t 水泥及水泥混凝土 一. 水泥的基本概念
了解:1、常见五大水泥的含义. 大致特点及适用范
围.
（1）硅酸盐水泥：硅酸盐水泥熟料中掺入0%~5%的石灰石或粒化高炉矿渣等混合料，以及适量石膏混合磨细制成的水泥. 其中完全不掺混合料的称为I 型硅酸盐水泥（P.I) 混合料掺入量不超过5%的称为II 型硅酸盐水泥(P.II)适用于1、配制高强度混凝土。2、先张预应力制品、石棉制品。3、道路、低温下施工的工程。
(2)普通硅酸盐水泥:在硅酸盐水泥熟料中掺入6%~15%的混合料及适量石膏加工磨细后制成的水泥. 适应性 较强、无特殊要求的工程都可以使用。 (3)矿渣水泥:在硅酸盐水泥熟料中掺入20%~70%的粒化高炉矿渣和适量石膏加工磨细制成的水泥.
适用于1、地面、地下、水中各种混凝土工程。2、高温车间建筑。
(4)火山灰水泥:在硅酸盐水泥熟料中掺入20%~50%的火山灰质材料和适量石膏加工磨细制成的水泥. 适用于1、地下水下工程、大体积混凝土工程。2、一般工业和民用建筑。
(5)粉煤灰水泥:在硅酸盐水泥熟料中掺入20%~40%的粉煤灰和适量石膏加工磨细制成的水泥。 适用于1、地下水下工程、大体积混凝土工程。2、一般工业和民用建筑。 2、水泥的生产过程、掺加石膏及外掺料的原因所在
生产水泥的原材料主要是石灰质原料和粘土质原料, 前者主要为水泥提供氧化钙, 而后者主要为水泥提供二氧化硅、三氧化二铝、和三氧化二铁等氧化物。
将原料按一定的比例掺配，混合磨细，在水泥生产窑中经1450 的高温煅烧，形成以硅酸钙为主要成分的水泥熟料。然后在数料中加入3％左右的石膏再加工磨细就得到硅酸盐水泥。
在水泥熟料中加入石膏是用来调节水泥的凝结速度，是水泥水化速度的快慢适应实际使用的需要。 因此，石膏是水泥组成中必不可少的缓凝剂，。但石膏的用量必须控制否则过量的石膏会造成水泥在水化过程中体积上的不安定现象。
在水泥熟料中或多或少要掺入一些混合料。这些外掺混合料所起的作用是在增加水泥产量降低生产成本的同时，用来改善水泥的品质。如掺加一定混合料的水泥不仅可以促进水泥后期强度的提高，而且还能有效降低水泥的水化热，非常适合大体积混凝土的施工和结构形成的需求。 二、水泥的技术性质
了解：1、水泥细度大小对水泥性能的影响
细度的大小反映了水泥颗粒粗细程度或水泥的分散程度 , 它对水泥的水化速度、需水量、 和易性、放热速率和强度的形成都有一定的影响。 水泥的水化、硬化过程都是从水泥颗粒的表 面开始的 , 水泥的颗粒愈细 ,水泥与水发生反应的表面积愈大 , 水化速度就愈快。所以水泥的 细度愈大 , 水化反应和凝结速度就愈快 , 早期强度就愈高 , 因此水泥颗粒达到较高的细度是确 保水泥品质的基本要求。但随着水泥细度的提高 , 需水量随之增加 , 水泥水化过程中产生的收 缩变形明显加大 , 且不易长期存放。同时 , 提高水泥细度必定加大粉磨投入 , 增加成本。因此 , 水泥细度应控制在合理范围 。
熟悉：水泥细度的概念－筛余量和比表面积
水泥细度的测定常采用的方法是筛析法， 它以80 m 标准水泥筛上存留量的多少来表示细度， 操作方法又分为水筛（代用法）和负压筛（标准方法）两种方式 , 当两种不同筛析方式所得的试验结果有争议时 ,以负压筛法为准。
另一种测定方法是比表面积法，它是以单位质量水泥材料表面积的大小来表示细度。
了解：什么是水泥净浆稠度和标准稠度？确定水泥净浆标准稠度用水量的意义
水泥标准稠度是指水泥净浆对标准试杆沉入时所产生的阻力达到规定状态所具有的水和水泥用量百分率。 意义：水泥和水之间的反应速度、作用结果不仅与水泥颗粒自身的矿物组成、颗粒 细度等内因有关 , 还与加入水的混合比例密切相关。在进行有关性能检测 ( 如凝结时间和安定 性 ) 时 , 不同品种的水泥需要不同的水量 。 因此 , 规定在标准试验条件下达到统一试验状态即 标准稠度 , 是测定水泥凝结时间和安定性等试验检测结果具有可比 性的基础 。 也就是说 , 在水泥凝结时间、安定性检测试验中所用的水和水泥的拌和物必须是标准稠度水泥净浆 。
熟悉：两种标准稠度测定的方法—标准法（维卡仪法）和代法(试锥法) 的试验原理. 两种方法各自对标准稠度判定方法:
水泥标准稠度测定方法有试杆法 ( 标准法 ) 和试锥法 ( 代用法 ) 。
试杆法是让标准试杆沉入净 浆 , 当
试杆沉入的距离正好离底板6mm+1mm时的水泥净浆就是标准稠度净浆, 此
时的拌和用水量为该品种水泥标准稠度用水量.
试锥法是以水泥净浆稠度仪的试锥沉入深度正好为28mm 士 2mm 时的水泥浆为标准稠度净浆 , 此时拌和水量即为该水泥的标准稠度用水量。
熟悉：水泥凝结时间的定义，凝结时间长短对工程应有的意义
水和水泥混合后 , 从最初的可塑状态逐渐成为不可塑状态 , 要经历一定的时间, 水泥的凝结时间就是这种过程时间长短的一种定量的表示方法 。它以标准试针沉入标准稠度水泥净浆 达到一定深度所需的时间来表示 ,并分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指从水泥全部加 入水中到水泥浆开始失去塑性所需的时间 ; 终凝时间是指从水泥全部加入水中到完全失去塑 性所需的时间。
水泥凝结时间的长短对水泥混凝土的施工有着重要意义。初凝时间太短 , 不利于整个混 凝土施工工序的正常进行 ; 但终凝时间过长 , 又不利于混凝土结构的形成、模具的周转 , 以及影响到养护周期时间的长短等。因此 ,水泥凝结时间要求初凝不宜过短 , 终凝时间不宜过长 。
了解：水泥安定性定义、安定性好坏对工程带来的影响
安定性是一项表示水泥浆体硬化后是否发生不均匀性体积变化的指标。
水泥在凝结硬化过程中, 总是伴随一定体积上的变化, 这种变化如果轻微均匀, 或发生在水泥完全失去塑性之前, 将不会影响混凝土的质量。但如果水泥产生不均匀变形或在水泥硬化后变形较大, 会使混凝土构件产生变形、膨胀 , 严重时造成开裂, 从而影响混凝土的质量，此时这种水泥称为体积不安定的水泥。水泥安定性不良是由于水泥中某些有害成分造成的, 如掺加石膏时带入的三氧化硫 (S03) 、水泥锻烧时残存的游离氧化镁 (MgO) 或游离氧化钙(CaO)等, 就是这些有害成分的主要表现形式。这些成分在水泥浆体硬化过程和硬化后会继续与水或周围的介质发生反应, 反应后形成的产物体积增大, 引起水泥石内部的不均匀体积变化。当这种变化形成的应力超出水泥结构所能承受的极限时, 将会给整个结构造成极为不利的影响, 严重时引起结构的破坏。
熟悉：安定性测定的标准方法——雷氏夹法 代用法—试饼法
试验方法一 : 雷氏夹法 ( 标准法 )
(1) 按标准稠度用水量确定的方法和结果拌和水泥净浆。
(2) 将事先校准的雷氏夹放在涂有一薄层黄油的玻璃板上 , 把制备好的标准稠度水泥净浆装填在雷氏夹的试模里, 并用小抹刀插捣多次, 确保密实, 然后抹平。每个水泥样品至少制备两个试样, 再盖上一块涂油的玻璃板, 放入养护箱中养护 24h ± 2h. (3) 沸煮试验前, 首先调整好箱内水位, 要求在整个沸煮过程中箱里的水始终能够没过试件, 不可中途补水, 同时要保证水在 30min ± 5min 内开始沸腾。
(4) 从养护箱中取出雷氏夹, 去掉玻璃板, 先
测量雷氏夹指针尖端的距离(记作A), 精确到
0.5mm(下同), 随后将试件放入沸煮箱中的试件架上, 要求指针朝上, 然后开始加热 ,使箱中的水在 30min内沸腾, 并恒沸 180min 士 5min.
(5) 沸煮结束后, 立即放掉箱中的热水, 打开
箱盖, 待冷却至室温, 取出试件. 测定雷氏夹指针尖端的距离(记作 C)。当两个雷氏夹试件煮后指针尖端增加的距离 (C-A) 的平均值不大于 5.0mm时, 则认为该水泥安定性合格. 当两个试件的 C-A 值差超过4.Omm 时, 应采用同一样品再重做一次试验。 试验方法二 : 试饼法(代用法 ) (1) 将制备好的水泥标准稠度净浆取出一部分, 分成相同两份, 先团成球形, 放在事先涂有一层黄油的玻璃板上 , 在桌面上轻轻振动, 并通过小刀由外向里的抹动, 使水泥形成一个直径 70~8Om 、中心厚约1Omm 而边缘渐薄的圆形试饼。按上述同样的方式养护 24h土 2h。 (2) 从玻璃板上取下试饼, 先观察试饼外观有无缺陷时, 放在沸煮箱的试样架上, 然后按上述同样的方法进行沸煮。
(3) 沸煮结束后, 打开箱盖, 待冷却至室温, 取出试饼进行观察判断。当目测试饼未发现裂缝, 且用钢尺测量没有弯曲时, 则认为相应水泥安定性合格。
说明与注意问题
(1)当雷氏夹法和试饼法试验结果相矛盾时, 以雷氏
夹法的结果为准。
(2)在雷氏夹沸煮过程中, 要避免雷氏夹指针相互交叉, 以免对试验结果造成不必要的影响。
了解：水泥力学性能评价方法-水泥胶砂法
熟悉：影响水泥力学强度形成的主要因素，抗压强度和抗折强度计算方法及结果数据的处理方法
水泥的力学性质主要指水泥的强度性质。强度是评价水泥强度等级的重要指标, 同时也是水泥混凝土配合比设计的重要参数. 水泥强度包括抗压强度和抗折强度两个方面 , 强度除了与水泥自身熟料矿物组成和细度有关外, 还与水和水泥用量之比
1
(水灰比 )试件制作方法、 养护条件和时间密切相关 .根据现行国标《水泥胶砂强度检验方法 (IBO 法 ) 》(GB/T17671- 1999) 中的规定 ,水泥强度检验是将水泥和标准砂以 1:3 的比例混合后, 以水灰比 0.5拌制成一组塑性胶砂, 制成 40mm×40mm ×160 mm 的标准试件 , 在标准条件下养护到规定的龄期, 然后采用规定的方法测出抗折和抗压强度。 试验结果计算 (1) 抗折强度通过下式计算 :Rf =1.5Ff L
b
式中 :Rf 一一水泥胶砂抗折强度 , 精确至 0.1MPa( 下同)MPa;
F f 一一水泥胶砂试件折断时施加的荷
载 ,N;
L 一一试件支撑间距离 , 标准状况为
100mm;
b 一一水泥胶砂试件正方形截面的边
长 ,4Omm 试验结果处理:以一组三个试件抗折结果的平均值作为试验结果。当三个强度中有超出平均值±10% 时, 应舍去再取平均后作为抗折强度的试验结果。 (2) 抗压强度通过下式计算 :
R C =FC
A
RC:水泥胶砂抗压强度MPa
Fc: 破坏时的最大荷载 N
A: 受压面积 (4Omm×4Omm),mm
2
试验结果处理:以一组三个试件得到的六个
抗压强度算术平均值为试验结果, 如六个测定值中有一个超出六个平均值的±10%时, 舍去该结果, 而以剩下五个的平均数为结果, 如五个测定值中再有超过五个结果的平均数±10%时, 则该次试验结果作废。
说明与注意问题
(1) 强度试件的龄期确定:试件龄期是从水泥和水开始混合搅拌时算起 , 不同龄期强度试验按照不同的时间限定范围来确定。
24h ± 15min; 48h 土 30min; 72h 土 45min; 7d ± 2h;
≥28d ± 8h 。
(2) 进行抗压试验时, 要选择适宜的加载量程, 以达到最大加载值在所选量程的 20%_80%为宜。
熟悉:游离氧化镁和氧化硫对水泥安定性的影响及评价思路
水泥的化学性质主要指对水泥物理力学性能造成不利影响的有害成分。为保证水泥的品质 ,要限定这些成分不能超出规定的量值, 否则 , 意味着这些成分将对水泥性能和质量产生不利的影响. (1) 有害成分
水泥中游离氧化镁、二氧化硫或碱含量过高时, 会对水泥的性能产生诸如体积安定性不良或碱一集料反应等不利影响, 必须限定这些有害成分的含量在一定的范围之内。 1 (2) 不溶物
水泥中的不溶物来自原料中的粘土和氧化硅 ,由于锻烧不良, 化学反应不充分而未能形成熟料矿物 ,这些物质的存在将影响水泥的有效成分含量。 (3) 烧失量
水泥锻烧不佳或受潮都会使水泥在规定温度加热时增加质量损失, 表明水泥的品质受到不利因素的影响 .
了解: 水泥技术标准的主要内容 水泥混凝土
了解：混凝土材料组成、普通混凝土的概念
水泥混凝土是由水泥及粗、细集料和水按适
当比例混合 , 在需要时掺加适宜的外加剂、掺合料等配制而成。其中水泥起胶凝和填充作用 , 集料起骨架和密实作用, 水泥与水发生化学反应生成具有胶凝作用的水化物 ,将集料颗粒紧密粘结在一起, 经过一定凝结、硬化时间后形成 人造石材, 成为混凝土。
水泥混凝土的技术性质概括地讲, 可分为新
拌和时的工作性和硬化以后的力学性质两个方面。
干密度为2000｀2800Kg/m3
的水泥混凝土为普
通混凝土。
了解：混凝土工作性的定义；维勃稠度试验
方法
新拌混凝土的工作性又称和易性 , 是指混凝土具有流动性、可塑性、稳定性和易密性等几方面的一项综合性能。 t (1) 流动性:是指混凝土拌和物在自重或机械振捣作用下, 能产生流动, 并均匀、密实地填满模板的性能。 (2) 可塑性:指拌和物在外力作用下产生塑性流动, 不发生脆性断裂的性质。 (3) 稳定性:指拌和物在外力作用下, 集料在水泥浆体中保持均匀分布 , 不会产生离析或出现泌水现象的性能。 (4) 易密性:指拌和物在捣实或振动过程中克服摩阻力达到密实程度的能力。 由于混凝土拌和物的工作性在很大程度上影
响到硬化以后混凝土的技术性能, 因此较探入地了解混凝土工作性的概念和有效把握影响工作性的相关技术 , 对保证水泥混凝土的质量品质有重要的意义 。 常用混凝土拌和物工作性的测定方法有坍落度试验和维勃稠度试验两种。坍落度试验适用于塑性混凝土 , 维勃稠度试验适用于干硬性混凝土 , 但无论哪种试验方法都还不是一个能够 全面反映混凝土拌和物工作性的测定方法。目前只是在测出混凝土拌和物流动性的同时 , 再通过经验观察, 结合一定的辅助手段来综合评定混凝土的工作性。
维勃稠度试验方法
坍落度试验只适合集料最大粒径不大于 4Omm 、坍落度值不小于10 m m 的塑性混凝土, 对水泥浆丰富的拌和物比较敏感，当混凝土比较干硬 , 坍落度很小时 ,则要采用维勃稠度试验来测定混凝土的工作性。
该试验采用专用维勃稠度仪来进行, 维勃稠度
仪由振动台、台上固定的标准圆筒和筒上的透明圆盘组成。进行维勃稠度试验 , 首先按坍落度试验相同的操作方式将拌和物装填到放在维勃稠度仪上的圆锥中 , 提起圆锥筒后, 将一透明圆盘扣在混凝土拌和物上开启振动台, 同时开始计时, 当透明圆盘底面被水泥浆布满的瞬间停止计时, 并关闭振台。以这一过程所需的时间作为维勃试验的结果, 以秒为单位。显然维勃时间愈长, 混凝土拌和物的坍落度就愈小。
在适宜的状态。 (4) 砂率
砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量
的百分率。由水和水泥和砂组成的水泥砂浆在混凝土中起着润滑作用 ,通过这种润滑作用来降低粗集集料之间的摩擦力，以产生所需的流动性。所以 ,当砂率不足时 ,过小的砂率组成的水泥砂浆数量不足以包裹所有的粗集料，无法发挥出所需的润滑作用 ,使混凝土拌和物的流动性受到影响，因此在一定范围内混凝土拌合物的流动性会随着砂率提高所产生的润滑作用的增强而加大。但在水泥浆数量固定的情况下 ,随着砂率的增大 , 集料的总表面积也随之增大, 使水泥浆的数量相对减少, 当砂率超过一定的限度后, 就会削弱由水泥浆所产生的润滑作用 ,反而又会导致混凝土拌和物流动性的降低。
因此 ,水泥混凝土存在一个合理砂率 ,即当
用水量和水泥用量一定的情况下, 能使混凝土拌和物获得最大流动性且保持良好粘聚性和保水性的砂率; 或者是能够使混凝土拌和物获得所要求的工作性的前提下，水泥用量最少的砂率。
了解：混凝土强度等级确定思路；影响混凝土力学强度的各个因素
」混凝土强度等级 根据立方体抗压强度标准值来确定强度等级。表示方法是用符号 "C" 和 " 立方体抗压强度标
熟悉：坍落度试验的操作原理，试验过程中评定工准值 " 两项内容表示。如 C30 表示混凝土的立方体作性的方法；影响混凝土工作性的因素。 抗压强度标准值 fcu ,k 不小于 3OMPa 。 我国现行规
坍落度试验适用于集料粒径不大于 40mm坍落度范将混凝土立方体抗压强度标准值划分为 12 个强值不小于1Omm 的塑性混凝土拌和物。坍落度试验是将度等级 :C7.5.C10 、 C15.C20 、 C25 、 C30 、 待测混凝土拌和物以规定的方式分三层装入标准坍C35 、 C40 、 C45 、 C50 、 C55 和 C60 . 影响落度圆锥筒中, 每层按要求插捣25次, 多余拌和物用混凝土强度的因素 馒刀刮平。随后提起圆锥筒, 在重力作用下混凝土会影响混凝土强度的因素很多 ,主要有组成原材料的自动坍落, 测出筒高与坍落后混凝土试体最高点之间影响 , 包括原材料的特征和各材料之间的组成比例的高差(以 mm为单位), 作为试验结果之一, 并称之为等内因 , 以及养护条件和试验测试条件等外因。 坍落度，接着通过采用侧向敲击, 进一步观察混凝土(1) 水泥强度和水灰比
式中 : fcu一同一验收批中混凝土立方体抗压强度
坍落体的下沉变化。如混凝土拌和物在敲击下渐渐下 水泥强度的高低是影响混凝土强度的最直接
的平均值 ,MPa;
沉, 表示粘聚性 较好；如拌和物突然折断倒坍 ,或有因素。试验表明 , 水泥的强度愈高 , 水化反应后形
fcu,k 一混凝土立方体抗压强度的标准
石子离析现象, 则表示粘聚性较差。另一方面, 察看拌成的水泥石强度就愈高 , 从而使所配制的混凝土强
值 ,MPa;
和物均匀程度和水泥浆含纳状况 ,判断混凝土的保度也就愈高。当水泥的强度确定时 ,混凝土的强度主
fcu,min一一同一验收批混凝土立方体抗压强
水性。如整个试验过程中有少量水泥浆从底部析出或要取决于水灰比的大小 ,在一定范围内, 强度随水灰
度的最小值 ,MPa;
从拌和物表面泌出 ,则表示混凝土拌和物的保水性比的减少而有规律地提高。
σ0一验收混凝土立方体抗压强度的标
良好; 如果有较多水泥浆从底部流出, 并引起拌和物(2) 集料特性
准值 ,由式 (7-11) 计算 ,MPao
中集料外露, 则说明混凝土的保水性不好。以此综合采用碎石拌制的混凝土 ,其形成的强度要比地评价混凝土的工作性。 采用卵石拌制的混凝土强度高 ,但在相同的用水量0.59 影响混凝土工作性的因素 情况下 ,流动性相对较小。这是因为粗糙的表面和较σ0 = m Δfcui (7-11) 能够影响到混凝土拌和物工作性的因素概括地分成内因和外因两大类。外因主要是指施工环境条件多的棱角 , 使碎石在提高与水泥及其水化产物的粘, 包括外界环境的气温、湿度、风力大小以及时间等。但应值得重视和了解的因素是在构
式中 :m 一用以确定验收批混凝土立方体抗压强(1) 原材料特性 附性和胶结程度的同时 , 也加大了拌和物内部摩擦
度标准差的数据总批数 ,不得小于15; 水泥品种和细度将会影响混凝土拌和物的工作阻力的缘故。由于针、片状颗粒给施工带来不利影响 ,
Δfcui- 第 i 组试件立方体抗压强度中最大值与性。如普通硅酸盐水泥拌和物的工作性相对较好; 矿并引起混凝土空隙率的提高 , 所以混凝土用的粗集
最小值之差。 2) 未知标准差统计法 渣水泥的流动性较大, 但粘聚性较差 ;火山灰水泥拌料要限制针、片状颗粒含量。粗集料的最大粒径对混
当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致, 和物流动性小, 但粘聚性较好等。另一方面 ,适当提凝土抗压强度和抗折强度均有影响 , 一方面随着粗
且混凝土强度不能保持稳定时, 或在前一个检验期内高水泥细度可改善混凝土拌和物的粘聚性和保水性, 集料粒径的增大 , 单位用水量相应减少 , 在固定
的同一品种混凝土没有足够的数据用以确定验收批减少泌水和离析现象。 的用水量和水灰比条件下 , 加大最大粒径 , 可获
混凝土立方体抗压强度的标准差时, 应由不少于10 得较好的工作性 , 或因减小水灰比而提高混凝土的粗集料的颗粒形状和表面特征也能影响混凝组的试件组成一个验收批 ,其强度应同时满足式 强度和耐久性 ; 另一方面随着粗集料最大粒径的增土的工作性。如采用卵石配制混凝土的流动性比碎石(7- 12)和式 (7-13) 的要求。 加, 将会减少集料与水泥浆接触的总面积 , 使界面混凝土要大, 集料中针、片状颗粒含量较少, 接近立方fcu-λ1S fcu ≥0.90 fcuk (7 -12) 强度降低 , 同时还会由于振捣不密实而降低混凝土体的颗粒较多, 且级配较好时, 在同样水泥浆数量下 ,fcu,min ≥λ2 fcuk (7-13) 的强度。所以粗集料最大粒径的增加 ,带来双重影混凝土拌和物可获得较大的流动性 , 同时粘聚性和
响 ,但造成不利影响的程度对混凝土抗折强度要比 式中 :fcu 一同一验收批混凝土立方体抗压保水性也较好。 当混凝土中使用外加剂时, 会
抗压强度大一些。 强度的平均值 ,MPa; 显著改善混凝土的工作性, 所以目前实际工作中普遍
(3) 浆集比 fcuk 一混凝土立方体抗压强度的标准使用外加剂。
混凝土中水泥浆的体积和集料体积之比称为值 ,MPa; (2) 单位用水量
浆集比 , 该比值对混凝土的强度也有一定的影响。 fcu,min 一同一验收批混凝土立方体抗压单位用水量的多少决定了混凝土拌和物中水
在水灰比相同的条件下 , 达到最佳浆集比后 ,混凝强度的最小值 ,MPa; 泥浆的数量。显然 , 在组成材料一定的情况下 , 拌
土的强度随着混凝土浆集比的增加而降低。 λ. λ12 一合格判定系数 , 按表 7-7 取和物的流动性随单位用水量的增加而加大。当固定水
(4) 养护条件 值 ; 和水泥用量的比例 ,即水灰比一定时, 如果单位用水
养护过程中温度、湿度和龄期是影响混凝土强S fcu 一同一验收批混凝土立方体抗压强量过小 ,则水泥浆数量就会偏少 ,此时混凝土中集
度形成的主要因素。混凝土在潮湿环境下养护 ,形成度的标准差 , 由式 (7-14) 计算 ,当计算料颗粒间缺少足够的粘结材料 ,拌和物的粘聚性较
的强度要远高于在干燥环境下形成的强度。因此 ,值小于0.06 时, 取 0.06Mpa.
差, 易发生离析和崩坍现象, 而且也不易密实; 但如果
为了使混凝土正常硬化 ,促进强度的形成和提高 ,单位用水量过大 ,虽然混凝土的流动随之增加 ,但
应创造和维持一定的潮湿环境 ,尤其在夏季高温季粘聚性和保水性却随之变差 ,会产生流浆、泌水、离
节 ,由于气温较高 , 水分蒸发迅速 ,更要特别注意析现象。同时单位用水量过大还会导致混凝土易产生
洒水养护。 收缩裂缝 ,影响到混凝土耐久性和造成水泥浪费等
确保一定的养护温度是混凝土强度形成的必问题 。
要条件。如果混凝土养护温度过低或降至冰点以下 ,(3) 水灰比
由于水泥水化反应的停止 , 使混凝土的强度不再发 水灰比是指水和水泥质量之比。单位用水量
展 ,甚至因冰冻作用造成混凝土强度的损失。所以在的多少决定了水泥浆数量的多少而水灰比的大小则
相同湿度条件下, 适宜的高温养护有利于强度的快速决定了水泥浆的稀稠程度。水灰比小 , 则水泥浆稠
提高。 度大，混凝土拌和物流动性小。水灰比过小时 , 在
在标准养护条件下 , 混凝土强度与龄期之间一定施工方式下有可能难以保证混凝密实成型。相反
有较好的相关性 , 在对数坐标上呈直线关系。所以若水灰比过大，水泥浆稠度较小 ,虽然混凝土拌和物可利用这种相关性 ,根据早期结果来推算混凝土的的流动性增加 ,但可能引起混凝土拌合物粘聚性和后期强度。 保水性不良。而且当水灰比超过一定限度时 , 混凝
(5) 试验条件 土拌和物将产生严重的泌水、离析现象。同时过大的
试验时的试件尺寸、试件湿度和温度、支承状水灰比在水泥混凝土硬化过程中随着多余水分的蒸况和加载方式等都会影响同一混凝土最终的强度结发 , 留下大量孔洞，导致混凝土强度和耐久性的降
果。 低。因此 , 当混凝土拌和物的流动性不足或过大时，
熟悉：立方体混凝土抗压试块和梁型混凝土抗弯拉不能仅仅采用增加或减少单位用水量的方法来改变
S fcu = fcu,i-nm fcu 试块成型方法，混凝土强度质量评定方法 混凝土的流动性 , 而是在保持原有水灰比不变的基
n -1 (1) 试件成型 础上同时增加或减少水和水泥的用量, 以控制水灰比
式中 :fcu,i- 一第 i 组混凝土试件的抗压强1) 装配好试模 , 避免组装变形或使用变形试模 ,
并在试模内部涂抹薄薄的一层脱模剂。 2) 将拌和好 15min 后的拌和物填入试模中。如采用振动的方式密实 , 可将已装填拌和物的试模固定在振动台上, 接通电源振动至表面出现水泥浆为止, 时间一般控制在 1.5min 。如采用插捣的方式密实 ,则将拌和物分两层装填在试模中, 用捣棒以螺旋形从边缘向中心均匀插 搞 , 插捣次数随试件尺寸的不同而不同 ,底层捣至试模底部 ,上两层捣至距下层20－30mm 的位臵。注意插捣时应垂直压入 , 而不是冲击的方式。整个成型过程要求在45min 内完毕。 3) 插捣结束 , 用馒刀刮去多出的部分 ,再收面抹平 ,试件表面与试模表面边缘高、低差不得超过 0.5mm. (2) 养护方法 1) 成型好的试模上覆盖湿布 ,防止水分蒸发, 在室温 (20 ± 5 ℃ ) 、相对湿度大于 50% 的条件下静臵 1~2d. 到达时间后拆模 , 进行外观检查、编号 , 并对局部缺陷进行加修补。 2) 将试件移至标准养护室的架子上 , 彼此间应有 30~5Omm 的间距。养护条件为温度20℃士 2 ℃、相对湿度 95％ 毛以上 , 直到规定龄期。 混凝土强度的质量评定方法 (1) 已知标准差的统计方法
若在较长时间内, 混凝土的生产条件保持一致 , 且同一品种混凝土的强度性能保持稳定时, 应以连续三组试件组成一个验收批 ,计算强度平均值和最小值。当混凝土强度等级 ≤C20 时 ,其强度值应同时满足式 (7－7) 式 (7－8) 式(7－9) 的要求 当混凝土强度等级〉C20, 其强度特征值应同时满足式 (7－7) 、式 (7－8) 、式 (7-10) 的要求。 fcu ≥fcu,k+0.7σ0 (7 - 7) fcu,min ≥ f cu,k 一 0.7σ0 (7 - 8) fcu,min ≥ 0.85f cu,k (7 -9) fcu,min ≥ 0.90f cu,k (7 –10)
2
度 ,MPa; n 一统计周期内相同等级混凝土试件组数 , 该值不得少于 25 组 ; m 一一每一验收组中的试件个数。 3) 非统计方法 按非统计方法评定, 强度特征应同时满足式 (7-15) (7-16) 的要求 : fcu ≥1.15 fcuk (7-15) fcu,min ≥0.95 fcuk (7-16)
式中 : fcuk一混凝土立方体抗压强度的标准值 ,MPa; fcu
fcu,min使用。
(1) 混凝土所用细集料也应具备一定的强度和坚固性等力学要求 , 不同强度等级的混凝土应选用不同技术等级的细集料 , 二者之间的关系见表 混凝土强度等级与细集料技细集料根据细度模数将砂分成粗、中、细三
当验收结果满足上述要求时 , 该批混凝土
强度判为合格 ; 当不满足上述要求时 , 该批混凝土强度判为不合格。 了解:配合比设计满足要求, 设计步骤 配合比设计要求
(1) 满足结构物设计强度的要求:设计强度是
混凝土设计过程中必须要达到的指标, 为满足这一重
要指标, 就要针对结构物所发挥的作用、施工单位的
施工管理水平, 在配合比设计的实际操作过程中, 采
用一个比设计强度高一些的 " 配制强度 ",以确保
最终的结果满足设计强度要求。
(2) 满足施工工作性要求:针对工程实际, 构造
物的特点, 包括断面尺寸、配筋状况以及施工条件等
来确定合适的工作性指标, 以保证工程施工的需求。
(3) 满足耐久性要求:配合比设计中通过考虑
允许的 " 最大水灰比 " 和 " 最小水泥用量 ", 来
保证处于不利环境 ( 如严寒地区、受水影响等 ) 条
件下混凝土的耐久性要求.
(3) 满足经济性要求:在满足设计强度. 工作
性和耐久性要求的前提下, 设计中通过合理减少价高
材料( 如水泥 )的用量 ,多采用当地材料以及利用
一些替代物 ( 如工业废渣 ) 等措施 ,降低混凝土
费用 , 提高经济效益。
混凝土配合比设计步骤
(1) 计算初步配合比:针对设计文件要求, 根据
原始资料和原材料的特点. 性质, 按照我国目前广泛
采用的设计步骤 ,首先计算出一个初步配合比, 即组
成混凝土原材料的各自用量 kg/m3
, 下同 ):水泥:水:
砂: 石 =mco :m
wo :mso :mgo
(2) 提出基准配合比:采用施工实际使用的材
料, 通过实拌实测的方法, 对初步配合比进行工作性
检验 ,检测初步配合比的坍落度或维勃稠度, 根据试
验结果和必要的调整, 提出一个能够满足工作性要求
的基准配合比, 即水泥:水:砂:石 =mca :mwa :msa :mga . (3) 确定试验室配合比:在基准配合比的基础上, 采用减少或增加水灰比的作法, 拟定几组 ( 一
般为三组 ) 满足工作性要求的配合比 , 通过实际拌和. 成型. 养护和测试混凝土立方体抗压强度, 确定
符合强度(包括工作性 )要求的水灰比 ,以此得出满
足强度要求的试验室配合比 ,即水泥:水:砂:石
=mcb :mwb :msb :mgb.
(1)
换算工地配合比 : 根据即时测得的工地现场材料的含水率 , 将试验室配合
比换算成工地实际使用的配合比, 即水
泥:水:砂:石 =mc :mw :ms :mg.
组成水泥混凝土材料性能要求
1. 水泥
水泥在混凝土中起胶结作用 , 对混凝土的性能起着
关键性作用 , 应从水泥品种和强度等级两个方面进
行选择。
(1) 水泥品种
五种常见水泥品种都可以配制普通水泥混凝土 , 但
应根据工程性质和气候环境及施工条 件进行合理选
择。表 7-13 提供了选择水泥品种的归纳性参考。
(2) 水泥强度等级 应合理选择水泥强度等级 ,使水泥的强度等级与配制的混凝土强度等级相匹配。要避免高强度等级的混凝土采用过低强度等级的水泥 , 这样会由于水泥用量过多 ,不仅不经济 , 还会引起诸如收缩性加大 , 耐磨性降低的不良后果 ;同样也要避免低强度等级的混凝土选用过高强度等级的水泥 ,以免因水泥用量偏少 ,造成混凝土耐久性不良的问题 ,并影响到混凝土的工作性和密实度。根据经验 ,水泥强度等级和普通混凝土强度等级之间大致有 1.O~1．5 倍的匹配 关系。 2. 粗集料 混凝土用粗集料 ( 又称作石子 ) 包括碎石和卵石 , 是混凝土中用量最多的组成材料 , 对混凝 土的强度形成起着重要作用。总体上讲 , 为保证混凝土的质量 , 对粗集料技术性能要求主要体 现在具有稳定的物理力学性能和化学性能 , 以及不与水泥发生有害反应等方面 ． (1) 力学性质 粗集料在混凝土中起骨架作用 ,必须具备足够的承载能力, 即具有良好的强度和坚固性, 这类性质通常采用石料的立方体抗压强度或压碎指标来表示显然不同抗压强度或压碎指标的石料可适应不同的混凝土强度要求, 而不同强度等级的混凝土应选择不同等级的粗集料 , 见表 7-14。 在讨论影响混凝土强度因素的内容里已知, 粗集料的最大粒径将会对混凝土的强度产生一定的影响. 综合考虑最大粒径的增加对混凝土带来的影响, 对粗集料的最大粒径给出一定的限定, 即混凝土用粗集料的最大粒径应不大于结构截面最小尺寸的 1/4, 并且不超过钢筋最 小净距的 3/4;对于实心混凝土板, 集料的最大粒径不宜超过板厚的 1/3, 且不得超过 40mm. 因粗集料中针、片状颗粒对混凝土的强度带来消极影响 ,应针对不同强度等级的混凝土 ,限制粗集料中针、片状颗粒含量。 采用不同的级配类型配制的混凝土, 将带来不同的影响。连续级配矿料配制的混凝土较为密实, 并具有优良的工作性, 不易产生离析, 是经常采用的级配形式。但连续级配与间断级配相比, 配制相同强度的混凝土, 所需的水泥消耗量较高; 而采用间断级配矿料配制混凝土, 水泥消耗量较小, 并且可以得到密实高强的混凝土, 但间断级配混凝土拌和物容易产生离析现象, 所以, 混凝土中碎石或卵石颗粒组成应符合表 7-5 的规定。
单粒级集料主要用于合成所需的连续级配, 也可以与连续粒级集料掺配使用, 以改善连续粒级的级配状
况。一般不宜采用单粒级集料直接配制混凝土, 但如果必须单独使用 ,应通过相应试验和分析 ,在证明
不会因产生离析等问题而对混凝土造成不利影响后, 方可使用。 (3) 有害杂质 粗集料中的有害杂质主要以粘土、泥块、硫化物和硫酸盐、有机质等形式存在, 这些杂质会影响到水泥与集料之间的粘结性, 对水泥的水化效果产生
消极作用. 另外, 粗集料中的一些活性成分, 如活性氧化硅、活性碳酸盐等, 在水存在的条件下可以与水泥中的碱性成分发生反应, 引起混凝土的膨胀、开裂 ,甚至造成严重的破坏 ,这就是所谓的碱一集料反
应。所以对这些有害物质要加以限制 ,防止这些消极
作用的发生。
3. 细集料
混凝土用细集料应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或海砂。各类砂的技术指标必须合格才能
3
种类型 ,再根据级配的不同分成 I .II、III 三个 区 , 见表 7-17 其中II 区的砂由中砂和部分偏粗的细砂组成 ,由该区砂配制的混凝土有较好的保水性和捣实性 ,且混凝土的收缩小、耐磨性高, 是配制混凝土优先选用的级配类型 ;I 区的砂属粗砂范畴, 当采用 I 区的砂配制混凝土时, 应比II 区的砂有较高的砂率, 否则混凝土拌和物的内摩擦力较大、保水性差、不易捣实成型;III 区的砂是由细砂和部分偏细的中砂组成 ,当采用III 区的砂配制混凝土时, 应较 II 区砂适当降低砂率, 此时的拌和物较粘聚, 易于振捣成型, 但由于比表面积较大, 要求适当提高水泥用量, 且对工作性影响较为敏感。
细集料级配范围
4.75mm 和 0. 60 mm 筛档外, 可以略有超出, 但超出总量应小于5%。
② I区人工砂 0.15mm 筛孔的累计筛余可以放宽到100 ~85.2;II 区人工 (3) 有害杂质 细集料中有害杂质对混凝土的危害作用同粗集料中的有害杂质 , 其含量应限制在规定的范围内 4. 拌和用水
混凝土拌和所用的水中, 不应含有影响水泥水化反应和混凝土质量的有害物质, 这些物质主要有油、酸、碱、盐类、有机物等, 海水可用于拌制素混凝土, 但不得拌制钢筋混凝土或预应力凝土。拌和用水的选择可简单地概括为凡能饮用的水都可拌制混凝土, 非饮用水当符合表7－18 的指标时 ,也可使用。 原则
一． 初步配合比设计阶段；熟悉配制强度和设计
强度相互间关系，水灰比计算方法，用水量，砂率查表方法以及砂石材料计算方法
(1) 混凝土的配制强度 (fcu,0 ) 混凝土设计强度等级应根据实际工程构造物的结构特点、功能要求、所处环境等众多因素综合考虑决定。 为了使所配制的混凝土在工程使用时具备必要的强度保证率 , 配合比设计时的混凝土配制强度应大于设计要求的强度等级, 即配制强度和设计强度应满足下式 :
fcu, 0≥fcu, k +1.
式中 :fcu,。一混凝土配制强度 ,MPa; fcu,k 一混凝土设计强度 ,MPa; 1.645 一一混凝土强度达到95%保证率时的保证率系数 ;
σ一混凝土强度标准差 ,MPa;可根据施工单位同类混凝土统计资料确定。于混凝土各组成材料的单位用量之和 计算时的试件组数不应少于。在砂率已知的25组 ,对 C20~C25 为验证混凝土强度级混凝土, 若强度标准差计算值低于, 按照基准配合比成型2.5MPa, ,进行则计算配制强度的标准
条件下 ,得出下列关系式, 并以此求得混凝土组成材标准的混凝土立方体抗压强度检测。该强度试验至少料各自用量。 要采用三种不同的水灰比 ,其中一个是基准配合比
M 所确定的水灰比 ,另外两个水灰 比分别较基准配合CO +Mwo +MSO +MGO =ρcp M 比减少或增加 0.05( 或 0.03 ), 即维持单位用水SO βs= MSO +MGO ×100 量不变 , 增加或减少水泥的用量 ,此时的水灰比的
(7-27) 变化基本不会影响混凝土的流动性。当不同水灰比混3; 式中 :Mco 一混凝土中单位水泥用量 , kg/m 凝土的粘聚性和保水性仍然较好时, 砂率也可保持不
3;
Mw 。一混凝土中单位水用量 ,kg/m 变。
3;
(2)计算水灰比 (W/C) M SO 一混凝土中单位粗集料用量 , kg/m 对三组不同水灰比的混凝土分别进行拌和 ,
3;
水灰比 (W/C) 根据下式计算求得。 M SO 一混凝土中单位细集料用量 ,; kg/m 检验各自工作性。当不同水灰比的混凝土拌和物坍落
βs 一砂率 ,%; 度与要求值之差超过允许范围时 ,可以适当增、减用
W/C= αa × fce ρcp 一混凝土拌和物假定表观密度, 其值可在 水量进行调整 ,砂率也可酌情分别增加或减少 1%,
3; 3
2350~2450 kg/m 之间选择 , kg/m 以确保混凝土拌和物的工作性满足要求 , 同时测定fcu, 0 +αa ×αb ×fce
2) 体积法。该方法认为混凝土拌和物的总体混凝土拌和物的表观密度ρto
积等于水泥、砂、石和水四种材料的绝对体积之和, (2) 强度测定和试验室配合比的确定 fcu, 0－水泥混凝土的配制强度 ,MPa;
同样, 在砂率已知的条件下得到下列关系式 : 按照标准方法 ,分别成型、养护和测定三组混凝αa 、αb －回归系数, 应根据工程所使用的
M + M+ M+ M 土的立方体抗压强度 ,根据强度试验结果, 建立水灰CO wo SO GO 水泥和集料 , 通过实际试验来
+0.01a=1 比和强度之间的关系。通过绘制强度对灰水比 (C/IV) 确定。
ρc ρw ρs ρg 的关系图, 选定能够达到混凝土配制强度 (fcu,o)
Fce －水泥 28d 抗压强度实测值 ,MPa;当无水 的 C/W, 再转换成所需的水灰比 (W/C) 。随后根据泥 28d 抗压强度实测值时,fce 值可按下式确定: MSO 下列方法确定混凝土的试验室配合比:
βs= M1) 单位用水量 mwb : 通常应与基准配合比中的SO +MGO ×100
fce ＝r e . fce,g
(7-28) 单位用水量 mwa 一致 , 但在成型立方体试件的同r e .-强度等级值的富余系数 , 按实际统计资料确
时检验工作性有变动时 ,以调整后的用水量为准. 定 ;
式中 : 2) 单位水泥用量 mcb : 通过单位用水量 Wcb
3;
fce,g-水泥强度等级 ,Mpa ρc ρw 一分别为水泥和水的密度 ,; kg/m 除以强度试验时选定的水灰比计算得到。
3;
当计算求出W/C 后 ,还应根据混凝土所处环境条件ρs ρg 一分别为砂和石的表观密度 , kg/m; 3) 单位砂 msb 和石 mgb 阱用量:按基准配和耐久性要求的允许水灰比 ( 见表 7－22) 进行校α一混凝土的含气量 , 在不使用引气型外加剂合比确定的砂率(或在强度检验有变动时, 以变动后核, 要满足标准所规定的最大水灰比限定。 时 , α取 1,% 。 的结果为准 ),以及已获得的单位水泥用量和单位水(3) 单位用水量 (mwo ) 的确定 这样得到初步配合比为水泥 : 水 : 砂 : 石 用量 ,通过式(7-27)或式 (7-28) 计算出砂、石的用 当水灰比确定后, 单位用水量的大小就决定了混凝土中水泥浆数量的多少 ,也就决定泥浆和集料质量的比例关系. 该用水量取决于集料的特性以及混凝土拌和物施工工作性的要求, 采用查表=mco:mwo:mso mgo 量 .
3
表 7-22 适用于水灰比在 0.4~0.8 之间的塑性和平硬性混凝土表中的结果是采用中砂时的平均取值 ,当采用细砂或粗砂时, 用水量可相应增加或减少 5~1Okg/m
, 在上述两种粗, 细集料的计算方法中 ,质量法 (3) 混凝土配合比的密度调整
3 )
表 7-22 , 根据式 (7-29) 求得混凝土的计算表观密
,通度 , 并通过式(7-30) 得出混凝土配合比密度修正 ;体积法需要事先对系数。 ,需要投入一定的工作量 , ,所ρc=mcb +rnwb +rnsb +mgb (7-29) ρc 一混凝土的计算表观密3; 度 ,kg/m m cb. rn wb. rn sb. m gb 一混凝土试验室配合比组成材料的单3;
,仅仅依靠的是一种经位用量 , kg/m ρt
,必要时进行适当调整 ,δ= ρc (7
- 30)
试拌和测定 式中 : δ一混凝土配合比密度修正系数 ;
,ρt ρc 一分别为混凝土的实测表观密度和计
3
根据粗集料的最大粒径确定一次试算表观密度 ,kg/m
拌时的材料用量, 见表 7－ 24 当混凝土表观密度的实测值ρt 与计算值ρc 之差的
水率 , 通过计算确定。
混凝土试拌材料用量 表 7－24 绝对值不超过计算值的 2% 时 ,试验室配合比就是
m w,ad =mwo (1- βad)
混凝土的最终设计配合比:水泥 : 水: 砂: 石 3;
式中:mw,ad 一外加剂混凝土的单位用水量 ,kg/m
=mcb:mwb:msb:mgb; 当二者之差超过2%时 ,需将试 m wo 一未掺外加剂混凝土的单位用水
验室配合比各材料用量乘以密度修正系数δ, 即为3;
量 ,kg/m
混凝土最终设计配合比 : 水泥: 水 : 砂 : 石
βad - 外加剂的减水率 ,由产品说明,
=m'cb:m wb:m'sb : m'gb。 书指明或试验确定 ,% 。
工地配合比设计阶段：熟悉根据工地砂石含水铝进
当配制大流动性混凝土时, 以表 7-22 中坍
行配合比调整的方法
落度最大的 9Omm 的用水量为基础, 以坍落度每增大
砂、石材料以不计含水率的干燥状态为准 ,采用尽可 换算施工配合比 3;
2Omm, 用水量增加 5 kg/m的方式计算混凝土的用水
能与实际施工相同的方式拌和 ,随后以标准的操作试验室配合比是在砂、石材料干燥条件下进
量。
方式进行拌和物的工作性检测。 行试验和计算得到的结果 , 而工地所使用的砂、石
(4 )计算单位水泥用量 (mco )
(2) 工作性调整 材料都含有一定的水分 , 而且所含水分随时间和环
根据上述获得的水灰比 W/C 和单位用水
通过具体的坍落度(或维勃稠度 )试验 ,混凝土境气候的变化 , 随时不断变动 ,与设计 配合比有
量 ,按下式计算混凝土单位水泥用量。 并通过表7
的工作性检测结果会有以下几种可能: 明显差异。所以工地现场进行混凝土拌和时 ,要按当
－21 查验该水泥用量是否满足耐久性要求。
1) 坍落度值(或维勃稠度 )达到设计要求, 且混时工地所测的砂、石含水率进行材料用量的修正。含
mwo
凝土的粘聚性和保水性亦良好, 则原有的初步配合比水率的定义为 : 砂、石中的水质量占干燥砂、石质无需调整, 得到的基准配合比与初步配合比一致。 量的百分率。因此 ,工地每立方米混凝土配合比的各
(5) 砂率 (βs) 的确定
2) 混凝土的坍落度或维勃稠度不能满足设材料用量由下列公式计算 :
在坍落度处于常规范围 1O～60mm 之间时, 砂率依据
计要求, 但粘聚性和保水性却较好时, 此时应在保持mc= m'cb
粗集料的品种、最大粒径以及水灰比通过查表 7－23
原有水灰比不变的条件下 ,调整水和水泥的用量 ,ms= m'sb×(1+ωs%)
确定 ,如实际水灰比在表中无对应位臵 ,可通过内
直至通过试验证实工作性满足要求。这样得到的基准mg= m'gb ×(1+ωg%)
插的方式推算出来。
配合比中 ,砂、石用量仍未发生变化 ,但水泥、水的式中 : ωs ωg 一分别为工地砂、石材料的含水
7－23
率 ,% 。
3) 当试拌实测之后 ,发现流动性能够达到 最终得到混凝土的施工现场配合比 : 水泥 :
, 此时保持原有水 : 砂 : 石 =mcb:mwb:msb:mgb
,在维持砂石总量不变的条件下 ,
,直
, ,其中水泥和
(也有可能在改变砂率的同时 ,相 , 使水泥和水的用量也发生变 相应地减少或增加砂率。 4) 试拌实测后 ,如发现拌和物的坍落度 对于坍落度 ≥60mm 的混凝土 ,应在表 7- 23 的基(或维勃稠度) 不能满足要求 ,且粘聚性和保水性也 础上, 按坍落度每增加2O 每mm, 砂率增大1%的幅度予不好, 则应在水灰比和砂、石总量维持不变的条件下, 以调整; 而坍落度〈 1Omm 的混凝土或使用外加剂的改变用水量和砂率, 直到符合设计要求为止。此时提 混凝土 ,应通过试验确定砂率。 出的基准配合比与初步配合比完全不同。 (2) 计算砂 (mso )和石(mgo ) 的用量 无论出现以上何种情形, 基准配合比记作水泥 : 水 : 粗、细集料的用量可以通过质量法或体积法两种手砂 : 石 =mca:mwa:msa:mga 段计算获得。 基准配合比射界阶段：熟悉强度验证和密度修正方 1) 质量法。该方法又称为假定表观密度法, 即首先假法 定一个合适的混凝土表观密度 ,ρcp 它在数值上等 (1) 制备立方体抗压强度试件
4
掌握：混凝土配合比表达方式，控制混凝土耐久性 负压筛析仪试验方法和步骤
的原理
. (1) 正式筛析试验前 , 先通过接通电源、打开仪
混凝土配合比可以采用两种方法来表示 : 器 , 检查仪器是否能够达到 4000~6000Pa 负压压(1) 单位用量表示法 :以每立方混凝土中力。如低于 4000Pa 时 , 应先清理吸尘器中的水泥
各材料的用量表示 , 如 1m3
混凝土中积存物 , 以保证达到负压要求。 水泥 : 水 : 细料 ( 简称砂 ): 粗集 (2) 称取 25g 水泥试样 , 记作 mo, 倒在负料 ( 简称石)=340 kg ：压筛上（孔径0．080mm 的方孔筛, 扣上筛盖并放到筛170kg:765kg:1292kg。 座上。 开动负压筛析仪 , 持续过筛 2min 。如筛析
(2) 相对用量表示法:以水泥的质量为1, 过程中看到有水泥附着在筛盖上 , 可通过敲击使试
其他材料针对水泥的相对用量 ,并按 样落下。 " 水泥 : 砂 : ; 水灰比 " 的顺序排(3) 筛析结束后 , 用天平称取筛中的筛余物 , 记列表示 , 如以上面单位用量表示法中作 mlo 用筛余物的多少表示水泥的细度。 所列内容为基础 ,采用相对用量来表 特点：用负压筛析仪，通过负压源产生的恒定气流，
则可转化为 1:2.25:3.80;W/C=0.50 在规定筛析时间内使试验筛内的水泥达到筛分 (3) 混凝土的耐久性 试验方法二 : 水筛法
混凝土的耐久性主要取决于混凝土的密实程 试验步骤：
度 ,而密实度的大小又在于混凝土的水灰比和水泥(1) 称取水泥试样 5Og, 记作 mo, 倒入标准筛中 。 用量。水灰比偏大或水泥用量偏小时 , 都有可能在先用水冲刷 , 将大部分水泥冲洗过筛（ 孔径为 硬化后的混凝土构件内部留下过多的孔隙, 为日后引0.08Om 的方孔筛）。 然后再将水筛安放在水筛架上 , 起混凝土耐久性不良现象留下隐患。所以为了保证混用喷头连续冲洗 3min。 凝土的耐久性 , 要对 混凝土中的最大水灰比和最 (2) 冲洗结束后 ,取下标准筛 ,用少量水把小水泥用量做出限制规定, 见表 7－21 筛上的筛余物冲到蒸发器皿中 ,在水泥颗粒全部沉
淀后 ,倾倒出上部的清水 , 放人烘箱烘干 ,称出筛混凝土最大水灰比和最小水泥用量 表
上的筛余物 ,记作 mlo
; 试锥法中调整用 : 先将搅拌锅和搅拌叶片用湿 500 g 待测水 5~1Os 中加入到锅内 , 小心防止有 。 将拌和锅安臵在搅拌 设备上 , 启按照规定设臵的搅拌方式搅拌 ( 搅拌 120s, 停 150s, 再高 速搅拌 完成搅拌后 , 随即将拌制好的水泥净 , 用小刀 , 保证水泥浆装填密实 , 立刻将试模移到维卡仪上 ( 注意维卡 ), ,拧紧螺丝。稍停 , 使试杆垂直自 由地沉入水在试杆停止沉入或释放试杆 3Os 时记 杆沉入净浆距底板 该水泥净浆为标准稠度净浆 , 此时其 标准稠度用水量 , 以水和水 , 重新试验 , 直至达到规定的 , 要立即擦净试杆 : 代用法一一试锥法 , 但该代用 用水量法两 在采用调整用水量法时 , 水泥仍称取 , 立即将水泥 , 用小刀插捣 , 并轻轻震动数 次 , , 刮去多余的水泥浆 , 抹 , 调整 , 拧紧固定螺丝。突然放松螺丝 , 让试锥垂直自由地沉。当试锥停止下沉或释放试锥 3Os 时 , (mm), 整个 操作应在搅拌结束内完成。 28mm+2mm时的净浆为标 , 此时其拌和水量为该水泥的标准稠度 , 则需另称水泥试 样 , 改变用水 , 直至试锥下沉深度在 28mm ± 采用固定用水量方法时 , 水泥用量不。而拌和用水量固定采用 按上述调整用水量法操作步骤测定之后 , S(mm) 按下式计算得到标准稠度 。 P=33.4-0.185S ,%; S 一一试验时试锥下沉贯入深
度 ,mm
说明与注意问题
(1) 维卡仪法是新制定的标准方法 , 在条件
具备的情况下 , 应首先采用该方法测定水泥净浆的
标准稠度。维卡仪法首次用水量的多少要靠经验来决
定。
掌握：常用筛细法检测水泥细度的操作方法和特点：
(2) 采用代用法时 , 如果固定用水量法的结
试验目的 : 通过水泥细度检测 , 判断水泥
果和调整用水量法的结果有冲突 , 以调整用水量法
颗粒的大小 , 作为评定水泥品质的物理指标之一。
的结果为准。
试验方法一 : 负压筛法
(3) 当采用固定用水量法测得的试锥下沉深度
仅为 13m 时 , 此时只能采用调整用水量法 , 而不
5
能采用固定用水量法以计算的方式求得结果。 (4) 试模放臵在玻璃板上的时候 , 事先在玻璃上抹上一层黄油等类似材料 , 防止水泥粘在玻璃上不好清除。 (5) 当水泥全部加入搅拌锅时 , 应记录下这一时刻所对应的时间 , 以备随后的凝结时间测定试验之用。
掌握：水泥凝结时间测定的操作方法、注意事项
1. 试验目的
通过测定水泥从加水时刻起, 到水泥开始失去塑性和完全失去塑性产生凝固所需要的时间, 以此掌握水泥使用时的适宜施工过程。 2. 试验用仪器设备
(1) 湿气养护箱:可控温在20℃± 1℃, 相对湿度大于90%。
(2) 试针:初凝用试针长度为 5Omm 土1mm, 直径为￠1.33mm+0.05mm; 终凝用试针长度为 3Omm ± 1mm ,直径同初凝用试针, 但终凝试针下端带有一个稍短的环形附件。两种试针可滑动部分的总质量均为 300g ± 1g,
(3) 其他仪器设备同水泥净浆标准稠度试验。 3. 试验方法与步骤
(1) 以标准稠度时的水泥净浆为测定凝结时间的材料 , 将该净浆装满圆台形的试模 , 插捣、 振实、刮平 , 立即放入湿气养护箱中。记录净浆搅拌时水泥全部加到水中的时刻 , 作为测定凝 结时间的起始时间 .
(2) 首先进行初凝时间的测定。待测试样在
养护箱中养护至距起始时间 30min 时, 进行第一次测定。试样从养护箱中取出, 在已更换了初凝用试针的标准维卡仪下, 调整试针与水 泥净浆的表面刚好接触。拧紧螺丝, 稍停片刻 , 突然打开 , 使试针垂直自由地沉人水泥净浆中。 观察试针停止下沉或释放试针 3Os 时试针的读数 , 当试针下沉至距底板 4mm+1没m 时 , 表征水 泥达到初凝状态。由起始时间到初凝状态出现所经历的时间定义为初凝时间 , 用 "min" 表示。 如未达到规定下沉状态 , 则继续养护 , 再次测定 , 直至测试结果呈现规定的状态。
(3) 接着继续进行终凝时间的测定。先将装
有水泥试样的圆台形试模从玻璃板上取下 , 翻转 , 直径大端朝上、小端朝下地放在玻璃板上, 然后将试样放入养护箱中继续养护。在接近终凝时间时, 每隔 15min 测定一次 , 直到终凝试针沉入水泥试件表面 0.5mm 时 ,即只有试针在水 泥表面留下痕迹 ,而不出现环形附件的圆环痕迹时 , 表征水泥达到终凝状态 ,由起始时间到出 现规定状态所经历的时间定义为终凝时间, 用 "min" 表示 . 4. 说明与注意问题
(1) 掌握好两种凝结时间可能出现的时刻, 在接近初凝或终凝时 , 要缩短两次测定的间隔, 以免错过 " 真实 " 时刻。
(2)达到凝结时间时 , 要立即重复测定一次 , 只有当两次测定结果都表示达到初凝或终凝状态时 ,才可认定。
(3) 为防止试针撞弯 , 在最初进行初凝时间测定时 , 要轻轻扶持金属杆 , 使试针缓缓下降但最后结果要以自由下落为准。
(4) 每次测定要避免试针落在同一针孔位臵 , 并避开试模内壁至少 1Omm。 测定间隔要保证试样在养护箱中等待。
掌握: 水泥胶砂试验的操作方法 试验方法和步骤 (1) 胶砂组成 :
每锅胶砂材料组成为水泥:标准砂:水砂: =450g:1350g:225mL,
(2) 胶砂制备:先将水倒入搅拌锅内, 再加入水泥, 然后将搅拌锅固定在机座上, 上升至固定位臵. 立即开动机器, 先低速搅拌30S, 在第二个 30S 开始的同时均匀地将砂子通过加砂漏斗加至到锅中, 再高速搅拌 3Os ,停拌 90S 后, 再高速搅拌60s 注意在最后一分钟搅拌时, 要将锅壁上粘附的胶砂刮入锅内。
(3) 胶砂试件成型:先把试模和模套固定在
振动台上, 用小勺从搅拌锅中将胶砂分两层装入试模, 装第一层时用大播料器垂直架在模套顶部, 将料层播平, 随后振实60次。再装入第二层胶砂 ,用小播料器播平 , 再振实60次后 ,去掉套模, 从振实台上卸下试模, 用一金属直尺以近似垂直的角度在试模模顶的一端, 沿试模长度方向以割锯动作慢慢向另一端移动, 一次将试模上多余的胶砂刮去, 并用直尺将试件表面抹平。
(4) 试样养护:对试模做标记, 带模放臵在养护室或养护箱中养护 , 直到规定的脱模时间 ( 大多为 24h) 脱模。脱模时先在试件上进行编号, 注意进行两个龄期以上的试验时, 应将一个试模中的三根试件分别编在二个以上的龄期内, 随后将试件水平( 也可竖直 ) 放在 20 士 1 ℃的 水中养护, 彼此间保持一定间隔。养护期间保证水面超过试件 5mm, 需要时要及时补充水量 ,但不允许养护期间全部换水。
(5) 强度试验 : 养护至规定龄期时 ,从养护环境中取出待测试件 , 进行强度测定。首先进 行抗
折试验。将抗折试验机调至平衡 , 试件的一个侧面放在试验机的支撑圆柱上 ,加紧固定好试件。接通开关 , 抗折机以 50 土 lON/s 的速率均匀施加荷载, 直至试件折断 ,记录破坏时的荷载。接着进行抗压试验。将折断的半截试件放在抗压夹具里 , 注意直接受压面为侧面 ,然后放到压力机上 ,压力机以2400+ 200 N/s 的速率加荷, 直至试件破坏, 记录破坏荷载。
掌握:与常规试验相关的物理力学指标. 水泥强度等级的判定方法.
硅酸盐水
刻提起坍落筒 ,操作过程在 5~1Os 内完成 , 且防止提筒时对装填的混凝土产生横向扭 力作用。
(5) 将坍落筒放在已坍落的拌和物一旁 ,筒顶平放一个朝向拌和物的直尺 , 用钢尺量出直尺底面到试样顶点的垂直距离 , 该距离定义为混凝土拌和物的坍落度 , 以mm 为单位 , 结果精确至 5mmI.以同一次拌合的混凝土测得的两次坍落度的平均值作为试验结果，如果两次结果相差20mm 以上 ,则需做第三次 ,而第三次结果与前两次结果均相差 20mm 以上 ,则整个试验重做.
(6) 对坍落的拌和物做进一步的观察 , 用
捣棒轻轻敲击拌和物 , 如在敲击过程中坍落的混凝土体渐渐下沉 , 表示粘聚性较好 ; 如敲击时混凝土体突然折断 , 或崩解、石子散落 , 则说明混 凝土粘聚性差。
(7) 观察根据整个试验过程中是否有水从拌
和物中析出 , 如混凝土体的底部少有水分析 出 , 混凝土拌和物表面也无泌水现象 , 则说明混凝土的保水性较好 ; 否则如果底部明显有水分流出 , 或混凝土表面出现泌水状况 , 则表示混凝土的保水性不好。
了解：混凝土凝结时间的检测方法，注意事项
试验方法与步骤
（1）取有代表性的混凝土拌和物 , 用 5mm 的标准筛尽快过筛 ,筛去 5mm 以上的粗集料, 再经人工翻拌后, 装人试模, 每批混凝土拌和物取一个试样 , 共取三个试样 ,分装到三个试模中。
（2） 混凝土砂浆装入试模后 , 用捣棒均匀插捣若干次（如平面尺寸为 ( 150mm × 150mm 的试模插捣 35 次 ),然后轻击试模侧面 , 以排除其中的空洞。进-步整平砂浆表面 ,且表面要低于试模上沿约 1Omm.
(3) 盖上玻璃板或湿布 ,将试件放在与现场
尽可能相同的环中。约 1h 后 , 通过倾斜试模 ,将表面泌出的水集中起来 ,用吸液管吸出, 在以后的操作过程中要多次进行类似的吸水工作 ,以免影响贯入阻力仪的使用。 (4) 试验时根据试样贯人阻力的大小 ,选择合适的测针。当砂浆表面测孔周围出现微小裂缝时 ,应改换较小截面积的测针 . 时刻度盘土显示的砂浆和试模的总质量。然后使测针刚刚接触砂浆表面 ,转动手轮让测针在 1Os 内垂直均匀地插入试样内 ,深度为 25mm ,记下刻度盘显示的质量增值 , 并记下从开始加水拌和所经过的时间
和环境温度。 , 常温下普通混凝土
1h; 快硬混凝土或 2h 后开始测定 , 以后每隔
,可5h 后 2h 测一次。
:
,MPa;
25mm 时的贯人压 我国现行规范规定:凡游离氧化镁. 三氧化硫. 力, 即测针垂直插入试样 25mm 时刻度盘质量增初凝时间、安定性中任一项指标不符合相关规定的水值 ,N; 泥 ,均判为废品水泥. 废品水泥严禁在工程中使用。 A 一贯人测针截面面积 ,mm.
凡细度、终凝时间. 不溶物和烧失量中任一项指〈 2) 以单位面积贯入阻力为纵坐标 , 测试时间为横坐标 , 绘制单位面积贯人阻力与测试时间的关系曲线。经 3.5MPa 及 28MPa 标不符合规定 ,或混合料掺入量超过最大限量和强(3) 凝结时间取三个试样的平均值。初凝时度低于商品强度等级指标时 , 判为不合格品。当水间误差不大于 30min 。如果三个数值中有一个与平泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出均值之差大于 30min, 则取三个值的中间值为结果 ;厂标号不全的也属于不合格品. 如果最大值与最小值之差大于 30min, 则试验应重掌握：坍落度试验操作 做. 试验方法和步骤 5. 说明与问题分析 (1) 先用湿布抹湿坍落筒、铁锹、拌和板等用具。 (1) 每次测定时 , 测针应距试模边缘至少 (2) 按配合比称量材料 : 先称取水泥和砂25mm, 而每次测针的检测点之间净距离也至少为所
并倒在拌和板上搅拌均匀 , 再称出石用测针直径的2倍。 子一起拌和。 将料堆的中心扒开 , 倒 (2) 如果混凝土进行湿筛不好操作时 ,可以人所需水的一半 , 仔细拌和均匀后 ,按混凝土中水泥砂浆的配合比 ,直接称料拌和成砂再倒入剩余的水 ,继续拌和至均匀，拌浆再进行试验 , 但注意应按粗集料的吸水率修正加和时间大约 4~5min。 水量。
(3) 将漏斗放在明落筒上 ,脚踩踏板 , 拌掌握：抗压和抗弯拉强度试验操作方法，结果计算
和物分三层装入筒内 , 每层装填的高以及试验数据评定方法 度约占筒高的三分之一。每层用捣棒沿 水泥混凝土抗压强度试验 试验方法与步骤 螺旋线由边缘至中心插捣 25 次 ,要 (1) 将养护到指定龄期的混凝土试件取出 , 求最底层插捣至底部, 其他两层插捣至擦除表面水分。检查测量试件外观尺寸 , 看是否有下层约 20~3Omm 几何形状变形。试件如有蜂窝缺陷 , 可以在试验前
(4) 装填、插捣结束后 ,用馒刀刮去多余的拌和物 ,三天用水泥浆填补修整 ,但需在报告中加以说明 .
并抹平筒口 , 清除筒底周围的混凝土。 随即立(2) 以成型时的侧面作为受压面 ,将混凝土
臵于压力机中心并使位臵对中。施加荷载时 ,对于强度等级〈 C30 的混凝土 ,加载速度为 0.3~0.5MPa/s; 强度等级大于C30小于C60时, 取 0.5-0.8 MPa/s 的加载速度。强度等级大于C60时, 取 0.8-1.0 MPa/s 的加载速度。当试件接近破坏而开始迅速变形时, 应停止调整试验机的油门, 直到试件破坏, 记录破坏时的极限荷载。 试验结果计算
水泥混凝土抗压强度通过下式计算 : Fmax fcu=k〃 A0
式中 :fcu 一水泥混凝土抗压强度 ,MPa（精确到0.1Mpa ）;
Fmax 一极限荷载 ,N;
A 一试件受压面积 ,4Omm×4Omm, mm k 一尺寸换算系数 水泥混凝土抗折强度试验 试验仪器设备
(1) 万能试验机或具有 5O~300KN 的抗折机。 (2) 抗折加载试验装臵:由双点加载压头和活动支座组成。
试验方法与步骤
(1) 将达到规定龄期的抗折试件取出, 擦干表面, 检查试件, 如发现试件中部 1/3 长度内有蜂窝等缺陷, 则该试件废弃。
(2)从试件一端量起, 分别在距端部的 5Omm 、200 mm 、350mm 和
500mm 处划出标记 ,分别作为支点 (5Omm 和500mm 处 ) 和加载点 (200mm 和 350mm 处 ) 的具体位臵。
(3) 调整万能机上两个可移动支座 ,使其准确对准试验机下距离压头中心点两侧各 225mm 的位臵 ,随后紧固支座。将抗折试件放在支座上 , 且侧面朝上, 位臵对准后 , 施加荷载时 ,对于强度等级〈 C30 的混凝土 ,加载速度为 0.02~0.05MPa/s; 强度等级大于C30小于C60时, 取 0.05-0.08 MPa/s 的加载速度。强度等级大于C60时, 取 0.08-0.10 MPa/s 的加载速度。当试件接近破坏而开始迅速变形时, 应停止调整试验机的油门, 直到试件破坏, 记录破坏时的极限荷载。
试验结果计算
水泥混凝土抗折强度通过下式计算测针选择参考表 : FL
f f== bh
式中 : f f 一抗折强度 ,MPa; （精确到0.01Mpa ）
F 一极限荷载 ,N;
L 一支座间距 ,450mm;
B.h 一分别为试件的宽和高 ( 标准均为
150mm).
5. 说明与注意问题
(1) 试验结果的数据处理 :无论是抗压强度还是抗折强度 , 试验结果均以 3个试件的算术平均值作为测定值。如任一个测定值与中值的差超过中值的 15％, 取中值为测定结果; 如两个测定值与中值的差都超过15%,该组试验结果作废。
(2) 压力机通常有若干加载量程 , 试验时应选择合适的压力机加载量程 ,一般要求达到的最大破坏荷载是在所选量程的 20%~80%, 否则可能引起较大的误差。选择的思路是根据混凝土设计强度 ( 或判断可能达到的强度 ),通过强度计算公式反算出在此强度状况下达到的最大荷载, 而能够使该荷载进入某量程的 20％以上和 80% 以下的 , 则是合适的加载量程。 (3) 试件从养护环境取出后要尽快进行试
验 , 以免试件内部的湿度发生显著改变而影响测定结果。
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