混凝土贯入阻力仪在测定混凝土初凝、终凝时分析

混凝土贯入阻力仪在测定混凝土初凝、终凝时分析

刘玮1，张纪恩2

青州市建设工程综合服务中心，山东省潍坊市，262500

青州坤元商砼有限公司，山东省淄博市，255178

前言

在混凝土拌合物性能试验时，混凝土拌合物的凝结时间是用贯入阻力仪来测定，试验过程步骤简述如下：（摘选自 《水泥混凝土拌合物凝结时间试验方法》T0527--2005）

一、试样制备

1.取混凝土拌和物代表样，用4.75mm筛尽快筛出砂浆，再经人工翻拌后，装入一个试模。每批混凝土拌合物取样一个试样，攻取三个试样，分装三个试模。

出砂浆，再经人

2.对于坍落度不大于70mm的混凝土宣用振动台振实砂浆，振动应持续到表面出浆为止且避免过振；对于坍落度大于70mm的宜用捣棒人工捣实，沿螺旋方向由外向中心均匀插捣25次，然后用橡皮锤轻击试模侧面以排除在捣实过程中留下的空洞。进一步整平砂浆的表面，使其低于试模上沿约10mm，砂浆试样筒应立即加盖。

3.试件静置于温度20士2℃或尽可能与现场相同的环境中，并在以后的试验中，环境温度始终保持20±2℃，在整个测试过程中，除在吸取泌水或贯入试验外，试简应始终加盖。

4.约1h后，将试件一侧稍微垫高约20mm，使倾斜静置约2min,用吸管吸去泌水。

以后每到测试区2min，同上步骤用吸管吸去泌水（低温或缓凝的混凝土拌合物试样，静置与间隔时间可适当延长）。若在贯入测试前还有泌水，也及时吸干。

二、试验步骤

1.将试件放在贯入阻力仪底座上，记录刻度盘上显示的砂浆和容器总质量。

2.根据试样的贯入阻力大小，选择适宜的测针。一般当砂浆表面测孔边出现微裂应立即改换较小截面积的测针，如下表T0527-1。

表T0527-1测针选用参考

3.先使测针端面刚刚接触砂浆表面，然后转动手轮，使测针在10s+2s内垂直且均匀地插入试样内，深度为25mm±2mm，记下刻度盘显示的增量，精确至10N。并记下从开始加水拌和起所经过的时间（精确至1min）及环境温度（精确至0.5℃)。测定时，测针应距试模边缘至少25mm，测针贯入砂浆各点间净距至少为所用测针直径的两倍且不小于15mm。三个试模每次各测1-2点，取其算术平均值为该时间的贯入阻力值。

4.每个试样作贯入阻力试验应在0.2-28Mpa间，且不小于六次，最后一次的单位面积贯入阻力应不低于28Mpa，从加水拌和时算起，常温下普通混凝土3h后开始测定，以后每次间隔为0.5hi早强混凝土或在气温较高的情况下，则宜在2h后开始测定，以后每隔0.5h测一次。缓凝混凝土或在低温状况下，可在5h后开始测定，每隔2h测一次。在临近初凝、终凝时可增加测定次数。

混凝土的凝结时间对混凝土的质量控制和施工方式影响较大，此项混凝土拌合物性能指标，对预拌混凝土的配合比调整、运距、出机到入模时间、强度是重要依据，通过试验过程及数据分析如下：

三、简述试验结果的判定：

用力350牛顿把100平方毫米试针插入砂浆25毫米深时，压强3.5兆帕混凝土到达初凝，从拌制混凝土加水到此时间段为初凝时间。（试验在10秒完成）

用力560牛顿把20平方毫米试针插入砂浆25毫米深时，压强28兆帕混凝土到达终凝，从拌制混凝土加水到此时间段为终凝时间。（试验在10秒完成）

四、通过试验发现的误差之处：

1.贯入阻力等于3.5兆帕、28兆帕是不恰当的，力只能用牛顿表示，压强用兆帕表示，概念糊涂不清。

2.用3.5兆帕、28兆帕表示不严谨，用混凝土抗压试验不能数据溯源。

因为：P=F/S   P单位---帕斯卡   F单位---牛顿   S单位---平方米

1兆帕=1000000帕斯卡   1帕斯卡=1牛/平方米   1平方米=1000000平方毫米

P=F/S   F=350 牛顿   S=100平方毫米/1000000=0.0001平方米

所以：

初凝：

P=350/0.0001=3500000 帕斯卡      =3.5兆帕   到达3.5兆帕时认定为初凝

终凝：

P=560/0.00002=28000000帕斯卡    =28兆帕    到达28兆帕时认定为终凝

那么要是把试针面积20平方毫米换算成150毫米*150毫米面积，到达28兆帕用多少牛？

根据P=F/S

得：F=PS=28000000*（0.15*0.15）=630000牛顿

在做混凝土贯入阻力试验时三个试件(上口160mm、下口150mm、高150mm)的同时用相同砂浆做好一组150*150*150试块，当混凝土贯入阻力试验达到终凝时，当即拿150*150*150试块在压力机上试验，数值为啥远达不到630000牛顿，200牛顿也达不到，那么换成20平方毫米的试针，可以说测不到这个力存在，（用2000千牛或着300千牛压力机进行压力试验， 力值0.000千牛）这说明什么呢？压力机不准吗？非也！

同理试验，C20混凝土试块150*150*150标养28天，才可能达到28兆帕，二者比较又说明什么？

为啥贯入阻力试验，在胶体状态下还没有转化成固体就能达到28兆帕，说明贯入阻力仪试验出现问题。

由此看出混凝土贯入阻力仪对于胶体试验不适用压强公式，数值偏离太大，因此用这种理念解释问题不妥，用啥方法最合适？

3.贯入阻力仪的压力组成

混凝土贯入阻力仪试验看似是压力，实际上是一个复力组成，即有压力，又有摩擦力，还有重力，还有个隐藏（在仪器中一组弹簧）弹力存在。

只拿内部弹簧说吧，长度250mm、直径28mm ，经过试验，要把这组弹簧压缩25mm,需要2165克发码，经换算等于 21.217牛顿，相应抵消21.217牛顿压力，以上做的贯入阻力就不准确了吧，还有摩擦力和重力存在呢？

那么这个复力都看成压力就不恰当，试验数值超大、离奇，对试验来说不精确、不科学、不严谨，失去了客观性，也就失去了试验的目的。对混凝土初凝、终凝用兆帕表示有了很大误解，导致混凝土试验人员概念模糊。

五、结论：（试验时）

当用混凝土贯入阻力仪时：用100平方毫米试针，针插入砂浆25毫米深时，用力达到350牛判定混凝土到达初凝，从拌制混凝土加水到此时为初凝时间。

当用混凝土贯入阻力仪时：用20平方毫米试针，针插入砂浆25毫米深时，用力达到560牛判定混凝土到达终凝，从拌制混凝土加水到此时为终凝时间。

这样表示比较恰当，清晰，易懂。（也与水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪JC/T727-2005，标准统一起来）

注解：

1.力的单位只能用牛顿表示，不能用兆帕表示，

2.计算出3.5兆帕、28兆帕数值超大、概念笼统、不清晰。

直接把初凝达到3.5兆帕，终凝达到28兆帕这个表示概念方法删去。

在理论上350牛顿、560牛顿力好计算，但在实际试验中在某时间点达到350牛、560牛不好掌握，有的难度，为了把事情变得简单，清晰、直观，因此把试验时间及作用力大小记录（100平方毫米、20平方毫米时）列成图表展现，达到一目了然效果，如附表：

参考：T0527--2005水泥混凝土拌合物凝结时间试验方法

水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪JC/T727-2005