本发明涉及混凝土拌合物性能评价
技术领域：
，尤其涉及一种超高性能混凝土拌合物工作性测试方法。
背景技术：
：超高性能混凝土(uhpc)具有很多优点:超高性能混凝土的抗压强度一般高于150mpa，约是传统混凝土的3倍以上[1-2]。纤维的掺入使得超高性能混凝土具有优异的韧性和断裂能，和高性能混凝土相比，超高性能混凝土的韧性提高了300倍以上，和一些金属相当，使得混凝土结构在超载环境下或地震中具有更优异的结构可靠性[3-4]。混凝土由多种本身就是非均质的原材料组成，而且这些组成材料的配合比例也有可能发生波动，并且uhpc的组成材料复杂，对原材料的敏感性要高于普通混凝土。因此，uhpc的质量必然会发生波动，其波动程度往往比其所用原材料性质的波动还要大一些。此外，混凝土的配料、拌合、运输、浇灌所采用的方法，也会给超高性能混凝土拌合物的性能带来较大的波动。这些波动将会直接影响到超高性能混凝土拌合物的质量，进而影响硬化后的超高性能混凝土质量，对工程结构服役性能有着重要的影响。根据规范《超高性能混凝土基本性能与试验方法》(t/ccpa-7-2018)和《活性粉末混凝土》(gb/t31387-2015)可知，就目前阶段而言，超高性能混凝土主要分为含纤维的不可振动成型、含纤维可振动成型和半干硬性超高性能混凝土这三类，在超高性能混凝土生产工厂和浇注现场进行超高性能混凝土拌合物坍落扩展度的测试是生产均匀性检验的主要途径，其他相关测试仅简单的参考自密实混凝土的工作性测试，无法有效的针对超高性能混凝土的特点来进行指导。考虑到超高性能混凝土中的超细粉体和外加剂用量极高，这些组分质量的波动将会显著影响拌合物的流变特性，使拌合物的流动性和抗离析特性发生显著的变化。并且考虑到超高性能混凝土中具有钢纤维，钢纤维的密度与浆体密度差异较大，拌合物的流变特性对纤维在拌合物中的分布状态具有重要的影响，特别是在浆体流动度大或振捣施工中可能产生纤维分布不均匀的问题，这将显著影响超高性能混凝土的质量。因此，纤维在拌合物中的分布均匀性对超高性能混凝土有着极为重要的影响，目前仅有少量针对硬化浆体的纤维分布的评价方法[5]，而相关的拌合物稳定性测试仍处于空白，难以快速的指导施工时的配合比修正，降低质量的波动。主要参考文献[1]yeshi,guangchenglong,etal,designandpreparationofultra-highperformanceconcretewithlowenvironmentalimpact,journalofcleanerproduction214(2019)633-643。[2]陈宝春,季韬,黄卿维,等.超高性能混凝土研究综述[j].建筑科学与工程学报,2014,31(3):1-24。[3]yoody,yoonys.areviewonstructuralbehavior,design,andapplicationofultra-high-performancefiber-reinforcedconcrete[j].internationaljournalofconcretestructures&materials,2016,10(2):125-142。[4]张云升,张文华,陈振宇.综论超高性能混凝土:设计制备·微观结构·力学与耐久性·工程应用[j].材料导报,2017,31(23):1-16。[5]ruiwang,xiaojiangao,etal,influenceofrheologicalpropertiesofcementmortaronsteelfiberdistributioninuhpc,constructionandbuildingmaterials144(2017)65–73。技术实现要素：本申请实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明实施例的目的之一在于提供一种能够快速、准确地评价超高性能混凝土拌合物工作性的测试方法。为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：一种超高性能混凝土拌合物工作性测试方法，包括如下步骤：步骤1、将透明测试箱放在平整地面上，测试箱内形成有等截面l形流道；其中，l形流道由竖直流道和水平流道组成，在竖直流道和水平流道连接处设有活动闸板；步骤2、将活动闸板关闭，使竖直流道和水平流道之间不连通，将待测的超高性能混凝土拌合物装入到竖直流道中并充满静置；步骤3、静置完成后将活动闸板打开，使拌合物开始向水平流道流动，记录拌合物流动到水平流道设定距离k的时间t和总的流动距离l；步骤4、工作性评价(1)流动性流动性通过t和l来进行评价，流动时间t越短，流动距离l越大，则表明拌合物的流动性越好；(2)抗离析性通过观察流动过程中的拌合物的状态来判断其抗离析性，如发现骨料或纤维在竖直流道或靠近竖直流道附近的水平流道区域堆积，以及最终扩展后的混凝土边缘有较多的浆体析出，则表明拌合物的抗离析性不好；(3)稳定性将水平流道分成等长的n段水平流道节段，分别收集并称量各节段中拌合物的质量，将各节段收集的拌合物的质量记录为mi，i＝1、2、3…n；将钢纤维从收集的拌合物中分离出并干燥称重，各节段收集的拌合物中对应的钢纤维的质量计为mfi，i＝1、2、3…n；通过下式计算得到超高性能混凝土拌合物稳定性评价指标dmi和dm，dmi和dm越低说明拌合物的稳定性越好：dm＝∑dmi其中：a为设计配合比中钢纤维占拌合物的质量比。进一步的，超高性能混凝土拌合物通过改变水胶比、减水剂掺量或胶砂比设置多组，重复步骤1-步骤4，得到不同组分拌合物的工作性评价指标，进而结合评价指标指导拌合物成分配比。进一步的，通过对不同组分拌合物的工作性评价指标进行对比分析可知：胶砂比的降低会导致拌合物的流动性提高，对其抗离析能力无显著影响，但是会极大地影响纤维的分布状态，将会出现纤维沉降现象；减水剂掺量的增长可以提高拌合物流动性，但是当减水剂掺量过高时，将会使得浆体与骨料发生分离，造成严重的离析问题，同时纤维稳定性同样较差；随水胶比的不断提高，拌合物的流动度将会不断提高，水胶比在一定范围内提高，不会影响拌合物的抗离析性能，并且有利于纤维的均匀分散。进一步的，钢纤维通过分离回收筒进行分离，分离回收筒由锥形筒、圆孔筛和磁铁组成，圆孔筛横置在锥形筒内，磁铁设置在锥形筒的小径端处，这样可以有效的防止纤维的流失。进一步的，所述圆孔筛的外部直径为30cm，筛孔为10目。进一步的，所述锥形筒的大近端内径为32cm，小近端内径为10cm。进一步的，所述磁铁为外径为13cm的磁环。进一步的，透明测试箱上位于竖直流道的中部设有提供一个垂直方向的振捣力的振动电机。进一步的，所述竖直流道的长为100mm，宽为100mm，高为300mm。进一步的，所述水平流道的长为1000mm。与现有技术相比，本发明实施例的技术效果在于：本发明在行业内首次对含有钢纤维的超高性能混凝土拌合物工作性进行评价，可以满足振捣施工和无振捣施工等应用情况下的拌合物工作性评价，并给出了具体的评价指标，该方法能够客观、准确地测试超高性能混凝土拌合物的工作性能，可以保证浇注振捣后的超高性能混凝土的整体均匀性，确保工程结构服役性能，同时可以为超高性能混凝土拌合物组分的设计提供指导，具有操作简单，测试快速，可靠度高，并且测试所需的人力及拌合物数量少的优点。附图说明图1为实施例中透明测试箱结构示意图；图2为实施例中分离回收筒结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。一种超高性能混凝土拌合物工作性测试方法，包括如下步骤：步骤1、将透明测试箱放在平整地面上，测试箱内形成有等截面l形流道；其中，l形流道由竖直流道和水平流道组成，在竖直流道和水平流道连接处设有活动闸板；步骤2、将活动闸板关闭，使竖直流道和水平流道之间不连通，将待测的超高性能混凝土拌合物连续均匀的装入到竖直流道中并充满静置；步骤3、静置完成后将活动闸板打开，使拌合物开始向水平流道流动，记录流动到水平流道设定距离k的时间t和总的流动距离l；步骤4、工作性评价(1)流动性评价流动性通过t和l来进行评价，流动时间t越短，流动距离l越大，则拌合物的流动性越好；(2)抗离析性评价通过观察流动过程中的拌合物的状态来判断其抗离析性，如发现骨料或纤维在竖直流道或靠近竖直流道附近的水平流道区域堆积，以及最终扩展后的混凝土边缘有较多的浆体析出，则表明拌合物的抗离析性不好；(3)稳定性评价将水平流道分成等长的n段水平流道节段，分别收集并称量各节段中拌合物的质量，将各节段收集的拌合物的质量记录为mi，i＝1、2、3…n；将钢纤维从收集的拌合物中分离出并干燥称重，各节段收集的拌合物中对应的钢纤维的质量计为mfi，i＝1、2、3…n；通过下式计算得到超高性能混凝土拌合物稳定性评价指标dmi和dm，dmi和dm越低说明拌合物的稳定性越好：dm＝∑dmi其中：a为设计配合比中钢纤维占拌合物的质量比。超高性能混凝土拌合物通过改变水胶比、减水剂掺量或胶砂比设置多组，重复步骤1-步骤4，得到不同组分拌合物的工作性评价指标，进而结合评价指标指导拌合物成分配比。通过对不同组分拌合物的工作性评价指标进行对比分析可知：胶砂比的降低会导致拌合物的流动性提高，对其抗离析能力无显著影响，但是会极大地影响纤维的分布状态，将会出现纤维沉降现象；减水剂掺量的增长可以提高拌合物流动性，但是当减水剂掺量过高时，将会使得浆体与骨料发生分离，造成严重的离析问题，同时纤维稳定性同样较差；随水胶比的不断提高，拌合物的流动度将会不断提高，水胶比在一定范围内提高，不会影响拌合物的抗离析性能，并且有利于纤维的均匀分散。本发明在行业内首次对含有钢纤维的超高性能混凝土拌合物工作性进行评价，可以满足振捣施工和无振捣施工等应用情况下的拌合物工作性评价，并给出了具体的评价指标，该方法能够客观、准确地测试超高性能混凝土拌合物的工作性能，可以保证浇注振捣后的超高性能混凝土的整体均匀性，确保工程结构服役性能，同时可以为超高性能混凝土拌合物组分的设计提供指导，具有操作简单，测试快速，可靠度高，并且测试所需的人力及拌合物数量少的优点。参见图1和图2，测试箱是由一个直立筒1和水平筒2组成，直立筒1内形成有等截面的竖直流道101，水平筒2内形成有等截面的水平流道202，竖直流道和水平流道相连通构成等截面的l形流道，直立筒1和水平筒2的材质均为硬质不吸水材料制成，直立筒1的长宽均为100mm，高300mm，直立筒1靠近水平筒2处有一个可活动的闸板3，闸板宽为100mm，长110mm，厚度为2mm。直立筒1与水平筒2连通，连通尺寸与水平筒2截面相同，水平筒2截面为边长100mm的正方形，水平筒2长度为1000mm，水平筒2上端开口，水平筒2远离直立筒的侧面为封闭状态，振动电机4安装在直立筒1中间位置，提供一个垂直方向的振捣作用。参见图2所示，钢纤维通过分离回收筒进行分离，分离回收筒由圆孔筛5、锥形筒6和磁铁7组成。锥形筒6的大径段端内径为320mm，小径段端内径为100mm。圆孔筛5的外部直径为300mm，筛孔为10目，可以根据实际施工配合比的骨料最大粒径更换不同筛孔的筛子以适应实际情况，筛孔大小应略大于骨料最大粒径即可。圆孔筛放置在锥形筒大圆处。磁铁放置在锥形筒内部靠近大径段端处。磁铁为外径为130mm的环形磁铁。应用例按照表1中的配合比来制备超高性能混凝土，将所有干料放入到搅拌机中干拌至物料均匀后，缓慢加水和减水剂，持续搅拌至形成均匀的拌合物后，将工作性测试箱放在坚实平整的地面，将直立筒1的活动闸板3关闭，使直立筒1与水平筒2之间不连通，用湿布将工作性测试箱润湿，保证其内部无明水，将待测的超高性能混凝土拌合物连续均匀的装入到直立筒1中，使拌合物面与直立筒上口持平。表1实施例超高性能混凝土配合比编号水泥粉煤灰硅灰水减水剂石英砂钢纤维170014521117923116016027001452111902311601603700145211201231160160470014521121123116016057001452112113211601606790153237225261000160788016126324829850160直立筒1盛满拌合物后静置5分钟，静置完成后将活动闸板3打开，同时打开振动电机4，使拌合物开始向水平筒2内流动，振动电机工作45秒后关闭，在过程中记录流动到水平筒2中段500mm处的时间t和总的流动距离l，流动时间t越短，流动距离l越大则拌合物的流动性越好。通过观察流动过程中的拌合物的状态来判断其抗离析性，如发现骨料或纤维在直立筒或靠近直立筒1附近的水平筒2区域堆积，以及最终扩展后的混凝土边缘有较多的浆体析出则表明拌合物的抗离析性不好。以水平筒2靠近直立筒1处位置为原点，将水平筒2分成等长的3段水平流道节段，将拌合物取出并进行称量，分别得到各段的拌合物质量m1、m2和m3。将称量后的拌合物置入到分离筒中，圆孔筛5放置在锥形筒6内，筒内靠近小圆口放置磁铁7，用清水冲洗拌合物，筛除浆体和骨料。将筛余及磁铁吸附的钢纤维通过吹风机等进行风干脱水处理，用天平称其质量，精确到0.1g，分别得到各段拌合物中的钢纤维质量mf1、mf2和mf3。通过下式计算得到超高性能混凝土拌合物稳定性评价指标dmi和dm。该指标越低说明超高性能混凝土的稳定性越好，一般要求dmi最大值应小于15％，dm值应该小于12％。dm＝∑dmi式中a为设计配合比中钢纤维占拌合物的质量比。表2各个配合比的测试结果编号l(mm)t(s)抗离析性dm1dm2dm3dm1415-不离析1％5％3％3％254030不离析4％2％3％3％372017不离析5％2％4％4％49308不离析9％7％12％9％510004离析16％14％19％16％683012不离析13％8％16％12％79507不离析28％31％37％32％从表2中的结果可知，当超高性能混凝土的水胶比从0.17逐渐增加至0.2时(表1中的1-4组)，其他组成参数均保持不变，超高性能混凝土的l值不断提高，t值不断降低，这表明其流动度不断改善，并且具有较好的抗离析能力，拌合物稳定性评价指标dmi和dm均较低，仅在实验系统误差范围内，这表明纤维能均匀的分散。对比配合比4和5，超高性能混凝土的减水剂掺量从胶凝材料总质量的2.2％增长至3％，其流动性进一步提高，但是将会使得浆体与骨料发生分离，造成较为严重的离析问题，此时的纤维稳定性同样存在一定的问题。对比配合比3、6和7，超高性能混凝土的胶砂比不断降低将会在一定程度上提高拌合物的流动性，对其抗离析能力无显著影响，但是会极大地影响纤维的分布状态，将会呈现显著的纤维沉降现象。上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种超高性能混凝土拌合物工作性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将透明测试箱放在平整地面上，测试箱内形成有等截面l形流道；其中，l形流道由竖直流道和水平流道组成，在竖直流道和水平流道连接处设有活动闸板；
步骤2、将活动闸板关闭，使竖直流道和水平流道之间不连通，将待测的超高性能混凝土拌合物装入到竖直流道中并充满静置；
步骤3、静置完成后将活动闸板打开，使拌合物开始向水平流道流动，记录拌合物流动到水平流道设定距离k的时间t和总的流动距离l；
步骤4、工作性评价
(1)流动性
流动性通过t和l来进行评价，流动时间t越短，流动距离l越大，则表明拌合物的流动性越好；
(2)抗离析性
通过观察流动过程中的拌合物的状态来判断其抗离析性，如发现骨料或纤维在竖直流道或靠近竖直流道附近的水平流道区域堆积，以及最终扩展后的混凝土边缘有较多的浆体析出，则表明拌合物的抗离析性不好；
(3)稳定性
将水平流道分成等长的n段水平流道节段，分别收集并称量各节段中拌合物的质量，将各节段收集的拌合物的质量记录为mi，i＝1、2、3…n；
将钢纤维从收集的拌合物中分离出并干燥称重，各节段收集的拌合物中对应的钢纤维的质量计为mfi，i＝1、2、3…n；
通过下式计算得到超高性能混凝土拌合物稳定性评价指标dmi和dm，dmi和dm越低说明拌合物的稳定性越好：
dm＝∑dmi
其中：a为设计配合比中钢纤维占拌合物的质量比。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于：钢纤维通过分离回收筒进行分离，分离回收筒由锥形筒、圆孔筛和磁铁组成，圆孔筛横置在锥形筒内，磁铁设置在锥形筒的小径端处。
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于：所述圆孔筛的外部直径为30cm，筛孔为10目。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于：所述锥形筒的大近端内径为32cm，小近端内径为10cm。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于：所述磁铁为外径为13cm的磁环。
6.根据权利要求1-5任一项所述的测试方法，其特征在于：透明测试箱上位于竖直流道的中部设有提供一个垂直方向的振捣力的振动电机。
7.根据权利要求1-5任一项所述的测试方法，其特征在于：所述竖直流道的长为100mm，宽为100mm，高为300mm。
8.根据权利要求1-5任一项所述的测试方法，其特征在于：所述水平流道的长为1000mm。
技术总结本发明实施例公开了一种超高性能混凝土拌合物工作性测试方法，将透明测试箱放在平整地面上，测试箱内形成有竖直流道和水平流道连接处设有活动闸板；将活动闸板关闭，使竖直流道和水平流道之间不连通，将待测的超高性能混凝土拌合物装入到竖直流道中，将活动闸板打开，使拌合物开始向水平流道流动，记录拌合物流动到水平流道设定距离的时间和总的流动距离，对超高性能混凝土拌合物工作性进行评价。本发明在行业内首次针对不同施工条件下含有钢纤维的超高性能混凝土拌合物工作性进行评价，并给出了具体的评价指标，该方法能够客观、准确地测试超高性能混凝土拌合物的工作性能，可以为超高性能混凝土拌合物组分的设计和施工质量控制提供指导。
技术研发人员：龙广成;石晔;商涛平;谢友均
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2020.02.24
技术公布日：2020.06.09
