Y一、混凝土試驗(yàn)儀器的試驗(yàn)意義和目的

混凝土是由膠凝材料，水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合、拌制成拌合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。混凝土的技術(shù)性質(zhì)在很大程度上是由原材料的性質(zhì)及其相對(duì)含量決定的，同時(shí)也與施工工藝（攪拌、輸送方式、成型、養(yǎng)護(hù)）有關(guān)。混凝土具有許多優(yōu)點(diǎn)，如在凝結(jié)前具有良好的塑性，與鋼筋的粘結(jié)性好，硬化后抗壓強(qiáng)度高，耐久性良好，且成本經(jīng)濟(jì)。但同時(shí)混凝土也存在抗拉強(qiáng)度低，受拉時(shí)變形能力小，容易開(kāi)裂，自重大等缺點(diǎn)。為了充分發(fā)揮混凝土的優(yōu)點(diǎn)，避免其缺點(diǎn)，對(duì)混凝土的性質(zhì)就必須有充分的認(rèn)識(shí)與理解。 

本實(shí)驗(yàn)使學(xué)生在掌握混凝土和易性、強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)校核方法以及實(shí)際容重的測(cè)定方法的基礎(chǔ)上，學(xué)會(huì)混凝土配合比設(shè)計(jì)的試配與調(diào)整，初步掌握通過(guò)調(diào)整配合比參數(shù)，改善混凝土性能的規(guī)律。

混凝土試驗(yàn)儀器-混凝土抗?jié)B試驗(yàn)視頻

Y二、實(shí)驗(yàn)原理

混凝土拌合物實(shí)驗(yàn)所用的原材料應(yīng)符合技術(shù)要求，并與施工實(shí)際用料相同，在拌和前，材料的溫度應(yīng)與室溫(應(yīng)保持20±5℃)相同。拌制混凝土的材料用量以質(zhì)量計(jì)。稱(chēng)量的精確度：骨料為±1%，水、水泥及混合材料、外加劑為±0.5%。

坍落度法適用于骨料粒徑不大于40mm、坍落度值不小于10mm的混凝土拌合物稠度測(cè)定。維勃稠度法適用于骨料粒徑不大于40mm，維勃稠度在5～30s之間的混凝土拌合物稠度測(cè)定。 

本試驗(yàn)采用立方體試件，以同一齡期者為一組，每組至少為三個(gè)同時(shí)制作并同樣養(yǎng)護(hù)的混凝土試件。 

混凝土的劈裂抗拉試驗(yàn)是在立方體試件的兩個(gè)相對(duì)的表面素線(xiàn)上作用均勻分布的壓力，使在荷載所作用的豎向平面內(nèi)產(chǎn)生均勻分布的拉伸應(yīng)力;當(dāng)拉伸應(yīng)力達(dá)到混凝土極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，試件將被劈裂破壞，從而可以測(cè)出混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度。 

水泥混凝土抗折強(qiáng)度試件為直角棱柱體小梁，標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為150mm×150mm×550mm，粗集料粒徑應(yīng)不大于40mm;如確有必要，允許采用100mm× 100mm×400mm試件，集料粒徑應(yīng)不大于30mm。抗折試件應(yīng)取同齡期者為一組，每組為同條件制作和養(yǎng)護(hù)的試件三塊。

Y三、實(shí)驗(yàn)裝置和儀器

主要實(shí)驗(yàn)裝置儀器，參照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)自行選用。現(xiàn)列出可能用到的實(shí)驗(yàn)裝置供大家參考，其余相關(guān)儀器請(qǐng)查詢(xún)國(guó)家規(guī)范進(jìn)行確定，混凝土攪拌機(jī)、坍落度筒、維勃稠度儀、秒表、壓力試驗(yàn)機(jī)、墊層、墊條、抗折試驗(yàn)裝置。

      圖一（混凝土壓力機(jī)）                 圖二（抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)）

Y四、實(shí)驗(yàn)步驟 

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

選材并計(jì)算混凝土配合比，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，使配制混凝土的性能達(dá)到滿(mǎn)足以下設(shè)計(jì)任務(wù)要求：某工程的鋼筋混凝土梁(不受風(fēng)雪影響)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，要求強(qiáng)度保證率95%，施工要求坍落度30～50mm(機(jī)械攪拌、機(jī)械振搗)。

按照實(shí)驗(yàn)方案開(kāi)展實(shí)驗(yàn) 

數(shù)據(jù)記錄與結(jié)果分析 

配合比參數(shù)對(duì)性能影響的規(guī)律分析 

提交實(shí)驗(yàn)室配合比和研究結(jié)論 

Y五、基本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)方法

 本實(shí)驗(yàn)共包括以下五個(gè)方面的內(nèi)容，即普通混凝土拌合物拌和方法、拌合物稠度試驗(yàn)、立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)和混凝土抗折(抗彎)強(qiáng)度試驗(yàn)。

（一）普通混凝土拌合物拌和方法

 人工拌和法:

每盤(pán)混凝土拌合物最小拌量應(yīng)符合表1的規(guī)定。 

按所定配合比計(jì)算每盤(pán)混凝土各材料用量后備料。 

將拌板和拌鏟用濕布潤(rùn)濕后，將砂倒在拌板上，然后加入水泥，用鏟自拌板一端翻拌至另一端，如此重復(fù)，直至充分混合，顏色均勻，再加上粗骨料，翻拌至混合均勻?yàn)橹埂?nbsp;

將干混合物堆成堆，在中間作一凹槽，將已稱(chēng)量好的水，倒一半左右在凹槽中(勿使水流出)，然后仔細(xì)翻拌，并徐徐加入剩余的水，繼續(xù)翻拌，每翻拌一次，用鏟在拌合物上鏟切一次，直到拌和均勻?yàn)橹埂?nbsp;

拌和時(shí)力求動(dòng)作敏捷，拌和時(shí)間從加水時(shí)算起，應(yīng)大致符合下列規(guī)定： 

拌合物體積為30L以下時(shí)，4～5min; 

拌合物體積為30～50L以下時(shí)，5～9min； 

拌合物體積為51～75L以下時(shí)，9～12min。 

混凝土拌和好后，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)要求，立即進(jìn)行測(cè)試或成型試件。從開(kāi)始加水時(shí)算起，全部操作須在30min完成。

機(jī)械攪拌法：

攪拌量不應(yīng)小于攪拌機(jī)額定攪拌量的1/4。 

按所定配合比計(jì)算每盤(pán)混凝土各材料用量后備料。 

預(yù)拌一次，即用按配合比的水泥、砂和水組成的砂漿及少量石子，在攪拌機(jī)中進(jìn)行涮膛，然后倒出并刮去多余的砂漿。其目的是避免正式拌和時(shí)影響拌合物的實(shí)際配合比。 

開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，向攪拌機(jī)內(nèi)依次加入石子、砂和水泥，干拌均勻，再將水徐徐加入，全部加料時(shí)間不超過(guò)2min，水全部加入后，繼續(xù)拌和2min。 

將拌合物自攪拌機(jī)卸出，傾倒在拌板上，再經(jīng)人工拌和1～2min，即可進(jìn)行測(cè)試或成型試件。從開(kāi)始加水時(shí)算起，全部操作必須在30min內(nèi)完成。 

表1 混凝土拌合物最小拌量 

 （二）拌合物稠度試驗(yàn)

坍落度法 

濕潤(rùn)坍落度筒及其他用具，并把筒放在不吸水的剛性水平底板上，然后用腳踩住二邊的腳踏板，使坍落度筒在裝料時(shí)保持位置固定。 

把按要求取得的混凝土試樣用小鏟分三層均勻地裝入筒內(nèi)，使搗實(shí)后每層高度為筒高的1/3左右。每層用搗棒插搗25次。插搗應(yīng)沿螺旋方向由外向中心進(jìn)行，各次插搗應(yīng)在截面上均勻分布。插搗筒邊混凝土?xí)r，搗棒可以梢稍?xún)A斜。插搗底層時(shí)，搗棒應(yīng)貫穿整個(gè)深度，插搗第二層和頂層時(shí)，搗棒應(yīng)插透本層至下一層的表面。 澆灌頂層時(shí)，混凝土應(yīng)灌到高出筒口。插搗過(guò)程中，如混凝土沉落到低于簡(jiǎn)口，則應(yīng)隨時(shí)添加。頂層插搗完后，刮去多余的混凝土并用鏝刀抹平。 

清除筒邊底板上的混凝土后，垂直平穩(wěn)地提起坍落度筒。坍落度筒的提離過(guò)程應(yīng)在5～10s內(nèi)完成。 從開(kāi)始裝料到提起坍落度筒的整個(gè)進(jìn)程山不間斷地進(jìn)行，并應(yīng)在150s內(nèi)完成。 

提起坍落度筒后，量測(cè)筒高與坍落后混凝土試體點(diǎn)之間的高度差，即為該混凝土拌合物的坍落度值(以mm為單位，結(jié)果表達(dá)精確至5mm)。 

坍落度筒提離后，如發(fā)生試體崩坍或一邊剪壞現(xiàn)象，則應(yīng)重新取樣進(jìn)行測(cè)定。如第二次仍出現(xiàn)這種現(xiàn)象，則表示該拌合物和易性不好，應(yīng)予紀(jì)錄備查。 

觀(guān)察坍落后混凝土拌合物試體粘聚性和保水性

粘聚性  用搗棒在已坍落的拌合物錐體側(cè)面輕輕敲打，如果錐體逐漸下沉，表示粘聚性良好，如果錐體倒塌，部分崩裂或出現(xiàn)離析現(xiàn)象.即為粘聚性不好。

保水性  提起坍落度筒后如有較多的稀漿從底部析出，錐體部分的拌和物也因失漿而骨料外露，則表明此拌合物保水性不好。如無(wú)這種現(xiàn)象.則表明保水性良好。

維勃稠度法 ：

將維勃稠度儀放置在堅(jiān)實(shí)水平的基面上，用濕布將容器、坍落度筒、喂料斗內(nèi)壁及其他用具擦濕。就位后，測(cè)桿、喂料斗的軸線(xiàn)均應(yīng)和容器的軸線(xiàn)重合，然后擰緊固定螺絲。 

將混凝土拌合物經(jīng)喂料斗分三層裝入坍落度筒。裝料及搗插的方法同坍落度試驗(yàn)。 

將喂料斗轉(zhuǎn)離，小心并垂直提起坍落度筒，此時(shí)應(yīng)注意不使混凝土試體產(chǎn)生橫向的扭動(dòng)。 

將透明圓盤(pán)轉(zhuǎn)到混凝土圓臺(tái)體上方，放松測(cè)桿螺絲，降下圓盤(pán)，使它輕輕地接觸到混凝土頂面。擰緊定位螺絲，并檢查測(cè)桿螺絲是否松開(kāi)。 

同時(shí)開(kāi)啟振動(dòng)臺(tái)和秒表，當(dāng)透明圓盤(pán)的底面被水泥漿布滿(mǎn)的瞬間立即停表計(jì)時(shí)并關(guān)閉振動(dòng)臺(tái)。 

由秒表讀得的時(shí)間(s)即為該混凝土拌合物的維勃稠度值(讀數(shù)精確至1s)

拌合物稠度的調(diào)整 

在進(jìn)行混凝土配合比試配時(shí)，若試拌得出的混凝土拌和物的坍落度或維勃稠度不能滿(mǎn)足要求，或粘聚性和保水性不好時(shí)，應(yīng)在保證水灰比不變的條件下相應(yīng)調(diào)整用水量或砂率，直到符合要求為止。

 (三）立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)包括試件的制備、試件的養(yǎng)護(hù)、抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算四個(gè)方面的內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟如下所示。 

試件的制作 ：

每一組試件所用的拌合物根據(jù)不同要求應(yīng)從同一盤(pán)或同一車(chē)運(yùn)送的混凝土中取出，或在試驗(yàn)用機(jī)械或人工單獨(dú)拌制。用以檢驗(yàn)現(xiàn)澆混凝土工程或預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量的試件分組及取樣原則，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 

試件制作前，應(yīng)將試模擦拭干凈并將試模的內(nèi)表面涂以一薄層礦物油脂。 

坍落度不大于70mm的混凝土宜用振動(dòng)臺(tái)振實(shí)。將拌合物一次裝入試模。并稍有富余，然后將試模放在振動(dòng)臺(tái)上。開(kāi)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)至拌合物表面出現(xiàn)水泥漿時(shí)為止。記錄振動(dòng)時(shí)間。振動(dòng)結(jié)束后用饅刀沿試模邊緣將多余的拌合物刮去，并隨即用饅刀將表面抹平。

坍落度大于70mm的混凝土，宜用人工搗實(shí)。混凝土拌合物分兩層裝入試模，每層厚度大致相等。插搗時(shí)按螺旋方向從邊緣向中心均勻進(jìn)行。插搗底層時(shí)，搗棒應(yīng)達(dá)到試模底面，插搗上層時(shí)，搗棒應(yīng)穿入下層深度約20～30mm。插搗時(shí)搗棒保持垂直不得傾斜，并用抹刀沿試模內(nèi)壁插入數(shù)次。以防止試件產(chǎn)生麻面。每層插搗次數(shù)見(jiàn)表2，一般每100cm2面積應(yīng)不少于12次。然后刮除多余的混凝土，并用饅刀抹平。

1. 試件的養(yǎng)護(hù)
2. 采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件成型后應(yīng)覆蓋表面，以防止水分蒸發(fā)，并應(yīng)在溫度為20±5℃情況下靜置一晝夜至兩晝夜，然后編號(hào)拆模。
   

   拆模后的試件應(yīng)立即放在溫度為20±3℃，溫度為90%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)試件應(yīng)放在架上，彼此間隔為10～20mm，并應(yīng)避免用水直接沖淋試件。

3. 無(wú)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室時(shí)，混凝土試件可在溫度為20±3℃的不流動(dòng)水中養(yǎng)護(hù)。水的pH值不應(yīng)小于7。
4. 與構(gòu)件同條件養(yǎng)護(hù)的試件成型后，應(yīng)覆蓋表面。試件的拆模時(shí)間可與實(shí)際構(gòu)件的拆模時(shí)間相同。拆模后，試件仍需保持同條件養(yǎng)護(hù)
5. 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)
6. 試件自養(yǎng)護(hù)室取出后，應(yīng)盡快進(jìn)行試驗(yàn)。將試件表面擦拭干凈并量出其尺寸(精確至1mm)據(jù)以計(jì)算試件的受壓面積A(mm)。
7. 將試件安放在下承壓板上，試件的承壓面應(yīng)與成型時(shí)的頂面垂直。試件的中心應(yīng)與試驗(yàn)機(jī)下壓板中心對(duì)準(zhǔn)。開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)上壓板與試件接近時(shí)，調(diào)整球座，使接觸均衡。
8. 加壓時(shí)，應(yīng)連續(xù)而均勻地加荷，加荷速度應(yīng)為：當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于 C30時(shí)，取每秒鐘0.3～0.5MPa;當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C30時(shí)，取每秒鐘0.5～0.8MPa。當(dāng)試件接近破壞而開(kāi)始迅速變形時(shí)，停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門(mén)，直至試件破壞。記錄破壞荷載P(N)。
9. 試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算
10. 混凝土立方體試件的抗壓強(qiáng)度按下式計(jì)算(計(jì)算至0.1MPa)：

    式中fcu—混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度，MPa；

    P—破壞荷載，N；

    A—試件承壓面積，mm2。

11. 以三個(gè)試件測(cè)值的算術(shù)平均值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值(精確至 0.lMPa)。如果三個(gè)測(cè)定值中的最小值或值中有一個(gè)與中間值的差異超過(guò)中間值的15%時(shí)，則把及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值。如和最小值與中間值相差均超過(guò)15%，則該組試件試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。
12. 混凝土的抗壓強(qiáng)度是以150mm×150mm×150mm的立方體試件的抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，其他尺寸試件測(cè)定結(jié)果，均應(yīng)換算成邊長(zhǎng)為150mm立方體的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度，換算時(shí)均應(yīng)分別乘以表4.2中的尺寸換算系數(shù).

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