混凝土外加剂实验指导书.docx
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混凝土外加剂实验指导书
混凝土外加剂实验
混凝土外加剂是指能有效改善混凝土性能的一类材料，掺量一般只占水泥量的5%以下。
混凝土外加剂根据其主要功能分类，如改善混凝土流变性能的减水剂、引气剂、泵送剂，调节混凝土凝结硬化性能的缓凝剂、速凝剂、早强剂，调节混凝土含气量的引气剂、泡沫剂等等。
外加剂性能指标可分为匀质性指标和掺外加剂混凝土性能指标。
匀质性指标有含固量或含水率、密度、氯离子含量、水泥净浆流动度、细度、pH值、表面张力、还原糖、总碱量（Na2O+0.658K2O）、硫酸钠、泡沫性能和砂浆减水率。
掺外加剂混凝土性能指标有减水率、泌水率比、含气量、凝结时间之差、抗压强度比、收缩率比、相对耐久性指标和对钢筋锈蚀作用。
本章实验内容有匀质性指标中的水泥净浆流动度和砂浆减水率，掺外加剂混凝土性能指标中的减水率、泌水率比、含气量、凝结时间之差、抗压强度比、收缩率比。
试验参照《混凝土外加剂》（GB8076-1997）、《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB/T8077-2000）进行。
一、混凝土外加剂匀质性试验
（一）水泥净浆流动度试验
1.目的
水泥净浆流动度指将一定比例的水泥、水和外加剂拌合成净浆，测定其在玻璃板上的自由流淌的最大直径。
通过流动度试验，确定是否达到生产厂家控制值的要求，也可比较外加剂与水泥之间的适应性。
2.主要仪器设备
水泥净浆搅拌机——同水泥标准稠度试验；
截锥圆模——高60mm，上口内径36mm，下口内径60mm；
天平——称量为100g，精度为0.1g和称量为1000g，精度为1g；
钢直尺、秒表、玻璃板、刮刀等。
3.试验方法与步骤
（1）将玻璃板平放在水平位置，用湿布抹擦玻璃板、截锥圆模、搅拌机等与净浆直接接触的工具，用湿抹布覆盖截锥圆模和玻璃板。
（2）称取水泥300g、水87g或105g、一定质量的外加剂（质量根据掺量确定）；
（3）将水泥倒入搅拌锅，再加入外加剂和水，搅拌3min。
（4）把拌好的净浆迅速注入截锥圆模，用刮刀刮平，将截锥圆模垂直提起，同时用秒表记时至30s。
（5）用钢直尺量取流淌部分互相垂直方向的直径，精确至1mm。
4.试验结果的计算与确定
（1）单次试验结果取两个垂直方向上直径的算术平均值，精确至1mm。
（2）胶砂流动度试验结果取两个平行试样试验结果的算术平均值，精确至1mm。
如两次试验结果差大于5mm，应重做试验。
（3）水泥净浆流动度应不小于生产控制值的95%。
结果中应注明水、水泥和外加剂的情况。
（二）水泥砂浆工作性试验
1.目的
水泥砂浆工作性以水泥砂浆减水率表示，用以检测外加剂对水泥的分散效果，是水泥净浆流动度试验的补充性试验。
通过试验确定是否达到生产厂家控制值的要求，也可比较外加剂与水泥之间的适应性。
2.主要仪器设备
水泥胶砂搅拌机——同水泥胶砂强度试验；
水泥胶砂流动度测定仪（跳桌）及配套——同水泥胶砂流动度试验；
天平——称量为100g，精度为0.1g和称量为1000g，精度为1g；
钢直尺、秒表、玻璃板、刮刀等。
3.试验方法与步骤
（1）基准砂浆流动度用水量的确定
①称取水泥450g、水（质量根据流动度确定）。
②按水泥胶砂强度试验方法进行搅拌。
③将搅拌完成的砂浆按水泥胶砂流动度试验方法测试流动度。
④不断重复上述过程直至流动度达到180mm±5mm，此时的用水量为基准砂浆流动度的用水量m0，精确至1g。
（2）掺外加剂砂浆流动度用水量的确定
①称取水泥450g、水（质量根据流动度确定）、一定质量的外加剂（质量根据掺量确定）。
②按水泥胶砂强度试验方法进行搅拌。
③将搅拌完成的砂浆按水泥胶砂流动度试验方法测试流动度。
④不断重复上述过程直至流动度达到180mm±5mm，此时的用水量为掺外加剂砂浆流动度的用水量m1，精确至1g。
4.试验结果的计算与确定
（1）按下式计算砂浆减水率，精确至0.1%：
（2）砂浆减水率试验结果取两个平行试样试验结果的算术平均值，精确至0.1%。
如两次试验结果差大于1.0%，应重做试验。
（3）砂浆减水率应在生产控制值的±1.5%以内。
结果中应注明水泥的情况，仲裁试验必须采用基准水泥*。
*注：
基准水泥——C3A含量6%~8%，C3S含量50%~55%，fCaO含量不得超过1.2%，碱含量不得超过1.0%，比表面积320m2/kg±20m2/kg，其他指标符合52.5级硅酸盐水泥。
二、掺外加剂混凝土性能试验
外加剂试验中的基准混凝土和受检混凝土指按试验标准要求进行的未掺有外加剂的混凝土和掺有外加剂混凝土。
混凝土性能试验中各项材料及试验室的温度均应保持在（20±3）℃。
掺外加剂混凝土性能指标要求见表7-1。
（一）掺外加剂混凝土减水率试验
1.目的
外加剂通过物理化学作用释放混凝土拌合物中自由水改善流动性，在保持坍落度不变的条件下，可降低混凝土的单方用水量，即为减水作用，以减水率表示。
在试验检测时减水率是指在混凝土坍落度基本相同时，基准混凝土和受检混凝土用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。
通过掺外加剂混凝土减水率试验，可确定产品的减水率指标是否达到标准要求，也可采用此方法比较不同外加剂与相同水泥之间、相同外加剂与不同水泥之间的适应性。
2.主要仪器设备
自落式混凝土搅拌机——60L；
坍落度筒——同混凝土试验；
台称、天平——精度为骨料质量的1%，其他质量的0.5%；
钢直尺、铁锹等。
3.试验方法与步骤
（1）原材料和配合比
水泥——同混凝土外加剂匀质性试验；
砂——细度模数为2.6~2.9级配良好的中砂；
石——粒径为5~20mm，二级配：
5~10mm为40%，10~20为60%；
配合比——水泥用量：
采用卵石时为（310±5）kg/m3，采用碎石时为（330±5）kg/m3；砂率：
36%~40%；用水量：
使混凝土坍落度达到80mm±10mm。
（2）按配合比称取各项材料的质量，一次投入搅拌机。
（3）搅拌3min后出料，再在铁板上人工翻拌2~3次。
（4）混凝土坍落度测试方法同混凝土拌合物和易性试验，精确至1mm。
（5）如坍落度不能满足规定要求，则调整用水量继续按上述步骤进行，直至达到80mm±10mm。
4.试验结果的计算与确定
（1）按下式计算单批减水率WR，精确至0.1%：
W0——基准混凝土单位用水量，kg/m3；
W1——掺外加剂混凝土单位用水量，kg/m3。
（2）减水率结果取三批试验结果的平均值，精确至0.1%。
如三批试验结果中的最大和最小值有一个超出中间值的15%，则取中间值为试验结果；如两批试验结果超出中间值的15%，则试验结果作废，重做。
（二）掺外加剂混凝土泌水率比试验
1.目的
新拌混凝土中的自由水与固体材料的联系较少，可以逸出上升至混凝土表面，此现象称为混凝土泌水。
由于外加剂掺入后，在同坍落度的条件下，混凝土中自由水减少，因此混凝土的泌水率会有所降低。
通过掺外加剂混凝土泌水率比试验，可检验外加剂掺入混凝土后与混凝土工作性能变化。
2.主要仪器设备
带盖容器筒——5L，内径185mm，高200mm；
振动台，吸液管、带塞量筒；
其他同混凝土减水率试验。
3.试验方法与步骤
（1）按外加剂减水率试验方法拌制混凝土。
（2）将混凝土拌合物一次装入用湿布湿润的容器筒，装入量应使振平后低于筒口约20mm，置于振动台振动20s，用抹刀抹平后加盖。
（3）自抹面开始计时，前60min，每10min用吸液管吸出泌水1次，注入带塞量筒，以后每隔20min吸水1次，直至连续3次无泌水。
每次吸水前5min将筒底一侧垫高，吸水后放平加盖。
（4）测试出试样的总泌水量Vw，精确至1g。
4.试验结果的计算与确定
（1）按下式计算单批泌水率B，精确至0.1%：
W——混凝土拌合物用水量，g；
G——混凝土拌合物总质量，g；
Gw——试样质量，g；
G1——容器筒及试样质量，g；
G2——容器筒质量，g。
（2）泌水率结果取三批（每批一个）试验结果的平均值，精确至0.1%；如三批试验结果中的最大和最小值有一个超出中间值的15%，则取中间值为试验结果；如两批试验结果超出中间值的15%，则试验结果作废，重做。
（3）按下式计算泌水率比BR，精确至0.1%：
Bt——掺外加剂混凝土的泌水率，%；
Bc——基准混凝土的泌水率，%；
（三）掺外加剂混凝土含气量试验
1.目的
含气量是指混凝土拌和物中空气的体积含量。
适当增加含气量可改善混凝土拌合物的和易性、提高混凝土耐久性，但同时会使混凝土的强度降低，因此需要对混凝土中含气量进行一定的控制。
当外加剂，特别是引气型外加剂掺入混凝土后，混凝土的含气量将有所增加。
通过掺外加剂混凝土含气量试验，可检验外加剂掺入混凝土后对含气量的影响，并将其作为对混凝土性能影响的控制指标。
2.仪器设备
含气量测定仪——如图7-1，容器的内径应与深度相等，容积为7L，压力表量程为0.25MPa，精度为0.01MPa；
台秤——称量为50kg，精度为50g；
捣棒、振动台、橡皮锤、刮尺、镘刀、玻璃板等。
3.试验方法与步骤
（1）含气量测定仪的标定
①容器容积的标定
A．擦净容器，全部安装好含气量仪，称出含气量仪的总质量m1，精确至50g。
B.容器内加水至上口边缘，安装好盖体，关闭操作阀和排气阀，打开排水阀和加水阀，通过加水阀注水，至排水阀流出的水流不含气泡时，在注水的同时关闭加水阀和排水阀。
C.称出含气量仪的总质量m2，精确至50g。
D.按下式计算容器的容积V，精确至0.1L：
②测定仪的标定
A.按容器容积的标定的方法进行加水操作，并关闭操作阀和排气阀。
B.开启进气阀，用气泵向气室充气至表压稍大于0.1MPa，稳定后用排气阀调整表压至0.lMPa。
C.开启操作阀，待压力示值仪稳定后，测得含气量为0的压力值P0。
D.开启排气阀，压力仪示值回零。
E.关闭操作阀和排气阀，打开加水阀，在加水阀口用量筒接水。
F.用气泵向气室内打气，开启操作阀，当加水口排出的水是容器体积的l％时，按步骤B、C测得含气量为1％的压力值P1。
G.以相同方法测得含气量分别为2％、3％、4％、5％、6％、7％和8％时的压力值P2、P3…P8，精确至0.01MPa。
注：
以上试验均应进行两次，相对误差应小于0.2％，否则应重做。
H.绘制含气量与气体压力间的关系曲线。
示例见图7-2。
（2）砂石含气量的测定
①根据含气量测定仪体积和混凝土配合比确定每个试样中砂石的质量。
②在容器中加1/3高度水，将确定的砂、石质量混合后倒入，边倒入边插倒搅动以排除空气，并使水面始终高于砂石顶面，加完后浸泡5min，用橡皮锤轻击容器筒外壁，排除气泡和泡沫。
③按容器容积的标定中步骤B进行加水。
④按测定仪的标定中步骤B、C测得压力值Pg。
注：
以上试验均应进行两次，相对误差应小于0.2％，否则应重做。
⑤查含气量与气体压力间的关系曲线得到砂石含气量Ag。
（3）按外加剂减水率试验方法拌制混凝土。
（4）将混凝土一次装满容器，用振动台振捣15~20s，用镘刀抹平，使其表面光滑无气泡。
（5）在正对操作阀孔的混凝土拌和物表面贴一小片塑料薄膜，擦净容器上口边缘，装好密封垫圈，加盖并拧紧螺栓。
（6）关闭操作阀和排气阎，打开排水阀和加水阀，通过加水阀，向容器内注人水；当排水阀流出的水流不含气泡时，在注水的状态下，同时关闭加水阀和排水阀。
（7）开启进气阀，用气泵注人空气至气室内压力略大于0.1MPa，待压力示值仪稳定后，微微开启排气阀，调整表压至0.1MPa。
关闭排气阀。
（8）开启操作阀，待压力示值仪稳定后，测得压力值P01（MPa）。
（9）开启排气阀，压力仪示值回零。
重复（7）、（8）的步骤，直至压力示值仪稳定，对容器内试样再测一次压力值P02（MPa）。
（10）若P01和P02的相对误差小于0.2%时，则取两者的算术平均值，按含气量与气体压力间的关系曲线查得含气量A0（精确至0.1％）；若不满足，则应进行第三次试验，测得压力值P03（MPa）。
当P03与P01、P02中较接近一个值的相对误差不大于0.2％时，则取此二值的算术平均值查得A0，若仍不满足此要求，则此次试验无效。
4.试验结果的计算与确定
（1）按下式计算含气量A，精确至0.1%：
（2）试验结果取三批（每批一个）测值的算术平均值。
若三个试样中的最大值或最小值中有一个与中间值之差超过0.5％，将最大值与最小值一并舍弃，取中间值作为该批的试验结果；若最大值与最小值均超过0.5％，则重做试验。
（四）掺外加剂混凝土凝结时间差试验
1.目的
混凝土的凝结时间分初凝和终凝。
初凝指混凝土加水至失去塑性所经历的时间，亦即表示施工操作的时间极限；终凝指混凝土加水到产生强度所经历时间。
初凝时间希望适当长，以便于施工操作；终凝与初凝的时间差则越短越好。
当不同外加剂掺入混凝土后，凝结时间会产生很大变化。
如减水剂加入使水灰比减小可能使凝结时间缩短；早强剂、速凝剂使凝结时间缩短；缓凝剂则使凝结时间大大延长。
凝结时间差指掺外加剂混凝土的凝结时间与基准混凝土的凝结时间之差。
通过掺外加剂混凝土凝结时间差试验，可检验外加剂掺入混凝土后对凝结时间的影响，可以对混凝土现场施工进行指导。
2.主要仪器设备
贯人阻力仪——精度为5N。
试针——长为100mm，平面针头圆面积为100mm2、50mm2和20mm2三种；
试样筒——上口直径160mm，下口直径150mm，净高150mm的刚性不渗水的金属圆筒；
捣棒、标准筛等。
3.试验方法与步骤
（1）按外加剂减水率试验方法拌制混凝土。
（2）将混凝土拌和物用5mm筛筛出砂浆，再装入金属容器筒，高度约低于筒口10mm。
（3）振实台振动3s~5s后加盖，置于20℃±2℃环境中养护。
（4）经过一定时间后用贯人阻力仪测试贯人阻力P，初凝时间用面积A为100mm2的试针，终凝时间用面积A为20mm2的试针。
测试前应将泌水吸除。
4.试验结果的计算与确定
（1）按下式计算贯入阻力fRP，精确至0.1MPa。
（2）以贯入阻力fRP的自然对数ln（fRP）为自变量，时间t的自然对数ln（t）为因变量获得线性回归方程。
当贯入阻力为3.5MPa时为初凝时间ts，精确至1min，当贯入阻力为28MPa时为终凝时间te，精确至1min。
A、B——线性回归系数。
（3）或以贯入阻力为纵坐标，时间为横坐标，精确至1min，绘制贯入阻力与时间之间的关系曲线，确定3.5MPa和28MPa位置对应的时间分别为初凝时间ts和终凝时间te。
（4）试验结果取三批（每批一个）凝结时间的算术平均值。
若三个试样中的最大值或最小值中有一个与中间值之差超过10％，以中间值为该批的试验结果；若最大值与最小值均超过10％，则重做试验。
（5）按下式计算凝结时间差
，精确至1min：
Tt——掺外加剂混凝土的初凝或终凝时间，min；
Tc——基准混凝土的初凝或终凝时间，min。
（六）掺外加剂混凝土抗压强度比试验
1.目的
不同外加剂掺入混凝土后，由于减水、缓凝、早强或引气等作用，将显著影响混凝土在不同龄期的强度。
在掺外加剂混凝土性能试验中，在保持混凝土坍落度保持不变的条件下：
减水剂的掺入将显著提高混凝土的早期强度；早强剂也将提高混凝土的早期强度；但引气剂的加入将一定程度降低混凝土的强度。
通过掺外加剂混凝土抗压强度比试验，可检验外加剂掺入混凝土后对混凝土强度产生的影响，判定外加剂的抗压强度技术指标是否达到标准要求。
2.主要仪器设备
自落式混凝土搅拌机——60L；
台称、天平——精度为骨料质量的1%，其他质量的0.5%；
压力试验机——精度为1%；
钢直尺、铁锹等。
3.试验方法与步骤
（1）按外加剂减水率试验方法拌制混凝土。
（2）按混凝土试件的制作与养护成型、养护试件。
成型时振动台振动15s~20s，养护条件为：
20℃±2℃，RH≥95%。
（3）按混凝土立方体抗压强度试验方法进行抗压强度试验并计算单批抗压强度。
4.试验结果的计算与确定
（1）按下式计算抗压强度比Rs，精确至1%。
St——掺外加剂混凝土的抗压强度；
Sc——基准混凝土的抗压强度。
（2）试验结果取三批抗压强度的算术平均值。
若三个试样中的最大值或最小值中有一个与中间值之差超过15％，以中间值为该批的试验结果；若最大值与最小值均超过15％，则重做试验。
（七）掺外加剂混凝土收缩率比试验
1.目的
在收缩试验中，混凝土的收缩主要包括化学收缩、干湿变形、自收缩，而且在整个过程中各种收缩相互影响。
而在掺外加剂混凝土的收缩率比试验中，由于保持坍落度保持不变的条件，因此掺外加剂混凝土的实际配合比中水泥用量显著增加，将导致收缩的增加。
通过掺外加剂混凝土收缩率比试验，可检验外加剂掺入混凝土后对混凝土收缩产生的影响，判定外加剂的混凝土收缩率比技术指标是否达到标准要求。
2.主要仪器设备
自落式混凝土搅拌机——60L；
台称、天平——精度为骨料质量的1%，其他质量的0.5%；
混凝土收缩比长仪——精度为0.001mm；
试模——100mm×100mm×515mm，两端开孔，可预埋不锈钢测头；
测头、振动台、铁锹等。
3.试验方法与步骤
（1）按外加剂减水率试验方法拌制混凝土。
（2）按混凝土抗压强度试验方法成型，成型时振动台振动15s~20s。
（3）成型的混凝土试件拆模后养护3天（自混凝土搅拌加水时起算），养护条件为：
20℃±2℃，RH≥95%。
（4）养护完成后取出试件，立即移入恒温恒湿室测定初始读数L0，精确至0.001mm，恒温恒湿室条件为：
20℃±2℃，RH=（60±5）%。
（5）按1d、3d、7d、14d、28d试件间隔测试试件读数Lt，精确至0.001mm。
4.试验结果的计算与确定
（1）按下式计算混凝土收缩率ε，精确至0.001%：
Lb——试件的测量标距，为混凝土试件长度减去两端测头埋入深度，mm。
（2）按下式计算混凝土收缩率比（28d），精确至1%：
εt——掺外加剂混凝土的收缩率，%；
εc——基准混凝土的收缩率，%；
（3）试验结果取三批（每批一个）混凝土收缩率的算术平均值。
若三个试样中的最大值或最小值中有一个与中间值之差超过15％，以中间值为该批的试验结果；若最大值与最小值均超过15％，则重做试验。
表7-1 掺外加剂混凝土的性能指标
项目
外加剂品种及指标
普通减水剂
高效减水剂
早强减水剂
缓凝高效减水剂
缓凝减水剂
引气减水剂
早强剂
缓凝剂
引气剂
一等品
合格品
一等品
合格品
一等品
合格品
一等品
合格品
一等品
合格品
一等品
合格品
一等品
合格品
一等品
合格品
一等品
合格品
减水率（%）≥
8
5
12
10
8
5
12
10
8
5
12
10
－
－
－
－
6
6
泌水率比（%）≤
95
100
90
95
95
100
100
100
100
100
70
80
100
100
110
70
80
含气量（%）
≤3.0
≤4.0
≤3.0
≤4.0
≤3.0
≤4.0
＜4.5
＜5.5
＞3.0
－
－
＞3.0
凝结时间之差（min）
初凝
-90～+120
-90～+120
-90～+90
＞+90
＞+90
-90～+120
-90～+120
＞+90
-90～+120
终凝
－
－
－
抗压强度比（%）≥
1d
－
－
140
130
140
130
－
—
－
－
—
—
135
125
－
－
3d
115
110
130
120
130
120
125
120
100
100
115
110
130
120
100
90
95
80
7d
115
110
125
115
115
110
125
115
110
110
110
110
110
105
100
90
95
80
28d
110
105
120
110
105
100
120
110
110
105
100
100
100
95
100
90
90
80
收缩率比28d（%）≤
135
注：
①除含气量外，表中所列数据为掺外加剂混凝土与基准混凝土的差值或比值。
②凝结时间指标“-”表示提前，“+”号表示延缓。
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