水泥混凝土离析程度的计算方法转让专利
申请号 : CN201710799928.4
文献号 : CN107589045B
文献日 : 2019-09-27
发明人 : 陈艳明 , 赵旷怡 , 桂强 , 马明磊 , 武俊杰
申请人 : 中国建筑土木建设有限公司
摘要 :
本发明涉及一种水泥混凝土离析程度的计算方法，包括如下步骤：制备混凝土试件；将所述混凝土试件切割成等体积的至少两个测试块；测量每一测试块的体积和质量；以及根据公式一计算得出每一测试块的离析程度：式中，为对应第i个测试块的离析程度，i为正整数，v为混凝土试件的总体积，Δv为对应第i个测试块的骨料体积高于均值的部分，ρi为对应第i个测试块的密度，为混凝土试件的平均密度，ρa为骨料密度，ρp为水泥浆体的密度。本发明提供的计算方法，在计算过程中设计参数获取便捷，计算过程设计参数均为试验直接获取，准确可靠，计算过程简单，结果可靠。
权利要求 :
1.一种水泥混凝土离析程度的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：制备混凝土试件；
将所述混凝土试件切割成等体积的至少两个测试块；
测量每一测试块的体积和质量，并计算出每一测试块的密度和所述混凝土试件的平均密度；以及根据公式一计算得出每一测试块的离析程度：公式一中， 为对应第i个测试块的离析程度，i为正整数，v为混凝土试件的总体积，Δv为对应第i个测试块的骨料体积高于均值的部分，ρi为对应第i个测试块的密度， 为混凝土试件的平均密度，ρa为骨料密度，ρp为水泥浆体的密度。
2.如权利要求1所述的水泥混凝土离析程度的计算方法，其特征在于，所述公式一的推导过程包括：以密度计算公式为基础，
公式二中，ρ为密度，m为质量，v为体积；
对所述公式二求微分，可得到：
公式三中，由于每一测试块的体积相同，则有根据所述公式三和公式四得到所述公式一，其中所述公式四为：公式四中，ρa为骨料密度，ρp为水泥浆体的密度，v为混凝土试件的总体积，Δv为对应测试块的骨料体积高于均值的部分， 为离析程度。
3.如权利要求1所述的水泥混凝土离析程度的计算方法，其特征在于，所述混凝土试件的平均密度为：公式五中， 为混凝土试件的平均密度，mi为第i个测试块的质量，vi为第i个测试块的体积。
4.如权利要求1所述的水泥混凝土离析程度的计算方法，其特征在于，所述水泥浆体的密度为：公式六中， 为混凝土水灰比，ρw为水的密度，ρc为水泥的密度。
5.如权利要求1所述的水泥混凝土离析程度的计算方法，其特征在于，切割所述混凝土试件时，沿所述混凝土试件的厚度方向进行切割以形成测试块。
6.如权利要求1所述的水泥混凝土离析程度的计算方法，其特征在于，在根据公式一计算得出每一测试块的离析程度时，假设所述混凝土试件中的气泡均匀分布，并忽略水泥水化过程中的体积收缩。
说明书 :
水泥混凝土离析程度的计算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑施工领域，特指一种水泥混凝土离析程度的计算方法。
背景技术
[0002] 目前已有文献提供了相应的方法量化混凝土在制备过程中离析程度，如中国在先专利(申请号为201210136558.3，发明创造名称为道路水泥混凝土离析程度的评价方法)公开了一种道路水泥混凝土离析程度的评价方法，具体包括步骤：将试件沿中轴面剖开，得到半圆形试块，并测定立方体试件的抗压强度；获取试块的矩形剖面的图像，对图像进行处理并得到对应部分的面积；计算单个试件中各组分的体积；计算每层所含粗骨料的径向厚度；计算每块试件的离析度。
[0003] 上述方法中参数的获取及方法本身计算过程相当复杂，不能达到简单直观地进行计算，针对以上参数获取的困难性和计算方法的复杂性，有必要提出一种简单直观的水泥混凝土离析程度的计算方法。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种水泥混凝土离析程度的计算方法，解决现有技术中参数获取的困难性和计算方法的复杂性的问题。
[0005] 实现上述目的的技术方案是：
[0006] 本发明提供了一种水泥混凝土离析程度的计算方法，包括如下步骤：
[0007] 制备混凝土试件；
[0008] 将所述混凝土试件切割成等体积的至少两个测试块；
[0009] 测量每一测试块的体积和质量，并计算出每一测试块的密度和所述混凝土试件的平均密度；以及
[0010] 根据公式一计算得出每一测试块的离析程度：
[0011]
[0012] 公式一中， 为对应第i个测试块的离析程度，i为正整数，v为混凝土试件的总体积，Δv为对应第i个测试块的骨料体积高于均值的部分，ρi为对应第i个测试块的密度，为混凝土试件的平均密度，ρa为骨料密度，ρp为水泥浆体的密度。
[0013] 本发明提供的计算方法，在计算过程中设计参数获取便捷，计算过程设计参数均为试验直接获取，准确可靠，计算过程简单，结果可靠。本发明只需要测量得出测试块的体积和质量，即可量化估算出每一测试块的离析程度。
[0014] 本发明水泥混凝土离析程度的计算方法的进一步改进在于，所述公式一的推导过程包括：
[0015] 以密度计算公式为基础，
[0016]
[0017] 公式二中，ρ为密度，m为质量，v为体积；
[0018] 对所述公式二求微分，可得到：
[0019]
[0020] 公式三中，由于每一测试块的体积相同，则有
[0021] 根据所述公式三和公式四得到所述公式一，其中所述公式四为：
[0022]
[0023] 公式四中，ρa为骨料密度，ρp为水泥浆体的密度，v为混凝土试件的总体积，Δv为对应测试块的骨料体积高于均值的部分， 为离析程度。
[0024] 本发明水泥混凝土离析程度的计算方法的进一步改进在于，所述混凝土试件的平均密度为：
[0025]
[0026] 公式五中， 为混凝土试件的平均密度，mi为第i个测试块的质量，vi为第i个测试块的体积。
[0027] 本发明水泥混凝土离析程度的计算方法的进一步改进在于，所述水泥浆体的密度为：
[0028]
[0029] 公式六中， 为混凝土水灰比，ρw为水的密度，ρc为水泥的密度。
[0030] 本发明水泥混凝土离析程度的计算方法的进一步改进在于，切割所述混凝土试件时，沿所述混凝土试件的厚度方向进行切割以形成测试块。
[0031] 本发明水泥混凝土离析程度的计算方法的进一步改进在于，在根据公式一计算得出每一测试块的离析程度时，假设所述混凝土试件中的气泡均匀分布，并忽略水泥水化过程中的体积收缩。
附图说明
[0032] 图1为本发明混凝土试件切割形成测试块及其内部骨料分布的结构示意图。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0034] 参阅图1，本发明提供了一种水泥混凝土离析程度的计算方法，良好了水泥混凝土在制备过程中由于振捣而引起的骨料分层，对工程实践中控制现浇混凝土的振捣时间和振捣程度具有直接指导意义，该计算方法简单，可运用于工程实践领域。下面结合附图对本发明水泥混凝土离析程度的计算方法进行说明。
[0035] 参阅图1，显示了本发明的混凝土试件切割形成测试块及其内部骨料分布的结构示意图。下面结合图1，对本发明提供的水泥混凝土离析程度的计算方法进行说明。
[0036] 如图1所示，本发明提供的一种水泥混凝土离析程度的计算方法，包括如下步骤：
[0037] 制备混凝土试件20，该混凝土试件20由水泥混凝土浇筑而成，包括有水泥浆体213、粗骨料211和细骨料212；
[0038] 将混凝土试件20切割成等体积的至少两个测试块21，在试验时，可将混凝土试件20切割成等体积的n个测试块21，其中n≥2，n为正整数，在切割时确保每个测试块21的体积相等或者相近似；
[0039] 测量每一测试块21的体积和质量，并计算出每一测试块的密度和所述混凝土试件的平均密度，根据密度计算公式计算得出每一测试块的密度；以及
[0040] 根据公式一计算得出每一测试块21的离析程度：
[0041]
[0042] 公式一中， 为对应第i个测试块的离析程度，i为正整数，1≤i≤n，v为混凝土试件20的总体积，由各个测试块21的体积求和得出，Δv为对应第i个测试块的骨料体积高于均值的部分，ρi为对应第i个测试块的密度， 为混凝土试件20的平均密度，ρa为骨料密度，ρp为水泥浆体的密度。
[0043] 在根据公式一计算得出每一测试块21的离析程度时，假设混凝土试件20中的气泡均匀分布，水泥水化过程中忽略其体积收缩。
[0044] 进一步地，公式一的推导过程包括：
[0045] 以密度计算公式为基础，
[0046]
[0047] 公式二中，ρ为密度，m为质量，v为体积；
[0048] 对公式二求微分，可得到：
[0049]
[0050] 公式三的演算过程为：
[0051] 公式三中，由于每一测试块的体积相同，则有
[0052] 根据公式三和公式四得到公式一，其中公式四为：
[0053]
[0054] 公式四中，ρa为骨料密度，ρp为水泥浆体的密度，v为混凝土试件的总体积，Δv为对应测试块的骨料体积高于均值的部分， 为高出部分在总体积中所占比，称为离析程度。
[0055] 公式三和公式四可简化为：
[0056]
[0057] 更进一步地，混凝土试件20的平均密度为：
[0058]
[0059] 公式五中， 为混凝土试件20的平均密度，mi为第i个测试块21的质量，vi为第i个测试块21的体积，i为正整数，1≤i≤n。测试块21的质量和体积均由测量得到，本发明的计算过程中所设计的参数均获取便捷，计算过程涉及参数均为试验直接获取，准确可靠，计算过程简单，结果可靠。
[0060] 再进一步地，水泥浆体的密度为：
[0061]
[0062] 公式六中， 为混凝土水灰比，ρw为水的密度，ρc为水泥的密度。
[0063] 公式六由公式七演算得出：
[0064]
[0065] 公式七中，mw为水的质量，mc为水泥的质量，vw为水的体积，vc为水泥的体积。
[0066] 作为本发明的一较佳实施方式，切割混凝土试件20时，沿混凝土试件20的厚度方向进行切割以形成测试块21。从混凝土试件20的顶部向底部进行等体积切割形成测试块21。
[0067] 下面利用本发明水泥混凝土离析程度的计算方法进行举例计算：
[0068] 假设一圆柱水泥混凝土试件，水灰比为0.3，即 从顶至底切割成3个测试块，设骨料密度为0.65g/ml，水的密度为1.0g/ml，各个测试块的质量、体积以及计算结果如下表1所示：
[0069]
[0070]
[0071] 表1：混凝土试件中各个测试块的质量、体积以及离析程度值
[0072] 在表1中显示，水泥混凝土试件在制备过程中最上层和中层的骨料含量低于均值1.684％和0.172％，底测试块骨料含量高于均值1.791％，这是有振捣过程中密度较大的骨料下沉所致，与实际经验相吻合，结果可信。
[0073] 以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。