高性能混凝土水胶比测试方法应用研究

刘　晓（中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽合肥230011）



高性能混凝土水胶比测试方法应用研究

刘晓（中铁二十四局集团安徽工程有限公司，安徽合肥230011）

高性能混凝土是提高混凝土结构耐久性的基本措施，而水胶比是影响混凝土耐久性的重要因素，混凝土的水胶比控制是高性能混凝土耐久性质量控制的重要内容之一。本文采用基于混凝土稠度与水胶比相关关系原理的FCT101新拌混凝土测试仪，研究其测试高性能混凝土水胶比的准确性。结果分析表明FCT101新拌混凝土测试仪可进行同等或类似条件下混凝土水胶比的测试，对于现场施工混凝土，可设定FCTM基准值，每次测试的FCTM值与基准值做比较，从而实现对混凝土水胶比的大致判断，实现对混凝土的强度和耐久性的超前控制。

高性能混凝土；水胶比；新拌混凝土测试仪；超前控制

1　引言

在工程实际施工过程中，由于原材料性能波动、计量偏差、天气变化等因素的影响，混凝土浇筑前的水胶比易发生波动，导致混凝土后期强度和耐久性的不可预知性。因此，施工过程中混凝土水胶比的监测与控制非常关键。

新拌混凝土水胶比的测定在国内外已有广泛研究。现行测试新拌混凝土用水量的标准方法是BS1881：2：1970中所规定的试验方法，该方法的缺点是没有考虑新拌混凝土由于水化反应对水胶比造成的影响。Nischer提出的测定方法是将新拌混凝土与占其质量10%的酒精混合后燃烧，反复进行，以该过程中的质量损失作为混凝土的含水量。另外，采用估算热中子的散射度也可以测定新拌混凝土含水量，其方法是在拌合物中放置一个辐射源，由于氢是影响热中子散射和减速的主要成分，且氢几乎只与水结合，因此通过核子测定可以确定混凝土中的含水量值［1］。日本和欧美在20世纪70年代末至80年代初先后研制出快速测定新拌混凝土水胶比、分析混凝土组成的测试设备，并经过不断改进，已经形成了成熟技术。近些年，我国引进国外先进测试设备，结合已有研究成果，形成了一整套新拌混凝土质量控制技术。如武汉理工大学水中和等人将FCT等设备用于工程现场混凝土成分测定，通过建立混凝土强度与水胶比之间的关系，提出了混凝土超前质量控制技术［2］。

水胶比的变化在影响高性能混凝土强度的同时，对混凝土的耐久性参数诸如混凝土电通量、抗渗性等也会产生较大影响。本文研究了基于混凝土稠度与水胶比相关关系原理的新拌混凝土测试仪测试高性能混凝土水胶比的适应性，提出可实现对现场施工混凝土水胶比进行超前控制的方法。

2　原材料及试验方法

2.1混凝土原材料及配合比

水泥：P.O.42.5水泥，比表面积300～350m2/kg；粉煤灰：F类Ⅱ级粉煤灰，需水量比小于100%；粒化高炉矿渣粉：S95级磨细粒化高炉矿渣粉，比表面积400～450m2/kg；细骨料：Ⅱ区中砂，含泥量小于2.0%；粗骨料：5～20mm碎石，含泥量小于0.5%，泥块含量为 0.0%；外加剂：聚羧酸高性能缓凝型减水剂，掺量1.0%，减水率大于25.0%。

混凝土试验配合比如表1所示。以编号为P03的配合比为基准配合比，其余配合比在其基础上保持其他组分不变，只调整混凝土的用水量。

表1　试验混凝土配合比（kg/m3）

2.2试验方法

FCT101新拌混凝土测试仪（图1）原理：混凝土的稠度与混凝土的水胶比、强度存在对应关系。通过测定探头在混凝土中的旋转阻力来表示混凝土的稠度值（FCTM），查找仪器的标定存储的各种稠度值对应的水胶比、强度、坍落度等。

图1　FCT101新拌混凝土测试仪

采用FCT101新拌混凝土测试仪测试新拌混凝土水胶比；并通过不同时间现场施工的同一混凝土的测试结果，同时成型电通量试件测试不同混凝土耐久性，进一步验证FCT101新拌混凝土测试仪测试新拌混凝土水胶比的准确性。

2.3试验结果及分析

按表1的混凝土配合比进行室内试验，混凝土拌合均匀后，采用FCT101新拌混凝土测试仪测试新拌混凝土水胶比，测试结果如表2所示。

表2　水胶比测试结果

试验结果表明，混凝土的流动性随水胶比的降低而降低。水胶比为0.33时FCT101新拌混凝土测试仪的旋转叶片阻力已超过仪器的量程；而水胶比达到0.39，混凝土离析泌水后抓底，仪器已无法测试。从表2中可以看出，在测试的范围内，对不同水胶比的混凝土，测试仪叶片在混凝土中的旋转阻力FCTM值与混凝土的流动性有着明显的对应关系，将预测值与实际值进行偏差分析，结果表明采用FCT101新拌混凝土测试仪预测水胶比与实际水胶比的偏差小于10%，初步认为可以对现场施工的混凝土水胶比进行测试。

初步分析认为通过FCTM值在仪器中查找存储的各种稠度值对应的水胶比有一定的偶然性，即便是采用了绘制的自身水胶比与稠度的关系特征曲线仍然难以准确预测，而仪器叶片在混凝土中的旋转阻力（FCTM）可否作为直接指标反映混凝土的水胶比还存疑问，为此通过不同时间现场施工混凝土的测试结果进一步验证。

3　现场试验

现场混凝土施工时，利用FCT101新拌混凝土测试仪对13盘出机混凝土的FCTM进行了测试，并将每次测试的混凝土成型电通量试块测试其56d电通量，试验结果如表3所示。现场施工混凝土FCTM值如图2所示。

图2表明：①现场施工混凝土FCTM值在298～600之间，最大值比表2中基准配合比的1078低428，如按表2可推测现场混凝土水胶比比实际要大得多；②56d混凝土电通量与FCTM值的呈近似相反规律，即FCTM值越大，56d电通量越小。对比表2中水胶比为0.37的配合比测得的FCTM值为749，如按照FCT101仪器本身的校定施工混凝土的水胶比大致为0.39，但实际测试混凝土状态较好，这与表2室内试验0.39水胶比离析泌水现象矛盾。为什么室内试验与现场试验测到的数据相差如此之大呢？

图2　施工混凝土FCTM值测试结果

分析认为试验混凝土配合比水胶比为0.35，且掺有20%左右的矿粉，在此低水胶比下，室内搅拌的混凝土浆体会显得较粘、难铲。继续减小用水量，混凝土越来越粘，因而室内试验出现水胶比为0.33时FCT101新拌混凝土测试仪的旋转叶片阻力已超过仪器的量程的现象。现场混凝土搅拌采用大方量双轴强制性搅拌机，其搅拌效果大大优于室内单轴式强制性搅拌机，混凝土减水剂的效用得到更大的发挥，另外现场搅拌时会从空气引进较多的气泡，使得混凝土含气量增大，混凝土的和易性得到改善。因而现场搅拌的混凝土测得的FCTM值要比室内试验FCTM值大得多。

如上所述，FCT101新拌混凝土测试仪可进行同等或类似条件下混凝土水胶比的测试，仪器测试的FCTM值结果基本可以反映混凝土的状态。对于现场施工混凝土，笔者建议首先可对采用现场实测含水率换算的施工配合比的混凝土FCTM值进行测试，以此作为基准值，如以后施工测得的混凝土FCTM值大于此基准值，表明混凝土水胶比低于理论水胶比；反之如FCTM值小于此基准值，表明混凝土水胶比高于理论水胶比，从而实现对混凝土水胶比的大致判断，实现对混凝土强度和耐久性的超前控制。

4　结论

（1）FCT101新拌混凝土测试仪可进行同等或类似条件下混凝土水胶比的测试，仪器测试的FCTM值结果基本可以反映混凝土的状态。

（2）56d混凝土电通量与FCTM值的呈近似相反规律，即FCTM值越大，56d电通量越小。

（3）对于现场施工混凝土，建议首先可对采用现场实测含水率换算的施工配合比的混凝土FCTM值进行测试，以此作为基准值，如以后施工测得的混凝土FCTM值大于此基准值，表明混凝土水胶比低于理论水胶比；反之如FCTM值小于此基准值，表明混凝土水胶比高于理论水胶比，从而实现对混凝土水胶比的大致判断，实现对混凝土强度和耐久性的超前控制，对混凝土拌的生产和施工控制具有重要的现实意义。

［1］刘 松.混凝土工程事前反馈质量控制技术研究［D］.武汉理工大学，2007.

［2］周紫晨，水中和，袁新顺，付志恒.新拌混凝土成分快速测定新技术原理及应用［J］.混凝土，2008（12）.

［3］李亚静，苏忠纯.水胶比快速检测技术［J］.中国港湾建设，2011（5）.

2016-3-8

TU755

A

2095-2066（2016）10-0181-02