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摘要：混凝土原材料组分只要包括水、水泥、砂石等粗细集料、矿物掺合料和外加剂等。它们共同决定了混凝土材料的性能，而其中水、水泥和粗细集料起主导作用。硬化混凝土原材料组分测定可以为评价混凝土质量和预测混凝土长期性能特别是其耐久性提供科学依据，具有重要的工程和科学 研究意义。由于不同龄期的硬化混凝土的水化程度有较大的差异，其中化学物质的含量随着龄期的发展也在改变，粗细集料和水泥石的黏接程度也有一定的差异。本研究提出了利用化学分析法和 XＲD 方法测定 7、28、90 d 龄期的硬化混凝土中水泥石中的 Ca 元素含量，经计算后可得到硬化混凝土中水泥含量的测定方法，并对 7、28、90d龄期的硬化混凝土粗细集料含量进行了研究。
关键词：硬化混凝土；水泥含量；粗细集料；测定方法
混凝土原材料组分决定了混凝土材料的性能。硬化混凝土原材料组分测定可以为评价混凝土质量和预测混凝土长期性能特别是其耐久性提供科学依据，具有重要的工程和科学研究意义。混凝土硬化过程是长期的动态过程，包含了复杂的物理化学反应，水泥等胶凝材料发生了水化并产生新的水化产物。同时，硬化胶凝材料浆体与骨料等固化胶结在一起。这使硬化混凝土原材料组分测定非常困难。混凝土原材料组分测定主要包括单位质量或体积混凝土内自由水含量、水泥含量、矿物掺合料用量、外加剂用量、粗细集料用量和含气量的测定，以及各原材料的成分组成。硬化混凝土原材料组分测定可以为评价混凝土质量和预测混凝土长期性能特别是其耐久性提供科学依据，具有重要的工程和科学研究意义。混凝土硬化过程是长期的动态过程，包含了复杂的物理化学反应，水泥等胶凝材料发生了水化并产生新的水化产物。同时，硬化胶凝材料浆体与骨料等固化胶结在一起，这使硬化混凝土原材料组分测定非常困难。
一、试验方法
砂的细度模数为 2.54；石子为人工碎石，粒 径 为10～40 mm，砂石集料均洗除石粉和泥质后并晾干，混凝土减水剂为固体聚羧酸减水剂。混凝土配合比见表。
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1、硬化混凝土中水泥含量的试验方法
（1）化学分析法。分别将龄期为 7、28、90 d 的硬化混凝土破碎后进行机械筛分，收集得到的纯净水泥石粉末，运用化学分析方法测定出水泥石的 CaO 和 SiO2 的含量 X1，代入根据式进行计算，可得到混凝土中的原始水泥含量。
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（2）XＲD 法。分别将龄 期 为 7、28、90 d 的硬化混凝土破碎后进行机械筛分，收集得到的纯净水泥石粉末，掺入纯净的Ca（OH）2粉末（Ca（OH）2 的质量占总质量的 30%［1］），倒入适量的混合物放置玛瑙研钵中研磨 10 min，筛分后收集粒径小于 100 μm 的混合物颗粒，运用 XＲD 手段并经计算分析后得到水泥石和 Ca（OH）2 的混合物中各种化合物的种类及其质量分数，减去掺入的 Ca（OH）n 中的 Ca 元素含量，算出其中 Ca 元素的质量分数，折算成混凝土中的 Ca 元素质量分数后代入式，可计算出混凝土中的原始水泥含量。
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2、硬化混凝土中粗细集料含量的试验方法。基于砂浆与粗集料热膨胀率差异原理，将各配合比各龄期的硬化混凝土破碎后成粒后在300 ℃ 的温度下煅烧，急冷后在球磨机内粉末破碎，优化破碎时间为 5 min，破碎完成后筛分得到粗集料并称量，通过酸溶解计算出细集料的含量。由于相同粉磨条件下水泥石易磨性明显高于石英砂，故在合适粉磨时间下两者粒径差别较大，可通过风力选粉快速高效地分离细集料和水泥石粉体。筛分得到的石子质量除以理论的石子掺量成为粗集料接近率，酸溶解后得到的砂子质量除以理论的砂子掺量成为细集料接近率。
二、试验结果
1、硬化混凝土原始水泥含量的试验结果
（1）化学法分析硬化混凝土原始水泥含量的试验结果。化学分析法得出水泥石的 CaO 和 SiO2 含量后，通过式计算得到的各混凝土中水泥含量见表。
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（2）XＲD 法分析硬化混凝土原始水泥含量的试验结果。利用 XＲD 并通过计算得到各混凝土的水泥石中的化学成分及其含量，通过各化合物的质量比和化学式中 Ca 元素的含量计算出水泥石的 Ca 元素含量，折算成混凝土中的 Ca 元素含量后，代入公式可求得混凝土中的水泥含量（kgm3）计算。
2、粗细集料的试验结果
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3、硬化混凝土原始水泥含量测定方法的试验结果和分析。现将试验结果的误差定义为各方法得到的试验结果与硬化混凝土中原始水泥用量之间的差值，各龄期、水灰比的硬化混凝土在不同试验方法下测得的水泥用量的试验误差，由试验结果可看出化学分析法和 XＲD 法在测定硬化混凝土原始水泥含量方面均有 着较好的表现，而化学分析法的结果更为精确，其样品制作简单，试验过程简便，试验成本也更低，因此通过化学分析测定硬化混凝土中的水泥含量更适合运用于工程实践和推广。此外，化学分析法中通过分析 CaO 含量得到的硬化混凝土水泥用量结果较通过分析 SiO2 含量得到的硬化混凝土水泥用量结果准确性较高，而通过分析 SiO2 含量得到的硬化混凝土水泥用量结果大多偏高，这可能是因为现在的机械筛分技术不能将硬化混凝土中的细集料和水泥石完全分离，这也为以后的科研工作提出了更多的问题和方向。
4、硬化混凝土原始粗细集料含量测定方法的试验结果和分析，试验结果表明，对 7、28、90 d 的硬化混凝土的试块，通过煅烧、急冷、粉磨破碎和筛分并酸溶解后测定的粗细集料含量和原始用量相比有着较好的接近率，其中优化粉磨破碎的时间对于试验结果的精度有着较大影响。本研究进行了硬化混凝土中水泥和粗细集料用量的测定方法试验研究，水泥含量的测定方法包括化学分析法和XＲD 法，其中化学分析法包括 CaO 和 SiO2 法，试验表明化学分析法和 XＲD 法相比有着样品制作要求较低，试验过程简便，试验成本低和试验结果准确率高等优点。对于本试验中未掺入矿物掺合料的硬化混凝土，化学分析法中的CaO 法和 SiO2 法均有着较高精度，相比之下 CaO 法更为理想，但由于工程中大多不会在配制混凝土前除去粗细集料中的石粉、泥质等杂质，故引进的杂质对试验精度会有一定的误差，而对于工程实践中使用较为普遍的掺入矿物掺合料的硬化混凝土来说，由于矿物掺合料引入的少量 Ca 元素和大量的 Si 元素，将降低 CaO 法的试验精度，而 SiO2 法将得到的非常大的试验误差，因此相对而言化学分析法中的CaO 法更适合运用于科学研究和工程实践；粗细集料含量的测定方法为对硬化混凝土进行高温煅烧、急冷、粉磨破碎后筛分并酸溶解，此方法对 7、28、90 d 龄期的硬化混凝土均有较为准确的试验结果，龄期的影响并不显著。
目前关于硬化混凝土中水泥含量和粗细集料的测定方法国内外没有统一标准，造成科研和工程应用领域的困难。研究的硬化混凝土原始水泥含量测定的方法是通过化学分析和 XＲD 手段测定出混凝土中的 CaO（SiO2）或 Ca 元素含量，结合混凝土原材料水泥中的 CaO（SiO2）或 Ca 元素含 量和硬化混凝土的干密度可计算出硬化混凝土中的原始水泥含量，结果表明化学分析法（CaO）效果最好；硬化混凝土中粗细集料含量的测定方法主要是通过破碎、加热和筛分并进行酸溶解的手段，结果表明不同龄期的样品均取得了较好的试验。
参考文献：
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［2］ 李悦，童欢，杨进波．硬化混凝土原始组分测定方法综述［J］．混凝土，2018（10）：33 － 37．
［3］ 吕林女，何永佳，胡曙光．废弃混凝土组分分离试验研究［J］．建筑材料学报，2018，11（6）25．
［4］ 陆秀峰，刘西拉，覃维祖．从混凝土二维截面推测骨料粒径分布［J］．岩石力学与工程学报，2019（17）：12．
［5］ 陆秀峰，刘西拉，覃维祖．混凝土数字图像自动分析系统［J］．四川建筑科学研究，2017（4）：69 － 73．