新拌混凝土中粉煤灰含量的检测方法

摘要

一种新拌混凝土中粉煤灰含量的检测方法，特别涉及混凝土组分的检测方法。本发明方法是先利用分离法分离出新拌混凝土或砂浆试样中的石子、砂和水泥与粉煤灰胶材混合物，经凉干或烘干后称其重量；后测定出混凝土或砂浆所用原材料中的水泥、粉煤灰的密度及回收胶材混合物的密度；再通过简单的计算而检测出粉煤灰的含量。本发明具有方法简单、检测准确性高、速度快、成本低、便于推广应用等特点，是行之有效的检测方法，并完善了混凝土组分的检测方法。本发明的检测方法可广泛应用于混凝土中粉煤灰等固体废弃物含量的检测。

说明书

一.技术领域

本发明涉及检测技术，特别涉及混凝土组分的检测方法。

二.背景技术

粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废渣，不仅污染环境，还要占用大量土地堆放。但是，由于粉煤灰具有潜在活性，是混凝土的良好掺合料。在混凝土中掺合粉煤灰后，不但可减少混凝土需水量、改善泵送性能，而且还可以提高混凝土密实性、流动性和塑性，减少泌水离析和坍落度损失等。因此，将粉煤灰用作混凝土掺和料是变废为宝、充分利用废物资源的重要途径之一，我国建筑行业相关部门也给予了积极支持和鼓励。

长期以来，检测混凝土组分的含量，仅有检测混凝土中水泥、砂、石含量的方法，如分离法等，而对其中粉煤灰含量的测定方法，基本上是一个盲区。如何判定混凝土中粉煤灰的含量是否达到标准要求，确保混凝土的质量，目前还没有行之有效的检测方法。因此在建筑业中某些工程，因混凝土质量不合格而造成“豆腐渣工程”带来无穷的后患。为了确保建筑工程质量，避免后患，应在施工过程中有效地监测混凝土组分含量是否达到规定的要求，就迫切需要新拌混凝土中粉煤灰含量的检测方法。

三.发明内容

本发明的目的是为完善混凝土组分的检测方法，弥补无粉煤灰含量检测方法的不足，提供一种新拌混凝土中粉煤灰含量的检测方法。本发明具有检测结果准确性高、检测速度快、检测方法简单及成本低等特点，是检测混凝土中粉煤灰含量行之有效的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种新拌混凝土中粉煤灰含量的检测方法，是先取得原材料试样和新拌混凝土或砂浆试样；然后从混凝土或砂浆试样中，先用标准筛分离法分离出石子凉干后，称其重量为m_石，后用标准筛分离法或筛分离和沉淀法联用分离出砂，对用筛分离法分离出砂后，剩下的主要为水泥和粉煤灰的混合物，再用沉淀法再分离出砂。将从混凝土或砂浆试样中分离出的砂烘干并别测定新拌混凝土或砂浆试样中回收胶材混合物的密度和原材料中水泥的密度及原材料中粉煤灰的密度；

(5)计算粉煤灰的含量

①先计算出新拌混凝土或砂浆试样中回收胶材混合物中粉煤灰的质量百分含量：

x％＝Y_f(Y_c-Y_h)/Y_h(Y_c-Y_f)×100％

式中：Y_f为原材料中粉煤灰的密度，Y_c为原材料中水泥的密度；Y_h为新拌混凝土或砂浆试样中回收胶材混合物的密度；

②再计算出新拌混凝土或砂浆试样中粉煤灰的含量为：

m_胶·x％/(m_胶+m_砂+m_石)

式中：m_胶为新拌混凝土或砂浆试样中回收胶材混合物的重量，m_砂为新拌混凝土或砂浆试样中回收砂的重量，m_石为新拌混凝土或砂浆试样中回收石子的重量。

2.按照权利要求1所述的新拌混凝土中粉煤灰含量的检测方法，其特征在于所述的终止水化溶剂为无水乙醇或丙酮；所述的加热器为马弗炉或烘箱。

3.按照权利要求1所述的新拌混凝土中粉煤灰含量的检测方法，其特征在于所述的原材料中水泥及粉煤灰试样的取样量各为50-800g，新拌混凝土或砂浆试样的取样量为1-7L，掺入的终止水化溶剂为5-25L；所述的分离石子的标准筛孔径为2.36mm-4.75mm，分离砂的标准筛孔径为31μm-75μm；所述的烘干温度为70-120℃，烘干时间为10-25小时。

在分离出石子后剩下的砂、水泥和粉煤灰混合物中，由于砂的粒径大于水泥和粉煤灰且砂比粉煤灰重，故先用孔径为31-75μm的标准筛过筛并充分搅拌，连续过筛分离10-12次并逐渐减小筛孔将砂分离出来并回收。为了进一步保证测量的准确性，或者将用筛分离法分离出来的砂，倒入烧杯中，加入终止水化溶剂如无水乙醇或丙酮等，充分搅拌后静置沉淀，并连续进行1-3次，再次将砂分离出来再次回收，对剩下的水泥和粉煤灰混合物也进行回收。将用筛分离法分离出砂后剩下的主要为水泥和粉煤灰的混合物转移至烧杯中，加入终止水化溶剂充分搅拌后静置沉淀，连续进行1-5次，将其中的砂分离出来并回收，剩下的水泥和粉煤灰混合物也进行回收。从混凝土或砂浆分离出来并回收的砂称为回收砂，从混凝土或砂浆中分离出石子及砂后剩下并回收的水泥和粉煤灰的混合物称为回收胶材混合物。

3.烘干

分别将回收砂及回收胶材混合物置于加热器如马弗炉或烘箱中烘干后，分别称其重量为m_砂和m_胶，烘干的目的是为了除去其中的水分及终止水化溶剂(如无水乙醇或丙酮等)以保证准确地测定其重量和密度，烘干温度为70-120℃，烘干时间为10-25小时。

4.测定密度

用里氏密度瓶测定密度，具体的方法是：先称得重量为m，后在里氏密度瓶中测得其体积为v，再计算出密度Y＝m/v。在里氏密度瓶中测定体积时，测定回收胶材混合物和原材料中水泥的体积时，应用煤油为介质以防止水泥水化而影响结果的准确性，其余(如粉煤灰等)以水为介质测定。

为了进一步保证测量的准确性，在所有密度测定时，均应由同一操作员、用同一里氏密度瓶、在同一温度下测定，并且测定结果保留至小数点后三位。

用密度法在“三同一”(即：同一操作员、同一密度瓶、同一测定温度)条件下，分别测定回收胶材混合物密度为Y_h，原材料中水泥密度为Y_c，原材料中粉煤灰密度为Y_f。

5.计算粉煤灰的含量

(1)先计算出新拌混凝土或砂浆试样中回收胶材混合物中粉煤灰的质量百分含量x％：

x％＝Y_f(Y_c-Y_h)/Y_h(Y_c-Y_f)×100％

式中：Y_f为原材料中粉煤灰的密度，Y_c为原材料中水泥的密度；Y_h为新拌混凝土或砂浆试样中回收胶材混合物的密度。

(2)再计算出新拌混凝土或砂浆试样中粉煤灰的质量百分含量为：

m_胶·x％/(m_胶+m_砂+m_石)

式中：m_胶为新拌混凝土或砂浆试样中回收胶材混合物的重量，m_砂为新拌混凝土或砂浆试样中回收砂的重量，m_石为新拌混凝土或砂浆试样中回收石子的重量。

本发明采用上述技术方案后，主要具有以下优点：

①检测方法行之有效。本发明提供的新拌混凝土中粉煤灰含量的检测方法，是行之有效的且完善了混凝土组分的检测方法，它不仅可在施工过程中监测混凝土质量，而且还促进粉煤灰等固体废弃物的资源化。

②检测的准确性高。通过大量的试验研究了新拌混凝土和砂浆试样，试验结果与理论含量的绝对误差在5％以下，相对误差在10％左右。

③检测速度快。进行一次新拌混凝土或砂浆试样的检测仅需时间24小时左右，并不对施工造成影响。

④检测方法简单、成本低。本发明的检测方法只用简单的筛分离法、沉淀分离法及密度法进行测定，然后通过简单的计算就可得出新拌混凝土或砂浆中的粉煤灰含量，所用的检测设备少且常见，检测成本低，进行一次新拌混凝土或砂浆试样的检测仅需400元左右。

本发明方法可广泛、方便地应用于混凝土或砂浆中粉煤灰等固体废弃物含量的检测。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明本发明。

实施例1：

本实施例以两组新拌砂浆平行试样进行，取新拌砂浆试样的配合比为

水泥∶粉煤灰∶砂＝45∶15∶40(重量比)

水泥∶粉煤灰＝45/2.92∶15/2.20＝15.41∶6.82＝69.32％∶30.68％(体积比)

测得原材料中水泥密度为2.92，粉煤灰密度为2.20，

胶材混合物理论密度：Y_h＝69.32％×2.92+30.68％×2.2＝2.70；

胶材混合物中粉煤灰理论质量比例：15/(45+15)×100％＝25％

新拌砂浆中粉煤灰理论质量比例：15/100＝15％

具体实施过程为：

①将原材料均匀混合，然后加水30ml(水胶比为0.5)，反复充分搅拌60次，拌合后静置水化5分钟，然后各加入丙酮100ml终止水化，在105℃下烘干10小时至恒重；

②烘干后将试样研磨细，然后将试样转移至49μm筛中进行筛分，反复进行10次，将砂和胶材混合物分离开，并称量回收砂的重量

③将分离出砂的胶材混合物研磨细，并称量回收胶材的重量

④测定回收砂的密度和用煤油在里氏密度瓶中测定回收胶材的密度

⑤计算胶材中粉煤灰含量，进一步计算砂浆中粉煤灰含量。

第一组砂浆试样

掺砂：40g，回收砂：42.3g

掺胶材：60g，回收胶材：57.6g，测得回收胶材的密度γ_h1＝2.67则回收胶材中粉煤灰的实测含量为：

x％＝Y_f(Y_c-Y_h)/Y_h(Y_c-Y_f)＝2.2(2.92-2.67)/2.67(2.92-2.20)＝28.61％

则砂浆中粉煤灰含量为：57.6×28.61％/(42.3+57.6)＝16.50％

绝对误差：15％-16.50％＝-1.50％

相对误差：1.50％/15％＝10％

第二组砂浆试样

掺砂：40g，回收砂：43g，

掺胶材：60g，回收胶材：56.4g，测得回收胶材的密度γ_h1＝2.67

则回收胶材中粉煤灰的实测含量为：

x％＝2.2(2.92-2.67)/2.67(2.92-2.20)＝28.61％

则砂浆中粉煤灰含量为：57.6×28.61％/(42.3+57.6)＝16.50％

绝对误差：15％-16.50％＝-1.50％

相对误差：1.50％/15％＝10％

实施例2：

本实施例以两组新拌混凝土平行试样进行，取新拌混凝土试样的配合比为

水泥∶粉煤灰∶砂∶石子＝45∶13.5∶100∶180∶28.5(重量比)

水泥∶粉煤灰＝45/2.92∶13.5/2.20＝15.41∶6.14＝71.51％∶28.49％(体积比)

测得原材料中水泥密度为2.92，粉煤灰密度为2.20，

胶材混合物理论密度：Y_h＝Y_c×71.51％+Y_f×28.49％＝2.715；

胶材混合物中粉煤灰理论质量比例：13.5/(45+13.5)＝23.08％

新拌混凝土中粉煤灰理论质量比例：13.5/(45+13.5+100+180)＝3.99％

具体实施过程为：

①将水泥、砂、石、粉煤灰在105℃下烘干，备用。烘干后将碎石过4.75mm筛，将砂过75μm筛；

②准确称(量)取水泥45g，粉煤灰13.5g，砂100g，石180g各一份置于两烧杯中，反复用玻棒搅拌，使原材料混合均匀，然后加水28.5ml，搅拌60次，充分拌和后，静置5分钟，再向两烧杯中各加入180ml无水乙醇终止水泥水化，并用玻棒反复搅拌60次；

③充分搅拌后，将混合物转移至4.75mm筛中，并用无水乙醇清洗烧杯，清洗液一并转移至4.75mm筛中，用适量无水乙醇反复清洗混合物4次，将石子从混合物中分离出来，晾干并称重；

④将分离石子后的滤液完全转移至49μm筛中，用适量无水乙醇反复清洗4次，将砂从胶材混合物中分离出来，分离后，将砂和胶材混合物转移至两烧杯中；

⑤将回收砂和回收胶材在105℃下，烘干10小时至恒重；

⑥烘干后，称量回收砂和回收胶材的重量，用煤油在里氏瓶中测定回收胶材的密度；

⑦根据测得的回收胶材的密度，计算胶材中粉煤灰的质量比例；

⑧粉煤灰含量占总原材料的量即为混凝土试样中粉煤灰含量。

第一组混凝土试样

掺石子：180g，回收石子：180g

掺砂：100g，回收砂：102g    

掺胶材：58.5g，回收胶材：55g，测得回收胶材的密度为Y_h1＝2.726

胶材中粉煤灰的质量百分含量为：

x％＝Y_f(Y_c-Y_h)/Y_h(Y_c-Y_f)＝2.2×(2.92-2.726)/2.736(2.92-2.2)＝21.75％

则混凝土试样中粉煤灰含量为：55×21.75％/(55+102+180)＝3.55％

绝对误差：3.99％-3.55％＝0.44％

相对误差：0.44％/3.99％＝11.02％

第二组混凝土试样

掺石子：180g，回收石子：180g

掺砂：100g，回收砂：103.5g

掺胶材：58.5g，回收胶材：54.5g，测得回收胶材的密度为Y_h2＝2.705胶材中粉煤灰的质量百分含量为：

x％＝Y_f(Y_c-Y_h)～h(Y_c-Y_f)＝2.2×(2.92-2.705)/2.705(2.92-2.2)＝24.29％

则混凝土试样中粉煤灰含量为：54.5×20.19％/(54.5+103.5+180)＝3.92％

绝对误差：3.99％-3.92％＝0.07％

相对误差：0.07％/3.99％＝1.75％