水工混凝土中常规原材料的抽样原则和试验方法

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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。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。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。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；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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Ⅰ型硅酸盐水泥（代号为P·Ⅰ）；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Ⅱ型硅酸盐水泥（代号为P·Ⅱ）。技术要求：烧失量：Ⅰ型硅酸盐中烧失量不得大于3.0%，Ⅱ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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80µm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11.3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80µm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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。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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。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表1--水泥抗压、抗折强度一统计表品种强度等级抗压强度抗折强度3d28d3d28d硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5普通硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.0矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.5火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥32.5R≥15.0≥3.5粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥42.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.5复合硅酸盐水泥42.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥4.5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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80µm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80µm或45µm，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。（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