混凝土工程检测知识

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　　1.外加剂
　　1.1 混凝土外加剂的定义
　　混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中加入，用以改善混凝土性能的物质。掺量一般不大于水泥质量的5%(特殊情况除外)，包括化学外加剂与矿物外加剂。
　　1.2 混凝土外加剂的分类
　　1.2.1 按功能分
　　1) 改善混凝土拌合物流变性的外加剂：减水剂、引气剂、泵送剂等；
　　2) 调节混凝土凝结、硬化性能的外加剂：缓凝剂、早强剂、速凝剂等；
　　3) 改善混凝土耐久性的外加剂：引气剂、防水剂、抗渗剂等；
　　4) 改善混凝土其他性能的外加剂：膨胀剂、加气剂、泡沫剂等
　　1.2.2 按化学成分和性质分
　　1) 无机盐类外加剂：早强剂(氯化钙、硫酸钠等)、缓凝剂(石膏、酒石酸钾钠等)、防冻剂(氯化钠、氨水等)、速凝剂(氯酸钠、水玻璃溶液等)、膨胀剂(氧化钙、石膏等)、防水剂(松香、硅藻土等)等；
　　2) 有机物类外加剂：大部分为表面活性剂类物质，减水剂(木质素磺酸盐、蜜糖类普通减水剂；萘系、氨基磺酸盐类高效减水剂；聚羧酸类高性能减水剂等)、引气剂(烷基磺酸钠、脂肪醇等)等
　　1.3 混凝土外加剂标准
　　《混凝土外加剂定义、分类、命名与术语》(GB/T 8075-2005)
　　《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)
　　《混凝土外加剂匀质性试验方法》(GB/T 8077-2000)
　　《混凝土膨胀剂》(GB 23439-2009)
　　《喷射混凝土用速凝剂》(JC477-2005)
　　《聚羧酸系高性能减水剂》(JG/T 223-2007)
　　《砂浆、混凝土防水剂》(JC 474-2008)
　　《混凝土外加剂应用技术规范》(GB 50119-2003)
　　《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T5100-1999)
　　1.4 混凝土外加剂的作用
　　混凝土外加剂主要用于改善拌合物工作性及硬化混凝土物理力学性，提高混凝土的强度、耐久性，节约水泥用量，调节凝结时间等。现就GB 8076-2008中涉及到的外加剂(减水剂、引气减水剂、泵送剂、早强剂、缓凝剂、引气剂)以及速凝剂、膨胀剂等作一简单介绍。
　　1.4.1 减水剂
　　定义：在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂；
　　作用：改善混凝土拌合物工作性，提高混凝土强度和耐久性等；
　　品种：木质素类减水剂，萘系减水剂，聚羧酸类减水剂等。
　　1.4.2 引气剂
　　定义：在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，且能保留在硬化混凝土中的外加剂；
　　作用：改善混凝土抗冻耐久性能；
　　品种：松香类引气剂、脂肪类引气剂、烷基磺酸盐类引气剂等。
　　1.4.3 引气减水剂
　　定义：兼有引气和减水功能的外加剂；
　　作用：改善混凝土拌合物工作性和抗冻耐久性；
　　品种：木钙、木钠等普通减水剂，萘系、氨基磺酸盐系高效减水剂等。
　　1.4.4 泵送剂
　　定义：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂；
　　作用：改善混凝土流动性、凝结时间等；
　　品种：常常由减水剂、引气剂、缓凝剂等组合而得。
　　1.4.5 早强剂
　　定义：加速混凝土早期强度发展的外加剂；
　　作用：提高混凝土早期强度；
　　品种：无机盐类(氯化钙、硫酸钠等)，有机物类(甲醇、乙醇等)，复合类。
　　1.4.6缓凝剂
　　定义：延长混凝土凝结时间的外加剂；
　　作用：延缓水泥水化速率，时新拌混凝土较长时间保持可塑性；
　　品种：无机盐类(磷酸盐、硼酸类)，有机物类(羟基羧酸盐、多元醇类)，复合类。
　　1.4.7 速凝剂
　　定义：能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂；
　　作用：使水泥浆迅速凝结硬化；
　　品种：钙矾石类、水玻璃类、铝氧孰料类速凝剂。
　　1.4.8 膨胀剂
　　定义：在混凝土硬化过程中因化学作用能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂；
　　作用：使混凝土产生微膨胀，补偿混凝土自身体积收缩；
　　品种：硫铝酸盐类、氧化镁类膨胀剂。
　　1.5 外加剂的选用
　　1) 大体积混凝土、泵送混凝土、大流动性能混凝土、高强混凝土可选用减水剂、泵送剂等；
　　2) 有抗冻要求的混凝土可以选引气剂、减水剂或引气减水剂；
　　3) 有抗渗要求的混凝土、水工混凝土可选用膨胀剂、抗渗剂；
　　4) 补偿收缩混凝土、填充膨胀混凝土可选用膨胀剂；
　　5) 大体积混凝土、夏季浇筑的混凝土可选用缓凝剂、缓凝减水剂等；
　　6) 有早强要求的混凝土、低温建筑的混凝土可选用早强剂、早强减水剂；
　　7) 喷射混凝土可选用速凝剂；
　　8) 防水混凝土可选用防水剂，负温下施工的混凝土可选用防冻剂等。
　　1.6 外加剂的掺量
　　外加剂的掺量一般应从技术效果和经济效果两方面考虑，掺用原则是在保证混凝土技术要求的条件下，采用最经济的掺量。化学外加剂掺量一般不超过水泥质量的5%。
　　1.7 外加剂的掺和方法
　　外加剂的掺和方法对外加剂的作用效果有明显影响，尤其是表面活性剂类外加剂。常用的外加剂掺和方法有：
　　1) 同掺法：粉状外加剂与混凝土集料搅拌均匀后，加入拌合水搅拌；液体外加剂加入拌合水中，再加入混合料中拌和均匀。
　　2) 后掺法：混凝土加水搅拌一段时间后，再加入外加剂一起搅拌。
　　3) 分次加入法：在混凝土搅拌过程中，分几次加入外加剂一起搅拌。
　　三种方法中后两种方法相对较好，能有效降低外加剂掺量。
　　1.8 外加剂检测
　　外加剂检验分为匀质性检验和混凝土性能检验。
　　1.8.1 匀质性检验
　　1) 要点：
　　① 均为厂家控值，无明确指标；
　　② 反映产品质量稳定性；
　　③ 氯离子、含气量高，使用受限制；
　　④ 总碱量、硫酸钠含量不宜过高，影响混凝土耐久性；
　　⑤ pH值：6～9适宜，酸性腐蚀管道，碱性影响不大。
　　2) 检验项目
　　检验项目一般由供需双方协商决定。
　　《混凝土外加剂匀质性试验方法》(GB/T 8077-2000)中包括匀质性检验指标有：固体含量、密度、细度、pH值、表面张力、氯离子含量、硫酸钠含量、还原糖含量、水泥净浆流动度、水泥砂浆工作性、碱含量等11项；《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)中要求的匀质性指标有氯离子含量、总碱量、含固量、含水率、密度、细度、pH值、硫酸纳含量等8项。
　　3) 检验方法
　　公司计量认证增项参数中匀质性指标主要包括：含固量、含水率、密度、细度、pH值、氯离子含量、硫酸钠含量、水泥净浆流动度、水泥砂浆工作性等9项。
　　① 含固量检测要点：固体产品称1.0000-2.0000g，液体产品3.0000-5.0000g，精确至万分位；装入恒重干燥称量瓶中置于100~105℃下烘干至恒重；计算至0.01%；室内允许差为0.30%；室间允许差为0.50%。
　　② 含水率检测要点：同含固量；
　　③ 密度检测要点：液体样品直接测试，固体样品溶液浓度为10g/L；被测溶液在20±1℃下恒温20min，擦干称量。计算至0.001g/mL；室内允许差为0.001g/mL；室间允许差为0.002g/mL。
　　④ 细度检测要点：称取烘干试样10g(0.1g)，过0.315mm筛，手工以120次/min速度往复摇动，一手拍打，直至每分钟通过质量不超过0.05g为止。称量筛余物；计算至0.01%；室内允许差为0.40%；室间允许差为0.60%。
　　⑤ pH值检测要点：液体样品直接测试，固体样品溶液浓度为10g/mL；被测溶液温度20±3℃；依次用蒸馏水、测试溶液冲洗电极，然后将电极浸入被测溶液，待酸度计稳定1min后读数，即为pH值；室内允许差为0.2；室间允许差为0.5。
　　⑥ 氯离子含量检测要点：规范上要求采用滴定方式测定，我们采用自动测定仪测试。
　　⑦ 硫酸钠含量检测要点：称取0.5g试样至烧杯，加入200mL水搅拌溶解，再加入50mL氯化铵溶液，煮沸。快速滤纸过滤，用水洗涤数次，将滤液浓缩至200mL左右，滴加盐酸(1+1)使呈酸性，再多加5-10滴盐酸，煮沸，滴加氯化钡溶液10mL，继续煮沸腾15min；保持50-60℃静置2-4h或常温静置8h。用两张慢速定量滤纸过滤，用热水冲洗烧杯和滤纸，洗涤沉淀至无氯根为止(用硝酸银检验)。将沉淀与滤纸移入预先烧灼恒重的瓷坩锅，小火烘干，灰化；将坩锅置于800℃下灼烧30min，冷却称重，再灼烧20min，反复至恒重。室内允许差为0.50%；室间允许差为0.80%。
　　⑧ 水泥净浆流动度检测要点：水泥300g，外加剂推荐掺量，87g或105g水，搅拌3min；将拌好的净浆迅速注入圆模，刮平，垂直提起，30s后，量取互相垂直的两个方向最大直径，取平均值为净浆流动度；准确至1mm，室内允许差5mm，室间允许差10mm。
　　⑨ 水泥砂浆工作性检测要点：基准砂浆流动度《水泥胶砂流动度测定方法》(GBT2419-2005)，水泥450g，标准砂1350g，用水量以流动度达到180±5mm为准。试验胶砂流动度《水泥胶砂流动度测定方法》(GBT2419-2005)进行测试，水泥450g，标准砂1350g，外加剂为推荐掺量，用水量以流动度达到180±5mm为准。砂浆减水率计算至0.1%；室内允许差1.0%，室间允许差1.5%。
　　1.8.2 混凝土性能检验
　　1) 检验项目
　　检验项目一般由供需双方协商决定。
　　《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)中所列8外加剂：高性能减水剂(早强型、标准型、缓凝型)，高效减水剂(标准型、缓凝型)，普通减水剂(早强型、标准型、缓凝型)，引气减水剂，泵送剂，引气剂，早强剂，缓凝剂。受检混凝土性能指标包括：减水率、泌水率比、含气量、凝结时间差、坍落度1h经时变化量、含气量1h经时变化量、抗压强度比、收缩率比、相对耐久性等9项。
　　2) 检验方法
　　A 原材料
　　① 基准水泥
　　满足42.5强度等级P.I型硅酸盐水泥;
　　水泥孰料中C3A含量6%~8%；
　　水泥孰料中C3S含量55%~60%；
　　水泥熟料中f-cao小于1.2%；
　　水泥中R2O小于1.0%；
　　水泥比表面积(350±10)m2/kg。
　　② 砂
　　符合GB/T 14684中Ⅱ区要求的中砂，细度模数2.6~2.9，含泥量小于1.0%。
　　③ 石子
　　符合GB/T 14685要求的公称粒径为5mm~20mm的碎石或卵石，采用二级配，其中5~10mm占40%，10~20mm占60%，满足连续级配要求，针片状物质含量小于10%，空隙率小于47%，含泥量小于0.5%。
　　④ 水
　　符合JGJ63混凝土拌和用水的技术要求。
　　⑤ 外加剂
　　待检外加剂。
　　B 配合比
　　基准混凝土配合比按JGJ55设计。掺非引气型外加剂，基准混凝土与受检混凝土水泥、砂、石的比例相同。配合比设计应符合以下规定：
　　① 水泥用量：掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的单位水泥用量为360kg/m3；掺其它外加剂的基准混凝土和受检混凝土单位水泥用量为330kg/m3。
　　② 砂率：掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率均为43%~47%；掺其它外加剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率为36%~40%；掺引气减水剂或引气剂的受检混凝土的砂率应比基准混凝土砂率低1%~3%。
　　③ 外加剂掺量：厂家推荐掺量
　　④ 用水量：掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土坍落度控制在210mm±10mm时的最小用水量；掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土的坍落度控制在80mm±10mm。
　　C 检测要点
　　公司计量认证增项参数中匀质性指标主要包括：减水率、含气量、凝结时间、凝结时间差、坍落度损失值、坍落度增加值、泌水率比、抗压强度比、收缩率比等9项。
　　① 减水率检测要点：保持混凝土坍落度基本相同，基准混凝土和受检混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。计算至0.1%。以三批试验结果的算术平均值表示，精确至1%；若三个值中的最大值或最小值超出中间值的15%，则取中值；若两个均超出15%，则应重做。
　　② 含气量检测要点：按GB/T 50080-2002的有关规定进行，一次装满容器，振实15~20s。以三批结果的算术平均值表示，三个中有一个超出中值0.5%则取中值，如果有两个超出0.5%，则此组数据作废。含气量精确到0.1%。
　　③ 凝结时间检测要点：将混凝土拌合物用5mm圆孔筛振动筛出砂浆，拌合均匀放入刚性不渗水金属圆筒中，试样表面略低于筒口10mm，振实3s~5s，置于20±2℃环境中，容器加盖。初凝用100mm2针测试，终凝用20mm2针测试。3.5MPa对应的时间为初凝时间，28MPa对应的时间为终凝时间。凝结时间以三个平均值计算，三个中有一个超过中值30分钟则取中值。若三个中有两个超过中值30分钟则重做。凝结时间修约到5分钟。
　　④ 凝结时间差检测要点：同凝结时间
　　⑤ 坍落度损失值检测要点：检测完出机坍落度后，留下足够一次混凝土坍落度的试验数量，装入用湿布抹湿过的试样筒内，加盖静置1h(规定时间)后，倒出拌匀，再次测定坍落度。
　　⑥ 坍落度增加值检测要点：以水灰比相同时受检混凝土基准混凝土坍落度之差表示，精确至1mm。
　　⑦ 泌水率比检测要点：用湿布先湿润5升带盖桶，将混凝土放入桶内振动约20秒，然后用抹刀抹平混凝土，加盖以防水分蒸发。试样表面比桶边缘略低2厘米。自抹面开始计算，开始60分钟，每10分钟吸一次混凝土中泌出的水，以后每20分钟吸水，直到三次无水析出为止。在每次吸水前5分钟将桶倾斜，以便于吸水，吸水后将桶轻轻放平。将吸出的水都注入带盖两筒内，最后计算总泌水量。
　　⑧ 抗压强度比检测要点：抗压强度比以受检混凝土与据准混凝土同龄期试块抗压强度比值表示。
　　⑨ 收缩率比检测要点：参照GB/T50081-2009相关规定执行，以受检混凝土与基准混凝土28天收缩率比值表示；
　　1.9 速凝剂
　　1.9.1 匀质性指标
　　检验项目一般由供需双方协商决定。
　　《喷射混凝土用速凝剂》(JC 477-2005)中匀质性指标包含：密度、氯离子含量、总碱量、pH值、细度、含水率、含固量等7项，检测方法参照GB/T 8077进行。
　　1.9.2 混凝土性能指标
　　《喷射混凝土用速凝剂》(JC 477-2005)中混凝土性能指标包含：凝结时间、1d抗压强度和28d抗压强度比。
　　① 凝结时间：水泥400g，水160mL，速凝剂为推荐掺量；粉体速凝剂是先将水泥与速凝剂拌匀，再加入水迅速搅拌25~30s，装模、刮平、测试。液体速凝剂是先将水泥与水拌匀，再加入速凝剂迅速搅拌25~30s，装模、刮平、测试。从加水时算起操作时间不应超过50s。凝结时间测试参照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB1346-2011)进行。
　　② 强度：水泥与砂质量比为1:1.5，水灰比为0.5。水泥900g，标准砂1350g，速凝剂为推荐掺量，水450mL。粉体速凝剂是先将速凝剂与胶砂拌匀，再加入水人工迅速搅拌40~50s，装模、振实。液体速凝剂是先将水与胶砂拌匀，再加入速凝剂人工迅速搅拌40~50s，装模、振实。
　　2.0 速凝剂
　　2.0.1性能指标
　　《混凝土膨胀剂》(GB 23439-2009)中膨胀剂性能指标包含：细度、凝结时间、限制膨胀率和抗压强度。
　　① 细度：可采用比表面积或1.18mm筛余百分数表示；比表面积参照《水泥比表面积测定方法(勃氏法)》(GB/T8074-2008)进行，筛余百分数参照《水泥细度检验方法筛析法》(GB/T1345-2005)进行。
　　② 凝结时间：参照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB1346-2011)进行，膨胀剂内掺10%。
　　③ 抗压强度：胶凝材料用量450g，标准砂1350g，拌合水225g，水胶比为0.5，砂胶比为3.0，膨胀剂内掺10%。参照《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T 17671-1999)进行；试件尺寸：40mm×40mm×160mm。
　　④ 限制膨胀率：胶凝材料用量675g，标准砂1350g，拌合水270g，水胶比为0.4，砂胶比为2.0，膨胀剂内掺10%。参照《水泥胶砂强度检验方法》(GB/T 17671-1999)进行；试体全长158mm，胶砂部分尺寸40mm×40mm×140mm。
　　3.混凝土配合比设计
　　3.1 配合比设计的基本参数
　　混凝土强度要求--强度等级
　　混凝土稠度要求--坍落度值
　　所使用的水泥品种、强度等级及其水平，即强度的富余系数
　　粗细骨料的品种、最大粒级、细度以及级配情况
　　掺用的外加剂或掺合料品种；
　　3.2 配合比设计的基本原则
　　工作性(流动性、保水性、粘聚性)
　　强度(满足设计龄期配制强度要求）
　　耐久性(最小水泥用量，最大水灰比，抗冻、抗渗等级)
　　经济性(满足强度和工作性要求的水泥用量最小)
　　3.3 配合比设计的基本步骤
　　计算配制强度；
　　根据水泥28d强度计算水胶比；
　　确定用水量(根据骨料种类、最大粒径及坍落度要求确定)
　　根据水灰比计算每立方米混凝土水泥用量；
　　选取砂率(根据骨料最大粒径及水胶比确定)
　　应用体积法或质量法计算相应的砂、石用量。
　　确定砂石骨料用量。
　　试配、调整、确定配合比。

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计算配制强度；
　　根据水泥28d强度计算水胶比；
　　确定用水量(根据骨料种类、最大粒径及坍落度要求确定)
　　根据水灰比计算每立方米混凝土水泥用量；
　　选取砂率(根据骨料最大粒径及水胶比确定)
　　应用体积法或质量法计算相应的砂、石用量。
　　确定砂石骨料用量。
　　试配、调整、确定配合比。