在高性能混凝土的設(shè)計(jì)中，同時(shí)滿足相互矛盾的要求（如高流動(dòng)性[1]、[2]、[3]和高凝聚力[4]、[5]、[6]）并不容易。長(zhǎng)期以來(lái)，由于尚不清楚各種混凝土混合參數(shù)如何影響混凝土性能以及如何優(yōu)化這些參數(shù)以獲得最佳性能，大多數(shù)工程師依賴試拌來(lái)設(shè)計(jì)混凝土混合物。這種方法耗時(shí)且費(fèi)力，對(duì)于應(yīng)對(duì)原料性能的突然變化反應(yīng)遲緩。為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)開展了大量關(guān)于混凝土流變學(xué)控制參數(shù)的研究[7]、[8]、[9]。顯然，影響流變性的因素包括含水量[10]、[11]、[12]、堆積密度（PD，一個(gè)無(wú)量綱物理參數(shù)，考慮了顆粒混合物的形狀、角度和紋理[13]、[14]、[15]以及原料的表面積[16]、[18]。通過(guò)膜厚理論的概念，可以得出膜厚度（結(jié)合了含水量、PD和表面積的影響）從根本上決定了混凝土的新鮮性能[19]、[20]、[21]。膜厚度分為三個(gè)層次：首先，混凝土混合物的流動(dòng)需要砂漿來(lái)潤(rùn)滑粗骨料（CA）顆粒；其次，砂漿混合物的流動(dòng)需要漿體來(lái)潤(rùn)滑細(xì)骨料（FA）顆粒；最后，漿體混合物的流動(dòng)需要水來(lái)潤(rùn)滑粉體顆粒。因此，膜厚度是平均水膜厚度（WFT）、平均漿體膜厚度（PFT）和平均砂漿膜厚度（MFT）的集合表示[22]、[23]、[24]。

WFT是指覆蓋在粉體顆粒上的水膜的平均厚度。在WFT的研究中，李等人[25]和吳等人[26]通過(guò)將WFT與漿體的流動(dòng)性相關(guān)聯(lián)，證明了過(guò)量水膜理論的準(zhǔn)確性。葉等人[27]以及張和潘塞薩爾[28]發(fā)現(xiàn)WFT與砂漿和混凝土的流變性能之間存在滿意的相關(guān)性。梅迪普爾和卡亞特[29]以及邱等人[30]表明WFT可以可靠地用于估算水泥漿體的流動(dòng)性。

PFT是指覆蓋在FA顆粒上的漿體膜的平均厚度。在PFT的研究中，托雷斯等人[31]證明較厚的PFT可以通過(guò)減少孔隙率來(lái)降低滲透率并提高強(qiáng)度。普拉丹等人[32]和史等人[20]得出結(jié)論，PFT和WFT可以作為預(yù)測(cè)混凝土混合物流動(dòng)性的工具，并提供了設(shè)計(jì)圖表。李等人[24]報(bào)告稱使用PFT能夠預(yù)測(cè)混凝土的屈服應(yīng)力。左等人[33]主張PFT至少應(yīng)為最大顆粒尺寸的十分之一，以消除自密實(shí)混凝土的互鎖現(xiàn)象。李等人[34]提出了一種基于閾值漿體層厚度的自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法。

MFT是指覆蓋在CA顆粒上的砂漿膜的平均厚度。在MFT的研究中，內(nèi)維爾[35]指出，過(guò)量的砂漿膜對(duì)于混凝土具有滿意的施工性能是不可或缺的。陳等人[36]證明砂漿涂層厚度和漿體涂層厚度是流動(dòng)或自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵參數(shù)。李等人[23]報(bào)告稱MFT不僅在流動(dòng)性方面起著關(guān)鍵作用，還在抗裂拉伸強(qiáng)度方面起著關(guān)鍵作用，并提出了一種基于MFT的輕質(zhì)骨料自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)方法。拉沙德[37]主張使用高凝聚力的厚砂漿膜來(lái)提高混凝土的施工性能。

為了獲得WFT、PFT和MFT，測(cè)量PD是必不可少的。到目前為止，固體混合物的PD是直接測(cè)量的（如圖1(a)所示），并被視為在不同含水量下整個(gè)固體部分的最高固體濃度[38]、[39]。這種方法可以稱為直接測(cè)量方法，被研究人員和工程師廣泛采用[34]、[40]、[41]。它可以提供滿意的PD結(jié)果，但也有一些需要改進(jìn)的缺點(diǎn)。對(duì)于每種混凝土混合物，都需要使用混凝土攪拌機(jī)多次混合CA-FA-粉體混合物來(lái)完成PD的測(cè)量。這些繁瑣的程序耗費(fèi)大量時(shí)間和精力。更重要的是，由于CA和FA-粉體在混合物中容易分離，因此難以均勻取樣。由于直接測(cè)量方法需要多次取樣和測(cè)試CA-FA-粉體混合物，保持一致的操作可能很困難，從而可能導(dǎo)致偶爾出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)誤差。

為了解決直接測(cè)量方法的上述缺點(diǎn)，本研究提出并展示了一種兩部分堆積密度測(cè)量方法（2p-PD方法）。這種方法避免了混合和測(cè)試CA-FA-粉體混合物的過(guò)程，預(yù)計(jì)可以大大縮短PD測(cè)量的時(shí)間，并能夠?yàn)榇_定WFT、PFT和MFT（作為混凝土施工性能的指標(biāo)）提供更穩(wěn)定的結(jié)果。為了證明所提出方法的可行性和準(zhǔn)確性，測(cè)量PD并隨后計(jì)算WFT、PFT和MFT，共制備了25種含有采石場(chǎng)廢料粉塵（QWD）的混凝土混合物。選擇QWD是因?yàn)槠鋸U棄性質(zhì)。分析了作為施工性能指標(biāo)的WFT、PFT和MFT的效果。比較了直接測(cè)量方法和2p-PD方法的結(jié)果，并討論了后者的優(yōu)點(diǎn)。最后，本研究得出結(jié)論，2p-PD方法是一種簡(jiǎn)單且可靠的方法，可用于測(cè)量PD，進(jìn)而確定WFT、PFT和MFT。