新拌混凝土配合比快速分析方法綜述

付 鏡，劉家彬，秦鴻根，龐超明

(1.東南大學土木工程學院，南京 211189；2.東南大學材料科學與工程學院，江蘇省土木工程材料重點實驗室，南京 211189)

0 引 言

混凝土是由水泥、摻合料、粗細集料、水和外加劑等按一定比例混合均勻、密實成型硬化后制成的一種人造石材，其宏觀性能是由原材料組成、配合比和內部結構決定的。由于施工單位往往在生產水平、設備條件和質量控制等方面存在問題，混凝土的生產配合比與實驗室配合比會產生或大或小的偏差，常常存在水膠比過大、水泥用量不準和砂率不合理等問題，這會直接降低混凝土結構的質量，從而產生大量的額外成本。而在商品混凝土生產中由配料錯誤或稱量的偏差引起的混凝土配合比參數的波動也會導致混凝土工作性和強度的不合格以及耐久性的降低。因此，對商品混凝土的使用和生產企業來說，新拌混凝土配合比的快速分析對事前或事中控制混凝土質量是十分必要的。

近年來，商品混凝土和預拌砂漿有了很大的發展，但在混凝土配合比及原材料的質量控制方面明顯存在不足，一方面是企業負責人對質量控制的不夠重視，另一方面是尚無完善成熟的新拌混凝土配合比的快速測定分析方法，且砂石集料的資源緊缺和質量降低、礦物摻合料的品種繁多使已有的配合比分析試驗方法難以滿足合理、準確和快速的分析要求。《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》(GB/T 50080—2002)[1]中基于浮力原理，采用水洗-篩分-排水法來進行配合比分析，方法概要為：首先在5 mm方孔篩上水洗篩分出新拌混凝土試樣中的粗集料，并測出其飽和面干質量mg，再用排水法分別測出砂漿在水中的質量mm和0.16 mm方孔篩上的細集料在水中的質量ms，則水泥在水中的質量為mm-ms，將各組分在水中的質量轉化為在空氣中的質量，最后通過混凝土在空氣中的總質量m減去各組分質量得到水的質量mw。該分析試驗耗時較長，且水泥和水的質量都是變量相減得到的，因此受測定誤差傳遞的影響較大，總體準確性不高，不適用于現在的商品混凝土[2]，所以在《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》(GB/T 50080—2016)[3]中刪除了這一方法。為此，本文綜述和分析了國內外新拌混凝土配合比的各種測定方法，希望能為形成一套在攪拌站或施工現場實驗室快速測定新拌混凝土配合比的方法提供指導。

1 粗細集料用量的測定

粗細集料用量直接影響到配合比三大參數中的砂率。在混凝土拌合物的配合比分析中，一般利用粒徑差異通過物理分離來確定混凝土中粗細集料與膠凝材料的含量，在4.75 mm篩上的屬于粗集料，在0.15～4.75 mm的屬于細集料。不同研究者對篩分后的粗細集料有不同的稱量方式，部分研究者采用飽和面干或干燥后質量，如Williams[4]通過回收經過篩分飽和面干狀態的集料以確定其含量，而我國的規范中基本以干燥狀態下的集料質量為準。《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》(GB/T 50080—2002)[1]和Dunagan法[5]都采用在水中稱量的方式，先分別測定新拌混凝土在空氣中和在水中的質量，然后測定粒徑大于4.75 mm的粗集料和粒徑在0.15～4.75 mm的細集料在水中的質量，并利用集料中小于0.15 mm的顆粒含量對結果進行修正，最后將粗細集料在水中的質量轉化為在空氣中的質量。該方法能夠避免對集料進行干燥后稱量這一耗時且費力的步驟，其準確性的關鍵在于預先精確地測定集料在飽和面干狀態下的表觀密度。此外，這兩種方法測出的集料質量均為飽和面干狀態下的集料質量。武繼虎等[6]基于Dunagan法的原理發明了新拌混凝土智能測定儀，能夠實現混凝土拌合物中粗細集料的快速測定，但未考慮粗細集料中小于0.15 mm的顆粒對試驗結果的影響，因此測定結果會存在一定偏差。

2 膠凝材料用量及水膠比的測定

混凝土的強度主要取決于其內部起膠結作用的水泥石[7]，而水泥石的質量主要由水膠比、膠凝材料總量以及膠凝材料中水泥的質量比決定。因此，準確測定新拌混凝土的膠凝材料用量和水膠比非常重要。國標規定通用硅酸鹽水泥的0.08 mm方孔篩篩余不得大于10%[8]，一般在5%以下，因此理論上應使用0.08 mm方孔篩分離集料和膠凝材料，但考慮到使用0.08 mm方孔篩進行篩分在操作上較為困難，大部分方法選擇采用0.15 mm方孔篩，并預先確定集料中小于0.15 mm的顆粒含量以修正膠凝材料的用量。此外，還應充分考慮到集料中與水泥顆粒大小接近的細粉的含量，通常可以利用砂、石含泥量對測定結果進行修正。

2.1 水泥或膠凝材料總量的測定

Dunagan法[5]中水泥或膠凝材料在水中的質量即新拌混凝土在水中的質量減去0.15 mm以上的集料在水中的質量，然后將水泥在水中的質量轉化在空氣中的質量。該方法和國標中的方法類似，用于確定粗細集料的質量是合適的，但在確定水泥和水的質量時，變量的誤差傳遞導致精度不高，且非常依賴集料飽和面干表觀密度的準確性，理想情況下應由自動化的測定儀器測出，但在現行規范[9-10]下仍是通過人工試驗測出的，因此該方法存在的誤差不穩定，難以修正。

Willis和Hime[11]利用砂與水泥密度的不同將它們分離，砂的表觀密度通常在2 600～2 650 kg/m3，而水泥的密度通常為3 000～3 150 kg/m3。先使用0.6 mm方孔篩將新拌混凝土中的粗集料篩去，得到細砂與水泥的干燥混合物。然后將混合物置于密度為2 967 kg/m3的四溴乙炔重質液體中離心，離心后細砂能夠浮在四溴乙炔之上，而密度較大的水泥位于四溴乙炔下方，通過讀出水泥的體積就可以計算出水泥的質量。該方法能夠將細砂和水泥分離得較為徹底，從而避免了傳統篩分方法的缺陷。但是，四溴乙炔是一種對人體有害的物質，不適合大量使用，且礦渣粉的密度在2 800～2 850 kg/m3，而粉煤灰的密度在2 000～2 500 kg/m3，該方法對于摻入粉煤灰和礦渣粉的水泥適用性較差。密度法[12]則直接測得細砂和水泥的干燥混合物的密度，結合預先測得的砂和水泥的密度，可計算出砂和水泥的含量。但該方法對各種原材料均勻性和密度結果準確性要求較高，隨著摻合料的加入，密度測定就變得更復雜。

Woodstrom和Neal[13]提出了恒定中和法，該方法假定新拌混凝土在水化過程中釋放的OH-的濃度與混凝土中水泥的含量成正比。利用鹽酸滴定法確定OH-的濃度，再與預先建立的OH-濃度和水泥含量關系曲線相對比，便能得出水泥的含量。該方法為了讓水泥充分釋放OH-，要求滴定時間長達60 min，且每隔1分鐘滴定一次，這對操作的要求較高，且需要預先建立標定曲線。隨著摻合料的使用，OH-形成的速率變得不可控制，且新拌混凝土中OH-的釋放速率與水泥自身的性能、水膠比也有關系，難以確保所有水泥完全水化釋放出OH-。

20世紀70年代，英國水泥和混凝土協會提出了絮凝法[14]，并開發了一種快速分析水泥含量的全自動化裝置(rapid analysis machine, RAM)。該方法首先將新拌混凝土放入柱狀淘洗桶中淘洗，再把10%(體積分數)的水泥-水懸浮液過0.15 mm方孔篩，然后利用絮凝劑吸附懸浮液中的水泥顆粒，使細顆粒形成較大的絮團并下沉至定容容器中，最后根據預先建立的定容容器質量與水泥質量的標定曲線來確定水泥的含量。當混凝土的集料和設計配合比發生改變時，必須重新建立泥砂修正曲線。引氣劑會影響絮凝劑的作用，因此當新拌混凝土中含有引氣劑時，需在測定前向混凝土樣品中加入少量磷酸三丁酯(消泡劑)，以減少樣品中空氣對絮凝劑作用的影響。RAM能夠在15 min內測定水泥的含量，且結果準確性和重復性好。有研究[15]表明，當水泥含量增大時，測量誤差也隨之增大，但總體能夠控制在10%以內。現在常用的無機絮凝劑包括氫氧化鈣、氯化鐵等，可用于廢棄泥漿的處理[16]，有機絮凝劑主要是聚丙烯酰胺(PAM)，該產品已廣泛應用于污水處理，且在廢棄泥漿處理上比無機絮凝劑更加高效[17]，但尚未見到將PAM應用于絮凝水泥的相關研究。

基于骨料與水泥的表面特性不同，N?gele和Hilsdorf[18]提出了浮選法，利用十二烷基磺酸(DSS)作為集聚劑，使水泥疏水而附著在氣泡上并漂浮在水泥-水懸浮液的表面，利用庚醇作為發泡劑，使氣泡和水泥的懸浮達到穩定，當懸浮液中存在幾種不同表面性質的礦物時，還添加了氫氧化鈉作為“調節劑”，從而達到分離水泥的效果，整個過程耗時約20 min。該方法的測定結果基本不受溫度、水泥摻量、水泥類型和外加劑的影響，但其中鈣質集料、礦物摻合料、高爐和冶金渣也會漂浮，從而造成水泥含量的高估，此外，在第1分鐘內水泥水化反應劇烈，會干擾集聚劑的吸附。

化學滴定法[19]基于Cl-守恒原理和Ca2+濃度與水泥含量的關系分別測定新拌混凝土中水和水泥的含量。首先，向水泥-水懸浮液中加入稀硝酸，使水泥中的鈣全部溶解，與預先建立的Ca2+濃度與水泥含量的標定曲線比對，以此確定水泥的含量。向另一份新拌混凝土樣品中加入已知體積和濃度的NaCl溶液，基于Cl-守恒原理，根據Cl-在混合溶液中濃度計算出水的體積，當樣品中含有其他含氯化合物時，需先測定樣品中Cl-含量，試驗表明，由于部分水被集料所吸收，該方法測出的水含量更接近自由水的含量，而非用水量。基于上述原理發明的混凝土質量監測儀(concrete quality monitor, CQM)在美國得到了廣泛的應用。Howdyshell[20]的試驗結果表明，使用CQM測定水泥的標準偏差約為5%，而水的標準偏差略高，對水膠比的整體測算誤差在10%以內。但是任何影響混凝土中鈣含量的因素都會影響鈣含量的準確測定，當摻入粉煤灰時，水泥含量的測定結果十分不穩定，且有較大的偏差，需要重新建立修正曲線。

Troxler電子實驗室[21]基于核子法推出了水-水泥測量儀(Troxler4430)。以锎-252作為中子源向試樣發射的中子可以被氫原子加熱，由于混凝土中存在的大部分氫都在水中，因此可以通過探測熱中子的數量來反映水的數量。以镅-241作為光子源發射的光子能夠被原子序數大于14的元素(在水泥中主要是鈣)吸收，而鈣含量與水泥含量直接相關，因而能夠測定水泥含量。但是，同化學滴定法一樣，該方法依賴鈣元素含量與水泥含量相關性，因此，當膠凝材料化學成分改變時，標定曲線必須重新建立。而且，膠凝材料中鐵元素的原子序數同樣大于14，可能會對測定結果造成影響。

上述水泥或膠凝材料總量測定方法的原理及特點總結如表1所示。

表1 水泥或膠凝材料總量的測定方法Table 1 Test methods for mass of cement or cementitious materials

2.2 摻合料用量的測定

近年來，摻合料已經成為混凝土中最常用的膠凝材料組分之一，它能夠替代部分水泥，用于提高經濟性，改善新拌混凝土的工作性，提高硬化混凝土長期力學性能和耐久性。用量最大的摻合料是粉煤灰和礦渣粉，由于它們的粒徑大小與水泥十分相近，通過物理篩分方式很難準確測定出新拌混凝土中的摻合料含量，因此，學者們大多根據摻合料自身特有的化學成分或物理性質來測定摻合料含量，這些方法多數存在于水泥中摻合料含量的測定方法中，幾乎沒有直接應用于新拌混凝土。

目前測定水泥中摻合料含量的主流方法為選擇性溶解法。該方法的原理是利用某種溶液使三種主要膠凝材料(水泥、礦渣粉、粉煤灰)中的一種或兩種不溶解，而其他組分基本溶解，從而進行定量測定。《水泥組分的定量測定》(GB/T 12960—2007)[22]中使用鹽酸溶液和pH值為11.60的乙二胺四乙酸(EDTA)標準溶液確定含有礦渣粉和粉煤灰的水泥試樣中各種摻合料的含量，粉煤灰在前者中幾乎不溶解，而粉煤灰和礦渣粉在后者中幾乎不溶解。劉書艷[23]將規范中的方法應用于新拌混凝土中摻合料含量的定量測定，并用集料含泥量和粉煤灰0.08 mm方孔篩篩余量對計算公式加以修正，發現新拌混凝土中摻合料含量的測定值和實際值呈良好的線性關系，但礦渣粉含量的測定是在粉煤灰含量測定結果的基礎上獲得的，因此測定值與實際值的偏差會由于累計而增大。她指出，水泥在前幾分鐘的水化產物量較少，對摻合料的測定結果幾乎沒有影響，此外，也可采用無水乙醇終止水化或利用修正系數來減小誤差，而Clear[24]認為可以現場取樣后將試樣冷藏以消除水化反應的影響。《水泥組分的定量測定》(GB/T 12960—2019)[25]中改用硝酸溶液并修改了計算公式，減小了粉煤灰含量的測定對礦渣粉含量測定結果的影響。此外，該規范還提供了硫化物測定法來測定礦渣粉的含量，但礦渣粉中硫元素的含量并不穩定，因此該方法的準確性不如選擇性溶解法。

閆敏等[26]用EDTA標準溶液滴定單摻粉煤灰的新拌混凝土過篩砂漿中的Ca2+含量，得出了Ca2+含量y與粉煤灰摻量x的線性關系：

y=-0.619 8x+49.402(R2=0.986)

(1)

該方法對試驗設備要求少，只需20～30 min，但當水泥和粉煤灰類型改變時，必須重新建立標定曲線，且只適用于單摻粉煤灰的情況。

唐洪靜等[27]利用X射線熒光光譜法對P·O水泥中CaO含量進行測定，并與標定曲線比對來確定粉煤灰的含量，通過分析該方法誤差在1%以內。該方法需要提前獲知水泥和粉煤灰中CaO的含量以建立標定曲線，且無法應對復摻膠凝材料中摻合料的測定。

楊再富等[28]和李雙欣[29]利用水泥和粉煤灰的密度差異，在已知兩者密度且測得干燥的膠凝材料混合物密度的情況下經過簡單計算即可測出粉煤灰的含量，該方法的耗時約24 h，且誤差在10%左右。該方法的測定時間主要花在了利用烘箱烘干膠凝材料上，如果采用更快的烘干工具，如微波爐等，能夠大大縮短測定時間。相較于選擇性溶解法，密度法操作更簡單，但只能用于單摻粉煤灰或礦渣粉的情況。

礦物摻合料的用量會影響新拌混凝土孔隙溶液的離子濃度和連通性，從而引起通過新拌混凝土的電磁波衰減程度變化[30]。基于此原理，陳偉等[31]提出了測定摻合料含量的電磁波振幅法，發現新拌混凝土的電磁波振幅與某種摻合料的含量呈線性關系，且與含水量和減水劑無關。線性關系如下：

礦渣粉摻量x與電磁波振幅y：

y=15 067+249.73x(R2=0.978 1)

(2)

粉煤灰摻量x與電磁波振幅y：

y=13 730+217.95x(R2=0.978 5)

(3)

對于電磁波振幅法，雙摻或多摻時摻量與電磁波振幅的關系還有待進一步研究。

任海波[32]根據測試時間t的不同，建立了新拌混凝土電阻率y與水泥用量x1、粉煤灰用量x2、礦渣粉用量x3和水膠比x4的多元線性方程。

t=10 min時：

y=7.895 93-0.007 33x1+1.306 52x2+2.628 20x3-5.136 11x4(R2=0.792)

(4)

t=20 min時：

y=7.535 22-0.006 97x1+1.307 92x2+2.585 52x3-4.733 89x4(R2=0.791)

(5)

可以看出，該方法對測定時間很敏感，也會受到水泥和摻合料類型的影響。此外，有文獻表明，溫度[33-34]和濕度[34]都對新拌混凝土的電阻率有著較大的影響。最后，由于僅有一個多元線性方程，該方法只能用于校驗礦物摻合料的用量，而不能用于直接測定。

上述摻合料用量測定方法的原理及特點總結如表2所示。

表2 摻合料用量的測定方法Table 2 Test methods for mass of admixtures

2.3 用水量或水膠比的測定

在膠凝材料一致的情況下，水膠比決定了硬化混凝土的強度，通常來說，水膠比越大，用水量越多，混凝土強度越低。用水量的測定除了前述的化學滴定法、核子法外，還可以使用微波法、介電常數法等，而水膠比的測定則可以使用電阻率法、Kansas水膠比儀、新拌混凝土測定儀(fresh concrete tester, FCT)和W-Checker新拌混凝土水膠比測定儀等。

微波法利用微波加熱新拌混凝土從而快速蒸發其中的水分，避免由測定時間長、水泥水化造成的測定誤差。Naik等[35]利用微波爐測定了砂石骨料和新拌混凝土的含水量，但發現在微波加熱過程中，集料可能會發生爆裂，使測出來的含水量偏高。張景琦等[36]指出，水泥中的石膏含有約占水泥總質量1%的結晶水，可能會給結果帶來一定的誤差。美國標準ASSHTO T 318-15(2019)[37]對用微波爐測定新拌混凝土含水量的操作規程做了詳細規定：將1 500 g新拌混凝土用玻璃纖維布包裹后在900 W的微波下加熱5、5、2 min后稱量，以此測定含水量，該方法的標準差為4.9 kg/m3。

相對介電常數能夠反映介質在電場作用下存儲電荷的能力，水的相對介電常數在80左右，而集料、膠凝材料的相對介電常數在3～8，因此新拌混凝土的相對介電常數主要由含水量決定。Bhargava等[38]發現新拌混凝土含水量與相對介電常數呈良好的線性關系，陳偉等[31]發現該線性關系幾乎不受水泥類型和礦物摻合料含量的影響，并在考慮溫度、含氣量的影響后建立了新拌混凝土中體積含水量V的計算公式[39]。

(6)

(7)

式中：V1代表含氣量；ε代表相對介電常數；b代表介電常數經驗修正系數，取4.73；T代表溫度；αε代表水的介電常數隨溫度變化系數(-0.290 ℃-1)。試驗表明，該計算模型對于砂漿和新拌混凝土的含水量測定都有較好的精度[39]。

弓國軍等[40]在總結前人的研究后發現，新拌混凝土的電阻率與其水膠比的關系較為復雜：含水量較低時，電阻量隨水膠比增大而增大；含水量較高時，電阻率隨水膠比增大而減小。Mancio等[41]建立了電阻率與水膠比的一元二次關系式：

不摻粉煤灰：

y=-16.232x2+22.019x-2.076 3(R2=1)

(8)

摻25%(質量分數)粉煤灰：

y=17.021x2+25.3x-1.901 6(R2=0.999 7)

(9)

式中：y代表新拌混凝土的電阻率；x代表水膠比。該方法能夠快速確定水膠比，且誤差在1%以內。然而，電阻率極大地受到水泥類型[42]和礦物摻合料含量[43]的影響，因此，當原材料發生改變時，標定曲線需要重新建立，需要進行大量的準備試驗。此外，Obla等[44]的試驗表明，電阻率用于估計含水量更為合適，誤差約為7.4 kg/m3，但和其他方法相比準確度還是偏低。

美國堪薩斯州交通部在Bavelja壓篩法[45]研究的基礎上開發了Kansas水膠比儀。該裝置通過壓篩將水泥漿與集料分離，使用濁度計測定水泥漿的濁度，并與預先建立的濁度與水膠比關系的標定曲線相比對，以測定新拌混凝土的水膠比，該裝置在實驗室中的測定誤差不超過1%[46]。然而，Fox等[47]在調查報告中指出，上述結論來源于實驗設計中的變量混淆，試驗表明該裝置更適用于水泥含量的測定而非水膠比的測定，因為該裝置對于水含量的變化并不敏感。此外，礦物摻合料對濁度的影響還有待研究。

英國Colebrand公司基于混凝土稠度和水膠比相關的原理開發了FCT[48]。該裝置通過測定探頭在新拌混凝土中旋轉時受到的扭矩得到FCTM(10個點扭矩的平均值)，而儀器內置了由廠家經過上千次試驗確定的兩套曲線圖，反映了FCTM、坍落度與水膠比的對應關系，水膠比和28 d抗壓強度之間的關系。結合實驗室和現場測試數據便可以確定標定號，從而確定水膠比，無須重新建立標定曲線。當礦物摻合料替代部分水泥時也有較好的精度，測定偏差在7%以內[49]。

日本圓井株式會社基于體積平衡原則和體積密度測定法開發了W-Checker新拌混凝土水膠比測定儀[50]，測定方法基于式(10)、(11)。

體積平衡公式：

(10)

體積密度公式：

(11)

式中：Vg代表容量筒的體積；α代表混凝土的含氣量；MG、MS、MC、MW分別代表粗集料、細集料、膠凝材料和水的質量；ρG、ρS、ρC、ρW分別代表粗集料、細集料、膠凝材料和水的密度；ρ0代表新拌混凝土的表觀密度。在式(10)、(11)中，粗細集料的質量MG和MS是容易測得的，因此，只需在現場再測定含氣量α和新拌混凝土表觀密度ρ0，便能很容易得到膠凝材料和水的質量。周紫晨等[50]的試驗表明，該儀器的單位用水量測定誤差范圍為-1.8%～2.1%，單位水泥用量測定誤差范圍為-0.3%～0.7%。該儀器的優點在于測定結果不會因原材料的變化而需要調整，適用于復摻粉煤灰和礦渣粉的高性能混凝土，但也要考慮集料，尤其是細集料的質量損失對測定結果的影響。該裝置已成功應用于港珠澳大橋工程現場新拌混凝土水膠比的監控[51]。

上述用水量或水膠比測定方法的原理及特點總結如表3所示。

表3 用水量或水膠比的測定方法Table 3 Test methods for mass of water or water-binder ratio

綜上所述，微波法是一種效率極高的用水量測定方法，已通過美國標準認證。而介電常數法、電阻率法、Kansas水膠比儀、FCT都屬于利用混凝土拌合物的物理性質間接反映其水膠比的方法，但這些物理性質會隨著原材料，特別是膠凝材料的改變而改變，并且水化反應也可能對測定的結果造成一定的影響。W-Checker新拌混凝土水膠比測定儀的測定結果相對穩定，因為它是一種直接測定含量的方法，并且已在工程實踐上得到應用。

3 配合比快速分析方法的討論

準確而快速地測定新拌混凝土各組成材料的含量，通過驗證其配合比來進行混凝土質量的事前或事中控制是十分必要的。經過以上的綜述和分析，提出以下幾點討論：

1)新拌混凝土配合比分析方法應當以準確、快速、簡單和適用為原則，需要能夠在普通的攪拌站或施工現場實驗室進行且精度需滿足質量控制要求，從取樣到測試必須在水泥水化的誘導期內完成，應控制在3 h以內。

2)新拌混凝土中集料含量測定的精度要求相對較低，采用排水法[1]、Dunagan法[5]已能夠滿足要求。這兩種方法獲得的是集料在飽和面干狀態的質量，如果要獲得干燥狀態下的質量，需要進行烘干后稱重。部分方法對粗細集料中較大或較小的顆粒進行修正，以此確定與設計計算的配合比經過修正后的真實誤差，從而判斷測量方法的準確度，確認方法的誤差大小和適應性，這從了解方法自身的精度出發，是合理的。但若從評判實際混凝土中的實際粗細集料用量而言，粒徑大于4.75 mm的顆粒就可認為是粗集料，而粒徑小于等于4.75 mm的顆粒是細集料和膠凝材料，其中粒徑大于0.08 mm的膠凝材料由于活性很低，只起填料作用，也應作為細集料考慮。若使用0.15 mm作為細集料與膠凝材料的分界線，會高估實際起到作用的膠凝材料含量，因此，盡管在實踐上存在難度，仍應嘗試使用0.08 mm方孔篩作為細集料與膠凝材料的分界線。粗細骨料含量測量的誤差主要源于篩分不夠充分或膠凝材料附著在骨料上，結果偏高，但總體上誤差不大。

3)膠凝材料用量的測定方法非常多，比較典型的有恒定中和法、Dunagan法、Willis-Hime法、密度法、浮選法、化學滴定法、核子法等，其中Dunagan法、Willis-Hime法、密度法、浮選法都是直接測定水泥的質量，而其他方法則需要建立標定曲線來確定水泥的含量。這些方法最初多用于分析不含礦物摻合料的傳統混凝土，因此大多數方法的測定誤差會受到水泥品種和礦物摻合料加入的影響，存在操作難度高或適用性不強的問題。基于絮凝法發明的RAM速度快,精度高，受水泥品種和摻合料用量等影響較小，能夠實現測定自動化，且僅需15 min，標定曲線與泥砂含量修正曲線也很容易通過預試驗獲得，是一種較為理想的測定方法。此外，由于集料含量的測定相對準確，如能準確測定水用量，采用減量法，即采用新拌混凝土總重減去集料總重和用水量的方法計算出膠凝材料的含量，也能較準確地確定膠凝材料的總量。采用篩分法確定骨料含量時集料中的泥、泥塊易被判斷為膠凝材料，從而高估膠凝材料的總量，因此，含泥量的修正是必要的。

4)選擇溶解法在先前的研究中主要針對含有礦物摻合料的膠凝材料而非新拌混凝土，卻是唯一適用于雙摻粉煤灰和礦渣粉情況的方法。由于水泥在前幾分鐘的水化產物量較少，對摻合料的測定結果幾乎沒有影響。選擇性溶解法的標準試驗采用滴定法進行化學分析，操作比較復雜，需要較長的試驗時間，因此需要通過改進或簡化試驗過程來提高其在工程應用上的可能性。可考慮在選擇性溶解法的理論基礎上，采用溶解減量法進行試驗優化，將分離出的膠凝材料分為兩份:一份加入稀硝酸溶解水泥，得到水泥的質量；另一份加入pH值為11.60的EDTA溶液，同時溶解水泥和礦渣粉，得到粉煤灰質量，即可得出水泥和各摻合料的含量。而X射線熒光射線法、密度法、電磁波振幅法在測定時較為簡便，但都只適用于單摻一種摻合料的情況。電阻率法簡便且速度極快，融入了多個配合比參數，但受時間、溫度、濕度等參數的影響較大，且只能用于校驗。

5)微波法是一種簡單且快速的測試方法，可以測定出拌合物中的總用水量，雖然水泥的水化會使微波法測得的用水量偏低，但烘干時間短，所以影響很小。為防止集料在加熱過程中爆裂，可以采用美國標準[37]中的玻璃纖維布包裹。介電常數法適用性好，且測定過程簡單快速，是一種值得繼續深入研究的方法。

4 結 語

通過以上的綜述和分析，可以形成一套完整的、適用性廣的新拌混凝土配合比快速分析方法。具體為：首先取新拌混凝土樣，采用微波法快速測定用水量；同時另取一份新拌混凝土樣，使用4.75 mm及0.08 mm篩作為粗細集料的分級篩，采用在水中稱重的方法確定粗細集料的質量；最后采用減量法確定膠凝材料總質量，若僅測定水膠比，可以采用新拌混凝土測定儀或W-Checker新拌混凝土水膠比測定儀等儀器。對于摻合料含量的測定，可以通過向分離出的水泥漿中加入絮凝劑(PAM)的方法使膠凝材料快速沉降下來后用微波烘干，得到干燥狀態下的膠凝材料。在單摻情況下，密度法較為簡便；而在復摻情況下，若水泥、粉煤灰和礦渣粉含量均未知，可考慮采用優化后的溶解減量法確定它們的含量，并通過快速試驗或取樣后低溫儲存減少因水化反應引起的誤差。