碾压混凝土含湿率快速检测新方法与应用.pdf

剂和水泥用量都是唯一可确定的，V C值变化只受拌和物 自由水的影响，因此可以通过检测碾压混凝土含湿率来 表征拌和物质量指标。 2 2 具体操作方法 步骤 1 ：取待测工作性碾压拌和物，用筛网筛去其中 粗骨 料 。 步骤 2 ：将剔除过粗骨料的拌和物装入容量筒内。 步骤 3 ：用铁制重圆盘将容量筒中混凝土拍打压实至 表面泛浆 。 步骤 4 ：使用含湿率测试仪检测过筛拌和物含湿率。 步骤 5 ：每次拌和物检测样含湿率沿试样容器的中 心、边缘和次边缘各测试一次 ，求其均值 ，由所求均值 表征碾压 混凝 土的工作性 。 2 3 现场测试试验说明 本次检验采用的数据来自西藏果多水电站施工现场。 该项 目地处 高寒 高海拔 地 区，施工 区平均 海拔 达到 3 4 0 0 m，极端最低气温一2 O 7 ，多年平均气温 5 6 C， 且昼夜温差大。本工程因自然环境温度等施工原因，出 机口V C值按照 2 4 s 控制。碾压混凝土配合 比参数见 表 1 。 表 1 碾压混凝土配合比参数表 砂率 石子比例 粉煤 石粉 减水 引气 级配 水胶比 灰掺量 掺量 剂掺量 剂掺量 ( ) ( 小 ： 中 ： 大) ( ) ( ) ( ) ( ) o 4 5 3 1 5 0 ：5 0 ： 0 4 0 O 1 0 0 1 0 5 3 3 0 3 0：3 0 ： 4 0 3 5 2 5 L 0 O O 9 3 含湿率与 g C值等同性分析 3 1 同配合比分析 根据果多水电站施工时所采取的相关参数数据，利 用 S P S S软件分析含湿率一 值关系。首先利用相关性 检验含湿率一V c值之间是否存在显著相关性，然后再对 回归模型进行检验。 相关性检验采用 S P S S两变量相关分析方法 ，若检验 满足要求，则说明两变量分布类型基本一致且具有较强 相关性。为进一步阐明两变量之间的具体关系，还应对 两变量进行 回归分析，最终确认含湿率是否可 以代替 V C值 。 3 1 1 变量相关性检验 为确定两变量相关分析方法 ，需要对涉及变量的样 本数据进行是否满足正态分布检验。PP图反映某变量 累积比与指定分布累积比之间的关系，可用于检验数据 是否符合指定的分布。若 PP图上的点近似成一条直 线 ，说明样本数据近似服从正态分布，可使用 P e a r s o n相 关系数法 。 根据果多水电站测得的现场 V C值数据，绘制碾压混 试 验 研 究 麓 一 凝土V C值和含湿率 PP图 ( 如图 1 和图2所示) 。 褂 醛 嘴 霹 窳 褂 蛏 譬 勰 I) 器 观测的累积概率 图 1 V C值 正态分布 P P 图 观测的累积概率 图 2 含湿率正 态分布 PP 图 由图 1和图 2可以看出，V C值和含湿率都近似呈现 正态 分 布，因此，V C 值含 湿 率 相关 关 系 可选 用 P e a r s o n 相关系数法。V C值和含湿率相关性分析结果见 表 2 。 表 2 V C值和含 湿率的相关性 分析 结果 项 目 v c值 含湿率 P e a r s o n相关性 l O 7 8 4 显著性 ( 双侧 ) 0 0 0 0 N 6 O 6 0 注在 0 O 1水 平 ( 双侧 )上 显著相 关 。 表 2结果表明：V C值与含湿率双侧检验下的显著指 标为 0 0 0 0 ，小于 0 0 1 。由此说明在 0 O 1的显著性水平 上 ，初步得出V C值与含湿率存在很强相关性的结论。 3 1 2 变量回归模型检验 根据具体工程实际，选择两种不同特殊工况，分析 在该工况下含湿率一 C值的具体量化关系，即：随机提 取若干对同一拌和物所对应的 V C值和含湿率 ，则每对 V C值和含湿率应具有一一对应关系；将这些数据分成两 组，第一组为二级配，第二组为三级配。考虑测试过程 中温度对相对介电常数影响较大，为减小误差，需要考 虑温度因素，每组其他环境条件大致相同。对上述两组 数据分别进行回归分析 ，分析结果见表 3 表 5 。 _ 水 利 水 电 施 工 2 0 1 5 第 6 期 总 第15 3 期 表 3 模 型综合 表 模型 相关系数 R 可决系数 R 校正可决系数 估计标准差 1 0 9 5 0 0 9 0 3 0 8 9 4 0 1 2 5 2 O 9 4 0 0 8 8 3 O 8 7 1 O 1 O 5 表 4 方差分析表 模型 平方和 自由度 均方差 统计量 F 检测值 P 回归 3 1 8 5 2 1 5 9 2 1 残差 0 3 4 2 2 2 0 O 1 6 1 0 2 5 8 3 0 0 0 0 总计 3 5 2 6 2 4 回归 1 5 7 7 2 0 7 8 8 2 残 差 0 2 0 9 1 9 O O 1 1 7 1 6 0 5 0 0 0 0 总计 1 7 8 6 2 l 表 5 系数分析表 非标准化系数 标准化 模型 检验值 t 检测值 P B 标准差 回归系数 常量 7 4 7 6 0 3 4 0 2 1 9 8 5 0 0 0 0 1 含湿率 一0 2 5 9 0 0 1 9 1 0 0 2 1 3 7 6 6 0 0 0 0 温度 0 0 2 9 0 0 1 4 0 1 4 9 2 0 5 2 O O 5 2 常量 6 1 8 8 0 2 7 2 2 2 7 7 O 0 0 0 0 2 含湿率 一O 1 7 8 O O 1 7 1 0 4 9 1 O 3 4 9 0 0 0 0 温度 0 0 2 6 0 0 1 4 0 1 9 2 1 8 9 3 0 0 7 4 由表 3 可以看出：模型 1 和模型 2的校正可决系数分 别 为 R2 a d j 1 0 8 9 4和 R 2 a d j 2 0 8 7 1 ，说 明因变 量 V C 值与自变量含湿率之间存在较密切线性相关性。 由表 4 可以看出：模型 1和模型 2回归方程的显著性 检验统计量 F ：1 0 2 5 8 3和 F 2 7 1 6 0 5 ，检测值均为 P：0 0 0 0 0 0 5 ，说 明所建立 的回归模型具有统计学 意义 。 由表 5可以看出：显著性检验 P值分别为 0 0 5 2和 0 0 7 4 。按 口 ：0 1 0 显著性水平 ，分析表明 V C值一含湿 率存在显著线性关系。 由回归系数分析表得 V C值与含湿率之间回归方程为 模 型 1 ： Y： 一0 2 5 9 x+0 0 2 9 T+ 7 4 7 6 ( 1 ) 模型 2 ： Y一 一0 1 7 8 x+0 0 2 6 T+6 1 8 8 ( 2 ) 式中： 值 ，S ； z 含湿率 ， ； T 温 度 ， 。 本次现场测试中，用上述模型计算得 V C值与实测 V C值进行了比较，结果表明相对误差绝对值在 8 以内， 计算值与实测值之间误差在 0 2 5 s以内，说明该计算模 型精度能够满足工程要求。 3 2 不同配合 比分析 为验证上述模型对不同配合 比拌和物 的适用性 ，改 变配合比中某一因素来进行验证：如对二级配原配合 比 ( 见表 1 )仅改变砂率进行试验，试验组采用 3 5 砂率。 采用模型 1 ，根据实测含湿率计算 V C值和实测 V C值进 行对 比结果见 图 3 。 含湿率 图 3 V C值计 算值 和实测值 对比 ( 砂 率 3 5 ) 图 3 表明实测值与模型 1计算值误差较大，说明砂 率变化对计算模型影响显著。若想建立该检测方法与 V C 值关系的普适性模型，还需要对不同配合 比进行更多的 试验与分析整合。 4 含湿率表征 V C值机理分析 目前，工地现场都是采用 V C值作为碾压混凝土振动 压实控制指标。从振实机理方面看，若拌和物内部内摩阻 力变小，振动时骨料和浆液更易流动，则 V C值变小。本 工程碾压混凝土从出机口到仓面再到摊铺碾压过程中唯一 可变的材料因素就是水，因此水是V C值变化的决定因素。 结合已有的研究成果得出，混凝土用水量增加，则水泥浆 稠度变小，混凝土中的胶凝材料内聚力减小，塑性黏度降 低，骨料与浆体之间的黏附力下降，同时混凝土中的游离 体增多，混凝土受振时由于内摩阻力减少而易于出浆 ，因 而 V C值减小。本文通过数据分析所得结论也从数学模型 上进一步证明了 V C值随单位用水量的增 大而减小 。 文中采用的含湿率是利用水的介电常数远大于其他 几种材料的介电常数和空气的介 电常数 的原理求 出的， 通过介电常数变化来反映混凝土的含湿率差异。基于已 有研究成果 ，混凝土的介电常数计算公式为 3 3 力 一 + 4 一 1 ( 3 ) m： 一2 ；i ： O J m 1IO J i 式中 n 混凝土介 电常数 ； ， 。 ， 。分别为碾压混凝土中气相、固相和液相 的介电常数，其 中 c U 一1 ，O J 2 5 5 ， 3 81 5； V ，V ，V。 分别为碾压混凝土中气相、固相及液相 ( 自由水分)的体积分数。 单位体积碾压混凝土由气、固和液相三种介质组成 ， 故 l + +V3 ：1 。 式 ( 3 )反映的混凝土介电常数 n，与混凝 土中气 相、固相和液相体积分数均相关 ，而混凝土含湿率可直 接定义为单位混凝土体积中的液相体积分数 。要从式 ( 3 )直接推算 出混凝土中液相体积分数 ( 含湿率)与 n 关系式，需要对式 ( 3 )进行简化。由于混凝土中固相之 间存在一定孔隙且无法直接方便测得固相体积分数 。 现将单位体积中 Vz =1 一V 一V3 代入式 ( 3 ) ，可得混凝 土中液相体积分数与介电常数及气相体积分数之间的关 系式 ： ， 1 3 V1 9 6 [phone] V 一1 3 6 8 2 +2 6 5 6 n s 一 ( 4 ) 实际检测中，测试碾压混凝土样需拍实，其气相体 积分数含量较低且变化较小，可取恒定值 ( 如本文取 2 5 ) 。因此，由测试混凝土介电常数 0，利用式 ( 4 ) 便可以直接换算得碾压混凝土V。( 即体积含湿率) 。从式 ( 4 )可以看出，体积含湿率与介 电常数是成正相关 的， 介电常数随单位用水量增大而增大。 以上分析可知 ：将 V C值的材料主要影响因素 自 试 验 研 究 薯 一 由水分，通过测出介电常数转换为体积含湿率是可行的， 从而说明可用含湿率来表征碾压混凝土 V C值。实际运用 时，针对某一固定配合比拌和物，可通过检测获得的含 湿率数据，借助以上分析得出 V C值一含湿率关系模型再 运用 。一旦关系模型确定 ，就可以运用该检测方法，使 现场节省大量时间和人力，且更加方便准确。因而含湿 率测 试是一种可行新方法 。 5 结束语 结合果多水电站施工现场的试验，获得若干组同一 配合比的碾压混凝土拌和物所对应的含湿率和 V C值数 据 ，采用 回归分析 方法 ，分 析得 到了含湿 率与 V C值的关 系，结果表明二者具有显著相关性 ，并推求出特定的关 系模型。由于所取样本数量和二者关系影响因素有限， 本文所得模型还不具备普适性 ，但该方法不失为一种快 捷有效的现场测试手段。试验证明本文的研究成果在该 工程中具有较高的准确性和更快的测试速度，能够满足 现场施工要求 ，对现场碾压混凝土施工质量的控制具有 更好 的实 用性 。 ( 上接 第 7 O页) 据，分别 以节点 、 为圆心、启闭机支架主视 图中 一、一长度为半径画弧，分别与节点一、 一的延长线交于新节点、。分别连接一、 一即为所求启 闭机支架斜杆与支架板的真实形状 ( 见 图 8 ) 。 3 结束语 连接实形图 ( 2 )管一 管连接作图方法 ：以启闭机支架主视图为依 据 ，分别以节点 、为圆心、管一 板连接作图法中一 、一长度为半径画弧，交于点，分别连接一 、一即为所求启闭机支架斜杆与斜支臂连接的真 实形状。 宣塑 堑 堂 ： 壁 连接实形图 图 8 三 角闸门启 闭机 支架斜杆 实形 图 利用添加辅助投影面求空间钢管杆件实形的施工方 法，是三角形展开方法的特殊运用。辅助投影面必须选 连接实形图 取所求杆件及 与之 相连接 的构 件共 在 的投 影 面 。本 文通 过三角闸门空间管桁架杆件放样的具体实例，详细介绍 了放样过程，直观地看到了所求杆件的实形投影图，为 一 般位置空问钢管杆件的放样从理论上提供了一种切实 可行的放样方法。这种放样方法具有所求杆件图形直观、 准确 ， 下料精度高、 低耗、高效的优点。 8 3