重点试验项目的试验检测方法

重点试验项目的试验检测方法

建设工程项目设计的试验项目很多，但大多数项目根据试验规程比较容易做。本部分主要介绍对工程质量影响重大的，而且初学试验人员较难掌握的钢材试验、水泥混凝土试验。

第一节 钢材试验

钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其它元素的材料。建筑钢材品种繁多，对市政工程、铁路工程而言，主要用到的是钢筋和钢绞线。

一、钢筋的定义和性能

（一）钢筋的定义

1. 钢筋混凝土用热轧光圆钢筋

经热轧成型病自然冷却的成品、横截面为圆形且表面光滑的钢筋混凝土配筋用钢材称为钢筋混凝土用热轧光圆钢筋。

2. 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋

钢筋混凝土用热轧带肋钢筋是指钢筋混凝土配筋用的直条或盘条钢材。通常带有两道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。规格用公称直径的毫米数表示，公称直径相当于截面相等的光圆钢筋的公称直径。公称直径为8-50mm ，推荐采用8mm 、10mm 、12mm 、16mm 、20mm 、25mm 、32mm 、40mm 。

带肋钢筋由于表面带肋的作用，和混凝土有较大的粘结力，因而能很好地承受外力的作用。钢筋广泛地用于各种建筑结构，几乎所有的市政工程、铁路工程混凝土结构中都有应用，特别是大、中桥梁。

3. 预应力混凝土用钢绞线

预应力混凝土用钢绞线，简称预应力钢绞线。钢绞线有用2根、3根钢丝捻制的，用的最多是由7根圆形断面钢丝捻制而成，做预应力混凝土配筋用的钢绞线。与其它钢筋混凝土配筋材料相比，具有强度高、柔性好、质量稳定、成盘供应、不须接头等优点，适用于大型建筑、公路或铁路桥梁等大跨径预应力混凝土构件。

（二）钢筋的使用性能

钢筋的使用性能是指能够保证钢筋制成成品正常使用的能力，如物理性能、力学性能和化学性能等。

1. 物理性能。是指钢筋本质不发生变化而表现的性能。如密度、熔点、导电性、导热性、磁性等。

2. 力学性能。钢筋在外力作用下所表现出的各种特性。如强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。

3. 化学性能。主要指其化学稳定性，即承受各种加工制造工艺且不产生疵病或废品而应具有的性能。

（三）钢筋的工艺性能

钢筋在加工过程中，能承受各种加工制造工艺而不产生疵病或废品应具有的性能。

1. 冷弯性。钢筋在常温下能承受弯曲而不破裂的能力。一般用弯曲角度或弯心直径d 对钢筋直径a 的比值来表示。弯曲角度越大或弯心直径D 对钢筋直径a 的比值越小，钢筋的冷弯性能愈好。

2. 焊接性（可焊性）。是指钢筋适应常用焊接方法和焊接工艺的

能力。焊接性好的钢筋，易于用常用的焊接方法和焊接工艺焊接；焊接性能差的钢筋须用特殊的焊接方法和焊接工艺。一般根据焊接时产生裂纹的敏感性及焊缝区力学性能的变化来判断。

二、钢筋的分类

（一）按生产工艺分类

1. 热轧钢筋

热轧钢筋是将钢锭或连铸坯在高温时用轧钢机轧制，而不再经过任何处理的钢筋。

2. 冷拉钢筋

冷拉钢筋是将热轧钢筋在常温下拉到屈服点以上、极限强度以下的一定强度，卸荷后可使原钢筋的屈服点、极限强度和硬度都得到提高。冷拉工艺一般可在工地进行。

3. 冷拔低碳钢丝

将Ф6mm ～10mm 的热轧光圆钢筋，在常温下通过拔丝模具多次强力冷拔卸荷后，使原钢筋直径减小，塑性降低，极限强度大为提高，称其为冷拔低碳钢丝。冷拔工艺一般在厂内进行，工地具有设备条件时也可进行冷拔。

4. 热处理钢筋

将热轧螺纹钢筋，经淬火和回火的调质热处理而成。经过热处理后的钢筋改变了其内部组织，提高了刚才的抗拉强度并改善了其性能，可使热轧普通钢筋的抗拉强度提高到预应力筋所需要的抗拉强度。

5. 碳素钢丝

通称高强钢筋丝，由含碳量0.25%～0.6%、含磷及硫量少于0.05%的优质碳素钢制成，分矫直回火和冷拉两种，直径为3～5mm 。

6. 刻痕钢丝

由碳素钢丝经压痕机轧制而成，工厂只供应低温回火处理的刻痕钢丝，规格以未压痕前的直径表示。

7. 钢绞线

一般由7根Ф2.5mm ～Ф5mm 碳素钢丝编绞而成，成股直径为9～15mm 。

（二）按化学成分分分类

1. 碳素钢筋。含碳量低于0.25%的称为低碳钢钢筋，如Ⅰ级钢筋；当含碳量为0.25%～0.6%时，称为中碳钢钢筋，如原Ⅱ级钢筋；当含碳量为0.60%～1.4%时，称为高碳钢钢筋，如碳素钢丝。

2. 普通低合金钢钢筋。是在低碳钢钢筋中，提高合金元素硅、锰的含量（硅最多可含1.8%，锰最高可含1.6%）或另含钒、钛、铌元素等，而使轧制的钢筋强度高且综合性能好。其主要牌号有20锰硅和20锰铌的HRB400钢筋。

（三）按使用性能和力学性能分类

1. 普通钢筋，又做非预应力钢筋使用，其力学性能、工艺性能（弯曲性能）应符合表4-1的规定（钢筋牌号是按屈服点最小值来划分的）。

2. 预应力混凝土用钢材，目前使用的有热处理钢筋、娇直回火钢丝、冷拉钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等，使用最多的是钢绞线。

钢筋力学性能、工艺性能（弯曲性能） 表4-1

（四）按轧制外形分类

可分为光面圆钢筋（圆钢丝）、变形钢筋、刻痕钢丝。《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499-1998）的新标准中，带肋钢筋的外形只有月牙形。

（五）按供应形式分

可分为盘圆钢筋（直径6～10mm ）和直条钢筋（长度6～12m ）。

（六）按直径大小分

可分为钢丝（直径3～5mm ）、细钢筋（直径6～10mm ）、中粗钢筋（直径12～20mm ）和粗钢筋（直径大于20mm ）。

（七）低碳钢热轧圆盘条按用途分

可分为L-供拉丝用盘条、J-供建筑和其他一般用途的盘条。

三、钢筋的鉴别

钢筋的品种很多，在运输、保管中稍有疏忽就可能使外形相似的钢筋品种混淆，造成使用中的混乱，严重的可能造成工程质量事故。

1. 圆钢筋和带肋钢筋是很好区别的，主要是不同牌号的带肋钢

筋，从外形上不好区别。

2. 钢筋出厂时，厂家都应提交质量证明书。

3. 正规的工地钢筋加工场应建立“钢筋下料日记”，记录每天工程用料的情况，包括日期、工程使用部位、用料品种规格和数量（包括钢筋根数、总长及重量）、生产厂家等。如果钢筋混淆，可从“钢筋下料日记”上进行查对分析。

4. 带肋钢筋在其表面上轧有钢筋牌号，HRB335的钢筋上轧有“2”字；HRB400的钢筋上轧有“3”字；HRB500的钢筋上轧有“4”字，并有厂名的汉语拼音字头，直径（mm ）数也用阿拉伯数字轧在钢筋上。

5. 对直径不大于10mm 的钢筋，一般不在钢筋上轧制标志，而是采用挂牌的方法。标牌上一般应标有厂名（或商标）、规格、牌号等。

6. 钢筋还可采用简易试验进行鉴别。方法是将被检查钢筋在砂轮上打出火花，与牌号已明确的钢筋火花的形状、流线、颜色等进行对比，来确定被检查钢筋的品种。

四、钢筋的检验

钢筋进场时应具有出厂质量证明书或试验报告，每捆（盘）钢筋均应有标牌，并应按批号及直径分批验收。验收内容包括查对标牌、外观检查，并按《桥涵施工技术规范》的有关规定，抽取试样进行力学性能复验和可焊性试验。

（一）钢筋混凝土用热轧钢筋的检查

1. 外观检查。钢筋端头切的正直；表面不得有裂缝、结疤和折叠；

表面允许有凸块，但不得超过带肋钢筋横肋的高度；其它缺陷深度和高度不得大于所在部位尺寸的允许偏差。

2. 力学性能试验。盘条钢筋和涵洞用热轧钢筋具有出厂质量证明时，使用前可不做力学性能试验。无质量证明文件和使用中有怀疑时，应做拉力、冷弯试验，需焊接做可焊性试验。大、中、小桥所用热轧钢筋，除有质量证明书外，其中≥12mm 的钢筋应做力学性能和可焊性试验。

力学性能试验须分批进行，以同一厂家、同一炉号、同一直径的钢筋为一批，每批不大于60t ；每批钢筋任选2根的端部各取一组试件，每组一个拉力试件、一个冷弯试件、一个可焊接试件。试验后如有一个项目不合格，则另取两倍数量试件做第二次试验，如有一个不合格，则该批钢筋为不合格。

（二）预应力混凝土用钢绞线的检验

预应力混凝土用钢绞线验收时，应按批进行，每批由同一牌号、同一规格、同一生产工艺捻制的钢绞线组成。每批质量不大于60t 。

1. 外观检查。从每批钢绞线中选取3盘，进行表面质量、直径偏差和捻距检查。一批少于3盘，逐盘检查。捻距为直径的12-16倍，捻的紧不松散，一般左捻（S ）。每盘应为一整根，其长度不小于200m 。表面不得有油渍等降低粘结力的物质。不得有接头、折断、横裂和相互交叉。

2. 力学性能试验。从外观检查合格的3盘钢绞线的端部正常部位个截取1根时间进行拉力试验和松弛试验。如有一项不合格时，则不

合格盘不予验收。再从未试验过的钢绞线中双倍数量取样进行该不合格项复检。如仍有一项不合格，则该批钢绞线为不合格。

五、钢筋的接头

（一）钢筋接头的种类

钢筋的接头分焊接接头和绑轧接头两类。

（二）钢筋绑轧接头的技术要求

1. 钢筋绑轧接头是通过钢筋与混凝土的粘结力而传递应力的，所以，两根钢筋必须有一定的搭接长度（见表4-2）。

受拉钢筋绑扎接头的搭接长度 表4-2

2. 受拉区的R235光圆钢筋绑轧接头的末端应做弯钩，HRB335、HRB400带肋钢筋的绑扎接头末端可不做弯钩。

3. 直径≤12mm 的受压R235光源钢筋的末端和轴心受压构件中任意直径的受力钢筋的末端可不做弯钩，但搭接长度不应小于钢筋直径的30倍。

4. 钢筋搭接处，应在中心和两端用铁丝扎牢。

（三）钢筋焊接头的技术要求

1. 钢筋的纵向焊接应采用闪光对焊，当缺乏闪光对焊条件时，可

采用电弧焊。

2. 钢筋的交叉连接，宜采用电阻电焊，不宜用手工电弧焊。

3. 钢筋和钢板的T 形连接，宜采用埋弧压力焊或电弧焊。

4. 现场竖向或斜向钢筋的焊接，宜采用电渣压力焊。

（四）闪光对焊

闪光对焊是利用电阻热使接触点金属熔化，产生强烈飞溅，形成闪光，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。

（五）电弧焊（搭接焊）

电弧焊是以焊条作为一极，钢筋为另一极，利用焊接电流，通过产生的电弧热，进行焊接的一种熔焊方法。

六、钢筋试验

钢筋试验包括拉伸试验和冷弯试验。

（一）钢筋的拉伸试验

《金属材料温拉伸试验方法》（GB228）适用于所有钢铁和有色金属材料的拉伸试验，包括棒材、型材、板（带）材、管材、线材、铸件和锻压件，所以试验方法看起来比较繁杂，故本节将用较通俗、简洁、实用的方法对钢筋的拉伸试验程序、试验要点、注意事项作详细介绍。

1. 试验目的。检测钢筋原材料的屈服点、抗拉强度和伸长率。以评定钢筋力学性能指标是否符合标准要求。

2. 性能指标解释（图4-1）

（1）屈服点

钢筋拉伸过程中，荷载不增加而试样仍继续发生变形屈服时的应力。

σS=PS（钢筋屈服时荷载）/F0（试样原横截面积）（MPa ）

（2）抗拉强度

钢筋拉伸时，在断裂前所承受的最大应力称为抗拉强度。 σS=Pb（拉断前最大荷载）/F0（试样原横截面积）（MPa ）

（3）伸长率

钢筋试样拉断后，其标距部分增加的长度与原标距长度的百分比。

δ=[L1（拉断后标距长度mm ）-L0（试样原标距长度mm ）/L0（试样原标距长度mm ）

]*100%

（二）钢筋的冷弯试验

本节依据《金属材料弯曲试验方法》（GB/T232—1999），对钢筋冷弯试验作简要介绍。

1. 试验目的

钢筋在低温状态下进行弯曲试验，以表示其承受弯曲的能力。钢筋的冷弯试验是建筑钢材的主要工艺试验，用以测定钢筋在冷加工时

承受变形的能力，借以了解受试钢筋对某种工艺加工适合的程度。钢材含碳、磷量较高，或曾经进行过不正常的热处理，冷弯试验往往不合格，所以建筑钢材常做此试验，用以评定钢筋质量是否合格。钢筋电焊街头的可靠性也常用此试验来检验。

2. 试件长度

做冷弯试验的钢筋长度应为[1.55*(弯心直径+钢筋直径)+140]mm（试样中间

1/3范围内不得有凿冲等工具刻痕及压痕）。

（三）钢筋焊接件的试验

1. 对焊钢筋和电弧焊钢筋的拉力试验

（1）对焊钢筋和电弧焊钢筋的拉力试验基本操作程序同钢筋原材料的拉伸试验，只是不需打标距测伸长率，也不必测定屈服点。

（2）焊接钢筋做拉力试验前，应先检查两根钢筋的轴线是否顺直，一定注意夹持试件时要垂直，不得偏心受拉。否则，试验时焊缝可能会被撕开。

（3）焊接钢筋由于焊工水平不一，很可能出现突然断裂的现象，因此试验时应注意安全，除测力计操作员外，其他人员应远离试验区域。

（4）试验中，当发现原材料有缩颈现象且拉力也达到原材要求时，说明焊口没问题，即可关机停止试验，不必拉断。

（5）钢筋闪光对焊接头、电弧焊接头拉伸试验结果应符合下列要求。

○13个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该批钢筋规定的抗拉强度；HRB400钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于570N/mm2；

○2至少应有2个试件断于焊缝之外，并应呈延性断裂。

当达到上述两项要求时，应评定该批接头为抗拉强度合格。 当试验结果有2个试件抗拉强度小于规定的钢筋抗拉强度，或3个试件均在焊缝或热影响区发生脆性断裂时，则一次判定该接头为不合格品。

当试验结果有1个试件的抗拉强度小于规定值，或2个试件在焊缝或热影响区发生脆性断裂，其抗拉强度均小于钢筋规定的1.1倍时，应进行复验。

复验时，应再切取6个试件。复验结果，当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值，或有3个试件断于焊缝或热影响区，呈脆性断裂，其抗拉强度小于钢筋规定抗拉强度的1.1倍时，应判定该批接头为不合格品。

注意，当接头试件虽断于焊缝或热影响区且呈脆性断裂，但其抗拉强度大于或等于规定钢筋抗拉强度的1.1倍时，可按断于焊缝或热影响区之外，呈延性断裂对待。焊接钢筋的热影响区可参考下列要求确定。

闪光对焊接头为0.7d ，电弧焊接头为6-10mm 。

2. 对焊钢筋的弯曲试验

（1）对焊钢筋做冷弯试验前，必须将受压面的毛刺和镦粗变形部分打平，与母材外表齐平。

（2）做弯曲试验时，焊缝应处于弯曲中心点，弯心直径和弯曲角度应符合表4-3。

接头弯曲试验指标 表4-3

注：○1d 为钢筋直径；

○2直径大于25mm 的钢筋焊接接头，弯心直径应增加1d 。

当试验结果弯至90°，有2个或3个试件外侧（含焊缝和热影响区）未发生破裂，应评定该批接头弯曲试验合格。

当3个试件均发生破裂，则一次性判定该接头为不合格品。 当有2个试件发生破裂，应进行复验。

复验时，应再切取6个试件。复验结果，当有3个试件发生破裂时，应判定该批接头为不合格品。

注意，当试件外侧横向裂纹宽度达到0.5mm 时，应认定已经破裂。

第二节 水泥混凝土试验

水泥混凝土是建筑工程中用途最广、用量最大的建筑材料。

一、混凝土的定义

混凝土是指由水泥、石灰、石膏类无机交结料与水或沥青、树脂

等有机交结料的胶状物与集料按一定比例拌和，并在一定的条件下硬化而成的人造石材。

水泥混凝土是由水泥，水及砂石集料配制而成的，其中水泥和水是具有活性的组成成分，起胶凝作用，集料起骨架和填充作用。水泥与水发生反应后形成坚固的水泥石，将集料颗粒牢固地粘结成整体，使混凝土具有一定的强度。

二、混凝土的分类

混凝土有各种分类方法。一般按其所用胶结料、集料、用途及施工工艺等进行分类。

1）按胶结材料：水泥、沥青、硅酸盐、聚合物、硫磺等。

2）按表观密度（集料）：重（>2600）、普通（2500~2000）、轻（

3）按施工工艺：普通现浇、泵送、喷射、真空脱水、碾压、热拌等。

4）按用途：防水、防射线、耐酸、装饰、耐火等。

5）按掺料：粉煤灰、硅灰、磨细矿渣、纤维混凝土等。

6）按强度：低强（

7）按水泥用量：贫（

三、混凝土的性能

1. 和易性：为满足施工需要，混凝土拌和物应具有要求的流动性或塑性，才能方便施工，一般用坍落度或工作度表示。

2. 沁水性：为保证施工要求的和易性而多加的拌和水，在浇筑振

捣后常上浮于混凝土表面或滞留于粗集料与钢筋的下面，经蒸发后形成空隙，消弱水泥浆与集料或钢筋的粘结力，导致混凝土强度降低。可通过调整配合比设计及掺外加剂等方法来减少其沁水性，提高其保水性。

3. 强度：是混凝土的主要物理力学性能，又分为抗压强度、抗拉强度等。其中，抗压强度是表示混凝土强度等级的主要指标。混凝土强度随龄期而增长。

4. 收缩：混凝土在硬化过程中，由于胶体干燥、水分蒸发而引起体积收缩称为干缩。一般混凝土的干缩值为（3-12）*10-4。如果结构受到约束，则干缩会引起混凝土开裂。

5. 徐变：徐变是混凝土在一定荷载的长期作用下，随着时间的延长增加的变形。

6. 抗渗性：混凝土抵抗水、油等液体压力作用的性能称为抗渗性。抗渗性与混凝土的内部孔隙特征、大小及数量有关。因此，提高混凝土的密实性就可以提高其抗渗性。这对水工混凝土、防水混凝土来说，是十分重要的。

7. 抗冻性：抗冻性是评价混凝土耐久性的重要指标。它表示混凝土抵抗冻融循环作用的能力。一般来说，致密或掺有引气剂的混凝土抗冻性能较好。

除上述性能之外，还有混凝土的密度、导热系数、硬化性能、抗腐蚀性能等。

四、混凝土配合比设计

混凝土配合比设计是建设工程施工中最常规的试验项目之一，许多人都做过。有的人认为，混凝土配合比设计，只要按设计规程进行就可以了，没什么了不起。其实，有些人只是简单、机械地按设计规程进行配合比设计，对配合比设计中的一些细节、深层次的问题并不十分了解。混凝土配合比设计是一个较为复杂的过程，它要经过设计计算、试拌、校正、养生、施压、调整等多个环节。每个环节都有相应的规范、标准要求，哪一个环节出了差错，对混凝土配合比都有影响。因此，要设计出一个好的配合比，并不是一件很容易的事。

下面就混凝土配合的设计原则及注意事项，作详细介绍。

（一）混凝土配合比的设计原则

混凝土配合比的设计原则有以下4条。也就是说一个优质的混凝土配合比，必须满足以下4项基本要求。

必须满足设计要求的混凝土强度

混凝土强度是混凝土配合比设计中最主要的技术指标，任何配合比设计，首先必须满足设计要求的混凝土强度。应该特别指出的是，这里所讲的设计要求的混凝土强度，不是设计图上的混凝土强度等级，如C30、C40，而是为保证施工后的混凝土达到设计强度等级，而在混凝土强度等级上增加了一定富余量的混凝土强度，在混凝土配合比设计中，称混凝土配制强度，或称试配强度。

为什么要采用试配强度？

众所周知，混凝土是一种不匀质的材料。这是由于水泥、砂、石质量波动较大，混凝土施工工艺条件千差万别，如配料称量的误差、

拌和时间的长短不一、集料含水的变化，以及运输条件和天气的变化等因素造成的。即使是采用相同的原材料和相同的配合比配制的混凝土，其强度也会在一定的范围内波动，不可能完全相同。所以，如果按设计要求的强度等级进行混凝土的配合比设计，那么在现场取样的混凝土强度试验结果中，强度能达到设计要求的样品数量大约只占50%，这是任何验收规范都不允许的。因此，在混凝土配合比设计时，必须在设计强度等级上增加一定的富余量，才能保证施工后的混凝土绝大部分满足设计要求。这个富余量的大小是根据施工管理质量的优劣来确定的。施工管理水平高，质量控制好，混凝土强度波动范围小，混凝土强度均方差值就小，混凝土配合比设计时所增加的富余就小，企业的经济效益就高。反之，有的施工企业，不注重混凝土施工质量的控制，不是因混凝土强度达不到设计要求，造成返工，就是担心混凝土强度达不到设计要求，而层层加大保险系数，无限制地加大水泥用量，使施工混凝土强度超过设计要求，致使混凝土强度波动很大，造成极大的浪费。

随着混凝土技术的不断发展，高等级混凝土的产量在逐年增加，而高强混凝土的标准也在逐年提高。目前我国多数专家将高强度混凝土定位在C50、C60上，而C50、C60混凝土也在大量被采用。所以，生产这么高强度的混凝土，将验收强度的保证率定为95%是非常必要的，否则，后果不堪设想。

随着混凝土验收强度保证率的提高，混凝土试配强度也相应提高了。其公式为Rp=R+tS。由于保证率改为95%，其保证率系数为1.645，

故上式可直接写成Rp=R+1.645S。这就是目前我国采用试配强度公式的来历。

必须满足和易性要求

和易性是指混凝土从拌和开始，满足运输、浇灌、捣实等施工操作的性能。

和易性是保证工程质量和便于施工的重要条件。和易性好，能使混凝土在运输过程中不易离析（水泥、砂、石和水互相分离），而且便于浇筑；和易性不好的混凝土，施工比较困难，混凝土的密实程度难以保证，对混凝土工程的质量影响很大。因此，混凝土配合比设计时，应根据下列两个因素来选择和易性：

建筑物的截面大小和钢筋的稠密程度。

施工时所采用的浇筑、运输、振实方法。

如果建筑物的截面狭窄而且复杂，混凝土稠度过小，不利于浇筑，则需要流动性较大的混凝土才能完全浇筑密实。如果钢筋布置稠密，则增加了浇筑的困难，因此也需要混凝土具有较大的流动性。

混凝土施工中所采用的浇筑、运输、振捣方法不同，对混凝土的稠度要求也不同，如机械拌和与人工拌和、小推车运输和罐车运输、机械振捣和人工振捣等，一般前者要求混凝土流动性较小，后者要求混凝土流动性相对较大，才能方便施工。

混凝土的和易性是一项综合的技术性质，包括三方面，即流动性、粘聚性和保水性。流动性是指混凝土混合物在自重或施工振捣作用下，能产生流动并均匀密实地填满模板的性能。粘聚性是指混凝土拌

和物在施工过程中其组成材料之间具有一定的粘聚力，不至产生分层和离析现象。保水性是指混凝土拌和物在施工过程中，具有一定的保水能力，不至产生严重的沁水现象。因此，混凝土配合比设计时，不能只考虑其流动性，只要坍落度能满足要求就行了。粘聚性和保水性不好的混凝土，也将影响到混凝土工程的质量，特别是混凝土的外观质量。混凝土的流动性在质量指标中有明确要求，如坍落度或工作度要达到多少，而粘聚性和保水性在质量指标中没有具体的数据要求，要靠目测、观察。粘聚性的检查方法，是在做坍落度试验后，用振捣棒在已坍落的混凝土锥体一侧轻打后锥体渐渐下沉，表示粘聚性良好；如果锥体突然倒塌、部分崩裂或发生石子离析现象，即表示粘聚性不好。保水性是根据混凝土拌和物中稀浆析出的程度来评定的。在做坍落度试验时，当坍落度筒提起后，如有较多稀浆从底部析出，而混凝土试体则因失浆而骨料外露，则表示混凝土拌和物的保水性能不好；如果坍落筒提起后，无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，而锥体混凝土试体含浆饱满，则表示混凝土拌和物保水性良好。

必须满足耐久性的要求

混凝土的耐久性，是指混凝土能经得起长久使用，就是说混凝土工程的寿命要长，能够耐磨损、耐火、抗冻、抗渗、抗化学侵蚀等。配合比设计时，必须要考虑这些要求。

对有特殊耐久性要求的混凝土，如海工混凝土、水工混凝土、道路混凝土、严寒地区的混凝土和其他连续或频繁地与水接触的混凝土（桥梁墩台、隧道支衬、储水（油）池、挡土墙）等，除满足设计要

求的混凝土抗压强度外，还必须满足抗冻、抗渗、抗化学侵蚀等技术指标的要求。对所有的混凝土，在相关规范中，根据混凝土所处环境条件，都有水灰比允许值的要求，这也是为保证混凝土耐久性所必需的。所以，配合比设计时一定要注意这一点。

另外，在《公路桥涵施工技术规范》中，对混凝土掺入外加剂还作了下述规定：

（1）在钢筋混凝土中，不得掺用氯化钙、氯化钠等氯盐。

（2）位于温暖或严寒地区、无侵蚀性物质影响及与土质接触的钢筋混凝土构件，混凝土中的氯离子含量不宜超过水泥用量的0.3%；位于严寒和海水区域、受侵蚀环境的桥涵，氯离子含量不宜超过水泥用量的0.15%。从各种组成材料引入的氯离子含量（折合氯盐含量）如大于上述数值，应采取有效的防锈措施（如掺入阻绣剂、增加保护层厚度、提高混凝土密实性等）。当采用洁净水和无氯骨料时，氯离子含量可主要以外加剂或混合材料的氯离子含量控制。

（3）无筋混凝土的氯化钙或氯化钠掺量以干质量计，不得超过水泥用量的3%。

（4）掺入加气剂的混凝土含气量宜为3.5%-5.5%。

（5）对由外加剂带入混凝土的碱含量应进行控制。1m 3混凝土的总含碱量，对一般桥涵不宜大于3.0kg/m3；对特殊大桥、大桥和重要桥梁不宜大于1.8kg/ m3；当处于受严重侵蚀的环境，不得使用有碱活性反映的骨料。

以上规定，也是为了保证混凝土的耐久性，在配合比设计应用外

加剂时，应当注意。

必须满足经济上合理的要求

一个好的配合比，不仅要确保工程质量，满足施工需要，而且要尽量节约成本，合理地利用当地材料。配合比设计时，应本着节约工程成本，为企业创利的精神去做。

混凝土配合比的经济性，是配合比设计时必须着重考虑的一个问题。

在混凝土的基本材料组成中，水泥的价格最贵。因此，在满足对混凝土质量要求的前提下，单位体积混凝土的水泥用量愈少愈经济。水泥用量小，不仅是一个经济问题，而且还具有技术上的优点。例如，对于大体积混凝土，水泥用量小，可以减少由于水化热过大引起裂缝的危险性；在结构混凝土中，水泥用量的增大会导致干缩的增大和开裂。

混凝土混合料的需水量主要取决于集料的品种、最大粒径和级配。在保持水灰比不变得情况下，需水量愈大，水泥用量也必然愈大。

要考虑混凝土配合比的经济性，在配合比设计时应注意下面几个问题：

○1选择集料时，应考虑就地取材。

○2尽量选用最大的石子粒径。

○3选择最佳的集料级配。

○4选择最佳含砂率。

○5集料的表面状态、形状等对和易性的影响很大。用卵石配制的

混凝土，和易性较用碎石配制的好。因此，采用前者可节约水泥。

○6尽量掺用合适的外加剂。掺用外加剂不但可以改变混凝土的某些性能，方便施工，而且可以大大节约水泥，这已被许多工程实践所证实。一般来说，节约水泥的费用都要比购买外加剂的费用要大。做配合比设计试配时，可进行技术和经济效益的对比试算。

○7尽量选用最小的单位用水量。混凝土在满足施工和易性的前提下，如果水泥用量维持不变，用水量越少，水灰比越小，混凝土强度越高；如果水灰比维持不变，用水量越少，水泥用量就越小，同时混凝土的体积变化也就越小。因此，应尽量减少单位用水量。

○8在条件允许的前提下，应在混凝土中尽量掺用外掺料，如粉煤灰。不但可以节约水泥，而且可以改善混凝土的和易性，减少水化热，降低出现干缩裂缝的可能性。在水下混凝土和大体积混凝土施工中，尤其应考虑掺用粉煤灰。

混凝土的经济性，不仅与原材料有关，而且与设备、劳动力、现场施工管理有关。这些问题不是配合比设计所能解决的。但是，如果混凝土的和易性与施工设备不相适应，则会大大影响生产费用。如果在生产过程中质量控制不严，即使混凝土的和易性很好，也会引起混凝土强度达不到设计要求，亦即不能保证质量，甚至返工，这是最不经济的。

（二）混凝土配合比设计依据

一般采用《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55）（以下简称规程）进行配合比设计，因此，这个规程就是我们进行混凝土配合比设

计的依据。但是应当特别注意的是，规程是建设部颁布的，里面的许多指标、规定是针对建筑行业提出的，而我们铁路行业、公路行业是按铁路工程、公路工程施工技术规范和验收标准进行施工和验收的。因此，规程中的计算公式、设计方法和步骤可以照章使用，但对一些技术指标及特殊混凝土的要求，应按铁路、公路施工技术规范的要求执行。以下几点，在配合比设计时应当注意。

1、关于混凝土的配制强度。

混凝土的配制强度，可根据本单位历史平均强度标准差，按式（3-1）确定：

σ f cu , t =f cu , k +1. 645 （3-1）

式中：f cu , t ——混凝土配制强度，MPa ；

f cu , k —混凝土设计强度等级，MPa ；

σ—本单位历史混凝土强度平均标准差，MPa ； 当混凝土强度等级为C20或C25时，如本单位历史平均强度标准差σ＜2.5 MPa，取σ=2.5 MPa；当混凝土强度等级高于C25时，如本单位历史平均强度标准差σ＜3.0 MPa，取σ=3.0 MPa。

当施工单位没有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土的强度标准差可按下表取用。

2、混凝土的最大水灰比和最小水泥用量

规程中“混凝土的最大水灰比和最小水泥用量”表，适用于房屋建筑行业。

铁路、公路工程混凝土施工，应按表4-5查对。

混凝土最大水灰比和最小水泥用量 表4-5

3、配制水下混凝土，应按下列规定执行。

（1）可采用火山灰水泥、粉煤灰水泥，普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，使用矿渣水泥时应采取防离析措施。水泥的初凝时间不宜早于2.5h ，水泥强度等级不宜低于42.5。

（2）粗集料宜优先用卵石，如用碎石宜适当增加混凝土配合比的含砂率。

（3）集料的最大粒径不应大于导管内径的1/6-1/8和钢筋最小净距的1/4。同时不应大于40mm 。

（4）混凝土配合比的含砂率宜采用0.4-0.5，水灰比宜采用0.5-0.6。有可靠的试验依据时，含砂率和水灰比可酌情增大或减少。

（5）混凝土拌和物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中，应无显著离析、沁水现象。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180-220mm 。混凝土拌和物中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料。

（6）1m 3水下混凝土的水泥用量不宜少于350kg 。当掺有减水剂或粉煤灰时，可不少于300kg 。

（7）对沿海地区（包括油盐、碱腐蚀地下水的地区）应配制防

腐蚀混凝土。

4. 配制泵送混凝土，可按规程中泵送混凝土的规定执行，混凝土拌和物的坍落度宜为80-180mm 。

5. 配制高强度混凝土（C50—C80），应按下列规定执行。

（1）配制高强度混凝土，宜选用高强度水泥，水泥强度等级不得低于42.5，可采用硅酸盐水泥或普通水泥。

（2）配制用的细骨料，除应满足细集料的一般规定外，尚应满足如下要求：宜使用级配良好的中砂，细度模数不小于2.60，含泥量应小于2%。

（3）粗骨料除应满足一般规定外，尚应满足如下要求。应使用质地坚硬、级配良好的碎石，骨料的抗压强度应比所配制的混凝土强度高50%以上，含泥量应小于0.5%，针片状颗粒含量应小于5%，骨料的最大粒径宜小于25mm 。

（4）配制高强度混凝土必须使用高效减水剂，宜采用后掺法，并根据不同的要求，辅以助剂配制，其掺量根据试验确定，外加剂的性能必须符合有关标准的规定。

（5）配制时宜外掺的混合料为磨细粉煤灰、沸石粉、硅粉。

（6）高强混凝土中的氯离子含量，对位于温暖或寒冷地区、无侵蚀物质影响及与土直接接触的桥梁，不应超过水泥重量的0.2%；对位于严寒和海水区域、受侵蚀环境的桥涵，不应超过水泥重量的0.1%。当处于受严重侵蚀的环境时，不得使用有碱活性反应的骨料。

（7）当无可靠的强度统计数据及标准差数值时，混凝土的施工

配制强度，对于C50—C60级混凝土，应不低于强度等级的1.15倍，对于C70—C80级混凝土，应不低于强度等级的1.12倍。

（8）所用水胶比（水与胶结料的重量比，后者包括水泥及混合材料的重量），宜控制在0.24-0.38。

（9）水泥重量不宜超过500kg/m3，水泥与混合材料的总量不超过550-600kg/cm3. 粉煤灰掺量不宜超过胶结料重量的30%，沸石粉不宜超过10%，硅粉不宜超过8%-10%。

（10）混凝土的砂率宜控制在28%-34%。

（11）高强度混凝土设计配合比确定后，应用该配合比进行重复试验验证，其平均强度不应低于配制强度。

6. 对有抗冻、抗渗要求和大体混凝土，可参照规程的有关规定执行。

（三）混凝土配合比设计条件

混凝土配合比设计前必须具备下列条件，即必须掌握下列资料，才能进行。这也是配合比的设计前提。

1. 混凝土强度等级。这是配合比设计的首要条件，也是配合比计算的重要依据。

2. 工程部位和施工方法。这是配合比确定坍落度必须考虑的主要方面。不同的工程部位、不同配筋对混凝土的稠度有不同要求。普通混凝土浇筑入模时的坍落度见表4-6。不同的施工机械对稠度有不同要求。泵送混凝土塌落最小为80mm ，一般为90-120mm 为宜，罐车运输的混凝土塌落度最小为70mm, 一般为70-90mm 。

混凝土浇筑入模时的坍落度 表4-6

3. 原材料的选择和试验资料。 混凝土配合比设计之前，必须对所用原材料进行适当的选择并逐一做常规检验，以保证用于配合比试验的原材料都是合格产品，否则，所做配合比设计将毫无意义。

（1）水泥

所用水泥应符合现行国家标准，并附有厂家的水泥品质试验资料。进场后，还应有自检资料。水泥试验资料，在混凝土配合比设计中应用时，有一个较难处理的问题，在水灰比计算公式中，有一个水泥28d 抗压强度实测值，这是一个很好准确确定的值。

一般情况下，工地每一批水泥，都要及时取样做水泥质量鉴定，而混凝土配合比试验大都同步进行，这就无法得到这批水泥的实测28d 强度。水泥厂家的质检资料，也只提供3d 强度。然而，混凝土配合比又不能等到水泥28d 实测强度出来后再做。大家知道，水泥的最佳使用期是出厂后3个月之内，如果等水泥强度检验1个月，配合

比试验再1个月，就只剩下1个月的时间了，假如应用及时还好说，要是碰上连阴天，不能施工或水泥保管不好而结块，这批水泥要么降级使用，要么作废，这将造成极大的浪费。

那么，怎样解决这个问题呢？

首先，要求施工单位善于积累资料，从自测或送外检的多次水泥检验中，统计计算出各种水泥的28d 强度富余系数；或者在设备、人员、时间充裕时，做一些水泥早期强度试验，用早期强度来推定28d 水泥强度。实际上，以上两条对施工单位来说，都不是很容易做到的。一方因施工单位流动性大，今年在这里施工，明年改换了工地，所用水泥及厂家可能就全变了。原来统计的水泥28d 强度富余系数就用不上了；另一方面，施工单位的试验室人员、设备配备，大都以满足施工未限，不可能有很多时间去做水泥早期强度测定。

关于水泥28d 强度富余系数，以前在一些规范、规程中曾提出，在无本单位、本地区实际统计资料时，推荐富余系数为1.13，这也是有关科研单位对全国几十家水泥厂家出产的水泥进行统计分析后得出的一个平均值。

水泥的选用，应根据混凝土结构物所处的环境条件及特殊要求，选择不同的水泥品种，这对方便施工及保证工程质量都是相当重要的，具体可参考表4-7。

常用水泥的选用 表4-7

另外，选用水泥时，不单要考虑水泥品种，同时还要考虑水泥强度等级与混凝土强度等级的匹配性，就是说即不用高强度水泥配制低强度混凝土，也不能用低强度水泥配制高强度混凝土。

如果用高强度水泥配制低强度混凝土水灰比一般都较大，单方水泥用量较少，往往混凝土拌和物的和易性较差，不利于施工运输、振捣、成型。为了改善和易性而增加水泥用量，必然会出现28d 强度超标很高的现象，这在经济上也是极不合理的。

如果用低强度水泥配制高强度混凝土，水灰比较小，单方水泥用量将大幅度提高，将大大提高混凝土的水化热，由于水泥用量的增大，也大大增加了混凝土早期开裂的可能性，经济上也不划算。

水泥强度与混凝土强度的配制一般在0.81-1.31之间，最佳匹配为0.93-1.17之间。鉴于新标准水泥强度较原标准普遍提高了一个强度等级的情况，建议混凝土与水泥强度按下列配置：

C10、C15、C20、C25、C30的混凝土，用32.5级水泥（32.5级是新标准中的最佳强度等级）；C35、C40用32.5级、42.5级水泥；C45用42.5级水泥；C55用52.5级水泥；C60用62.5级水泥。

在配合比设计中还有一个水泥技术指标要参与计算，那就是水泥的表现密度。这项试验一般不做，大都直接采用3.10g/cm3。

（2）细集料

细集料的各项技术指标应满足有关标准的要求。

细集料应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净、粒径小于5mm 的河砂，河砂不易得到时，也可用山砂或硬质岩石加工的机制砂。细集料不宜采用海砂。砂的筛分应符合有关规定，并尽量采用细度模数为2.3-3.0的中砂。细度模数主要反映全部颗粒的粗、细程度，不完全反映颗粒的级配情况，配制混凝土时应同时考虑砂的细度模数和级配情况。

在配合比设计中，要用到砂子的表观密度，这个指标在《普通混凝土用砂质量标准》中是没有的，应按试验规程认真地做，以利于配合比的设计计算。

粗集料

粗集料的各项技术指标应满足有关标准的要求。

粗集料采用质地坚硬的卵石或碎石，其级配可采用连续级配或连续级配与单粒级配配合使用，级配应符合要求。当使用两种以上单粒级石子配合时，应多做几种不同掺量的石子堆积密度进行对比，选用堆积密度最大的掺配比例，用于工程施工中。因为堆积密度越大，

说明石子的空隙率越小，需用于填充空隙的水泥浆就越小，这样既可以节约水泥，又能保证混凝土有最大密度，强度也就越高。粗集料最大粒径应按混凝土结构情况及施工方法选取，但最大粒径不得超过结构最小边尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4；在两层密布钢筋结构中，不得超过钢筋最小净距的1/2，同时最大粒径不得超过100mm 。泵送混凝土的粗集料最大粒径除符合上述规定外，对碎石不宜超过输送管径的1/3；对于卵石不宜超过输送管径的2/5，同时应符合混凝土泵车制造厂的规定。

在满足上述要求的前提下，石子的最大粒径应尽量选择最大。

混凝土中石子的粒径越大，空隙率和总表面积就越小，为达到同一塌落度所需的水泥浆就越少。同时，由于石子的强度远比水泥石高，混凝土的强度也会相应增高，水泥用量也可以减少。

（4）拌和用水的水应符合下列要求。

○1水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质、油脂、

糖类及游离酸类等。

○2污水、PH 值小于5的酸性水及含硫酸盐量超过水质量

0.27mg/cm3的水不得使用。

○3不得用海水拌制混凝土。

○4供饮用的水，一般能满足上述条件，使用时可不经试验。

（5）外加剂

应根据工程特点和使用目的，通过技术经济比较，选择合适的

外加剂品种，其掺量通过试验确定。所用外加剂，必须符合现行《混

凝土外加剂》（GB8076—1997）的规定。

目前，混凝土外加剂80%以上为减水剂系列，如普通减水剂、

高效减水剂缓凝减水剂、早强减水剂、引气减水剂等等。因此，在掺和外加剂的混凝土配合比设计时，不能简单地依据外加剂说明书中提出的减水率进行配合比设计，必须事先检测外加剂的实际减水率，便于配合比各种原材料用量的计算准确性。

在外加剂的产品说明书中，一般都有一个推荐掺量。当混凝土

配合比设计计算出基准混凝土配合比后，用基准混凝土配合比按推荐掺量的中值，称取约10L 混凝土料试拌，基准混凝土所计算的用水量不必全部加入，以满足设计要求的塌落度为限，最后确定实际加水量，再以此加水量来换算减水剂的实际减水率，并据此减水率来重新计算掺加外加剂的混凝土配合比。

例如，按普通混凝土配合比设计规程计算出的C30混凝土基准

配合比如下。

1m 3混凝土水泥用量为387kg ，水180Kg, 砂621kg ，石1262kg 。

塌落度要求为30-50mm 。拟掺某种减水剂，推荐掺量中值为0.5%。

试拌10L 混凝土用料，水泥3.87kg ，水1.80kg ，砂6.21kg ，石

12.62kg ，外加剂19.35g 。

实测塌落度为45mm, 满足设计要求。实际用水1.60kg ，则实际

减水率为（1.8-1.6）/1.8=11.1%，最后再根据实测减水率11.1%，重新计算掺和外加剂的混凝土配合比。

（6）外掺合材料

混合材料包括粉煤灰、火山灰质材料、粒化高炉渣等，应由生

产单位专门加工，进行产品检验并出具产品合格证书。目前混凝土中外掺混合材料用的较多的是粉煤灰，其技术条件应符合现行《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GBJ1596）标准规定。

粉煤灰是从燃煤粉的电厂锅炉烟气中收集到的细粉末，其颗粒

多数呈球形，表面光滑，色灰或浑灰。粉煤灰的表观密度为

1.95-2.40g/cm3, 松散堆积密度为550—800kg/m3。

我国于1979年制定了《用于水泥和混凝土中粉煤灰》的质量标

准。1990年又颁布了《粉煤灰混凝土应用技术》（GBJ146—90），规定了粉煤灰的分级技术标准，见表4-8。

粉煤灰的分级及其品质标准 表4-8

粉煤灰依其颗粒细度分为原状灰和磨细灰；依其排放方式分为

赶排灰和湿排灰。由于粉煤灰的品质因煤的品种、燃烧条件不同而有很大差异，因此使用时必须十分注意其品质波动情况，并随时抽样检验。此外，干粉煤灰容易吸潮，在储运过程中必须予以注意，以免影响正常使用。

不同等级的粉煤灰，有不同的适用范围，见表4-9。

不同等级粉煤灰的适用范围 表4-9

配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗深防水混凝土、蒸养混凝土、

轻集料混凝土、地下工程混凝土、压浆混凝土、水下混凝土、碾压混凝土、隧道衬砌混凝土、抗软水侵蚀或需要抑制碱-集料反应的混凝土时，宜掺用粉煤灰。

粉煤灰不得用于下列市政公路混凝土工程：

有提前通车要求的混凝土；要求提前张拉或放张的预应力钢筋混

凝土结构；长时间养生，温、湿度条件无保障，易干缩开裂的薄壁混凝土结构，如桥面铺装、薄壁墩等；低温施工时，易温缩开裂的混凝土结构，负温室过7d 内达不到抗冻临界强度的一般混凝土结构及表面混凝土结构。

○1粉煤灰掺和料对混凝土性能的影响如下。

对混凝土拌和物性能的影响。

以粉煤灰取代部分水泥或细集料，能在保持混凝土原有和易性的

条件下，减少用水量。一般来说，粉煤灰愈细，其减水效果愈好。如果掺和粉煤灰而不减少用水量，则可改善混凝土的和易性，并能减少混凝土的沁水率，防止离析。因而，粉煤灰掺和料更适合于压浆混凝土和泵送混凝土。

○2对混凝土强度、耐久性等物理性能的影响。

以粉煤灰取代部分水泥时，混凝土的早期强度可能稍有降低，但

后期强度则与基准混凝土相等或略高。水泥用量不变，以粉煤灰取代部分细集料，混凝土的早期强度及后期强度均有提高。由于以粉煤灰取代水泥或细集料能减少混凝土的用水量，降低水灰比，因此能提高混凝土的密实性及抗渗性。粉煤灰还能减少混凝土的水化热，防止大体积混凝土开裂。粉煤灰对混凝土的抗冻性和钢筋防锈略有不利影响，使用时应注意。

（四）混凝土配合比设计计算、试拌、调整步骤

1 配合比设计前的准备工作

必须详尽地了解强度等级、强度标准差、使用环境条件、施工工

艺及各原材料的品种类型和物理力学性质等。

2 实验室配合比的设计过程

第一步 计算配合比的确定

(1)确定配制强度（f cu , t ）

σ f cu , t =f cu , k +1. 645

(2)确定水灰比（W/C）

Af ce W =C f cu , t +ABf ce

混凝土最大水灰比和最小水泥用量限值见表4-5。

(3)确定1m 3混凝土的用水量（W ０）

查规程的混凝土单位用水量表（kg ／m 3） 。

(4)确定1m 3混凝土的水泥用量（C ０）

C 0=W 0

W

(5)确定砂率（S ０） 查规程的混凝土砂率选用表。

(6)确定1m 3混凝土的砂、石用量（S 。、G 。）

计算砂、石用量的方法有重量法和体积法两种。

采用重量法时，按下式计算：

C 0+W 0+S 0+G 0=ρ0⎫⎪S 0⎬S P =⨯100%⎪S 0+G 0⎭

式中 ρ0—混凝土拌合物的假定表观密度，kg ／m 3可根据骨科的表观

密度、粒径及混凝土强度等级，在2400～2450kg ／m 3范

围内选定。

解联立两式，即可求出S ０、G ０。

采用体积法时，按下式计算：

⎫+0. 01α=1⎪ρc ρW ρ0S ρ0G ⎪⎬S 0⎪S P =⨯100%⎪S 0+G 0⎭ +++C 0W 0S 0G 0

式中 ρc 、ρw —分别为水泥、水的密度，g/cm3；

ρ0S 、ρ0G —分别为砂、石的表观密度，kg ／m 3；

α—混凝土含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可选取α＝１。

解联立两式，即可求出S ０、G ０。

第二步 基准配合比的确定

先按计算配合比进行试拌，检查该混凝土拌合物的和易性是否符合要求。调整和易性后提出的配合比，即是可供混凝上强度试验用的

基准配合比。

第三步 实验室配合比的确定

基准配合比虽满足了和易性要求，但是否满足强度要求尚未可知。检验强度时至少用三个不同的配合比，制作强度试件时，应检验和易性和表观密度。每个配合比至少按标准方法制作一组试件，标准养护28d 试压。接着通过将所测混凝土强度与相应的灰水比作图或计算，求出混凝土配制强度（f cu , t ）相对应的灰水比。最后按以下法则确定1m 3各材料用量：

用水量（Wb ）—应取基准配合比中的用水量，并根据制作强度试件时测得的坍落度或维勃稠度调整。

水泥用量（Cb ）—以用水量乘以选定的灰水比计算确定。

粗、细骨料用量（Ｇb 、Ｓb ）—应取基准配合比中的粗、细骨料用量，并按选定的灰水比调整。

至此得到的配合比，还应根据实测的混凝土拌合物的表观密度（ρc , t ）作校正，以确定1m 3混凝土拌合物的各材料用量。为此，先按下式计算出混凝土拌合物的计算表观密度（ρc , c ），

ρc , c =C b +W b +S b +G b

再计算出校正系数（δ），

δ=ρc , t

ρc , c

最后，按下式计算出实验室配合比（每1m 3混凝土各材料用量）：

C sh =C b ∙δ⎫

W sh =W b ∙δ⎪⎪⎬S sh =S b ∙δ⎪⎪ G sh =G b ∙δ⎭

3 混凝土的施工配合比

设施工配合比1m 3混凝土各材料用量为 C '、S '、G '、W '（kg ），又设砂含水率为 a ％，石子的含水率为b %，则有：

⎫⎪⎪⎬G '=G sh (1+b %⎪⎪' W =W sh -S sh ∙a %-G sh ∙b %⎭ C '=C sh S '=S sh (1+a %)

五、混凝土试验

混凝土的实验项目很多，有些是规范有要求时才做，有些是项目实验室一般不具有相关设备，必须委托外单位做，而项目实验所能做的常规实验项目主要有坍落度实验、毛体积密度实验、抗压强度实验、抗折强度实验等。本节只对这几项实验的操作要点及注意事项作简要介绍。

（一）混凝土拌和物坍落度实验

1．概述

混凝土拌和物的和易性，通常采用测定混凝土拌和物的流动性，辅以直观经验评估粘聚性和保水性来确定和易性。测定混凝土拌和物的流动性大小，用“坍落度”或“维勃稠度”指标表示。由于铁路工程、市政工程施工大都用塑性混凝土，因此本节只对坍落度试验作简要介绍。

坍落度测定混凝土拌和物的流动性，适用于坍落度为10—

220mm 的塑性混凝土和流动性混凝土，骨料最大粒径不应大于40mm 。骨料粒径大于40mm 的混凝土，允许用加大坍落度筒，但应予以说明。

根据最新国家标准《普通混凝土拌和物性能试验法标准》（GB/T50080—2002）的要求，当混凝土拌和物的坍落度大于220mm 时，应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50mm 条件下，用其算术平均值作为坍落度扩展度值，否则，此次试验无效。

2．试验目的

测定混凝土拌和物的流动性，以判定是否符合混凝土配合比设计的要求，以方便施工。

3．试验方法

用上口Φ100mm 、下口Φ200mm 、高Φ300mm 的截头圆锥筒测定。详细试验方法见《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ053—T0511—94的“混凝土拌和物坍落度试验”。

4．试验要点及注意事项

（1）试验前必须将坍落度筒内外用水冲洗，放在不吸水的刚性平板上，平板面积不得小于600mm ×600mm 。

（2）两脚应踏实紧坍落度筒的脚板，使坍落度筒在装料时保持固定的位置。两脚在提起坍落度前，不得有松动。

（3）往筒内装时，一定要注意填料高度，每次约装1/3。

（4）插捣完毕，两脚移开踏板前，两手必须按住坍落度筒的两

把手。然后清除坍落筒周边的拌和物。

（5）提起坍落筒时，不可用力过猛，以免碰撞混凝土锥体，应垂直平稳。

（6）从开始装料到提起坍落度筒的整个过程，应不断地进行，并应在150S 内完成。

（7）量测坍落度，应以混凝土顶面中心的垂直距离为准，不应量测顶面倾斜的弧立最高点，特点是当顶端面孤立点为弧石时。

（8）测完坍落度后，应观察、评定混凝土的粘聚性。

（9）试验结果以两次测定的平均值作为测定值，单位为mm ，结果表达修约至5mm 。

（二）混凝土拌和物毛体积密度试验

1．试验目的

测定混凝土拌和物捣实后的毛体积密度，为修正、校对混凝土配合比计算中的材料用量提供依据。

2．试验方法

用容量筒配以捣实的方法测定。有的单位图省事，直接用混凝土试模测混凝土拌和物的毛体积密度，这种操作是不准确的，即使是新试模，出厂时也有误差，其体积也不标准。如果用旧试模，由于组装时不注意拧紧螺丝，造成试模不密封，振捣后容易漏浆，所测结果就更不准确，因此，应尽量避免用混凝土试模来测定混凝土拌和物的毛体积密度。

振实方法应根据坍落度大小来选定，其分界线为70mm ，即坍落

度大于70mm 时，用捣实法；坍落度小于70mm 时，应用振动台振实。详细试验方法见《公路工程水泥混凝土试验规程》。

3．试验要点及注意事项

（1）容量筒的大小应根据集料的最大粒径来选定。一般要求容量筒的内径大于最大粒径的4倍。

（2）试验前应用湿布将容量筒内外擦拭干净。

（3）装料层数、插捣次数及捣实方式应按规定进行。

（4）称重前，应仔细擦净容量筒外部的水泥浆。

（5）容量筒的容积应经常予以校正，校正方法如下。

将干净的容量筒和玻璃板合并称其质量，再将容量筒加满水，盖上玻璃板，勿使筒内存有气泡，擦干外部水分，称出水的质量，既为容量筒的容积。

（6）试验结果应以两次测定的平均值作为测定值。试样不得重复使用。

（三）混凝土抗压强度试验

1．概述

混凝土抗压强度是指在外力作用下，单位面积上能够承受的压力，既抵抗压力破坏的能力。抗压强度在建筑工程中一般分为立方体抗压强度和棱柱体抗压强度。

所谓立方体抗压强度，是指按规定制作边长为本150mm 的标准立方体试件，在标准养护条件下[根据最新国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081—2002）的要求，标养条件为温

度200C ±20C 。，且相对湿度＞95%的标养室，或在温度为200C ±20C 的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护]，经28d 养护，采用标准试验方法测得的混凝土极限抗压强度，以此来确定混凝土的强度等级。

所谓棱柱体抗压强度，是在钢筋混凝土结构计算中，根据结构实际情况，计算轴心受压构件时，常以棱柱体抗压强度作为依据，因为它接近于混凝土构件的实际受力状态。棱柱体抗压强度的标准试验方法是制成150mm*150mm*300mm的直角棱柱体标准试件，在标准养护条件下，所测得的抗压强度。

由于立方体试件受压时上、下受到的摩擦力比棱柱体标准试件要大，所以立方体强度要高于棱柱体强度。经试验分析，棱柱体抗压强度=0.67×（立方体抗压强度）（此式在10-55MPa 时比较适用）。工地试验一般只做混凝土立方体抗压强度试验。

影响混凝土抗压强度的主要因素有以下几条：

（1）水泥强度和水灰比是影响

水泥强度和水灰比是影响混凝土抗压强度的主要因素，因为混凝土抗压强度主要取决于水泥凝胶与骨料间的粘结力。水泥强度高、水灰比小，则混凝土抗压强度高；水灰比小，则混凝土抗压强度高；水灰比大、用水量多，则混凝土密实度差，抗压强度低。因为水泥水化时，需要的结合水大约为水泥用量的20%—25%，为了满足施工时的流动性，要多加40%—75%的水。这些多余的游离水，在水泥硬化时逐渐蒸发，在混凝土中留下许多微小的孔隙，因此使混凝土密实度差、抗压度降低。

（2）粗骨料的影响

一般情况下，粗骨料的强度比水泥石强度和水泥与骨料间的粘结力要高。因此，粗骨料强度对混凝土强度不会有大的影响。但是粗骨料如果含有大量软弱颗粒、针片状颗粒，含泥量、泥块含量、有机质含量、硫化物及硫酸盐含量等超标，则对混凝土强度会产生不良影响。因此对上述有害成分的含量都应严格控制在标准范围内。另外，粗骨料的表面特征也会影响混凝土的抗压强度。表面粗糙、多棱角的碎石与水泥石的粘结力比表面光滑的卵石要高10%左右。因此，在水泥强度等级和水灰比相同的情况下，碎石混凝土抗压强度要高于卵石混凝土的强度。

（3）混凝土硬化时间（即龄期）的影响

混凝土强度随龄期的增长而逐渐提高，在正常使用环境和养护条件下，混凝土早期强度（3-7d ），发展较快，28d 可达到设计强度等级规定的数值，此后强度发展逐渐缓慢，甚至百年不衰。

（4）温度、湿度的影响

混凝土的强度发展在一定的温度、湿度条件下，由于水泥的逐渐水化而逐渐增长。在4-400C 范围内，随着温度的增高，水泥水化越快，抗压强度增长越高。反之，随着温度的降低，水泥水化速度减慢，混凝土强度发展也就越迟缓。当温度低于00C 时，水泥水化基本停止，并且因水结冰，体积膨胀约9%，而使混凝土强度降低，严重时会导致更大的破坏。

另外，混凝土在硬化过程中，由于水泥化的需要，必须保持一定

时间的潮湿，如果环境干燥、湿度不够（正常水泥水化要求90%以上的相对湿度环境），导致失水，使混凝土结构疏松，产生干缩裂缝，严重影响强度和耐久性。因此，要求混凝土在浇筑后12h 内进行覆盖，具有一定强度后应注意浇水养护。混凝土浇水养护日期，如采用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥，不少于7昼夜；掺用缓凝剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14昼夜；如平均气温低于50C 时，不宜浇水养护，应涂刷薄膜养护液或采用其他养护措施，以防止混凝土内水分蒸发。

2．试验目的

测定混凝土立方体的抗压强度，以检查材料质量，确定、校核混凝土配合比，进而控制施工质量，确保混凝土的强度等级，以此作为评定混凝土品质的主要指标和依据。

3．试验方法

采用制作试件，标准养护，到龄期试压的方法测定混凝土的立方体抗压强度。详细试验方法见《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ053—94）中T0517—94的“混凝土抗压强度试验”。

4．试验要点及注意事项

（1）试拌配合比所用材料的温度必须与室温相同，严禁用刚晒干的砂石料拌制混凝土，应待其温度降至室后再进行试拌。

（2）采用人工拌和混凝土时（包括试验室拌配合比和小型工程工地人工拌和）干料拌和均匀，不得少于4遍，加水后的反复翻拌不得少于6遍。

（3）从工地现场取样的混凝土，同一组混凝土拌和物的取样应从同一盘混凝土或同一车混凝土中取得。取样数量应多于试验所需量的1.5倍, 且不少于20L 。制作试件前，必须用人工翻拌3次以上，务必使拌和物均匀一致，才能装模成型。成型方式应与施工混凝土成型方式相同。

（4）试模内表面应刨光、磨光，内部尺寸允许偏差为边长不超过±1mm ，直角不超过0.50。

（5）人工成型试件时，切记一定要用镘刀沿试模内壁插捣数次，以防试件出现麻面。成型试件的初次抹平应略高出试模，待收浆后再细致抹平。试件表面与试模边缘的高低差不得超过0.5mm

(6)试件养护可参照标养室管理制度。

（7）试件试试压前应保持试件的原有湿度，擦干试件表面并量测尺寸，如果实测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm ，可按公称尺寸计算受压面积，如果试件尺寸超过规定值，计算抗压强度时，应按实测尺寸计算受压面积。

（8）压力试验机或万能试验机，一般都有2-3个刻度盘。试压前应根据不同的混凝土强度，仔细选用不同的刻度盘，其量程应能使试件的预期破坏荷载值不小于全量程的20%，也不大于全量程的80%，以保证试验的精度。

（9）试压时，试件一定要放在压力机中心，其偏位不得大于5mm ，以免试件偏差心受压影响测量值的准确性。试压时一定要按规定的速度加压。（混凝土强度等级小于C30时，加荷速度为每秒

0.3-0.5MPa ；混凝土强度等级≥C30且小于C60时，加荷速度为每秒钟0.5-0.8MPa ；混凝土强度等级≥C60时，加荷速度为每秒0.8-1.0MPa ）. 当试件接近破坏而开始迅速变形或刻度指针开始回走时, 应立即调小送油阀, 以免崩裂。

（10）混凝土强度等级≥C60时，试压前，试件周围应设防崩裂网罩，以保证安全。

5．水泥混凝土抗压强度评定

（1）评定水泥混凝土的抗压强度，应以标准养护28d 龄期的试件为准。试件边长为15cm 的立方体。试件3个为一组，制取组数应符合下列规定。

○1不同强度等级及不同配合比的混凝土，应在浇筑地点或拌和地点分别随机制取试件。

○2浇筑一般体积的结构物（如基础、墩台等）时，每一单元结构物应制取2组。

○3连续浇筑大体积结构时，每80-200m 3或每一单元结构物应制取2组。

○4上部结构，主要构件长16m 以下，应制取1组；16-30m 制取2组；31-50m 制取3组；50m 以上者不少于5组。小型构件每批或每工作台班至少应制取2组。

○5每根钻孔桩至少应制取2组；桩长20m 以上者不少于3组；桩径大、浇筑时间长时，不少于4组；如换工作班时，每工作应制取2组。

○6构筑物（小桥涵、挡土墙）每座每处或工作班制取不少于2组；当原材料和配合比相同，并由同一拌和机拌制时，可几处或几座合并制件2组。

○7应根据施工需要，另制几组与结构物同条件养护的试件，作为拆模、吊装、预应力张拉承受荷载等施工阶段的强度依据。

（2）水泥混凝土抗压强度的合格标准

○1试件≥10组时，应以数理统计的方法按下述条件评定： R n -K 1S n ≥0. 9R

R min ≥K 2R

试中：n —同批混凝试件组数；

R n —同批N 组试件强度的平均值,MPa ；

R —混凝土设计强度等级MPa ；

S n —同批n 组试件强度的标准差，MPa, 当S n ＜0.06R, 取S n ＜0.06R ；

R min —n 组试件中低一组的强度值；

K 1、K 2—合格判定系数，见表4-10

K 1、K 2值 表4-10

○2试件少于10组时，可用非统计方法按下述条件进行评定： R n ≥1.15R

R min ≥0.95R

○3实测项目中，水泥混凝土抗压强度评为不合格时，相应分项工程为不合格。