混凝土试验仪器

Y一、混凝土试验仪器的试验意义和目的

混凝土是由胶凝材料，水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的，同时也与施工工艺（搅拌、输送方式、成型、养护）有关。混凝土具有许多优点，如在凝结前具有良好的塑性，与钢筋的粘结性好，硬化后抗压强度高，耐久性良好，且成本经济。但同时混凝土也存在抗拉强度低，受拉时变形能力小，容易开裂，自重大等缺点。为了充分发挥混凝土的优点，避免其缺点，对混凝土的性质就必须有充分的认识与理解。 

本实验使学生在掌握混凝土和易性、强度的实验校核方法以及实际容重的测定方法的基础上，学会混凝土配合比设计的试配与调整，初步掌握通过调整配合比参数，改善混凝土性能的规律。

混凝土试验仪器-混凝土抗渗试验视频

Y二、实验原理

混凝土拌合物实验所用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(应保持20±5℃)相同。拌制混凝土的材料用量以质量计。称量的精确度：骨料为±1%，水、水泥及混合材料、外加剂为±0.5%。

坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度值不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定。维勃稠度法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在5～30s之间的混凝土拌合物稠度测定。 

本试验采用立方体试件，以同一龄期者为一组，每组至少为三个同时制作并同样养护的混凝土试件。 

混凝土的劈裂抗拉试验是在立方体试件的两个相对的表面素线上作用均匀分布的压力，使在荷载所作用的竖向平面内产生均匀分布的拉伸应力;当拉伸应力达到混凝土极限抗拉强度时，试件将被劈裂破坏，从而可以测出混凝土的劈裂抗拉强度。 

水泥混凝土抗折强度试件为直角棱柱体小梁，标准试件尺寸为150mm×150mm×550mm，粗集料粒径应不大于40mm;如确有必要，允许采用100mm× 100mm×400mm试件，集料粒径应不大于30mm。抗折试件应取同龄期者为一组，每组为同条件制作和养护的试件三块。

Y三、实验装置和仪器

主要实验装置仪器，参照相应国家标准自行选用。现列出可能用到的实验装置供大家参考，其余相关仪器请查询国家规范进行确定，混凝土搅拌机、坍落度筒、维勃稠度仪、秒表、压力试验机、垫层、垫条、抗折试验装置。

      图一（混凝土压力机）                 图二（抗折抗压试验机）

Y四、实验步骤 

设计实验方案

选材并计算混凝土配合比，设计实验方案，使配制混凝土的性能达到满足以下设计任务要求：某工程的钢筋混凝土梁(不受风雪影响)，混凝土强度等级C40，要求强度保证率95%，施工要求坍落度30～50mm(机械搅拌、机械振捣)。

按照实验方案开展实验 

数据记录与结果分析 

配合比参数对性能影响的规律分析 

提交实验室配合比和研究结论 

Y五、基本项目实验方法

 本实验共包括以下五个方面的内容，即普通混凝土拌合物拌和方法、拌合物稠度试验、立方体抗压强度试验、混凝土劈裂抗拉强度试验和混凝土抗折(抗弯)强度试验。

（一）普通混凝土拌合物拌和方法

 人工拌和法:

每盘混凝土拌合物最小拌量应符合表1的规定。 

按所定配合比计算每盘混凝土各材料用量后备料。 

将拌板和拌铲用湿布润湿后，将砂倒在拌板上，然后加入水泥，用铲自拌板一端翻拌至另一端，如此重复，直至充分混合，颜色均匀，再加上粗骨料，翻拌至混合均匀为止。 

将干混合物堆成堆，在中间作一凹槽，将已称量好的水，倒一半左右在凹槽中(勿使水流出)，然后仔细翻拌，并徐徐加入剩余的水，继续翻拌，每翻拌一次，用铲在拌合物上铲切一次，直到拌和均匀为止。 

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，4～5min; 

拌合物体积为30～50L以下时，5～9min； 

拌合物体积为51～75L以下时，9～12min。 

混凝土拌和好后，应根据试验要求，立即进行测试或成型试件。从开始加水时算起，全部操作须在30min完成。

机械搅拌法：

搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的1/4。 

按所定配合比计算每盘混凝土各材料用量后备料。 

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。其目的是避免正式拌和时影响拌合物的实际配合比。 

开动搅拌机，向搅拌机内依次加入石子、砂和水泥，干拌均匀，再将水徐徐加入，全部加料时间不超过2min，水全部加入后，继续拌和2min。 

将拌合物自搅拌机卸出，倾倒在拌板上，再经人工拌和1～2min，即可进行测试或成型试件。从开始加水时算起，全部操作必须在30min内完成。 

表1 混凝土拌合物最小拌量 

 （二）拌合物稠度试验

坍落度法 

湿润坍落度筒及其他用具，并把筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住二边的脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。 

把按要求取得的混凝土试样用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的1/3左右。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，捣棒可以梢稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。 浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。插捣过程中，如混凝土沉落到低于简口，则应随时添加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土并用镘刀抹平。 

清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在5～10s内完成。 从开始装料到提起坍落度筒的整个进程山不间断地进行，并应在150s内完成。 

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，结果表达精确至5mm)。 

坍落度筒提离后，如发生试体崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样进行测定。如第二次仍出现这种现象，则表示该拌合物和易性不好，应予纪录备查。 

观察坍落后混凝土拌合物试体粘聚性和保水性

粘聚性  用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻敲打，如果锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好，如果锥体倒塌，部分崩裂或出现离析现象.即为粘聚性不好。

保水性  提起坍落度筒后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的拌和物也因失浆而骨料外露，则表明此拌合物保水性不好。如无这种现象.则表明保水性良好。

维勃稠度法 ：

将维勃稠度仪放置在坚实水平的基面上，用湿布将容器、坍落度筒、喂料斗内壁及其他用具擦湿。就位后，测杆、喂料斗的轴线均应和容器的轴线重合，然后拧紧固定螺丝。 

将混凝土拌合物经喂料斗分三层装入坍落度筒。装料及捣插的方法同坍落度试验。 

将喂料斗转离，小心并垂直提起坍落度筒，此时应注意不使混凝土试体产生横向的扭动。 

将透明圆盘转到混凝土圆台体上方，放松测杆螺丝，降下圆盘，使它轻轻地接触到混凝土顶面。拧紧定位螺丝，并检查测杆螺丝是否完全松开。 

同时开启振动台和秒表，当透明圆盘的底面被水泥浆布满的瞬间立即停表计时并关闭振动台。 

由秒表读得的时间(s)即为该混凝土拌合物的维勃稠度值(读数精确至1s)

拌合物稠度的调整 

在进行混凝土配合比试配时，若试拌得出的混凝土拌和物的坍落度或维勃稠度不能满足要求，或粘聚性和保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率，直到符合要求为止。

 (三）立方体抗压强度试验

本实验包括试件的制备、试件的养护、抗压强度实验和实验结果计算四个方面的内容实验步骤如下所示。 

试件的制作 ：

每一组试件所用的拌合物根据不同要求应从同一盘或同一车运送的混凝土中取出，或在试验用机械或人工单独拌制。用以检验现浇混凝土工程或预制构件质量的试件分组及取样原则，应按有关规定执行。 

试件制作前，应将试模擦拭干净并将试模的内表面涂以一薄层矿物油脂。 

坍落度不大于70mm的混凝土宜用振动台振实。将拌合物一次装入试模。并稍有富余，然后将试模放在振动台上。开动振动台振动至拌合物表面出现水泥浆时为止。记录振动时间。振动结束后用馒刀沿试模边缘将多余的拌合物刮去，并随即用馒刀将表面抹平。

坍落度大于70mm的混凝土，宜用人工捣实。混凝土拌合物分两层装入试模，每层厚度大致相等。插捣时按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。插捣底层时，捣棒应达到试模底面，插捣上层时，捣棒应穿入下层深度约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入数次。以防止试件产生麻面。每层插捣次数见表2，一般每100cm2面积应不少于12次。然后刮除多余的混凝土，并用馒刀抹平。

1. 试件的养护
2. 采用标准养护的试件成型后应覆盖表面，以防止水分蒸发，并应在温度为20±5℃情况下静置一昼夜至两昼夜，然后编号拆模。
   

   拆模后的试件应立即放在温度为20±3℃，温度为90%以上的标准养护室中养护。在标准养护室内试件应放在架上，彼此间隔为10～20mm，并应避免用水直接冲淋试件。

3. 无标准养护室时，混凝土试件可在温度为20±3℃的不流动水中养护。水的pH值不应小于7。
4. 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
5. 抗压强度试验
6. 试件自养护室取出后，应尽快进行试验。将试件表面擦拭干净并量出其尺寸(精确至1mm)据以计算试件的受压面积A(mm)。
7. 将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。试件的中心应与试验机下压板中心对准。开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡。
8. 加压时，应连续而均匀地加荷，加荷速度应为：当混凝土强度等级低于 C30时，取每秒钟0.3～0.5MPa;当混凝土强度等级不低于C30时，取每秒钟0.5～0.8MPa。当试件接近破坏而开始迅速变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏。记录破坏荷载P(N)。
9. 试验结果计算
10. 混凝土立方体试件的抗压强度按下式计算(计算至0.1MPa)：

    

    式中fcu—混凝土立方体试件抗压强度，MPa；

    P—破坏荷载，N；

    A—试件承压面积，mm2。

11. 以三个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值(精确至 0.lMPa)。如果三个测定值中的最小值或最大值中有一个与中间值的差异超过中间值的15%时，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。如最大和最小值与中间值相差均超过15%，则该组试件试验结果无效。
12. 混凝土的抗压强度是以150mm×150mm×150mm的立方体试件的抗压强度为标准，其他尺寸试件测定结果，均应换算成边长为150mm立方体的标准抗压强度，换算时均应分别乘以表4.2中的尺寸换算系数.

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