水工混凝土中常规原材料的抽样原则和试验方法ppt课件.ppt

水工混凝土中常规原材料的抽样原则及试验方法 安徽省水利水电勘测设计院工程质量检测所二OO一一年十二月 1 水工混凝土中常用建筑原材料的取样原则及试验方法在 十二五 开局之年 中央1号文件 和 省政府1号文件 进一步确定了水利的战略定位和我省水利发展的前景和方向 这对我省从事水利工作者是极大的鼓舞和鞭策 如何确保在建工程的工程质量 也是当前水利工程建设中比较突出的问题 直接影响到水利工程的经济效益和社会效益的发挥 用于坝 闸 站 堤 桥 涵等水工混凝土的混凝土称为水工混凝土 水工混凝土的合理设计及其施工质量的严格控制是水工建筑物工程质量的重要保证 以至关系到整个水工建筑物的安全运行 因此 在水工建筑物工程的施工建设中应自始至终全过程对混凝土的质量进行跟踪试验 检测 确保用于水工建筑物工程的混凝土质量满足设计要求 质量稳定 2 混凝土工程中 将水泥 砂石骨料 水 掺合料和外加剂等原材料按一定比例配合拌制成拌合物 经浇筑成型和养护到龄期时经检测得到的满足设计要求的混凝土被视为质量合格 因此 混凝土的质量受诸多因素的影响 从原材料与混凝土拌和物质量的波动 到浇筑及养护工艺的不同等均将对混凝土质量产生很大的影响 例如 直接影响混凝土强度的有水泥强度的波动 掺和料品质 外加剂质量 砂石骨料的含泥量和泥团含量以及坚固性等 影响混凝土耐久性的有水泥品种 外加剂质量 砂石骨料的吸水率和含泥量及碱活性等 骨料的超径或逊径将改变骨料的级配 而影响混凝土拌和物的和易性 同样砂子的细度模数的变化也将影响混凝土拌和物的和易性 混凝土搅拌 运输 浇筑及养护等施工工艺的变异也将引起混凝土的质量 3 水工混凝土工程质量试验的主要内容包括 原材料试验涉及的主要原材料有 水泥 细骨料 粗骨料 掺合料 外加剂 拌和用水 还包括钢筋混凝土中的钢筋 建筑物中埋设的塑料或橡胶止水带以及止水铜片 施工中使用的各种材料 如沥青 填料 各种管材等 混凝土拌和物性能试验工作度 坍落度 维勃稠度 VC值 含气量以及凝结时间 初凝时间 终凝时间 泌水率 表观密度等 混凝土物理力学性能试验抗压强度 劈裂抗拉强度 抗剪强度 弹性模量 极限拉伸 干缩变形等 混凝土耐久性能试验抗冻性 抗渗性 抗冲磨性 抗侵蚀性 碱骨料反应 抗碳化性等 4 我们主要介绍常规原材料的取样原则与试验方法 一 水泥 1 水泥细度 筛析法 2 水泥标准稠度用水量 凝结时间 安定性 3 水泥胶砂强度 抗折 抗压 二 建筑钢材1 拉伸试验 2 弯曲试验 三 骨料 粗骨料 细骨料 1 砂1 1取样与缩分 1 2筛分析 1 3表观密度 1 4吸水率 含水率 含泥量 泥块含量 1 5堆积密度 紧密密度 5 2 石1 1取样与缩分1 2筛分析1 3表观密度1 4吸水率 含水率 含泥量 泥块含量1 5针 片状颗粒的总含量试验1 6碎石或卵石的压碎指标试验1 7岩石抗压强度试验四 普通混凝土1 常规试验塌落度抗压强度 6 第一章水泥第一节通用水泥1 概述水泥是最重要的建筑材料之一 水泥属于水硬性胶凝材料 遇水后会发生物理化学反应 能由可塑性浆体变成坚硬的石状体 将散粒状材料胶结成为整体 水泥浆体不但能在空气中硬化 还能在水中硬化 并继续增长强度 目前我国建筑工程中常用的水泥主要有硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥 在一些特殊工程中 还使用高铝水泥 膨胀水泥 快硬水泥 低热水泥和耐硫酸水泥等 下面简单介绍一下几种常见水泥 1 1 硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料 0 5 石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成 硅酸盐水泥分两种类型 不掺加混合材料的称 型硅酸盐水泥 代号为P 在硅酸盐水泥熟料粉研磨时掺加不超过水泥质量5 石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称 型硅酸盐水泥 代号为P 技术要求 烧失量 型硅酸盐中烧失量不得大于3 0 型硅酸盐中烧失量不得大于3 5 细度 硅酸盐水泥比表面积大于300m2 kg 凝结时间 硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min 终凝时间不得迟于6 5h 安定性 用沸煮法检验必须合格 强度 水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分见P119 P120 7 1 2 普通硅酸盐水泥 代号为P O 是由硅酸盐水泥熟料 6 15 混合材料 适量石膏磨细制成 简称普通水泥 技术要求 烧失量 普通水泥不得大于5 0 细度 普通水泥80 m方孔筛筛余不超过10 凝结时间 硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min 终凝时间不得迟于10h 安定性 用沸煮法检验必须合格 强度 水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分 见表11 3矿渣硅酸盐水泥 代号为P S 是由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成 按质量百分比 水泥中粒化高炉矿渣掺加量20 70 允许用石灰石 窑灰 粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣 代替数量不得超过水泥质量的8 替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于20 技术要求 烧失量 不得大于5 0 细度80 m方孔筛筛余不超过10 凝结时间 初凝时间不得早于45min 终凝时间不得迟于10h 安定性 用沸煮法检验必须合格 强度 水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分 见P119 P120 8 1 4 火山灰质硅酸盐水泥 代号为P P 是由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料 适量石膏磨细制成 按质量百分比 水泥中火山灰质混合材料掺加量为20 50 技术要求 除三氧化硫的含量不得超过3 5 之外 其它指标与矿渣水泥相同 1 5粉煤灰硅酸盐水泥 代号为P F 是由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰 适量石膏磨细制成 按质量百分比 水泥中粉煤灰掺加量为20 40 除三氧化硫的含量不得超过3 5 之外 其它指标与矿渣水泥相同 1 6复合硅酸盐水泥 代号为P C 是由硅酸盐水泥熟料 两种或两种以上规定的混合材料 适量石膏磨细制成 按质量百分比 水泥中混合材料总掺加量应大于15 但不超过50 水泥中允许用不超过8 的窑灰代替部分混合材料 掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复 9 1 7 掺合料矿物掺和料是以硅 铝 钙等一种或多种氧化物为主要成分 掺入混凝土中能改善新拌或硬化混凝土性能的粉体材料 矿物掺合料分活性掺合料和非活性掺合料两大类 活性掺合料有粉煤灰 硅粉 矿渣粉等 非活性掺合料岩粉 主要介绍粉煤灰粉煤灰在水泥混凝土中有三种效应 1 形态效应 优质粉煤灰中含有许多球形颗粒 掺入混凝土中起到润滑作用 减少用水量 改善和易性 增加强度和耐久性 2 火山灰效应 粉煤灰中大多是玻璃体 具有潜在的化学势能 在碱性和硫酸盐激发下 能产生 二次水化反应 而具有胶凝性能 3 微填料效应 可以改善水泥混凝土中颗粒级配 减少混凝土中的孔隙 增加致密性 粉煤灰对混凝土性能的影响 1 对混凝土拌和物性能的影响 减少用水量 增大可塑性 提高拌和物的和易性和稳定性 改善泵送混凝土的可泵性 2 对混凝土强度的影响 掺加粉煤灰混凝土早期强度发展缓慢 后期强度增长高的特点 90天后粉煤灰的水化反应加快 可能接近或达到不掺粉煤灰的混凝土强度 180天后有可能超过不掺粉煤灰的混凝土 3 对混凝土温升的影响 掺粉煤灰减小水泥水化热 也就是降 10 低温升 还具有削减温峰和推迟最高温升出现的时间 这对于大体积水工混凝土防裂和抗裂较为有利 4 粉煤灰对混凝土变形性能的影响 掺优质粉煤灰可以减少干缩 5 对混凝土耐久性影响 掺粉煤灰的混凝土抗渗性能 抗冻性能 抗冲磨 抗硫酸盐侵蚀等均有一定能力的提高 一般认为粉煤灰对钢筋锈蚀有影响 特别在掺量超过30 以上 对钢筋混凝土的钢筋明显不利 这是根据粉煤灰加入后 由于碳化作用使混凝土的碱度下降 钢筋钝化膜被破坏 提高粉煤灰混凝土抗碳化性能 除了掺量 一般认为不超过30 合适 且采用符合品质要求的粉煤灰 同时掺加减水剂 降低水胶比 选择合理的配合比 并有一定的保护层厚度 对钢筋能够起到保护作用 11 影响水泥凝结硬化的主要因素 1 影响水泥凝结硬化的因素 除水泥熟料矿物成分及含量外还与下列因素有关 1 1细度 细度是指水泥颗粒的组细程度 细度越大 水泥颗粒越细 比表面积越大 水化反应越容易进行 水泥的凝结硬化越快 1 2用水量 水泥水化反应理论用水量占水泥重量的23 加水太少 水化反应不能进行 加水太多 难以形成网状构造的凝胶体 延缓甚至不能使水泥浆硬化 1 3温度和湿度 水泥的水化反应随温度升高而加快 负温条件下 水化反应停止 水泥石结构甚至有冻坏的可能 水泥水化反应必须在潮湿的环境中才能进行 潮湿的环境能保证水泥浆体的水分不蒸发 水化反应得以维持 1 4养护时间 龄期 保持合适的环境温度和湿度 使水泥水化反应不断进行的措施 称为养护 水泥凝结硬化的过程实质是水泥水化反应不断进行的过程 水化反应时间越长 水泥石的强度越高 水泥石强度增长在早期较快 后期逐渐减缓 28天以后显著变慢 试验资料显示 水泥的水化反应在适当的温度与湿度环境中可延续数年 12 表1 水泥抗压 抗折强度一统计表 13 2 检测依据及技术指标2 1标准名称及代号 通用硅酸盐水泥 GB T175 2007 水泥细度检验方法筛析法 GB T1345 2005 水泥标准稠度用水量 凝结时间 安定性检测方法 GB T1346 2001 水泥胶砂强度检验方法 ISO法 GB T17671 1999 水泥比表面积测定方法 勃氏法 GB T8074 2008 水泥胶砂流动度测定方法 GB T2419 2005 水泥密度测定方法 GB T208 94 14 2 2检测环境 1 试验室温度为20 2 相对湿度不低于50 水泥试样 拌合水 仪器和用具的温度应与试验室温度一致 2 湿气养护箱的温度20 1 相对湿度不低于90 3 试样养护池水温应在20 1 范围内 4 实验室空气温度和相对湿度及养护池水温每天至少记录一次 5 湿气养护箱的温度与相对湿度至少每4h记录一次 在自动控制的情况下可一天记录两次 2 3技术指标 仪器设备 试验方法 结果计算及判定 一 细度 1 技术指标 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示 其比表面积不小于300 kg 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示 其80 m方孔筛筛余不大于10 或45方孔筛筛余不大于30 2 仪器设备试验筛 筛孔尺寸为80 m或45 m 有负压筛 水筛和手工筛 试验筛每使用100次后需重新标定 负压筛析仪 负压可调范围为4000 6000Pa 天平 最大称量不小于1000g 最小分度值不大于1g 15 16 3 实验方法 试验前试验筛应保持清洁 负压筛和手工筛应保持干燥 试验时 80筛析试验应称取试样25g 45筛析试验应称试样10g 均精确至0 01g A 负压筛析法 筛析试验前 应把负压筛放在筛座上 盖上筛盖 接通电源 检查控制系统 调节负压至4000 6000Pa范围内 将称取的水泥试样精确至0 01g 置于洁净的负压筛中 放在筛座上 盖上筛盖 开动筛析仪连续筛析2min 在此期间如有试样附着在筛盖上 可轻轻地敲击 使试样落下 筛毕 用天平称量全部筛余物 B 水筛法 筛析试验前 调整好水压 水压应为 0 05MPa 0 02MPa 及水筛架的位置 使其能正常运转 并控制喷头底面和筛网之间距离为35 75mm 将称取的水泥试样 置于洁净的水筛中 立即用淡水冲洗至大部分细粉通过后 放在水筛架上 用水压为0 05 0 02MPa的喷头连续冲洗3min 筛毕 用少量水把筛余物冲至蒸发皿中 等水泥颗粒全部沉淀后 小心倒出清水 烘干并用天平称量全部筛余物 C 手工筛析法 将称取的水泥试样精确至0 01g 置于洁净的手工筛中 用一只手持筛往复摇动 另一只手轻轻拍打 往复摇动和拍打过程应保持近于水平 拍打速度每分钟约120次 每40次向同一方向转动60 使试样均匀分布在筛网上 直至每分钟通过的试样数量不超过0 03g为止 称量全部筛余物 4 结果计算及处理水泥试样筛余百分数按下式计算 100 1 1 式中 水泥试样的筛余百分数 水泥筛余物的质量 g 水泥试样的质量 g 17 结果计算至0 1 筛余结果修正 试验筛的筛网会在试验中磨损 筛析结果应进行修正 修正的方法是将水泥样的筛余百分数乘上试验筛的标定修正系数 合格评定时 每个样品应称取两个试样分别筛析 取筛余平均值为筛析结果 若两次筛余结果绝对误差大于0 5 时 筛余值大于5 0 时可放至1 0 应再做一次试验 取两次相近结果的算术平均值 做为最终结果 负压筛析法 水筛法和手工筛析法测定的结果发生争议时 以负压筛析法为准 附 试验筛的标定被标定的试验筛应事先经过清洗 去污 干燥 水筛除外 并和标定实验室温度一致 将水泥细度标准样品装入干燥的密闭广口瓶中 盖上盖子摇动2分钟 消除结块 静置2分钟后 用一根干燥洁净的搅拌棒搅匀样品 按上述的方法进行筛析试验操作 每个试验筛的标定应称取二个标准样品连续进行 中间不得插做其他样品 以两个样品结果的算术平均值为最终值 但当二个样品筛余结果相差大于0 3 时 应称三个样品进行试验 并取接近的两个结果进行平均作为结果 18 修正系数按下式计算 1 2 式中 试验筛修正系数 标准样给定的筛余百分数 标准样在试验筛上的筛余百分数 修正系数计算至0 01 当值在0 08 1 20范围内时 试验筛可继续使用 作为结果修正系数 当值超出0 08 1 20时 试验筛应予淘汰 19 二 水泥比表面积测定 勃氏法 1 技术指标 水泥比表面积是指单位质量的水泥粉末具有的总表面积 以平方厘米每克 cm2 g 或平方米每千克 m2 kg 表示 2 仪器设备勃氏比表面积透气仪 手动和自动两种 烘干箱 灵敏度 1 分析天平 0 001g滤纸 GB T1914中速定量滤纸秒表 精确至0 5s 3 实验方法 A 将水泥标准试样通过0 9mm方孔筛 再在110 5 下烘干 并在干燥器中冷却到室温后 按GB T208测定水泥密度 按JC T956测定试料层体积 确定试验用的标准试样和被测水泥的质量 应按下式计算 1 3 式中 需要的试样量 g 试样的密度 g cm3 试料层体积 cm3 试料层空隙率 PI PII型水泥应采用0 500 0 005 其他水泥采用0 530 0 005 试料层制备将穿孔板放入透气圆筒的突缘上 用捣棒把一片滤纸放到穿孔板上 边缘放平并压紧 称取按式 1 3 确定的试样量 精确到0 001g 倒入圆筒 轻敲圆通的边 使水泥层表面平坦 再放入一片滤纸 用捣器均匀捣实试料直至捣器支持环与圆筒顶边接触 并旋转1 2圈 慢慢取出捣器 穿孔板上的滤纸为直径12 7mm边缘光滑的圆形滤纸片 每次测定用新的滤纸片 透气实验 20 把装有试料层的透气圆筒接到压力计上 并保证不漏气 不振动试料层 打开抽气装置慢慢从压力计一臂中抽出空气 直到压力计内液面上升到扩大部下端时关闭阀门 当压力计内液体的凹月面下降到第一条刻线时开始计时 当液体的凹月面下降到第二条可先时停止计时 记录液面从第一条刻线到第二条刻线所需的时间 以秒记录 并记下试验时的温度 4 结果计算及处理a 当被测物料的密度 试料层中空隙率与标准试样相同 试验时温差 3 时 可按下式计算 1 5 如试验时温差 3 时 可按下式计算 1 6 式中 被测试样的比表面积 cm2 g 标准试样的比表面积 cm2 g 被测试样试验时 压力计中液面降落测得的时间 s 标准试样试验时 压力计中液面降落测得的时间 s 被测试样试验时温度下的空气黏度 Pa s 标准试样试验时温度下的空气黏度 Pa s 21 水泥比表面积应由二次试验结果的平均值确定 如两次结果相差2 以上时 应重新进行试验 结果计算应精确至10c g 22 三 水泥标准稠度用水量的测定 1 仪器设备水泥净浆搅拌机 标准法维卡仪 主要配件有标准稠度测定用试杆 凝结时间测定用初凝针及终凝针及盛装水泥净浆的试模 别称 水泥稠度仪 水泥稠度凝结时间测试仪 代用法维卡仪 2 实验方法 A 标准法 水泥净浆的拌制实验室温度20 2 相对湿度不低于50 用湿布擦拭搅拌锅和搅拌叶后 预估拌合水用量 并准确量取后倒入搅拌锅内 然后在5 10s内将称好的500g水泥加入水中 并防止水和水泥溅出 将搅拌锅放在搅拌机的锅坐上 升至搅拌位置 启动搅拌机 低速搅拌120s 停15s 同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间 接着高速搅拌120s后停机 标准稠度用水量的测定检查维卡仪的金属棒能否自由滑动 调整维卡仪试杆至接触玻璃板时指针对准零点 立即将拌制好的水泥净浆装入置于玻璃板上的盛装水泥净浆的试模中 用小刀插捣 轻轻振动数次 刮去多余的净浆 抹平后迅速将玻璃底板和试模移到维卡仪上 并将其中心定在试杆下 降低试杆直至与水泥净浆表面接触 拧紧螺丝1 2s后 突然放松 使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中 在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离 升起试杆后 立即擦净 整个操作应在搅拌后1 5min内完成 试杆沉沉入净浆并距底板6 1mm的水泥净浆即为标准稠度净浆 其拌合水量即为该水泥的标准稠度用水量 P 以拌和标准稠度水泥净浆的水量除以水泥试样的百分数为结果 若试杆沉入净浆后距底板的距离不在6mm 1mm的范围内 应根据试验情况 重新称样 调整用水量 重新拌制净浆并进行测定 直至满足为止 23 24 四 凝结时间的测定 1 技术指标 硅酸盐水泥初凝时间不小于45min 终凝时间不大于390min 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min 终凝不大于600min 2 仪器设备水泥净浆搅拌 标准法维卡仪 主要配件有标准稠度测定用试杆 凝结时间测定用初凝针及终凝针及盛装水泥净浆的试模代用法维卡仪天平 最大称量不小于1000g 最小分度值不大于1g 3 实验方法 A 试件的制备将用标准稠度用水量制得的标准稠度净浆一次装满试模 振动数次刮平 立即放入湿气养护箱中 记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间 B 初 终凝时间的测定调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时 指针对准零点 试件在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定 测定时 将维卡仪装上凝结时间测定用初凝针 从湿气养护箱中取出试模放到试针下 降低试针直至与水泥净浆表面接触 拧紧螺丝1 2s后 突然放松 使试针垂直自由地沉入水泥净浆中 观察试针停止下沉或释放试针30s时指针的读数 当试针沉至距离底板4 1mm时 为水泥达到初凝状态 水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间 用 min 表示 在最初测定的操作时应轻轻扶持金属柱 使其徐徐下降 以防试针撞弯 但结果以自由下落为准 临近初凝时 每隔5min测定一次 25 26 在完成初凝时间的测定后 立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板上取下 翻转180 直径大端向上 小端向下放在玻璃板上 再放入湿气养护箱继续养护 并将维卡仪换上终凝时间测试针 测试时 当试针沉入试体0 5mm时 即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时 水泥达到终凝状态 水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间 用 min 表示 临近终凝时间时每隔15min测定一次 4 结果计算及处理初 终凝测定时均应注意 到达初凝或终凝时应立即复测一次 当两次结论相同时才能定位到达初凝或终凝状态 在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内壁10mm 且不能让试针落入原针孔 每次测试完毕须将试针擦净 并将试模放回湿气养护箱内 整个测试过程要防止试模受振 27 五 安定性测定 1 技术指标用沸煮法检验必须合格 2 仪器设备雷氏夹 由铜质材料制成 当一根指针的根部先悬挂在一根金属丝或尼龙丝上 另一个指针的根部再挂上300g质量的砝码时 两根指针针尖的距离增加应在17 5 2 5mm范围内 去掉砝码后 针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态 雷氏夹膨胀值测定仪 标尺最小刻度为0 5mm 沸煮箱 有效容积约为410mm 240mm 310mm 篦板与加热器之间的距离大于50mm 能在30 5min内将箱内的试验用水由室温升至沸腾并保持3h以上 整个实验过程中无需加水 28 2 实验方法 A 标准法 试件的制备每个试样准备两个雷氏夹 每个雷氏夹配备两块质量约75 85g的玻璃板两块 并将与水泥净浆接触的玻璃板面及雷氏夹内表面稍稍涂上一层油 将雷氏夹放在玻璃板上 将已制好的标准稠度净浆一次装满雷氏夹 装浆时一只手轻轻扶持雷氏夹 另一只手用宽约10mm的小刀插捣数次 然后抹平 盖上稍涂油的玻璃板 立即将试件移至湿气养护箱中养护24 2h 沸煮调整好沸煮箱内的水位 使之能在30 5min内沸腾 同时又能保证在整个沸煮过程中都超过试件 不需中途加水 脱去玻璃板取下试件 将雷氏夹放在雷氏夹膨胀测定仪上 测量指针尖端间的距离 A 精确到0 5mm 将试件放入沸煮箱水中的试件架上 指针朝上 然后再30 5min内加热至沸 并恒沸180 5min 判别沸煮结束后 立即放掉沸煮箱中的热水 打开箱盖 待箱体冷却到室温 取出试件 测量雷氏夹指针尖端的距离 C 准确至0 5mm 当两个试件煮后增加距离 C A 的平均值不大于5 0mm时 即认为该水泥安定性合格 当两个试件煮后增加距离 C A 值相差超过4 0mm时 应用同一样品立即重做一次 再如此 则认为该水泥为安定性不合格 29 试件的制备每个试件准备两块约100mm 100mm的玻璃板 并将与水泥净浆接触的玻璃板面稍稍涂上一层油 将已制好的标准稠度净浆取出一部分 分成两等份 使之呈球形 并放在玻璃板上 轻轻振动玻璃板并用湿布擦过的小刀由边缘向中间抹 做成直径70 80mm 中心厚约10mm 边缘渐薄 表面光滑的试饼 然后将试饼移至湿气养护箱中养护24 2h 沸煮沸煮同标准法 判别沸煮结束后 立即放掉沸煮箱中的热水 打开箱盖 待箱体冷却到室温 取出试件进行判别 目测试饼未发现裂缝 用钢直尺检查也没有弯曲 使钢直尺和试饼底部紧靠 以两者间不透光为不弯曲 则认为该水泥安定性合格 反之为不合格 当两个试饼判别结果有矛盾时 该水泥的安定性为不合格 30 六 强度 1 技术指标 不同品种不同强度等级的通用硅酸盐水泥 其不同龄期的强度应符合表1的规定 2 仪器设备量水器 最小刻度0 1mL 精度1 天平 最大称量不小于1000g 最小分度值不大于1g 水泥行星式胶砂搅拌机 应每月检查一次叶片与锅之间的间隙 指叶片与锅壁间的最小距离 水泥胶砂振实台 应安装在高度约400mm的混凝土基座上 混凝土基座体积约为0 25m3 重约600kg 仪器底座与基座之间要铺一层砂浆保证他们完全接触 仪器用地脚螺丝固定在基座上 应保证水平 胶砂试模 试模由三个水平的模槽组成 可同时成型三条截面为40mm 40mm长160mm的棱形试体 试验前组装备用的试模 应用黄干油涂覆试模的外接缝 在试模内表面涂上一层薄机油 水泥抗压强度试验机 精度应 1 试验及最大荷载宜为200 300KN 并具有按2400 200N s速率加荷的能力 宜采用能自动调节加荷速度的试验机 抗压强度用夹具 受压面积为40mm 40mm 抗折强度试验机 通过三根圆柱轴的三个竖向平面应该平行 并在试验时继续保持平行和等距离垂直试体的方向 其中一根支撑圆柱和加荷圆柱能轻微的倾斜 使圆柱与试体完全接触 以便荷载沿试体宽度方向均匀分布 同时不产生任何扭转应力 31 3 实验方法 A 胶砂的制备胶砂的质量配合比应为一份水泥 三份标准砂和半份水 一锅胶砂制三条试体 每锅材料用量为 水泥450g 2g 标准砂1350g 5g 水225g 1g 其中火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥和掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥在进行胶砂强度检验时 其用水量按0 50水灰比和胶砂流动度不小于180mm来确定 当流动度小于180mm时 应以0 01的整倍数递增的方法将水灰比调整至胶砂流动度不小于180mm 试验前线检查水泥胶砂搅拌机 水泥胶砂振实台是否正常运转 用湿抹布擦拭搅拌锅及叶片 把水加入锅里 再加入水泥 把锅放在固定架上 上升至固定位置 立即开动机器 低速搅拌30s后 在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入 当各级砂是分装时 从最粗粒级开始 依次加完 机器转至高速再拌30s 停拌90s 在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间 在高速下继续搅拌60s后成型 各个搅拌阶段 时间误差应在 1s以内 B 试件的制备胶砂制备完毕后 立即进行试件的成型 将空试模和模套固定在振实台上 用一个适当的勺子直接将胶砂分两层装入试模 装第一层时 每个槽里约放300g胶砂 用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平 接着振实60次 再装入第二层胶砂 用小播料器播平 再振实60次 移走模套 从振实台上取下试模 用一金属直尺以近似90 的角度架在试模模顶的一端 然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动 一次将超过试模部分的胶砂刮去 并用同一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平 在试模上作标记或加字条标明试件编号 各试件相对于振实台的位置 32 C 试件的养护去掉留在模子四周的胶砂 立即将作好标记的试模放入湿气养护箱的水平架子上养护 湿空气应能与试模的各边接触 一直养护到规定的脱模时间时取出脱模 脱模前 用防水墨汁对试体进行编号和做其他标记 两个龄期以上的试体 在编号时应将同一试模中的三条试体分在两个以上龄期内 脱模应非常小心 对于24小时以上龄期的 应在成型后20 24h之间脱模 如经24h养护 会因脱模对强度造成损害时 可以延迟至24h以后脱模 但在试验报告中应予说明 将做好标记的试件立即竖直放在20 1 水中的篦子上养护 彼此之间保持一定间距 已让水与试件的六个面接触 养护期间试件之间间隔或试件上表面的水深不得小于5mm 养护期间只许加水保持适当水位 不允许全部换水 每个养护池只养护同类型的水泥试件 任何龄期是从水泥加水搅拌开始试验时算起 不同龄期强度试验在下列时间里进行 24h 15min 48h 30min 72h 45min 7d 2h 28d 8h D 强度测定抗折强度测定 将试体一个侧面放在试验机支撑圆柱上 试体长轴垂直于支撑圆柱 通过加荷圆柱以50N s 10N s的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱相对侧面上 直至折断 保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验 33 抗折强度以牛顿每平方毫米 MPa 表示 按下式进行计算 1 11 式中 折断时施加于棱柱体中部的荷载 N 支撑圆柱之间的距离 mm 棱柱体正方形截面的边长 mm 抗压强度测定 将经抗折试验折断的半截棱柱体放入抗压夹具 并保证半截棱柱体中心与试验机压板的中心差应在 0 5mm内 棱柱体露出抗压夹具压板的部分约有10mm 在整个加荷过程中 以2400N s 200N s的速率均匀地加荷直至破坏 抗压强度以牛顿每平方毫米 MPa 表示 按下式进行计算 1 12 式中 破坏时的最大荷载 N 受压部分面积 mm2 40 40mm 1600mm2 34 35 4 试验结果的判定以一组三个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果 当三个强度值中超出平均值 10 的值应剔除 再取平均值作为抗折强度结果 各试体的抗折强度记录至0 1MPa 计算精确至0 1MPa 以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的算术平均值作为试验结果 当六个测定值中有一个超出六个平均值 10 时 就应剔除这个结果 然后取其他平均值作为抗压强度结果 如果五个测定值中再有超出它们平均数 10 的 则此组结果作废 各个半个棱柱体的单个抗压强度记录至0 1MPa 平均值计算精确至0 1MPa 36 3 取样及制备要求 1 取样数量及要求水泥使用单位现场取样按下述方法进行 散装水泥 按同一生产厂家 同一强度等级 同一品种 同一批号且连续进场的水泥为一批 总质量不超过500T 随机从不少3个罐车中抽取等量水泥 经混拌均匀后称取不少于12kg 袋装水泥 按同一生产厂家 同一强度等级 同一品种 同一批号且连续进场的水泥为一批 总质量不超过200t为一批 取样应具有代表性 可从20个以上不同部位的袋中取等量样品 经混拌均匀后称取总量不少于12kg 按照上述方法取得的水泥试样 按标准进行检验前 将其分成两等份 一份用于检验 另一份密封保管3个月 以备有疑问时复验 当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过3个月时 应进行复验 并按复验结果使用 2 试样制备及要求中国ISO标准砂 颗粒分布和湿含量应符合规定 可以单级分包装 也可以预配合以1350 5g量的塑料袋混合包装 水泥 当试验水泥从取样至试验要保持24h以上时 应把它在基本装满和气密的容器里 这个容器不应与水泥反应 水 仲裁试验或其他重要试验用蒸馏水 其他实验可用饮用水 37 水泥试验实际的操作过程中 不但要按照规范的要求进行 而且掌握一些必要的细节 也能提高检测结果质量 1 无论是水泥净浆还是水泥胶砂 水灰比直接影响检测质量 规范要求水泥胶砂的水灰比为0 5 水泥净浆的水泥用量固定 水灰比体现在标准稠度用水量上 为了避免仪器和操作工具在使用过程中对水泥胶砂或水泥净浆中水分的吸收 在使用前 最好用全棉的湿抹布 完全浸水后拧干 对仪器和操作工具进行擦拭 擦拭后没有立即使用可以继续用湿抹布遮盖住 搅拌好的胶砂在向试模两次装料的过程中最好先用湿抹布遮盖住搅拌锅 防止水分损失 2 搅拌机在搅拌过程停止间歇时 用刮刀轻轻拍打或轻刮搅拌叶上附着的水泥或者胶砂 可以保证试样充分使用或搅拌更加均匀 3 胶砂试件振实成型后 需要用刮平尺将高出试模的部分刮去 并且刮完后要保证试件表面平整光滑 我们在反复的实践过程中 采用了下面的操作方法 刮平尺水平方向并且与试件90度 两手拿着刮平尺两端从试模顶部一端向另一端做切割状 然后再以45度左右的角度从试模一端到另一端对试件表面进行刮抹 直到试件表面与试模同一高度 4 胶砂试件成型脱模时 不能用力过大 移动时应轻拿轻放 防止损伤试件 5 用勃氏法测定比表面积时 在捣实试样之前 先把放入试样的圆筒水平方向轻轻摇动几下 使试样均匀分布在筒内 然后再捣实 这样可以使水泥中的空隙分布均匀 为了避免计算误差 试验温度最好与校准温度保持一致或 3 38 第二章建筑钢材1 概述建筑钢材是工程建设中的主要材料之一 广泛用于工业与民用建筑 道路桥梁等工程中 钢材具有强度高 有一次的塑性和韧性 能承受冲击和振动荷载 可以焊接和铆接 便于装配等优点 其缺点主要是易锈蚀 维护费用大 耐火性差 生产能耗大 钢材主要是钢筋混凝土结构用各种钢筋 钢丝及钢结构用各种型钢 钢板和钢管 水土建筑物常用的钢闸门等 钢材按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类 碳素钢的化学成分主要是铁和碳 碳含量为0 02 2 06 另外含有少量的硅 锰及微量的硫 磷 通常按碳的含量将碳素钢分为 低碳钢 含碳量小于0 25 中碳钢 含碳量0 25 0 6 和高碳钢 含碳量大于0 6 合金钢化学成分除铁和碳外还有一种或多种能够改善钢性能的合金元素 常用的合金元素有锰 硅 铬 铌 钛 钒等 合金钢按合金元素的总含量分为低合金钢 合金元素总含量小于5 中合金钢 合金元素总含量5 10 和高合金钢 合金元素总含量大于10 特级优质钢 钢材中硫 磷为有害元素 按其含量将钢分为普通钢 优质钢和高级优质钢 建筑用钢主要是碳素结构钢和普通低合金结构钢 39 2 建筑钢材的主要技术性能2 1力学性能2 1 1拉伸性能钢材的拉伸性能 典型地反映在广泛使用的软钢 低碳钢 拉伸试验时得到的应力与应变的关系上 钢材从拉伸到拉断 在外力作用下的变形可分为4个阶段 即 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段和缩颈阶段 P36图3 1 弹性阶段 在拉伸的开始阶段 OA为直线 应力与应变与正比 A点对应的应力称为比例极限 如果此时卸载 则钢筋的弹性变形可全部消除 钢筋恢复到未受力前的状态 屈服阶段 A B段 当钢筋拉伸力继续加大 应力超过A点后 钢筋在荷载作用下呈现屈服 在该阶段 钢筋的变形已经不能全部消除 强化阶段B C 钢筋经历了屈服阶段大的塑性变形后 内部晶体结构得到调整 抗压强度得到提高 直到最高点C C点为拉伸试验期间钢筋承受的最大力的应力 称为钢筋的抗拉强度 缩经阶段A B 当钢筋强化到C点后 产生缩颈 变形急剧增加 应力下降 到达D点后 钢筋被拉断 40 试件被拉断后 将拉断后的两段试件拼对起来 量出拉断后的标距L1 按公式计算断后伸长率L1 断后标距长度mm L0 原始标距长度mm 41 2 取样方法2 1 钢筋组批原则及取样规定 P52 2 2 拉伸试验 5d d为钢筋直径 200mm 可根据试验机上下夹头间最小距离和夹头长度确定 一般取样长度为500mm 冷弯检验 5d d为钢筋直径 150mm 拉伸 冷弯试件不允许进行车削加工 一般取样长度为300mm 3 钢筋检测方法和检测报告3 1 钢筋检测方法3 1 1检测依据钢筋混凝土用钢第1部分 热轧光圆钢筋 GB1499 1 2008 钢筋混凝土用钢第2部分 热轧带肋钢筋 GB1499 2 2007 金属材料室温拉伸试验方法 GB T228 2002 金属材料弯曲试验方法 GB T232 2010 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备 GB T2975 1998 钢筋焊接及验收规程 JGJ18 2003 钢筋焊接接头试验方法标准 JGJ T27 2001 42 3 1 2检测环境 检测一般在10 35 对温度要求严格的试验 试验温度应为23 5 3 1 3位伸检测1 检测目的 测定钢材的力学性能 评定钢材质量 2 主要设备 仪器 万能试验机 冷弯机钢筋标距仪游标卡尺试验机应按照GB T16825进行试验 并应为1级或优于1级准确度 由法定计量检测机构检测并出具鉴定证书 引伸计的准确度级别应符合GB T12160的要求 3 检测条件 1 检测速率 按规范查表 2 夹持方法 使用楔形夹头 螺纹夹头 套环夹头等合适的夹具夹持试样 应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用 4 试样可采用机加工试样或不经机加工的试样进行试验 钢筋一般采用不经机械加工的试样 原始标距的长度一般采用5d 5 检测步骤 1 试样原始标距L0的标记 应用小标记 细划线或细墨线标记 2 断后伸长率的测定 为了测定断后伸长率 应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上 43 4 屈服强度测定呈现明显屈服现象的钢材 应按相关产品标准规定测定上屈服强度或下屈服强度或两者同时测定 如未作出具体规定 应测定上屈服强度和下屈服强度 或仅下屈服强度 屈服阶段无力下降现象时 按照定义或采用下列方法测定上屈服强度和下屈服强度 图解方法 试验时记录力 延伸曲线或力 位移曲线 从曲线图读取力首次下降前的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力或屈服平台的恒定力 将其分别除以试样原始横截面积得到上屈服强度和下屈服强度 见下图 仲裁试验采用图解方法 44 45 指针方法 试验时 读取测力度盘指针首次回转前最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中指示的最小力或首次停止转动指示的恒定力 将其分别除以试样原始横截面积得到上屈服强度和下屈服强度 可以使用自动装置 例微处理机等 或自动测试系统测定上屈服强度和下屈服强度 可以不绘制拉伸曲线图 试验速率 测定上屈服强度时 在弹性范围和直至上屈服点 拉伸速率应保持恒定5 抗拉强度的检测 最大力除以试样原始横截面面积得到抗拉强度6 检测结果的评定 做拉力检测的两根试件中 如有一根试件的屈服点 抗拉强度 伸长率三个指标中有一个指标不符合标准 即为拉力试验不合格 应取双倍试件重新测定 在第二次拉力试验中 如仍有一个指标不符合规定 不论这个指标在第一次试验中是否合格 拉力试验项目均定为不合格 表示该批钢筋为不合格品 3 2弯曲试验 3 2 1检测目的 测定钢材的工艺性能 评定钢材质量3 2 2检测设备 具有支辊式弯曲装置的压力机 P57图3 6 3 2 3试样 试样表面不得有划痕和损伤 采用支辊弯曲装置时 试样的长度 可用 P57 公式3 9 确定 一般选用300mm 46 3 2 4检测方法 将试件放于两支辊上 试样轴线与弯曲压头轴线垂直 弯曲压头在两支座之间的中点处对试样连续施加力使之弯曲 采用支辊式弯曲装置的试验方法时 首先对试样进行初步弯曲 然后将试样置于两平行压板之间连续施加压力 使其两端进一步弯曲 直至两臂平行 180 3 2 5试验结果评定 弯曲试验后 试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹应评定为合格 做冷弯试验的两根试件中 若有1根试件不合格 可取双倍数量试件重新做冷弯试验 第二次冷弯试验中 若仍有一根不合格 即判该批钢筋为不合格品 47 7 性能测定结果数值的修约性能测定的结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约 如未规定具体要求 应接下表进行修约 一般钢材的屈服强度 抗拉强度修约间隔为5N m 可按照 数值修约规则 GB T8170 中 05单位修约 方法进行 将拟修约的数值乘以2 按指定位数依修约规则修约 所得数值再除以2 例如 拟修约数值 A 乘以2 2A 2A修约值A修约值60 25120 512060按此方法修约 结果为 2 5MPa舍去 即尾数取 0 2 5MPa并 7 5MPa 尾数修约为5MPa 7 5MPa 即尾数取 0 并向左进 1 48 例 试验室对一批公称直径为16mm的HRB335钢筋 公称面积201 1mm2 进行抽样检验 测得结果如下 屈服点荷载分别为73 0kN 72 8kN 抗拉极限荷载分别为105 0kN 104 2kN 拉断时长度分别为104 0mm 105 0mm 计算该钢筋的屈服强度 抗拉强度 答 屈服强度ReL1 73 0 0 2011 363 0 修约为365MPa 屈服强度ReL2 72 8 0 2011 362 0 修约为360MPa 抗拉强度Rm1 105 0 0 2011 522 1 修约为520MPa 抗拉强度Rm2 104 2 0 2011 518 2 修约为520MPa 49 50 第三章第一节细骨料1 概述砂是用于拌合混凝土的一种细骨料 一般指自然形成或由机械破碎公称粒径在5mm 国标0 15 4 75mm 以下的岩石颗粒 砂按加工方法来分有天然砂和混合砂 机制砂指由机械破碎 筛分制成的公称粒径小于5 00mm的岩石颗粒 但不包括软质岩 风化岩石的颗粒 其细度模数分别为 粗砂 3 7 3 1 中砂 3 0 2 3 细砂 2 2 1 6 行标新增加了特细砂细度模数为1 5 0 7 砂检验方法目前有两个标准 一是国家标准 建筑用砂 GB T14684 2001 以下简称国标 二是行业标准 普通混凝土用砂 石质量及检验方法标准 JGJ52 2006 以下简称行标 这两个标准都是现行标准 根据国家标准 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 的规定 混凝土结构工程应采用行业标准对砂进行检验 如果砂用于其他目的 则可以用国标进行检验 检测依据 普通混凝土用砂石质量及检验方法标准 JGJ52 2006 建筑用砂 GB T14684 2001取样及缩分 一 取样每验收批取样方法应按下列规定执行 砂试验应以同一产地 同一规格 同一进厂 场 时间 每400m3或600t为一验收批 不足400m3或600t亦为一验收批 51 1 在料堆上取样时 取样部位应均匀分布 取样前先将取样部位表层铲除 然后由各部位抽取大致相等的砂共8份 天然砂每份11kg以上 人工砂每份26kg以上 搅拌均匀后用四分法缩分至22kg或52kg组成一个试样 2 从皮带运输机上取样时 应在皮带运输机尾的出料处用接料器定时抽取砂4份 天然砂每份22kg以上 人工砂每份56kg以上 搅拌均匀后用四分法缩分至22kg或52kg组成一个试样 3 从火车 汽车 货船上取样时 从不同部位和深度抽取大致相等的砂8份 天然砂每份11kg以上 人工砂每份26kg以上 搅拌均匀后用四分法缩分至22kg或52kg组成一个试样 除筛分析外 当其余检验项目存在不合格项时 应加倍取样进行复验 若仍有一个试样不能满足标准要求 应按不合格品处理 注 如经观察 认为各节车皮间 汽车 货船间所载的砂质量相差甚为悬殊时 应对质量有所怀疑的每节列车 汽车货船分别进行取样和验收 每组样品的取样数量见 P67表4 6 52 4 每组样品应妥善包装 避免细料散失及防止污染 并附样品卡片 表明样品的编号 取样时间 代表数量 产地 样品量 要求检验项目及取样方式等 二 样品的缩分样品的缩分方法可选择下列两种方法之一 1 用分料器缩分 将样品在潮湿状态下拌合均匀 然后将其通过分料器 留下两个接料斗中的一份 并将另一份再次通过分料器 重复上述过程 直至把样品缩分到试验所需量为止 2 人工四分法缩分 将样品置于平板上 在潮湿状态下拌合均匀 并堆成厚度约为20mm的 圆饼 状 然后沿互相垂直的两条直径把 圆饼 分成大致相等的四份 取其对角的两份重新拌匀 再堆成 圆饼 状 重复上述过程 直至把样品缩分后的材料量略多于进行试验所需量为止 3 砂的含水率 堆积密度 紧密密度检验所用的试样 可不经缩分 拌匀后直接进行试验 53 4 砂检验方法砂检验方法主要叙述行标规定的试验方法 国标试验方法不在另行叙述 仅在两者出现较大出入时 再说明其区别所在 4 1筛分析试验 1 试验设备 试验筛 公称直径分别为5 00mm 2 50mm 1 25mm 630 m 315 m 160 m 国标4 75mm 2 36mm 1 18mm 0 60 m 0 30 m 0 15 m 的方孔筛各一只 筛的底盘和盖各一只 筛框直径为300mm或200mm 其产品质量要求应符合现行国家标准 金属丝编织网试验筛 GB T6003 1和 金属穿孔板试验筛 GB T6003 2的要求 天平 称量1000g 感量1g 摇筛机 烘箱 温度控制范围为 105 5 浅盘 硬 软毛刷等 2 试样制备 用于筛分析的试样 其颗粒的公称粒径不应大于10 0mm 试验前应先将来样通过公称直径10 0mm的方孔筛 并计算筛余 称取经缩分后样品不少于550g两份 分别装入两个浅盘 在 105 5 的温度下烘干到恒重 冷却至室温备用 注 恒重是指在相邻两次称量间隔时间不小于3h的情况下 前后两次称量之差小于该项试验所要求的称量精度 54 3 试验步骤 准确称取烘干试样500g 特别细砂可称250g 置于按筛孔大小顺序排列 大孔在上 小孔在下 的套筛的最上一只筛 公称直径为5 00mm的方孔筛 上 将套筛装入摇筛机内固紧 筛分10min 然后取出套筛 再按筛孔由大到小的顺序 在清洁的浅盘上逐一进行手筛 直至每分钟的筛出量不超过试样重量的0 1 为止 通过的颗粒并入下一只筛子 并和下一只筛子中的试样一起进行手筛 按这样顺序依次进行 直至所有的筛子全部筛完为止 注 1 当试样含泥量超过5 时 应先将试样水洗 然后烘干至恒量 再进行筛分 2 无摇筛机时 可改用手筛 称取各筛筛余试样的质量 精确至1g 所有各筛的分计筛余量和底盘中的剩余量之和与筛分前的试样总量相比 相差不得超过1 55 4 数据处理与结果判定 计算分计筛余 各筛上的筛余量除以试样总量的百分率 精确至0 1 计算累计筛余