Y一、混凝土試驗儀器的試驗意義和目的

混凝土是由膠凝材料，水和粗、細骨料按適當比例配合、拌制成拌合物，經一定時間硬化而成的人造石材。混凝土的技術性質在很大程度上是由原材料的性質及其相對含量決定的，同時也與施工工藝（攪拌、輸送方式、成型、養護）有關。混凝土具有許多優點，如在凝結前具有良好的塑性，與鋼筋的粘結性好，硬化后抗壓強度高，耐久性良好，且成本經濟。但同時混凝土也存在抗拉強度低，受拉時變形能力小，容易開裂，自重大等缺點。為了充分發揮混凝土的優點，避免其缺點，對混凝土的性質就必須有充分的認識與理解。 

本實驗使學生在掌握混凝土和易性、強度的實驗校核方法以及實際容重的測定方法的基礎上，學會混凝土配合比設計的試配與調整，初步掌握通過調整配合比參數，改善混凝土性能的規律。

混凝土試驗儀器-混凝土抗滲試驗視頻

Y二、實驗原理

混凝土拌合物實驗所用的原材料應符合技術要求，并與施工實際用料相同，在拌和前，材料的溫度應與室溫(應保持20±5℃)相同。拌制混凝土的材料用量以質量計。稱量的精確度：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定。 

本試驗采用立方體試件，以同一齡期者為一組，每組至少為三個同時制作并同樣養護的混凝土試件。 

混凝土的劈裂抗拉試驗是在立方體試件的兩個相對的表面素線上作用均勻分布的壓力，使在荷載所作用的豎向平面內產生均勻分布的拉伸應力;當拉伸應力達到混凝土極限抗拉強度時，試件將被劈裂破壞，從而可以測出混凝土的劈裂抗拉強度。 

水泥混凝土抗折強度試件為直角棱柱體小梁，標準試件尺寸為150mm×150mm×550mm，粗集料粒徑應不大于40mm;如確有必要，允許采用100mm× 100mm×400mm試件，集料粒徑應不大于30mm。抗折試件應取同齡期者為一組，每組為同條件制作和養護的試件三塊。

Y三、實驗裝置和儀器

主要實驗裝置儀器，參照相應國家標準自行選用。現列出可能用到的實驗裝置供大家參考，其余相關儀器請查詢國家規范進行確定，混凝土攪拌機、坍落度筒、維勃稠度儀、秒表、壓力試驗機、墊層、墊條、抗折試驗裝置。

      圖一（混凝土壓力機）                 圖二（抗折抗壓試驗機）

Y四、實驗步驟 

設計實驗方案

選材并計算混凝土配合比，設計實驗方案，使配制混凝土的性能達到滿足以下設計任務要求：某工程的鋼筋混凝土梁(不受風雪影響)，混凝土強度等級C40，要求強度保證率95%，施工要求坍落度30～50mm(機械攪拌、機械振搗)。

按照實驗方案開展實驗 

數據記錄與結果分析 

配合比參數對性能影響的規律分析 

提交實驗室配合比和研究結論 

Y五、基本項目實驗方法

 本實驗共包括以下五個方面的內容，即普通混凝土拌合物拌和方法、拌合物稠度試驗、立方體抗壓強度試驗、混凝土劈裂抗拉強度試驗和混凝土抗折(抗彎)強度試驗。

（一）普通混凝土拌合物拌和方法

 人工拌和法:

每盤混凝土拌合物最小拌量應符合表1的規定。 

按所定配合比計算每盤混凝土各材料用量后備料。 

將拌板和拌鏟用濕布潤濕后，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，直至充分混合，顏色均勻，再加上粗骨料，翻拌至混合均勻為止。 

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

拌和時力求動作敏捷，拌和時間從加水時算起，應大致符合下列規定： 

拌合物體積為30L以下時，4～5min; 

拌合物體積為30～50L以下時，5～9min； 

拌合物體積為51～75L以下時，9～12min。 

混凝土拌和好后，應根據試驗要求，立即進行測試或成型試件。從開始加水時算起，全部操作須在30min完成。

機械攪拌法：

攪拌量不應小于攪拌機額定攪拌量的1/4。 

按所定配合比計算每盤混凝土各材料用量后備料。 

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

開動攪拌機，向攪拌機內依次加入石子、砂和水泥，干拌均勻，再將水徐徐加入，全部加料時間不超過2min，水全部加入后，繼續拌和2min。 

將拌合物自攪拌機卸出，傾倒在拌板上，再經人工拌和1～2min，即可進行測試或成型試件。從開始加水時算起，全部操作必須在30min內完成。 

表1 混凝土拌合物最小拌量 

 （二）拌合物稠度試驗

坍落度法 

濕潤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，使搗實后每層高度為筒高的1/3左右。每層用搗棒插搗25次。插搗應沿螺旋方向由外向中心進行，各次插搗應在截面上均勻分布。插搗筒邊混凝土時，搗棒可以梢稍傾斜。插搗底層時，搗棒應貫穿整個深度，插搗第二層和頂層時，搗棒應插透本層至下一層的表面。 澆灌頂層時，混凝土應灌到高出筒口。插搗過程中，如混凝土沉落到低于簡口，則應隨時添加。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，垂直平穩地提起坍落度筒。坍落度筒的提離過程應在5～10s內完成。 從開始裝料到提起坍落度筒的整個進程山不間斷地進行，并應在150s內完成。 

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

坍落度筒提離后，如發生試體崩坍或一邊剪壞現象，則應重新取樣進行測定。如第二次仍出現這種現象，則表示該拌合物和易性不好，應予紀錄備查。 

觀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，部分崩裂或出現離析現象.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。如無這種現象.則表明保水性良好。

維勃稠度法 ：

將維勃稠度儀放置在堅實水平的基面上，用濕布將容器、坍落度筒、喂料斗內壁及其他用具擦濕。就位后，測桿、喂料斗的軸線均應和容器的軸線重合，然后擰緊固定螺絲。 

將混凝土拌合物經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。 

將喂料斗轉離，小心并垂直提起坍落度筒，此時應注意不使混凝土試體產生橫向的扭動。 

將透明圓盤轉到混凝土圓臺體上方，放松測桿螺絲，降下圓盤，使它輕輕地接觸到混凝土頂面。擰緊定位螺絲，并檢查測桿螺絲是否松開。 

同時開啟振動臺和秒表，當透明圓盤的底面被水泥漿布滿的瞬間立即停表計時并關閉振動臺。 

由秒表讀得的時間(s)即為該混凝土拌合物的維勃稠度值(讀數精確至1s)

拌合物稠度的調整 

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

 (三）立方體抗壓強度試驗

本實驗包括試件的制備、試件的養護、抗壓強度實驗和實驗結果計算四個方面的內容實驗步驟如下所示。 

試件的制作 ：

每一組試件所用的拌合物根據不同要求應從同一盤或同一車運送的混凝土中取出，或在試驗用機械或人工單獨拌制。用以檢驗現澆混凝土工程或預制構件質量的試件分組及取樣原則，應按有關規定執行。 

試件制作前，應將試模擦拭干凈并將試模的內表面涂以一薄層礦物油脂。 

坍落度不大于70mm的混凝土宜用振動臺振實。將拌合物一次裝入試模。并稍有富余，然后將試模放在振動臺上。開動振動臺振動至拌合物表面出現水泥漿時為止。記錄振動時間。振動結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。混凝土拌合物分兩層裝入試模，每層厚度大致相等。插搗時按螺旋方向從邊緣向中心均勻進行。插搗底層時，搗棒應達到試模底面，插搗上層時，搗棒應穿入下層深度約20～30mm。插搗時搗棒保持垂直不得傾斜，并用抹刀沿試模內壁插入數次。以防止試件產生麻面。每層插搗次數見表2，一般每100cm2面積應不少于12次。然后刮除多余的混凝土，并用饅刀抹平。

1. 試件的養護
2. 采用標準養護的試件成型后應覆蓋表面，以防止水分蒸發，并應在溫度為20±5℃情況下靜置一晝夜至兩晝夜，然后編號拆模。
   

   拆模后的試件應立即放在溫度為20±3℃，溫度為90%以上的標準養護室中養護。在標準養護室內試件應放在架上，彼此間隔為10～20mm，并應避免用水直接沖淋試件。

3. 無標準養護室時，混凝土試件可在溫度為20±3℃的不流動水中養護。水的pH值不應小于7。
4. 與構件同條件養護的試件成型后，應覆蓋表面。試件的拆模時間可與實際構件的拆模時間相同。拆模后，試件仍需保持同條件養護
5. 抗壓強度試驗
6. 試件自養護室取出后，應盡快進行試驗。將試件表面擦拭干凈并量出其尺寸(精確至1mm)據以計算試件的受壓面積A(mm)。
7. 將試件安放在下承壓板上，試件的承壓面應與成型時的頂面垂直。試件的中心應與試驗機下壓板中心對準。開動試驗機，當上壓板與試件接近時，調整球座，使接觸均衡。
8. 加壓時，應連續而均勻地加荷，加荷速度應為：當混凝土強度等級低于 C30時，取每秒鐘0.3～0.5MPa;當混凝土強度等級不低于C30時，取每秒鐘0.5～0.8MPa。當試件接近破壞而開始迅速變形時，停止調整試驗機油門，直至試件破壞。記錄破壞荷載P(N)。
9. 試驗結果計算
10. 混凝土立方體試件的抗壓強度按下式計算(計算至0.1MPa)：

    式中fcu—混凝土立方體試件抗壓強度，MPa；

    P—破壞荷載，N；

    A—試件承壓面積，mm2。

11. 以三個試件測值的算術平均值作為該組試件的抗壓強度值(精確至 0.lMPa)。如果三個測定值中的最小值或值中有一個與中間值的差異超過中間值的15%時，則把及最小值一并舍除，取中間值作為該組試件的抗壓強度值。如和最小值與中間值相差均超過15%，則該組試件試驗結果無效。
12. 混凝土的抗壓強度是以150mm×150mm×150mm的立方體試件的抗壓強度為標準，其他尺寸試件測定結果，均應換算成邊長為150mm立方體的標準抗壓強度，換算時均應分別乘以表4.2中的尺寸換算系數.

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