混凝土拌合物性能和抗压强度测定-建筑材料

【任务背景】　根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2015）中针对商品混凝土规定：一是商品混凝土进场时，必须对混凝土拌合物的主要技术性质进行全数检查，看其是否符合配合比设计的稠度要求等；二是混凝土强度等级必须符合设计要求。只有符合上述要求的混凝土才能进场使用。故商品混凝土厂家进入施工现场前，必须按规定完成相关性能检测并出具相应的检测报告。作为监理员、施工员则必须按要求全数检查进场的混凝土拌合物相关质量，现场察看检测质量证明文件，并采用观察法判定拌合物是否有离析的现象；另外，还需按规定方法随机抽样进行混凝土强度复验。

1.普通混凝土质量检验取样与试验一般规定

1）普通混凝土拌合物性能试验、强度试验试样取样

普通混凝土拌合物性能试验、强度试验试样取样，应满足表3-30中的相关要求。

表3-30　普通混凝土拌合物性能试验、强度试验试样取样要求

2）普通混凝土拌合物性能试验一般规定

①骨料最大公称粒径应符合行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52—2006）的规定。

②试验环境相对湿度不宜小于50%，温度应保持在（20±5）℃；所用材料、试验设备、容器及辅助设备的温度宜与试验室温度保持一致。

③现场试验时，应避免混凝土拌合物试样受到风、雨雪及阳光直射的影响。

④制作混凝土拌合物性能试验用试样时，所采用的搅拌机应符合现行行业标准规定。

⑤试验设备使用前应经过校准。试验仪器设备应具有有效期内的计量检定或校准证书。

3）试验室混凝土试样的制备

试验室制备混凝土拌合物的性能试验试样与混凝土抗压强度试验试样的制备方法相同。试样制备中搅拌应符合下列规定：

①混凝土拌合物应采用搅拌机搅拌，搅拌前应将搅拌机冲洗干净，并预拌少量同种混凝土拌合物或水胶比相同的砂浆，搅拌机内壁挂浆后将剩余料卸出。

②称好的粗骨料、胶凝材料、细骨料和水应依次加入搅拌机，难溶和不溶的粉状外加剂宜与胶凝材料同时加入搅拌机，液体和可溶外加剂宜与拌合水同时加入搅拌机。

③混凝土拌合物宜搅拌2min以上，直至搅拌均匀。

④混凝土拌合物一次搅拌量不宜少于搅拌机公称容量的1/4，不应大于搅拌机公称容量，且不应少于20L。

⑤试验室搅拌混凝土时，材料用量应以质量计。骨料的称量精度应为±0.5%；水泥、掺合料、水、外加剂的称量精度均应为±0.2%。

在试验室制备混凝土拌合物时，还需增加记录以下内容：

①试验环境温度。

②试验环境湿度。

③各种原材料品种、规格、产地及性能指标。

④混凝土配合比和每盘混凝土的材料用量。

2.混凝土拌合物坍落度试验

1）试验标准及适用范围

本试验依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080—2016）进行。

本试验方法适用于骨料最大公称粒径不超过40mm，坍落度不小于10mm的混凝土拌合物坍落度的测定。

2）试验目的

评定混凝土拌合物的和易性中的流动性（稠度）。

3）仪器设备

（1）坍落度仪

坍落度仪包括坍落度筒、测量标尺、平尺、底板、捣棒、漏斗，如图3-22所示。

坍落度筒是金属制成的截头圆锥形筒，上下截面平行并与锥体轴心垂直，筒外两侧焊把手两只，近下端两侧焊脚踏板。坍落度筒尺寸：底部内径为200mm；顶部内径为100mm；高度为300m。

测量标尺：高度≥350mm，直径≥15mm。

平尺：长度300mm。

捣棒：直径16mm、长（600±5）mm，一端为弹头形的金属棒。

（2）其他用具

钢尺（量程≥300mm）2把，镘刀、小铁铲等。

图3-22　坍落度试验仪器设备示意图

1—坍落度筒；2—测量标尺；3—平尺；4—底板；5—捣棒；6—漏斗

4）试验步骤及试验结果

①湿润坍落度筒及底板，在坍落度筒内壁和底板上应无明水。底板应放置在坚实水平面上，并将筒放在底板中心，然后用脚踩住两边的脚踏板，坍落度筒在装料时应保持固定位置。

②把按要求取得的混凝土试样用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度约为筒高的1/3。每层用捣棒插捣25次。插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面；浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土，并用抹刀抹平。

③清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒并轻放于试样旁边（坍落度筒的提离过程应在3~7s内完成；从开始装料到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成）。当试样不再继续坍落或坍落时间达30s时，用钢尺测量出筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，作为该混凝土拌合物的坍落度值。混凝土拌合物坍落度值测量应精确至1mm，结果应修约至5mm。

④如坍落度筒提离后混凝土发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样另行测定；如第二次试验仍出现上述现象，则表示该混凝土和易性不好，应予以记录备查。

3.混凝土拌合物坍落度经时损失试验

1）试验标准

本试验依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080—2016）进行。

2）试验目的

用于测定混凝土拌合物的坍落度随静置时间的变化。

3）主要仪器设备

同坍落度试验。

4）试验步骤及试验结果

①应测量出机时的混凝土拌合物的初始坍落度值H0。

②将全部混凝土拌合物试样装入塑料桶或不被水泥浆腐蚀的金属桶内，应用桶盖或塑料薄膜密封静置。

③自搅拌加水开始计时，静置60min后应将桶内混凝土拌合物试样全部倒入搅拌机内，搅拌20s，进行坍落度试验，得出60min坍落度值H60。

④计算初始坍落度值与60min坍落度值的差值，可得到60min混凝土坍落度经时损失试验结果。当工程要求调整静置时间时，则应按实际静置时间测定并计算混凝土坍落度经时损失。

4.混凝土拌合物维勃稠度试验

1）试验标准

本试验依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080—2016）进行。本试验方法宜用于骨料最大公称粒径不大于40mm，维勃稠度为5~30s的混凝土拌合物。

2）试验目的

混凝土拌合物维勃稠度的测定。

3）主要仪器设备

①维勃稠度仪：由容器、滑杆、圆盘、旋转架、振动台和控制系统组成，常见的两种型号构造如图3-23和图3-24所示。

②其他用具：捣棒、秒表、镘刀、小铁铲等。

图3-23　A型维勃稠度仪构造示意图

1—容量筒；2—坍落度筒；3—圆盘；4—漏斗；5—套筒；6—定位螺旋；7—振动台；8—固定螺旋；9—滑杆；10—支柱；11—旋转架；12—砝码；13—测杆螺旋

图3-24　B型维勃稠度仪构造示意图

1—螺栓；2—滑杆；3—砝码；4—圆盘；5—旋转架；6—容器；7—固定螺栓；8—振动台面；9—弹簧；10—底座；11—配重砝码

4）试验步骤及试验结果

①维勃稠度仪应放置在坚实的水平面上，用湿布将容器、坍落度筒、喂料斗内壁及其他用具润湿。

②将喂料斗提到坍落度筒上方扣紧，校正容器位置，使其中心与喂料中心重合，然后拧紧固定螺丝。(www.chuimin.cn)

③把按要求取样或制作的混凝土拌合物试样用小铲分3层经喂料斗均匀地装入坍落度筒内，装料及插捣的方法应符合混凝土拌合物坍落度试验步骤中第二条的规定。

④顶层插捣完后将喂料斗转离，沿坍落度筒口刮平顶面，垂直地提起坍落度筒，此时应注意不使混凝土试体产生横向的扭动。

⑤将透明圆盘转到混凝土圆台体顶面，放松测杆螺钉，降下圆盘，使其轻轻接触混凝土顶面。拧紧定位螺钉，并检查测杆螺钉是否已经完全放松。

⑥同时开启振动台和秒表计，当透明圆盘的底面被水泥浆布满的瞬间停止计时，关闭振动台。

⑦由秒表读出的时间即为混凝土拌合物的维勃稠度。精确至1s。

5.混凝土试件成型试验

1）试验标准

本试验依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081—2019）进行。

2）试验目的

熟悉混凝土成型养护方法，为混凝土抗压、抗折强度试验提供试验试件。

3）主要仪器设备

试模、振动台、橡胶锤、捣棒、ϕ25mm的插入式振捣棒。

4）试验准备

①试件成型前，将试模擦拭干净，在其内壁上均匀地涂刷一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的隔离剂，试模内壁隔离剂应均匀分布，不应有明显沉积。

②根据混凝土拌合物的稠度确定适宜的成型方法，混凝土应充分密实，避免分层离析。

5）试件成型步骤

（1）用振动台振实成型试件步骤

①将混凝土拌合物一次性装入试模，装料时应用抹刀沿试模内壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模上口。

②试模应附着或固定在振动台上，振动时应防止试模在振动台上自由跳动，振动应持续到表面出浆且无明显大气泡溢出为止，不得过振。

（2）用人工插捣制作试件步骤

①混凝土拌合物应分两层装入试模内，每层的装料厚度应大致相等。

②插捣应按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。在插捣底层混凝土时，捣棒应达到试模底部；插捣上层时，捣棒应贯穿上层后插入下层20~30mm；插捣时捣棒应保持垂直，不得倾斜，插捣后应用抹刀沿试模内壁插拔数次。

③每层插捣次数随试件尺寸而定，在10000mm2截面积内不得少于12次，即100mm×100mm×100mm的试件插捣12次；150mm×150mm×150mm的试件插捣25次；200mm×200mm×200mm的试件插捣50次。

④插捣后应用橡皮锤轻轻敲击试模四周，直至插捣棒留下的空洞消失为止。

（3）用插入式振捣棒振实制作试件步骤

①将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿试模内壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模上口。

②用插入式振捣棒插入试模振捣；振捣时振捣棒距试模底板10~20mm且不得触及试模底板，振动应持续到表面出浆且无明显大气泡溢出为止，振捣20s，不得过振；振捣棒拔出时应缓慢，拔出后不得留有孔洞。

（4）自密实混凝土成型试件步骤

分两次将混凝土拌合物装入试模，每层的装料厚度宜相等，中间间隔10s，混凝土应高出试模口，不应使用振动台、人工插捣或振捣棒方法成型。

（5）干硬性混凝土成型试件步骤

①混凝土拌合完成后，倒在不吸水的底板上，采用四分法取样装入试模。

②通过四分法将混合均匀的干硬性混凝土料装入试模约1/2高度，用捣棒进行均匀插捣；插捣密实后，继续装料之前，试模上方加上套模，第二次装料略高于试模顶面，然后进行均匀插捣，混凝土顶面略高出试模顶面。

③插捣时按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。在插捣底层混凝土时，捣棒应达到试模底部；插捣上层时，捣棒应贯穿上层后插入下层10~20mm；插捣时捣棒应保持垂直，不得倾斜。每层插捣完毕后，用平刀沿试模内壁插一遍。

④每层插捣次数按在10000mm2截面积内不得少于12次。

⑤装料插捣完毕后，将试模附着或固定在振动台上，并放置压重钢板和压重块或其他加压装置，应根据混凝土拌合物的稠度调整压重块的质量或加压装置的施加压力；开始振动，振动时间不宜少于混凝土的维勃稠度，且应表面泛浆为止。

⑥试件成型后刮除试模上口多余的混凝土，待混凝土临近初凝时，用抹刀沿着试模口抹平。试件表面与试模边缘的高度差不得超过0.5mm。

6）试件的养护

①试件成型抹面后立即用塑料薄膜覆盖表面，或采取其他保持试件表面湿度的方法。

②对试件进行室内标准养护。养护条件：温度为（20±5）℃、相对湿度大于50%。静置1~2d，试件静置期间注意避免受到振动和冲击。静置后编好标记、拆模，当试件有严重缺陷时，应按废弃物处理。

③试件拆模后立即放入温度为（20±2）℃、相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为（20±2）℃的不流动氢氧化钙饱和溶液中养护。标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔10~20mm，试件表面应保持潮湿，但不得用水直接冲淋试件。

④试件的养护龄期可分为1d，3d，7d，28d，56d或60d，84d或90d，180d等，也可根据设计龄期或需要进行确定，龄期应从搅拌加水开始计时，标准养护龄期为28d。养护龄期的允许偏差宜符合表3-31的规定。

表3-31　养护龄期的允许偏差

⑤采用同条件养护的结构实体混凝土试件，其拆模时间可与实际构件的拆模时间相同；拆模后，试件需保持同条件养护。

6.混凝土抗压强度试验

1）试验标准

本试验依据《混凝土物理力学性能试验方法标准》（GB/T50081—2019）进行。

2）试验目的

掌握混凝土抗压强度的测定和评定方法；测定混凝土抗压强度，确定、校核混凝土配合比，并为控制混凝土施工质量提供依据。

3）试件尺寸测量要求及主要仪器设备

（1）试件尺寸测量要求

①试件的边长和高度宜采用游标卡尺进行测量，应精确至0.1mm。

②试件相邻面间的夹角应采用游标量角器进行测量，应精确至0.1°。

③试件各边长、直径和高的尺寸公差不得超过1mm。

（2）主要仪器设备

压力试验机、钢垫板。

4）试验步骤

①试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净。

②将试件安放在试验机的下压板或垫板上，以试件成型时的侧面作为承压面。试件的中心应与试验机下压板中心对准，启动试验机，试件表面与上、下承压板或钢垫板均匀接触。

③试验过程中连续均匀地加荷，混凝土强度等级小于C30时，加荷速度取0.3~0.5 MPa/s；混凝土强度等级大于等于C30且小于C60时，取0.5~0.8MPa/s；混凝土强度等级大于等于C60时，取0.8~1.0MPa/s。

④当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏。然后计量破坏荷载。

5）试验数据处理及判定

①混凝土立方抗压强度按下式计算：

式中　fcc——混凝土立方体试件抗压强度，MPa；

　　　F——试件破坏荷载，N；

　　　A——试件承压面积，mm2。

②立方体试件抗压强度值的确定应符合下列规定：

a.3个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值（精确至0.1MPa），即该组试件的抗压强度代表值，在《混凝土强度检验评定标准》（GB/T50107—2010）中用fcu表示该值。

b.3个测值的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大及最小值一并剔除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。

c.如最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%时，则该组试件的试验结果无效。

③混凝土强度等级小于C60时，用非标准试件测定的强度值均应乘以尺寸换算系数，对200mm×200mm×200mm试件可取1.05；对100mm×100mm×100mm试件可取0.95。

④当混凝土强度等级大于等于C60时，宜采用150mm×150mm×150mm的标准试件；使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定。