测定水泥混凝土稠度的坍落度仪方法

【任务描述】

本任务是在学习水泥混凝土工作性的含义、评价方法及评价指标知识的基础上，用坍落度仪法测定水泥混凝土的稠度。

【学习目标】

①熟悉水泥混凝土工作性的含义及评价方法。

②能分析影响水泥混凝土工作性的因素。

③会按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30—2005)规定的方法测定塑性混凝土拌合物的坍落度，并能规范、完整地填写试验检测记录表。

1.相关知识

水泥混凝土在尚未凝结硬化以前，称为新拌混凝土或称混凝土拌合物。新拌混凝土应具有良好的工艺性质，称为工作性(或称和易性)。

1）工作性的含义

工作性(和易性)是指混凝土拌合物具有流动性、可塑性、稳定性、易密性等方面性质的一项综合性能。

①流动性指拌合物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀、密实地填满模板的性能。

②可塑性指拌合物在外力作用下产生塑性流动，不发生脆性断裂的性质。

③稳定性指拌合物在外力作用下，集料在水泥浆体中保持均匀分布，不会产生离析或出现泌水现象的性能。

④易密性指拌合物在捣实或振动过程中克服摩阻力达到密实稠度的能力。

2）工作性的评定方法

目前还没有能够全面表征新拌混凝土工作性的测定方法，通常是通过试验测定流动性，以目测和经验评定其棍度、含砂情况、黏聚性和保水性，综合评价其和易性。水泥混凝土拌合物的流动性用稠度表示，稠度试验方法有坍落度仪法和维勃仪法两种。坍落度大于10 mm、集料公称最大粒径不大于31.5 mm的混凝土拌合物稠度用坍落度仪法测定；集料公称最大粒径不大于31.5 mm、维勃时间在5～30 s的干硬性混凝土拌合物稠度用维勃稠度仪法测定。

（1）坍落度仪法

将新拌混凝土按规定方法装入标准坍落筒内，装满刮平后，立即将筒垂直提起，混合料在重力作用下将产生一定程度的坍落，坍落的高度(mm)即为坍落度，如图7.1所示。当混凝土拌合物的坍落度大于220 mm时，应采用坍落扩展度值，即测定混凝土坍落扩展后最终的最大直径和最小直径的平均值。

（2）维勃稠度仪法

将坍落度筒放在直径为240mm、高度为200mm圆筒内，圆筒安装在专用的振动台上，按坍落度试验的方法将新拌混凝土装满后再拔去坍落度筒，并在新拌混凝土顶上置一透明圆盘。开动振动台并记录时间，从开始振动至透明圆盘底面刚被水泥浆布满为止，秒表所经历的时间，以s计(精确至1 s)，即为混凝土拌合物稠度的维勃时间。维勃稠度仪如图7.2所示。

图7.1　混凝土坍落度试验

图7.2　维勃稠度仪

2.测定新拌混凝土的坍落度

《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTG E30—2005)规定了水泥混凝土拌合物的拌和(或现场取样)及坍落度的测定方法。

T 0521—2005　水泥混凝土拌合物的拌和与现场取样方法

1　目的和适用范围

本方法规定了在常温环境中室内水泥混凝土拌合物的拌和与现场取样方法。

轻质水泥混凝土、防水水泥混凝土、碾压水泥混凝土等其他特种水泥混凝土的拌和与现场取样方法，可以参照本方法进行，但因其特殊所引起的对试验设备及方法的特殊要求，均应遵照对这些水泥混凝土的有关技术规定进行。

2　仪器设备

①搅拌机：自由式或强制式。

②振动台：标准振动台，符合《混凝土试验用振动台》的要求。

③磅秤：感量满足称量总量1%的磅秤。

④天平：感量满足称量总量0.5%的天平。

⑤其他：铁板、铁铲等。

3　材料

3.1　所有材料均应符合有关要求，拌和前材料应放置在温度20℃±5℃的室内。

3.2　为防止粗集料的离析，可将集料按不同粒径分开，使用时再按一定比例混合。试样从抽取至试验完毕过程中，不要风吹日晒，必要时应采取保护措施。

4　拌和步骤

4.1　拌和时保持室温20℃±5℃。

4.2　拌合物的总量至少应比所需量高20%以上。拌制混凝土的材料用量应以质量计，称量的精确度：集料为±1%，水、水泥、掺合料和外加剂为±0.5%。

4.3　粗集料、细集料均以干燥状态为基准，计算用水量时应扣除粗集料、细集料的含水量。

注：干燥状态是指含水率小于0.5%的细集料和含水率小于0.2%的粗集料。

4.4　外加剂的加入

对于不溶于水或难溶于水且不含潮解型盐类，应先和一部分水泥拌和，以保证充分分散。

对于不溶于水或难溶于水但含潮解型盐类，应先和细集料拌和。

对于水溶性或液体，应先和水拌和。

其他特殊外加剂，应遵守有关规定。

4.5　拌制混凝土所用各种用具，如铁板、铁铲、抹刀，应预先用水润湿，使用完后必须清洗干净。

4.6　使用搅拌机前，应先用少量砂浆进行涮膛，再刮出涮膛砂浆，以避免正式拌和混凝土时水泥砂浆黏附筒壁的损失。涮膛砂浆的水灰比及砂灰比，应与正式的混凝土配合比相同。

4.7　用搅拌机拌和时，拌和量宜为搅拌机公称容量的1/4～3/4。

4.8　搅拌机搅拌

按规定称好原材料，向搅拌机内顺序加入粗集料、细集料、水泥。开动搅拌机，将材料拌和均匀，在拌和过程中徐徐加水，全部加料时间不宜超过2 min。水全部加入后，继续拌和约2 min，而后将拌合物倾出在铁板上，再经人工翻拌1～2 min，务必使拌合物均匀。

4.9　人工拌和

采用人工拌和时，先用湿布将铁板、铁铲润湿，再将称好的砂和水泥置于拌板上，加入粗集料，再混合搅拌均匀；而后将该拌合物收集成长堆，中心扒成长槽，将称好的水倒入约一半，将其与拌合物仔细拌匀；再将材料堆成长堆，扒成长槽，倒入剩余的水，继续进行拌和，至少来回翻拌6遍。

4.10　从试样制备完毕到开始做各项性能试验不宜超过5 min（不包括成型试件）。

5　现场取样

5.1　新混凝土现场取样：凡由搅拌机、料斗、运输小车以及浇制的构件中采取新拌混凝土代表性样品时，均需从3处以上的不同部位抽取大致相同分量的代表性样品（不要抽取已经离析的混凝土），集中用铁铲翻拌均匀，而后立即进行拌合物试验。拌合物取样量应多于试验所需数量的1.5倍，其体积不少于20 L。

5.2　为取样具有代表性，宜采用多次取样的方法，最后集中用铁铲翻拌均匀。(www.xing528.com)

5.3　从第一次取样到最后一次取样不宜超过15 min。取回的混凝土拌合物经过人工再次翻拌均匀，而后进行试验。

T 0522—2005水泥混凝土拌合物稠度试验方法（坍落度仪法）

1　适用范围

本方法规定了采用坍落度仪测定水泥混凝土拌合物稠度的方法和步骤。

本方法适用于坍落度大于10 mm、集料公称粒径不大于31.5 mm的水泥混凝土的坍落度测定。

2　仪器设备

①坍落筒：如图T 0522.1所示，符合《水泥混凝土坍落度仪》中有关技术要求。坍落筒为铁板制成的截头圆锥筒，厚度不小于1.5 mm，内侧平滑，没有铆钉头之类的突出物，在筒上方约2/3高度处有两个把手，近下端两侧焊有两个踏脚板，保证坍落筒可以稳定操作，坍落筒尺寸见表T 0522.1。

图T 0522.1　坍落筒及捣棒（单位：mm）

表T 0522.1　坍落筒尺寸

②捣棒：符合《水泥混凝土坍落度仪》（JTG 3021—1994）中有关技术要求，为直径16mm、长约650 mm并具有半球形端头的钢质圆棒。

③其他：小铲、木尺、小钢尺、镘刀和钢平板等。

3　试验步骤

3.1　试验前将坍落筒内外洗净，放在经水润湿过的平板上（平板吸水时应垫以塑料布），踏紧踏脚板。

图T 0522.2　坍落度测定

3.2　将代表样分3层装入筒内，每层装入高度稍大于筒高的1/3，用捣棒在第一层的横截面上均匀插捣25次。插捣在全部面积上进行，沿螺旋线由边缘至中心，插捣底面时插至底部，插捣其他两层时，应插透本层并插入下层20～30 mm，插捣须垂直压下（边缘部分除外），不得冲击。在插捣顶层时，装入的混凝土应高出坍落筒口，随插捣过程随时添加拌合物。当顶层插捣完毕后，将捣棒用锯和滚的动作，清除掉多余的混凝土，用镘刀抹平筒口，刮净筒底周围的拌合物。而后立即垂直地提起坍落筒，提筒在5～10 s内完成，并使混凝土不受横向及扭力作用。从开始装料到提出坍落筒整个过程应在150 s内完成。

3.3　将坍落筒放在锥体混凝土试样一旁，筒顶平放木尺，用小钢尺量出木尺底面至试样顶面最高点的垂直距离，即为该混凝土拌合物的坍落度，精确至1 mm，如图T 0522.2所示。

3.4　当混凝土试件的一侧发生崩坍或一边剪切破坏，则应重新取样另测。如果第二次仍发生上述情况，则表示该混凝土和易性不好，应记录。

3.5　当混凝土拌合物的坍落度大于220 mm时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于50 mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；否则，此次试验无效。

3.6　坍落度试验的同时，可用目测方法评定混凝土拌合物的下列性质，并予以记录。

3.6.1　棍度：按插捣混凝土拌合物时难易程度评定，分“上”“中”“下”3级。

上：表示插捣容易。

中：表示插捣时稍有石子阻滞的感觉。

下：表示很难插捣。

3.6.2　含砂情况：按拌合物外观含砂多少而评定，分“多”“中”“少”3级。

多：表示用镘刀抹拌合物表面时，一两次即可使拌合物表面平整无蜂窝。

中：表示抹五六次才可使表面平整无蜂窝。

少：表示抹面困难，不易抹平，有空隙及石子外露等现象。

3.6.3　黏聚性：观测拌合物各组分相互黏聚情况。评定方法是用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻打，如锥体在轻打后逐渐下沉，表示黏聚性良好；如锥体突然倒坍、部分崩裂或发生石子离析现象，即表示黏聚性不好。

3.6.4　保水性：指水分从拌合物中析出情况，分“多量”“少量”“无”3级评定。

多量：表示提起坍落筒后，有较多水分从底部析出。

少量：表示提起坍落筒后，有少量水分从底部析出。

无：表示提起坍落筒后，没有水分从底部析出。

4　结果整理

混凝土拌合物坍落度和坍落扩展度值以毫米（mm）为单位，测量精确至1 mm，结果修约至最接近的5 mm。

5　试验报告

试验报告应包括以下内容：要求检测的项目名称、执行标准，原材料的品种、规格和产地以及混凝土配合比，试验日期及时间，仪器设备的名称、型号及编号，环境温度和湿度，搅拌方式，水泥混凝土拌合物坍落度（坍落扩展度值），要说明的其他内容，如棍度、含砂情况、黏聚性和保水性。

3.影响新拌混凝土工作性的主要因素

1）混凝土组成材料的用量

（1）水泥浆的数量和集浆比

在水胶比一定的条件下，水泥浆越多，流动性越大，但如水泥浆过多，集料则相对减少，即集浆比小，将出现流浆现象，拌合物的稳定性变差，不仅浪费水泥，而且会使拌合物的强度和耐久性降低；若水泥浆用量过少，则无法很好包裹集料表面及填充其空隙，拌合物中水泥浆体的数量应以满足流动性为宜。

（2）水泥浆的稠度

水泥浆的稠度取决于水胶比。在固定用水量的条件下，水胶比小时，会使水泥浆变稠，拌合物流动性小；若加大水胶比，可使水泥浆变稀，流动性增大，但会使拌合物流浆、离析，严重影响混凝土强度。

影响混凝土拌合物和易性的决定性因素是单位用水量，应合理地选用水胶比。

（3）砂率

砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石质量的百分率。砂率反映了粗细集料的相对比例，它影响混凝土集料的空隙和总比表面积。砂和水泥浆形成的砂浆在粗集料间起润滑作用，在一定砂率范围内随砂率的增大，润滑作用越明显，流动性可以提高。但是，砂率增大的同时，集料的总表面积随之增大，需要润滑的水分增多，在用水量一定的条件下，拌合物流动性降低，所以当砂率超过一定范围后，流动性反而随砂率的增大而降低。如果砂率过小，砂浆数量不足会使混凝土拌合物的黏聚性和保水性降低，产生离析和流浆现象。因此，应在用水量和胶凝材料用量不变的情况下，选取能保证流动性、黏聚性和保水性的合理砂率。

2）混凝土组成材料性质

（1）水泥的影响

水泥的品种、细度、矿物组成以及混合材料的掺量等，都会影响混凝土拌合物的和易性。由于不同品种的水泥达到标准稠度的需水量不同，所以不同品种水泥配制成的混凝土拌合物的流动性也不同。通常普通水泥的混凝土拌合物比矿渣水泥、火山灰水泥的工作性好，矿渣水泥拌合物的流动性虽大，但黏聚性差，易产生泌水离析；火山灰水泥则流动性小，但黏聚性最好。此外，胶凝材料的细度对拌合物的和易性也有很大影响，提高胶凝材料的细度可改善混凝土拌合物的黏聚性和保水性，减少拌合物泌水、离析现象，但其流动性变差。

（2）集料的影响

集料对混凝土拌合物和易性影响的主要因素有集料级配、颗粒形状、表面特性及粒径大小等。一般情况下，级配好的集料，其流动性较大，黏聚性与保水性较好；表面光滑的集料，其流动性较大；总表面积减小，流动性增大。

（3）外加剂的影响

外加剂对混凝土拌合物的影响较大，在混凝土拌合物中加入少量的外加剂，可在不增加用水量和胶凝材料用量的情况下，有效地改善混凝土拌合物的工作性。

3）环境条件与搅拌时间

对混凝土拌合物和易性有影响的环境因素主要有湿度、温度、风速、放置时间等。在组成材料性质和配合比例一定的条件下，混凝土拌合物和易性主要受水泥的水化速度和水分的蒸发率影响。

若搅拌时间不足，拌合物的工作性就差，质量也不均匀。

4.混凝土拌合物和易性的选择

混凝土坍落度和工作性能宜根据结构物情况和施工工艺要求确定，在满足工艺要求的前提下，宜采用低坍落度的混凝土。