混凝土拌合物配合比設(shè)計(jì)

混凝土拌合物配合比設(shè)計(jì) 第一節(jié) 混凝土拌合物性能 和配合比設(shè)計(jì) 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(shí)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(chēng)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(jì)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(jì)檢測(cè)不同于其它項(xiàng)目的檢測(cè)，需 要試驗(yàn)人員熟悉各種原材料的性能，需要具備豐富 的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(cè)依據(jù) 普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) GB/T50080 2002 普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程 JGJ55-2000 三、混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法 （一）試驗(yàn)室拌合方法 1.目的及適用范圍 規(guī)范混凝土試驗(yàn)方法，使混凝土拌合物性能有 統(tǒng)一的試驗(yàn)方法； 通過(guò)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(pán)或同一車(chē)混凝土中取樣，取樣量應(yīng)多于試驗(yàn)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(pán)或同一車(chē)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(guò) 15min,然后人工攪拌均勻。 從取樣完畢到開(kāi)始做各項(xiàng)試驗(yàn)不宜超過(guò) 5min。 （ 2）混凝土工程施工中取樣進(jìn)行混凝土試驗(yàn)時(shí)，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(yàn)收規(guī)范 GB50204 2002及 普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) GB/T50080 2002有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。 每 100盤(pán)，不超過(guò) 100m3,取樣不少于 1次； 每一工作班不足 100盤(pán)，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(tái)班，取樣不少于 1次； 混凝土抽樣在澆注地點(diǎn)隨機(jī)抽取。 試驗(yàn)室拌制混凝土進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)： 1）試驗(yàn)室溫度： 20 5 ，材料溫度應(yīng)與試驗(yàn)室溫度一致； 2）稱(chēng)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(yàn)；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(rùn)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(jì)規(guī)程 JGJ55 2000中的有關(guān)規(guī)定。 3.試驗(yàn)步驟 （ 1）人工拌合 潤(rùn)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(shí)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(chēng)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(yàn)方法 混凝土拌合物稠度也稱(chēng)和易性、工作性。包括三方面的含義： 流動(dòng)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(yùn)輸、澆筑、搗實(shí)成型等施工作業(yè)，并能獲得質(zhì)量均勻、密實(shí)的混凝土的性能。 流動(dòng)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(dòng)并均勻密實(shí)地充滿模型的性能。流動(dòng)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(yùn)輸和澆筑過(guò)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(huì)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(guò)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(shí)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(shí)，一部分水還會(huì)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(yàn)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(cè)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(zhǎng) 600mm的鋼棒，端 部應(yīng)磨圓。 （ 3）試驗(yàn)步驟 a.潤(rùn)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(kāi)始到 提離 坍落度筒的整個(gè)過(guò)程應(yīng)在 150s內(nèi)完成； d.量測(cè)筒高與 坍落后混凝土試體最高點(diǎn)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(píng)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(cè)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(shuō)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(shuō)明保水性不好。 當(dāng)混凝土 坍落度 220mm時(shí)，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(cè)定：用鋼尺測(cè)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(shí)，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(shí)，試驗(yàn)無(wú)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(cè)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(cè)定。 （ 2）儀器設(shè)備 維勃稠度儀（見(jiàn)圖） 秒表 （ 3）試驗(yàn)步驟 a.維勃稠度儀置于堅(jiān)實(shí)水平地面；用濕布潤(rùn)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(dòng)； e.把透明圓盤(pán)輕輕置于混凝土頂面； f.擰緊固定螺絲，檢查測(cè)桿螺絲是否完全放松； g.開(kāi)啟振動(dòng)臺(tái)，同時(shí)秒表計(jì)時(shí)，當(dāng)透明圓盤(pán)被水泥漿布滿的瞬間停表計(jì)時(shí)，并關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)。 （ 4）結(jié)果評(píng)定 由秒表讀出的時(shí)間（秒）即為該混凝土拌合物的 維勃稠度值。 （三）凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)方法 凝結(jié)時(shí)間是混凝土拌合物的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)混凝土工程中混凝土的攪拌、運(yùn)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(lái)確定 坍落度值不為零的混凝土拌合物 凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定。 2.儀器設(shè)備 貫入阻力儀：由加荷裝置、測(cè)針、砂漿試樣筒和 標(biāo)準(zhǔn)篩組成，有手動(dòng)和電動(dòng)兩種。 應(yīng)符合以下要求： 加荷裝置：最大測(cè)量值應(yīng)不小于 1000N，精度為 10N； 測(cè) 針：長(zhǎng)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(yàn)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(gè)試樣筒中，做三個(gè)試驗(yàn)； 混凝土 坍落度 70mm時(shí)，宜用 振動(dòng)臺(tái)振實(shí)砂漿； 混凝土 坍落度 70mm時(shí)，宜用搗棒人工搗實(shí)。 振動(dòng)臺(tái)振實(shí)砂漿時(shí)，振動(dòng)至表面出漿為止，不宜過(guò) 振； 搗棒人工搗實(shí)時(shí)，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(shí)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(hào)后置于 20 2 的環(huán)境中，或與現(xiàn)場(chǎng)同條件環(huán)境中。除在吸取泌水和進(jìn)行貫入試驗(yàn)外，試樣筒應(yīng)始終加蓋。 c.凝結(jié)時(shí)間以水泥加水開(kāi)始計(jì)時(shí)。根據(jù)混凝土拌合物的性能，確定測(cè)針試驗(yàn)時(shí)間，以后每隔 0.5h測(cè)試 1次，臨近初、終凝時(shí)可增加測(cè)定次數(shù)。 d.在每次測(cè)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(cè)試時(shí)將砂漿試樣筒置于 貫入阻力儀上，測(cè)針端部與砂漿表面接觸，在 10 2s均勻地使測(cè)針貫入砂漿 25 2mm深度，記錄貫入壓力 P，精確至 10N；記錄測(cè)試時(shí)間，精確至 1min；記錄環(huán)境溫度，精確至 0.5 。 f.各測(cè)點(diǎn)的間距應(yīng)大于測(cè)針直徑的 2倍，且不小于15mm，測(cè)點(diǎn)與筒壁距離應(yīng)不小于 25mm。 g.貫入阻力測(cè)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(cè)試過(guò)程中應(yīng)根據(jù)砂漿凝結(jié)狀況，適時(shí)更換測(cè)針，按下表選用。 測(cè)針選用規(guī)定表 貫入阻力 MPa 0.23.5 3.520 2028 測(cè)針面積 mm2 100 50 20 4.結(jié)果評(píng)定 （ 1） 貫入阻力的結(jié)果計(jì)算 fPR=P/A fPR-貫入阻力 (MPa)，精確至 0.1 MPa P-貫入壓力（ N） A-測(cè)針面積（ mm2） （ 2）初凝時(shí)間、終凝時(shí)間的確定 ln(t)=A+Bln(fPR) A、 B-為線性回歸系數(shù) 初凝時(shí)間： ts=e A+Bln(3.5) 終凝時(shí)間： te=e A+Bln(28) ts、 te精確至 1min 凝結(jié)時(shí)間也可用繪圖 法確定：以貫入阻力 為縱坐標(biāo)，經(jīng)過(guò)的時(shí) 間為橫坐標(biāo)，繪制貫 入阻力與時(shí)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(diǎn) 的橫坐標(biāo)即為 初凝時(shí) 間和 終凝時(shí)間。 （ 3）用三個(gè)試驗(yàn)結(jié)果的算術(shù)平均值作為此次試驗(yàn)的初凝和終凝時(shí)間。 如果三個(gè)測(cè)值的最大值或最小值與中間值的差超過(guò) 10%，則以中間值為試驗(yàn)結(jié)果；如果最大值和最小值與中間值的差均超過(guò) 10%，則此次試驗(yàn)無(wú)效。 （ 4）凝結(jié)時(shí)間用 h:min表示，并修約至 5min。 （四）泌水與壓力泌水試驗(yàn) 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(shí)，混凝 土表面會(huì)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(duì)大流動(dòng)性的泵送混凝土更 為重要。在混凝土施工過(guò)程中泌水過(guò)多，會(huì)使混凝 土喪失流動(dòng)性，從而嚴(yán)重影響混凝土可泵性和工作 性，并會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。 1.泌水試驗(yàn) （ 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(cè)定。 （ 2） 儀器設(shè)備 試樣筒：容積為 5L并配有蓋子； 臺(tái) 秤：稱(chēng)量為 50kg、感量為 50g； 量 筒：容量為 10mL、 50mL、 100mL的量筒 及吸管； 振動(dòng)臺(tái)和搗棒。 （ 3）試驗(yàn)步驟 1）用濕布潤(rùn)濕試樣筒內(nèi)壁并稱(chēng)出其質(zhì)量 G0。 2）混凝土裝料和振實(shí)（有兩種方法） A：振動(dòng)臺(tái)振實(shí)：試樣一次裝入筒內(nèi)，振動(dòng)至表面出漿， 避免過(guò)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(jì)時(shí)并稱(chēng)量 G1。 B：搗棒搗實(shí)：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(jiàn)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(jì)時(shí)并稱(chēng)量 G1。 3）在吸取泌水的整個(gè)過(guò)程中，應(yīng)使試樣筒保持水平、 不受振動(dòng)；除吸水外，應(yīng)始終蓋好蓋子；室溫應(yīng)保 持在 20 2 。 4）計(jì)時(shí)開(kāi)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(jì)算累計(jì)水量，精 確至 1mL。 （ 4）結(jié)果評(píng)定 1）泌水量計(jì)算： Ba-泌水量 (mL/mm2)，精確至 0.01 mL/mm2。 V-最后一次吸水后累計(jì)的泌水量（ mL） A-試樣外露的表面面積（ mm2） AVB a 三個(gè)測(cè)值的最大值或最小值與中間值的差超過(guò) 15%，則以中間值為試驗(yàn)結(jié)果；如果最大值和最小 值與中間值的差均超過(guò) 15%，則此次試驗(yàn)無(wú)效。 泌水率計(jì)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(yàn) 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(guò)程中是否會(huì)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(cè)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(yàn)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(jiàn)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(kāi)泌水閥 門(mén)同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，保持恒壓 ， 泌出的水接入 200 mL量筒內(nèi)。加壓至 10s時(shí)讀取泌水量 V10，加壓 至 140s時(shí)讀取泌水量 V140。 （ 4）結(jié)果評(píng)定 壓力泌水率計(jì)算： BV-壓力泌水率（ %），精確至 1% V10-加壓至 10s時(shí)的泌水量（ mL ） V140-加壓至 140s時(shí)的泌水量（ mL ） 1 0 014010 VVB V（五）表觀密度試驗(yàn) 1.目的及適用范圍 本方法適用于測(cè)定混凝土拌合物搗實(shí)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(tái) 秤：稱(chēng)量為 50kg、感量為 50g； 振動(dòng)臺(tái)和搗棒。 3.試驗(yàn)步驟 （ 1）用濕布潤(rùn)濕試樣筒內(nèi)外壁并稱(chēng)出其質(zhì)量 W1， 精確至 50g。 （ 2）混凝土裝料和搗實(shí)（有兩種方法） 坍落度 70mm，宜用振動(dòng)臺(tái)振實(shí)； 坍落度 70mm，宜用搗棒搗實(shí)； 用振動(dòng)臺(tái)振實(shí)時(shí)，一次裝料，振動(dòng)中如混凝土低于 筒口，隨時(shí)添加，至表面出漿時(shí)為止； 用搗棒搗實(shí)時(shí)，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(jiàn)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(chēng)出試樣與容量筒總質(zhì)量W2，精確至 50g. 4.結(jié)果評(píng)定 表觀密度計(jì)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(cè)定。 2.儀器設(shè)備 含氣量測(cè)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(tái)秤：稱(chēng)量 50kg,感量 50g； 搗棒和振動(dòng)臺(tái) 3.試驗(yàn)步驟 （ 1）在進(jìn)行拌合物含氣量測(cè)定之前，首先應(yīng)測(cè)出骨料中