%;
4. 結論
(1) I級粉煤灰摻量50%時,28d混凝土強度只能達到基準混凝土的71%,摻加10%的P1000超細礦粉能較好的彌補強度損失,28d強度達到基準混凝土的84%,復摻10%的超細礦粉與單摻粉煤灰相比強度可提高1.1-1.3倍。
(2) 礦粉摻量在50%時,28d強度可以達到基準混凝土強度的90%左右;復摻10%的超細礦粉與單摻礦粉相比,強度提高1.1倍;二者復摻可以制備高強度等級的綠色混凝土,后期強度已達到甚至超過基準混凝土水平,膠凝材料470kg/m3,40%礦粉和10%P1000超細礦粉復摻,7d強度超過50MPa,56d強度超過80MPa;
(3) 大摻量單摻粉煤灰和礦粉會導致混凝土早期強度的發展較慢,3d約能為到28d強度的52%,復摻超細礦粉能有效提高混凝土的早期強度。大摻量礦物摻合料條件下,后期強度增長幅度約是基準混凝土的2-3倍。
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關鍵詞:超聲波檢測;混凝土;強度
自從1949年西方研究人員在混凝土結構檢測中首次使用超聲脈沖檢測技術以來,這種無損檢測技術得到了廣泛應用。超聲波技術能夠對混凝土的強度、彈性、內部缺陷等進行檢測,但是,由于強度檢測中的多種不確定性因素,導致了超聲測強技術發展緩慢。但是,隨著科技研究與理論研究的深入發展,超聲測強的應用深度與廣度會進一步增大。
1 混凝土中超聲波特點以及超聲測強的基本原理
由于混凝土獨特的內部構造方式,使得超聲波的傳輸也具有獨特性質。在混凝土中,超聲波的傳播衰減比較大,指向性比較差。由于折射與反射作用的影響,使其在混凝土內部傳輸時并非直線進行。同樣原理,在任何一點的聲場所空間中,都存在著入射聲波、反射波、折射波以及轉換后的橫波。因而,檢測儀探頭所接受的信號,也是上述聲波的疊加。
超聲波指的是超聲儀器發射轉換器,以一定的重復性頻率所間斷性的發出的超聲脈沖。超聲測強,指的是通過混凝土中超聲脈沖的傳播規律以及與混凝土強度之間存在的某種關系,通過對脈沖參數的具體分析,最終得出混凝土強度的檢測方式。超聲儀器所產生的脈沖,會進一步促使電壓晶體獲取高頻脈沖。產生的脈沖會進一步傳輸到混凝土中,相應的接收轉換器會接受混凝土中的信號數據,進而將超聲波在混凝土中的傳播距離與傳播時間測量出來,進而計算出混凝土中超聲波的傳播速度。混凝土中聲波的傳播速度,能夠詳細的反應混凝土密實度。混凝土強度與混凝土密實度存在直接聯系,所以說,混凝土中的超聲波聲速與混凝土強度之間有密切關系。簡言之,混凝土越密實,其強度就越高,混凝土中聲波的傳輸時間就越短,聲速越大。混凝土越稀疏,其強度就越低,混凝土中聲波傳輸時間就越長,聲速越低。
2 混凝土超聲檢測的主要影響因素分析
水泥品種是影響混凝土強度的重要方式,對于早期的混凝土質量在早期并無規律性可研究。部分水泥早期的強度較高,部分后期強度較高。礦物細摻料,現階段的混凝土主要向著高性能、高前度方向邁進,摻加礦物細料或硅灰,能夠大幅度提高混凝土強度。由于硅灰的顆粒比較小,具有高度分散特性,提高了超聲的聲速值。粗骨料含量,石子對于超聲測強的影響不顯著,可忽略。但是碎石與卵石的石質相同,對聲速的影響也不大。但是,粗糙的碎石能夠提高骨料與水泥的粘結,比卵石的強度高很多。砂率,科學合理的砂率,能夠有效提升混凝土的密實度,增強其粘聚性能。砂率變化,也會導致粗骨料含量發生變化。砂率對強度影響較小,但是,對聲速影響較大。配合比,不同的配合比,其超聲的聲速也存在較大區別。對于材料相同的混凝土中,不同的配合比導致不同原材料的體積并不相同。例如,含粗骨料較多的混凝土,其超聲傳播速度就比較快。水灰比較大的混凝土,孔隙多、易蒸發,聲速比較低。而水灰比較小的混凝土,空隙較小、內部比較密實。
3 在混凝土檢測中超聲波檢測的具體應用分析
3.1 混凝土強度檢測中超聲回彈綜合法的應用
混凝土強度是混凝土質量的非常重要的指標之一,所以說,檢測混凝土強度成為了超聲波檢檢測的重要方面。現階段,超聲回彈綜合檢測方式因測試精確度強等特點,在實際檢測中被廣泛應用。這種檢測方式,是綜合利用回彈法與超聲法而設計出來的檢測新方式。兩種檢測方式都是以強度、應變行為以及材料應力作為重要依據。在超聲法運用該過程中,超聲速度能夠精確、全面的反映被測試材料的內部信息和材料屬性。回彈法,一方面能夠準確反映材料的彈性特點,一方面還能夠有效反映材料的可塑屬性。但需注意,其對材料可塑屬性的反應比較淺,只能進行表面屬性方面的檢測,無法有效反映更深層次屬性。因此,綜合利用回彈法與超聲法,能夠綜合兩種方式的優點,在對混凝土內部材料、情況進行綜合檢測的基礎上,展現混凝土表層情況。通過兩種方式,綜合檢測混凝土內外部整體情況。這種綜合性的檢測方式,其結果是建立在對測強曲線綜合分析基礎上得來的。對檢測過程中的超聲聲速值、抗壓強度以及表面回彈值等數據進行綜合統計分析,并與抗壓強度、非破損檢測參數之間建立測強曲線。通過f-v-r之間的曲線關系,分析混凝土強度值。在使用超聲儀檢測過程中,混凝土中聲波的傳輸時延用t來表示,混凝土中的聲波傳輸速度用v來表示,回彈值也就是混凝土表面硬度用r來表示。綜合聲速值v與回彈值r,計算出混凝土的f強度。在實際的強度檢測過程中,會涉及多個參數,且不同參數之間會產生對比。因而大大降低了單一檢測指標的影響,大幅度提升了檢測結果的精確性。
3.2 超聲波檢測混凝土強度的內部缺陷與損傷
在實際檢測過程中,除了使用超聲波對混凝土強度進行檢測之外,還廣泛應用在混凝土內部缺陷與損傷的檢測中去。隨著檢測方式的不斷進步以及研究的深入發展,超聲檢測的結果更加準確。主要通過PSD判據法、CBV判據、NFP法以及概率判斷方法,檢測混凝土的缺陷。運用超聲檢測方式,對于斷面的升學參數進行信號處理與超聲檢驗。對收集的數據信息進行綜合分析之后得出結論。因為測試過程中所選擇的方法本身存在一定缺陷,只能在大體上估計缺陷的位置,無法對缺陷進行準確定位。也就是說,超聲檢測方式能夠在缺陷定位與判斷上得出一定結論,但是,卻無法對缺陷的范圍、大小、形狀、分部等屬性參數進行精確量化。通常情況下,在檢測混凝土內部缺陷與損傷過程中,超聲檢測技術存在兩方面不足:第一,利用超聲波異常數據,能夠檢測其內部的缺陷與損傷情況,但是無法給出確定性的參數描述。第二,通過超聲波參數值只能夠大體的反應測試部位的平均狀況,但是,無法對具體的缺陷進行定量分析。為了更好的解決上述問題,層析成像技術得到了廣泛發展。通過層析成像技術,能夠對混凝土內部進行交叉射線穿透,進一步對測區缺陷進行定性、定量的分析,得出完成的混凝土斷面情況,全面、完整的對混凝土缺陷進行定量分析。這種新興技術,能夠通過特定的圖像數字處理技術,全面、完成的將混凝土內部狀態進行展示,更方便進行缺陷檢測與損傷檢測。隨著我國超聲儀器的廣泛使用與發展,層析成像技術的的應用場所得到了大幅度拓寬。
4 結束語
綜上所述,本文針對混凝土中超聲波特點、超聲測強的基本原理以及混凝土超聲檢測影響因素開始入手分析,從兩個方面:混凝土強度檢測中超聲回彈綜合法的應用,超聲波檢測混凝土強度的內部缺陷與損傷,詳細論述了在混凝土檢測中超聲波檢測的具體應用分析。
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