普通混凝土实验

普通混凝土实验主要包括新拌混凝土坍落度及扩展度试验、倒置坍落筒排空实验、间隙通过性实验、表观密度实验和硬化混凝土立方体抗压强度实验。

一、混凝土拌合物取样和试样制备

1）取样方法

（1）同一组混凝土拌合物取样，应在同一盘混凝土或同一车混凝土的1／4处、1／2处和3／4处分别取样，并搅拌均匀；第一次取样和最后一次取样的时间间隔不宜超过15min，宜在取样后5min内开始各项性能实验。

（2）实验室制备混凝土拌合物，称好的粗集料、胶凝材料、细集料和水应一次加入搅拌机，难溶和不溶的粉状外加剂宜与胶凝材料同时加入搅拌机，液体和可溶性外加剂宜与拌和水同时加入搅拌机；混凝土拌合物宜搅拌2min以上，直至搅拌均匀；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；实验室搅拌混凝土时，集料的称量精度应为±0．5％，水泥、掺合料、水、外加剂的称量精度均应为±0．2％。

2）一般规定

实验室温度应保持在（20±5）℃。拌制混凝土的原材料应符合技术要求，并与施工实际用料相同。在拌和前，材料的温度应与室温相同。水泥如有结块现象，应用0．9mm筛过筛，并记录筛余量。材料用量以质量计，称量的精确度：骨料为±1．0％，水、水泥、掺合料及外加剂为±0．5％。拌制混凝土所用的各种工具（如搅拌机、拌和铁板和铁铲、抹刀等），应预先用水湿润。

3）主要仪器设备

（1）搅拌机：容量30～100L，转速为18～22r／min。

（2）拌和用搅铲、铁板（约1．5m×2m，厚3～5mm）、抹刀。

（3）磅秤（称量100kg，感量50g）、台秤（称量10kg，感量5g）、量筒（200m L，1000m L）、容器等。

4）拌和方法

（1）人工拌和法：

①按所定配合比称取各种材料，以干燥状态为准。

②将铁板和铁铲用湿布润湿后，将称好的砂料、水泥放在铁板上，用铁铲将水泥和砂料翻拌均匀，然后加入称好的粗骨料，再将全部材料拌和均匀。

③将拌和均匀的拌合物堆成圆锥形，在中间作一凹坑，将称量好的水，倒一半左右在凹坑中（勿使水流出），小心拌和均匀。再将材料堆成圆锥形并作一凹坑，倒入剩余的水，继续拌和，每翻拌一次，用铁铲在拌合物面上压切一次，翻拌一般不少于6次。

④拌和时力求动作敏捷，拌和时间从加水时算起，应大致符合下列规定：

拌合物体积为30L以下时，拌和4～5min；拌合物体积为30～50L时，拌和5～9min；拌合物体积超过50L时，拌和9～12min。

⑤拌好后，立即做坍落度测定或试件成型。从开始加水时算起，全部操作必须在30min内完成。

（2）机械拌和法：

①按所定配合比称取各种材料，以干燥状态为准。

②预拌一次，即用按配合比的水泥、砂和水组成的砂浆及少量石子，在搅拌机中进行涮膛，然后倒出并刮去多余的砂浆。其目的是使水泥砂浆黏附满搅拌机的筒壁，以免正式拌和时影响拌合物的配合比。

③分别按石、水泥、砂依次装入料斗，开动搅拌机徐徐将定量水加入，继续搅拌2～3min。

④将拌合物自搅拌机卸出，倾倒在拌板上，再经人工翻拌2次，使拌合物均匀一致后用作实验。从开始加水时算起，全部操作必须在30min内完成。

二、坍落度实验和扩展度实验

本方法适用于集料最大粒径不大于40mm，坍落度值不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定。稠度测定时需拌合物约15L。

1）实验目的

坍落度和扩展度是表示混凝土拌合物稠度最常用的指标，坍落度和扩展度必须满足混凝土的施工流动性、黏聚性、保水性的要求。

2）主要仪器设备

（1）坍落度筒：如实验图5．1所示。

（2）金属捣棒：直径16mm，长650mm的钢棒，端部磨圆。

（3）铁铲、直尺、钢尺、铁板、抹刀等。

实验图5．1 坍落度筒及捣棒

3）实验步骤

（1）用水湿润坍落度筒及其他用具，并把坍落筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住两边的脚踏板，使坍落度筒在装料时保持固定的位置。

（2）把按要求取得的混凝土试样用小铲分3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，捣棒可稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第2层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。插捣顶层过程中，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，垂直平稳地在3～7s内提起坍落度筒。从开始装料到提起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。

（4）提起坍落度筒后，量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值，以mm为单位，坍落度值测量精确至1mm，结果修约至5mm。

坍落度筒提离后，如混凝土发生崩坍成一边剪坏现象，则应重新取样另行测定。如第二次试验仍出现上述现象，则表示该混凝土拌合物和易性不好，应予记录备查。

（5）测定坍落度后，观察混凝土拌合物的黏聚性和保水性，并记录。

①黏聚性：用捣棒在已坍落的拌合物截锥体侧面轻轻敲打，如截锥试体逐渐下沉，表示黏聚性良好，如果倒坍、部分崩裂或出现离析现象，则表示黏聚性不好。

②保水性：提起坍落度筒后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土拌合物也因失浆而骨料外露，则表明保水性能不好。如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表明保水性能良好。

（6）提起坍落度筒后，当混凝土拌合物不再扩散或扩散持续时间已达50s时，使用钢尺测量混凝土拌合物展开扩展面的最大直径以及与最大直径呈垂直方向的直径。当两直径之差小于50mm时，取其算术平均值作为扩展度实验结果；当两直径之差不小于50mm时，应重新取样另行测定。扩展度实验从开始装料到测得混凝土扩展度值的整个过程应连续进行，并应在4min内完成。混凝土拌合物扩展度值测量精确至1mm，结果修约至5mm。

三、倒置坍落度筒排空实验

1）实验目的

测定倒置坍落度筒排空时间，它是表示混凝土拌合物稠度的指标之一。

2）主要仪器设备

（1）坍落度筒：小口端设置有快速开启的密封盖的坍落度筒。

（2）金属捣棒：直径16mm，长650mm的钢棒，端部磨圆。

（3）铁铲、直尺、钢尺、铁板、抹刀等。

（4）支撑倒置坍落度筒的台架。

（5）秒表：精度不低于0．01s。

3）实验步骤

（1）将倒置坍落度筒支撑在台架上，使其中轴线垂直于底板，筒内壁应湿润且无明水，关闭密封盖。

（2）混凝土拌合物分两层装入坍落度筒内，每层捣实后高度宜为筒高的1／2。每层用捣棒沿螺旋方向由外向中心插捣15次，插捣应在横截面上均匀分布，插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣第一层时，捣棒应贯穿混凝土拌合物整个深度；插捣第二层时，捣棒宜插透到第一层表面下50mm。插捣完应刮去多余的混凝土拌合物，用抹刀抹平。

（3）打开密封盖，用秒表测量自开盖至坍落度筒内混凝土拌合物全部排空的时间tsf，精确至0．01s。从开始装料到打开密封盖的整个过程应在150s内完成。

（4）宜在5min内完成两次实验，当两次实验结果差值不超过平均值的5％时，取两次实验测得排空时间的平均值作为实验结果，计算精确至0．1s。当两次实验结果差值超过平均值的5％时，应重新取样另行测定。

四、间隙通过性实验

本实验方法宜用于集料最大公称粒径不大于20mm的混凝土拌合物间隙通过性的测定。

1）实验目的

测定混凝土间隙通过性性能指标，它是表示混凝土拌合物和易性的指标之一。

2）主要仪器设备

（1）J环：由钢或不锈钢制成，圆环中心直径为300mm，厚度为25mm；并用螺母和垫圈将16根圆钢锁在圆环上，圆钢直径为16mm，高为100mm；圆钢中心间距为58．9mm，具体如实验图5．2所示。

（2）坍落度筒：不带脚踏板的坍落度筒。

（3）金属捣棒：直径16mm，长650mm的钢棒，端部磨圆。

（4）铁铲、直尺、钢尺、铁板、抹刀等。

3）实验步骤

（1）底板、J环和坍落度筒内壁应润湿无明水；底板放置在坚实的水平面上，J环放在底板中心。坍落度筒正向放置在底板中心，应与J环同心，将混凝土拌合物一次性填充至满。用刮刀刮除坍落度筒顶部混凝土拌合物余料，将混凝土拌合物沿坍落度筒抹平；清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地向上提起坍落度筒至（250±50）mm高度，提离时间控制在3～7s；自开始入料至提起坍落度筒应在150s内完成；当混凝土拌合物不再扩散或扩散持续时间已达50s时，测量展开扩展面的最大直径以及与最大直径呈垂直方向的直径；测量精确至1mm，结果修约至5mm。

实验图5．2 J环示意图（mm）

（2）J环扩展度应为混凝土拌合物坍落扩展终止后扩展面相互垂直的两个直径的平均值，当两直径之差大于50mm时，应重新实验测定。

（3）混凝土扩展度与J环扩展度的差值作为混凝土间隙通过性性能指标实验结果。

五、表观密度实验

1）实验目的

测定混凝土拌合物表观密度，用于计算每立方米混凝土的材料用量和含气量。

2）主要仪器设备

（1）容量筒：金属制成的圆筒，两旁装有把手。要求不易变形，不漏水。尺寸要求：对骨料最大粒径不大于40mm的拌合物采用容积为5L的容量筒。

（2）电子天平：称量50kg，感量10g。

（3）振动台：频率应为（50±3）Hz，空载时的振幅应为（0．5±0．1）Hz。

（4）捣棒：直径16mm，长650mm的钢棒，端部磨圆。

3）实验步骤

（1）用湿布将容量筒内外擦干净，称出筒质量m1（单位为kg），精确至10g。

（2）混凝土的装料及捣实方法应根据拌合物的稠度而定。坍落度不大于90mm的混凝土，用振动台振实为宜；采用振动台振实时，应一次将混凝土拌合物灌到高出容量筒口，装料时用捣棒稍加插捣，振动过程中如混凝土沉落低于筒口，应随时添加混凝土，振动直至表面出浆为止。

坍落度大于90mm的混凝土，用捣棒捣实为宜；采用捣棒捣实时，应根据容量筒的大小决定分层与插捣次数。用5L容量筒时，混凝土拌合物应分两层装入，每层的插捣次数应为25次；用大于5L的容量筒时，每层混凝土的高度不应大于100mm，每层插捣次数应按每10000mm2截面不小于12次计算。插捣应由边缘向中心均匀地插捣，插捣底层时捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层时，捣棒应插透本层至下一层的表面，每一层捣完后用橡皮锤轻轻沿容器外壁敲打5～10次，进行振实，直至拌合物表面插捣孔消失并不见大气泡为止。

自密实混凝土应一次性填满，且不应进行振动和插捣。

（3）用刮尺将筒口多余的混凝土拌合物刮去，表面如有凹陷应填平。将容量筒外壁擦净，称出混凝土试样与容量筒总质量m2（单位为kg），精确到10g。

4）实验结果

混凝土拌合物表观密度ρh（单位为kg／m3）按下式计算，精确至10kg／m3：

式中 m1——容量筒质量，kg；

m2——容量筒及试样质量，kg；

V——容量筒容积，L。

六、普通混凝土立方体抗压强度实验

1）实验目的

学会混凝土抗压强度试件的制作及测试方法，用于检验混凝土强度，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。

2）一般规定

（1）试验采用立方体试件，以同一龄期3个同时制作、同样养护的混凝土试件为一组。

（2）每一组试件所用的拌合物应从同一盘或同一车运送的混凝土拌合物中取样，或在试验室用人工或机械单独制作。

（3）检验工程和构件质量的混凝土试件成型方法应尽可能与实际施工采用的方法相同。

3）主要仪器设备

（1）压力试验机：测量精度应为±1％，试件破坏荷载值应为压力机全量程的20％～80％。

（2）振动台：振动台的振动频率为（50±3）Hz，空载振幅约为0．5mm。

（3）试模、捣棒、小铁铲、金属直尺、镘刀等。

4）实件的制作

（1）在制作试件前，首先要检查试模、拧紧螺栓，并清刷干净，同时在其内壁涂上一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。

（2）混凝土抗压强度实验以3个试件为一组，试件所用的混凝土拌合物应由同一次拌合物中取出。

（3）混凝土试件的成型方法根据混凝土拌合物的稠度来确定。

①坍落度不大于70mm的混凝土，用振动台振实。将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口。然后将试模放在振动台上，试模应附着或固定在振动台上。开动振动台，振动时试模不得有任何跳动，振动应持续到表面出浆为止。刮除试模上口多余的混凝土，用抹刀抹平。

②坍落度大于70mm的混凝土，采用人工捣实。混凝土拌合物分两层装入试模内，每层的装料厚度大致相等。插捣按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。插捣底层时，捣棒应达到试模底部，插捣上层时，捣棒应贯穿上层插入下层20～30mm。插捣时捣棒保持垂直不得倾斜，并用抹刀沿试模内壁插拔数次，以防止试件产生麻面。每层插捣次数按每10000mm2面积不少于12次。插捣后应用橡皮锤轻轻敲击试模四周，直至插捣捧留下的空洞消失为止。刮除试模上口多余的混凝土，用抹刀抹平。

5）试件的养护

（1）采用标准养护的试件，成型后应立即用不透水薄膜覆盖表面，以防止水分蒸发。并应在温度为（20±5）℃的环境中静置1～2d，然后编号、拆模。

拆模后的试件应立即放入温度为（20±2）℃，相对湿度为95％以上的标准养护室中养护。标准养护室内试件应放在支架上，彼此间隔为10～12mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。

无标准养护室时，混凝土试件可在温度为（20±2）℃的不流动的Ca（OH）2饱和溶液中养护。

（2）与构件同条件养护的试件成型后，应覆盖表面。试件的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同。拆模后，试件仍需保持同条件养护。

（3）标准养护龄期为28d（从搅拌加水开始计时）。

6）抗压强度测定

（1）试件从养护地点取出后，应及时进行实验，以免试件内部的温、湿度发生显著变化。试件在试压前应先擦拭干净，测量尺寸，并检查其外观。试件尺寸测量精确至1mm，并据此计算试件的承压面积。如实测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm，可按公称尺寸进行计算。

（2）将试验机上下承压板面擦干净，把试件安放在下承压板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与实验机下压板中心对准。开动实验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡。

（3）在试验过程中应连续均匀地加荷，混凝土强度等级＜C30时，加荷速度为0．3～0．5 MPa／s；C30≤混凝土强度等级＜C60时，加荷速度为0．5～0．8MPa／s；混凝土强度等级≥C60时，加荷速度为0．8～1．0MPa／s。当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至试件破坏，记录破坏荷载F。

7）实验结果计算

（1）混凝土立方体试件抗压强度fcu按下式计算，精确至0．1MPa：

式中 F——试件破坏荷载，N；

A——试件承压面积，mm2；

fcu——混凝土立方体试件抗压强度，MPa。

（2）以3个试件测定值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值，精确至0．1MPa。

如果3个测定值中的最小值或最大值中有1个与中间值的差值超过中间值的15％，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如果最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15％，则该组试件的试验结果无效。

（3）混凝土的抗压强度是以150mm×150mm×150mm的立方体试件的抗压强度值为标准值。混凝土强度等级＜C60时，用非标准试件测得的强度值应乘以尺寸换算系数，其值为对200mm×200mm×200mm试件为1．05；对100mm×100mm×100mm试件为0．95。当混凝土强度等级≥C60时，宜采用标准试件；使用非标准试件时，尺寸换算系数应由试验确定。