混凝土拌合物配合比設(shè)計

混凝土拌合物配合比設(shè)計 第一節(jié) 混凝土拌合物性能 和配合比設(shè)計 繆漢良 一、概念 由膠結(jié)料（如水泥）、水、細(xì)骨料（如砂 子）、粗骨料（如石子）以及必要時摻入外加劑和 礦物摻合料，按一定比例混合成為塑性狀態(tài)的拌合 物稱為混凝土拌合物； 在影響混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量與成本的諸多因 素中，配合比設(shè)計至關(guān)重要；需要根據(jù)工程要求、 結(jié)構(gòu)形式和施工條件確定混凝土的組份，即水泥、 骨料、水及外加劑的配合比例。 配合比設(shè)計檢測不同于其它項目的檢測，需 要試驗人員熟悉各種原材料的性能，需要具備豐富 的實踐經(jīng)驗，在配制混凝土?xí)r需要掌握混凝土拌合物和試件的制作方法。 二、檢測依據(jù) 普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn) GB/T50080 2002 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程 JGJ55-2000 三、混凝土拌合物性能試驗方法 （一）試驗室拌合方法 1.目的及適用范圍 規(guī)范混凝土試驗方法，使混凝土拌合物性能有 統(tǒng)一的試驗方法； 通過混凝土的試拌確定配合比； 制作各種混凝土試件。 2.拌合物取樣及試樣制備 （ 1）同一組混凝土拌合物應(yīng)從同一盤或同一車混凝土中取樣，取樣量應(yīng)多于試驗所需量的 1.5倍，且宜不小于 20L。 混凝土拌合物的取樣應(yīng)具有代表性，一般在同一盤或同一車混凝土中的約 1/4處、 1/2處和 3/4處分別取樣，從第一次取樣到最后一次取樣不宜超過 15min,然后人工攪拌均勻。 從取樣完畢到開始做各項試驗不宜超過 5min。 （ 2）混凝土工程施工中取樣進(jìn)行混凝土試驗時，取樣方法和原則應(yīng)按 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 GB50204 2002及 普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn) GB/T50080 2002有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。 每 100盤，不超過 100m3,取樣不少于 1次； 每一工作班不足 100盤，取樣不少于 1次； 一次澆注 1000m3以上，每 200m3取樣不少于 1次； 每層樓每工作臺班，取樣不少于 1次； 混凝土抽樣在澆注地點隨機(jī)抽取。 試驗室拌制混凝土進(jìn)行試驗時： 1）試驗室溫度： 20 5 ，材料溫度應(yīng)與試驗室溫度一致； 2）稱量精度：骨料 1%，水、水泥、外加劑、摻合料 0.5%； 3）拌合物取樣后應(yīng)盡快試驗；應(yīng)人工略加翻拌，以保證試樣均勻；水泥如有結(jié)塊，須用 0.9mm篩將結(jié)塊篩除； 4）所用機(jī)具應(yīng)潤濕； 5） 混凝土拌合物的制備應(yīng)符合 普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程 JGJ55 2000中的有關(guān)規(guī)定。 3.試驗步驟 （ 1）人工拌合 潤濕工具，將砂、水泥、石子拌勻（至少翻拌 3次），加水（外加劑一般與水同時加入）拌至均勻，加水完畢至攪拌完畢在10min內(nèi)完成。 （ 2）機(jī)械拌合 先用適量同配比混凝土掛漿，然后將稱好的石子、水泥、砂按順序倒入機(jī)內(nèi)預(yù)拌，再將水倒入機(jī)內(nèi)拌 1.52min，將混凝土拌合物倒在鋼板上，人工翻拌均勻。一次拌合量不少于攪拌機(jī)容積的 20%。 （二）稠度試驗方法 混凝土拌合物稠度也稱和易性、工作性。包括三方面的含義： 流動性、粘聚性和保水性。 和易性 ：是指混凝土拌合物能保持其組成成分均勻，不發(fā)生分層離析、泌水等現(xiàn)象，適于運輸、澆筑、搗實成型等施工作業(yè)，并能獲得質(zhì)量均勻、密實的混凝土的性能。 流動性 ：是指混凝土拌合物在自重或機(jī)械振搗力的作用下，能產(chǎn)生流動并均勻密實地充滿模型的性能。流動性的大小，反映拌合物的稀稠，它直接影響著澆搗施工的難易和混凝土的質(zhì)量。 粘聚性 ：是指混凝土拌合物內(nèi)部組分間具有一定的粘聚力，在運輸和澆筑過程中不致發(fā)生離析分層現(xiàn)象，而使混凝土能保持整體均勻的性能。粘聚性差的混凝土拌合物，或者發(fā)澀，或者產(chǎn)生石子下沉，石子與砂漿容易分離，振搗后會出現(xiàn)蜂窩、空洞等現(xiàn)象。 保水性 ：是指混凝土拌合物具有一定的保持內(nèi)部水分的能力，在施工過程中不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。保水性差的拌合物，在混凝土振實后，一部分水易從內(nèi)部析出至表面，在水滲流之處留下許多毛細(xì)管孔道，成為以后混凝土內(nèi)部的透水通路。另外，在水分上升的同時，一部分水還會滯留在石子及鋼筋的下緣形成水隙，從而減弱水泥漿與石子及鋼筋的膠結(jié)力。 外分層 內(nèi)分層 稠度（和易性、工作性）試驗方法： 1.坍落度與坍落擴(kuò)展度 法 : （ 1）目的和適用范圍： 本方法適用于坍落度值 10mm，骨料最大粒徑 40mm的混凝土拌合物稠度測定。 （ 2）儀器設(shè)備 坍落度筒： 底部直徑 200 2mm 頂部直徑 100 2mm 高 度 300 2mm 筒壁厚度 不小于 1.5mm 搗 棒：直徑 16mm、長 600mm的鋼棒，端 部應(yīng)磨圓。 （ 3）試驗步驟 a.潤濕工具； b.按規(guī)定方法裝料和搗插，刮去多余混凝土，抹刀抹平； c.垂直平穩(wěn)提離 坍落度筒（ 510s完成），從裝料開始到 提離 坍落度筒的整個過程應(yīng)在 150s內(nèi)完成； d.量測筒高與 坍落后混凝土試體最高點之間的高度差，以 mm為單位，即為混凝土拌合物的 坍落度值； （ 4）結(jié)果評定 a.提離 坍落度筒后，如混凝土發(fā)生崩塌或一邊接 剪壞現(xiàn)象，重新取樣另行測定。第二次仍出現(xiàn)上述現(xiàn)象，表示混凝土和易性不好，應(yīng)記錄備查。 b.觀察 坍落后混凝土試體的 粘聚性和保水性。 粘聚性的觀察方法 ： 將搗棒在已坍落的混凝土錐體側(cè)面輕輕敲打，如果混凝土錐體逐漸下降，表示粘聚性良好，如果錐體倒塌或崩裂，說明粘聚性不好； 保水性觀察辦法： 若提起坍落筒后發(fā)現(xiàn)較多漿體從筒底流出，或混凝土試體因失漿而骨料外露，說明保水性不好。 當(dāng)混凝土 坍落度 220mm時，用 坍落擴(kuò)展度表示混凝土拌合物的稠度（和易性）。 坍落擴(kuò)展度的測定：用鋼尺測量混凝土擴(kuò)展后最終的最大直徑和最小直徑，兩者之差小于50mm時，用其算術(shù)平均值作為 坍落擴(kuò)展度值；兩者之差大于 50mm時，試驗無效。 若粗骨料在中央聚集或邊緣有水泥漿析出，表示混凝土抗離析性能不好，應(yīng)記錄備查。 混凝土拌合物坍落度與坍落擴(kuò)展度值以 mm為單位，測量精確至 1mm，結(jié)果表達(dá)修約至 5mm。 2.維勃稠度 法 : （ 1）目的及適用范圍： 本方法適用于 維勃稠度在530s、骨料最大粒徑40mm的混凝土拌合物稠度測定。 （ 2）儀器設(shè)備 維勃稠度儀（見圖） 秒表 （ 3）試驗步驟 a.維勃稠度儀置于堅實水平地面；用濕布潤濕與混凝土接觸的儀器及用具表面； b.將喂料斗提到 坍落度筒上方扣緊，校正容器位置，擰緊固定螺絲； c.按規(guī)定方法裝料； d.轉(zhuǎn)離喂料斗，提起 坍落度筒，注意不使混凝土試體產(chǎn)生橫向扭動； e.把透明圓盤輕輕置于混凝土頂面； f.擰緊固定螺絲，檢查測桿螺絲是否完全放松； g.開啟振動臺，同時秒表計時，當(dāng)透明圓盤被水泥漿布滿的瞬間停表計時，并關(guān)閉振動臺。 （ 4）結(jié)果評定 由秒表讀出的時間（秒）即為該混凝土拌合物的 維勃稠度值。 （三）凝結(jié)時間試驗方法 凝結(jié)時間是混凝土拌合物的一項重要指標(biāo)，對混凝土工程中混凝土的攪拌、運輸及施工有重要的參考作用。 1.目的及適用范圍 本方法適用于從混凝土拌合物中篩出的砂漿用貫入阻力法來確定 坍落度值不為零的混凝土拌合物 凝結(jié)時間的測定。 2.儀器設(shè)備 貫入阻力儀：由加荷裝置、測針、砂漿試樣筒和 標(biāo)準(zhǔn)篩組成，有手動和電動兩種。 應(yīng)符合以下要求： 加荷裝置：最大測量值應(yīng)不小于 1000N，精度為 10N； 測 針：長為 100mm、承壓面積有 100mm2、 50mm2、 20mm2三種， 在距 貫入端 25mm處刻有標(biāo)記； 標(biāo) 準(zhǔn) 篩：篩孔為 5mm圓孔篩； 砂漿試樣筒 3.試驗步驟 a.用 5mm篩篩盡混凝土拌合物中的砂漿，將砂漿拌勻，將砂漿一次分別裝入三個試樣筒中，做三個試驗； 混凝土 坍落度 70mm時，宜用 振動臺振實砂漿； 混凝土 坍落度 70mm時，宜用搗棒人工搗實。 振動臺振實砂漿時，振動至表面出漿為止，不宜過 振； 搗棒人工搗實時，沿螺旋方向由外向中心均勻插 25次，然后用橡皮錘輕擊筒壁，至插搗孔消失為 止。 振或搗實后，砂漿表面應(yīng)低于筒口約 10mm； 砂漿試樣筒應(yīng)立即加蓋。 b.砂漿試樣制備完畢，編號后置于 20 2 的環(huán)境中，或與現(xiàn)場同條件環(huán)境中。除在吸取泌水和進(jìn)行貫入試驗外，試樣筒應(yīng)始終加蓋。 c.凝結(jié)時間以水泥加水開始計時。根據(jù)混凝土拌合物的性能，確定測針試驗時間，以后每隔 0.5h測試 1次，臨近初、終凝時可增加測定次數(shù)。 d.在每次測試前 2min，將一 20mm厚的墊塊墊入筒底一側(cè)使其傾斜，用吸管吸去表面的泌水，吸水后平穩(wěn)地復(fù)原。 e.測試時將砂漿試樣筒置于 貫入阻力儀上，測針端部與砂漿表面接觸，在 10 2s均勻地使測針貫入砂漿 25 2mm深度，記錄貫入壓力 P，精確至 10N；記錄測試時間，精確至 1min；記錄環(huán)境溫度，精確至 0.5 。 f.各測點的間距應(yīng)大于測針直徑的 2倍，且不小于15mm，測點與筒壁距離應(yīng)不小于 25mm。 g.貫入阻力測試在 0.228MPa之間應(yīng)至少進(jìn)行 6次，直至貫入阻力大于 28MPa為止。 h.在測試過程中應(yīng)根據(jù)砂漿凝結(jié)狀況，適時更換測針，按下表選用。 測針選用規(guī)定表 貫入阻力 MPa 0.23.5 3.520 2028 測針面積 mm2 100 50 20 4.結(jié)果評定 （ 1） 貫入阻力的結(jié)果計算 fPR=P/A fPR-貫入阻力 (MPa)，精確至 0.1 MPa P-貫入壓力（ N） A-測針面積（ mm2） （ 2）初凝時間、終凝時間的確定 ln(t)=A+Bln(fPR) A、 B-為線性回歸系數(shù) 初凝時間： ts=e A+Bln(3.5) 終凝時間： te=e A+Bln(28) ts、 te精確至 1min 凝結(jié)時間也可用繪圖 法確定：以貫入阻力 為縱坐標(biāo)，經(jīng)過的時 間為橫坐標(biāo)，繪制貫 入阻力與時間的關(guān)系 曲線，以 3.5 MPa和 28 MPa作兩條平行 于 橫坐標(biāo)的直線，與 曲線分別相交，交點 的橫坐標(biāo)即為 初凝時 間和 終凝時間。 （ 3）用三個試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為此次試驗的初凝和終凝時間。 如果三個測值的最大值或最小值與中間值的差超過 10%，則以中間值為試驗結(jié)果；如果最大值和最小值與中間值的差均超過 10%，則此次試驗無效。 （ 4）凝結(jié)時間用 h:min表示，并修約至 5min。 （四）泌水與壓力泌水試驗 混凝土凝結(jié)以前，新鮮混凝土內(nèi)懸浮的固體粒子在 重力作用下下沉，當(dāng)混凝土保水能力不足時，混凝 土表面會出現(xiàn)一層水，這種現(xiàn)象叫泌水。 混凝土拌合物泌水性能是混凝土拌合物在施工中的 重要性能之一，尤其是對大流動性的泵送混凝土更 為重要。在混凝土施工過程中泌水過多，會使混凝 土喪失流動性，從而嚴(yán)重影響混凝土可泵性和工作 性，并會對工程質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。 1.泌水試驗 （ 1）目的及適用范圍 本方法適用于骨料最大粒徑不大于 40mm的 混凝土拌合物泌水測定。 （ 2） 儀器設(shè)備 試樣筒：容積為 5L并配有蓋子； 臺 秤：稱量為 50kg、感量為 50g； 量 筒：容量為 10mL、 50mL、 100mL的量筒 及吸管； 振動臺和搗棒。 （ 3）試驗步驟 1）用濕布潤濕試樣筒內(nèi)壁并稱出其質(zhì)量 G0。 2）混凝土裝料和振實（有兩種方法） A：振動臺振實：試樣一次裝入筒內(nèi)，振動至表面出漿， 避免過振；使混凝土拌合物表面低于筒可 30 3mm，用抹刀抹平。抹平后立即計時并稱量 G1。 B：搗棒搗實：試樣分兩層裝入，每層由邊緣向中心均勻 搗插 25次，每次搗插搗棒應(yīng)貫穿本層，每層搗完后用 橡皮錘輕擊外壁 510次，至插搗孔消失并不見大氣泡為止，使混凝土拌合物表面低于筒 30 3mm，用抹刀抹平。抹平后立即計時并稱量 G1。 3）在吸取泌水的整個過程中，應(yīng)使試樣筒保持水平、 不受振動；除吸水外，應(yīng)始終蓋好蓋子；室溫應(yīng)保 持在 20 2 。 4）計時開始后 60min內(nèi)，每隔 10min吸水一次； 60min后，每隔 30min吸水一次，直至認(rèn)為不 再泌水為止。為便于吸水，每次吸水前 2min，將一片 35mm厚的墊塊墊入筒底一側(cè)使其傾斜，吸水后平穩(wěn)地復(fù)原。吸出的水放入量筒 中，記錄每次吸水的水量并計算累計水量，精 確至 1mL。 （ 4）結(jié)果評定 1）泌水量計算： Ba-泌水量 (mL/mm2)，精確至 0.01 mL/mm2。 V-最后一次吸水后累計的泌水量（ mL） A-試樣外露的表面面積（ mm2） AVB a 三個測值的最大值或最小值與中間值的差超過 15%，則以中間值為試驗結(jié)果；如果最大值和最小 值與中間值的差均超過 15%，則此次試驗無效。 泌水率計算 Gw= G1 G0 B-泌水率（ %） Vw-泌水總量（ mL） Gw-試樣質(zhì)量（ g） W-混凝土拌合物總用水量（ mL ） G-混凝土拌合物總質(zhì)量（ g） G1-試樣筒及試樣總質(zhì)量（ g） G0-試樣筒質(zhì)量（ g） 1 0 0)/(WWGGWVB2.壓力泌水試驗 混凝土拌合物壓力泌水性能是泵送混凝土的重要性 能之一，關(guān)系到混凝土在泵送過程中是否會離析而 堵泵。 （ 1）目的及適用范圍 本方法適用于骨料最大粒徑不大于 40mm的混凝 土拌合物壓力泌水測定。 （ 2） 儀器設(shè)備 壓力泌水儀：量程 6MPa，分度值不大于 0.1MPa， 200 mL量筒，搗棒。 （ 3）試驗步驟 1）混凝土拌合物分兩層裝入壓力泌水儀的缸體容 器內(nèi)，每層由邊緣向中心均勻搗插 20次，每次搗 插搗棒應(yīng)貫穿本層，每層搗完后用橡皮錘輕擊外壁 510次，至插搗孔消失并不見大氣泡為止，混凝 土拌合物表面低于筒 30mm處，用抹刀抹平。 2）將容器外壁擦凈，壓力泌水儀按規(guī)定安裝完畢 后立即給混凝土試樣加壓至 3.2MPa， 打開泌水閥 門同時開始計時，保持恒壓 ， 泌出的水接入 200 mL量筒內(nèi)。加壓至 10s時讀取泌水量 V10，加壓 至 140s時讀取泌水量 V140。 （ 4）結(jié)果評定 壓力泌水率計算： BV-壓力泌水率（ %），精確至 1% V10-加壓至 10s時的泌水量（ mL ） V140-加壓至 140s時的泌水量（ mL ） 1 0 014010 VVB V（五）表觀密度試驗 1.目的及適用范圍 本方法適用于測定混凝土拌合物搗實后的單位體積 質(zhì)量（即 表觀密度 ）。 2.儀器設(shè)備 容量筒： 5L（標(biāo)定后使用）， d（ h） =186 2mm，壁厚 =3mm 臺 秤：稱量為 50kg、感量為 50g； 振動臺和搗棒。 3.試驗步驟 （ 1）用濕布潤濕試樣筒內(nèi)外壁并稱出其質(zhì)量 W1， 精確至 50g。 （ 2）混凝土裝料和搗實（有兩種方法） 坍落度 70mm，宜用振動臺振實； 坍落度 70mm，宜用搗棒搗實； 用振動臺振實時，一次裝料，振動中如混凝土低于 筒口，隨時添加，至表面出漿時為止； 用搗棒搗實時，分兩層裝入，每層由邊緣向中心均 勻搗插 25次，每次搗插搗棒應(yīng)貫穿本層，每層搗 完后用橡皮錘輕擊外壁 510次，至插搗孔消失并 不見大氣泡為止。 （ 3）刮去筒口多余的混凝土，表面如有凹陷應(yīng)填平；擦凈容量筒外壁，稱出試樣與容量筒總質(zhì)量W2，精確至 50g. 4.結(jié)果評定 表觀密度計算： -表觀密度（ kg/m3），精確至 10 kg/m3 W1-容量筒質(zhì)量（ kg） W2-試樣與容量筒總質(zhì)量（ kg ） V-容量筒容積（ L） 100012 VWWhh （六）含氣量 1.目的及適用范圍 本方法適用于骨料最大粒徑不大于 40mm的混凝土拌合物含氣量測定。 2.儀器設(shè)備 含氣量測定儀：由容器及蓋體兩部分組成。容器應(yīng)由硬質(zhì)、不易被水泥漿腐蝕的金屬制成，其內(nèi)表面粗糙度不應(yīng)大于 3.2微米，內(nèi)徑應(yīng)與深度相等，容積約為 7L。蓋體應(yīng)用與容器相同的材料制成。蓋體部分應(yīng)包括有氣室、水找平室、加水閥、排水閥、操作閥、進(jìn)氣閥、排氣閥及壓力表。壓力表的量程為 0 0.25MPa，精度為0.01MPa。容器及蓋體 之間設(shè)置密封墊圈，用螺栓連接，連接處不得有空氣存留，并保證封閉； 臺秤：稱量 50kg,感量 50g； 搗棒和振動臺 3.試驗步驟 （ 1）在進(jìn)行拌合物含氣量測定之前，首先應(yīng)測出骨料中