水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样仪器与材料（图源：江苏省沭阳县市政仪器有限公司）
JTG 3420-2020《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》---- 5 硬化水泥混凝土性能测试5.1 试件制作/T0551-2020水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法
☞【T0551-2020水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法】
本方法规定了在常温环境中室内试验时水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法。
本方法适用于普通水泥混凝土及喷射水泥混凝土硬化后试件的现场取样方法，但因其特殊性所引起的对试验设备及方法的特别的条件，均应按对这些水泥混凝土试件制作和取样的有关技术规定进行。
2.1 强制搅拌机：应符合现行《混凝土试验用搅拌机》（JG 244）的规定。
2.2 振动台：应符合现行《混凝土试验用振动台》（JG/T 245）的规定。
（2）圆柱试模：直径误差小于1/200d，高度误差应小于1/100h（d为直径，h为高度）。试模的底板平面度公差不超过0.02mm。组装试模时，圆筒纵轴与底板应成直角，允许公差为0.5。
（3）喷射混凝土试模：尺寸为450mm×450mm×120mm（长×宽×高），模具一侧边为敞开状。
常用的几种试件尺寸（试件内部尺寸）和最大粒径规定如表T0551-1。所有试件承压面的平面度公差不超过0.0005d（d为边长）。
注：括号中的数字为试件中集料最大粒径，单位为mm。标准试件的最小尺寸不宜小于粗集料最大粒径的3倍。
2.5 捣棒：直径16mm，长约600mm，并具有半球形端头的钢质圆棒。
2.6 压板：用于圆柱试件的顶端处理，一般为厚6mm以上的毛玻璃，压板直径应比试模直径大25mm以上。
2.8 钻孔取样机：钻机一般用金刚石钻头，从结构表面垂直钻取，钻机应有充足的刚度，保证钻取的芯样周面垂直且表面损伤最少。钻芯时，钻头应作无显著偏差的同心运动。
3.1 水泥混凝土的拌和应按T0521的规定进行。成型前试模内壁涂一薄层矿物油。
3.2 取拌合物的总量至少应比所需量高20%以上，并取出少量混凝土拌合物代表样，在5min内进行坍落度或维勃试验，认为品质合格后，应在15min内开始制件或做其他试验。
3.3 当坍落度小于25mm时，可采用φ25mm的插入式振捣棒成型。将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口；振捣时捣棒距底板10~20mm，且莫接触底板。振动直到表面出浆为止，且应避免过振，以防止混凝土离析，一般振捣时间为20s。振捣棒拔出时要缓慢，拔出后不得留有孔洞。用刮刀刮去多余的混凝土，在临近初凝时，用抹刀抹平。试件抹面与试模边缘高低差不得超过0.5mm。
3.4 当坍落度大于25mm且小于90mm时，用标准振动台成型。将试模放在振动台上夹牢，防止试模自由跳动，将拌合物一次装满试模并稍有富余，开动振动台至混凝土表面出现乳状水泥浆时为止，振动过程中随时添加混凝土使试模常满，记录振动时间（约为维勃秒数的2~3倍，一般不超过90s）。振动结束后，用金属直尺沿试模边缘刮去多余混凝土，用抹刀将表面初次抹平，待试件收浆后，再次用抹刀将试件仔细抹平，试件表面与试模边缘的高低差不得超过0.5mm。
3.5 当坍落度大于90mm时，用人工成型。拌合物分厚度大致相等的两层装入试模。捣固时按螺旋方向从边缘到中心均匀地进行。插捣底层混凝土时，捣棒应到达模底；插捣上层时，捣棒应贯穿上层后插入下层20~30mm处。插捣时应用力将捣棒压下，保持捣棒垂直，不得冲击，捣完一层后，用橡皮锤轻轻击打试模外端面10~15下，以填平插捣过程中留下的孔洞。每层插捣次数100cm2面积内不少于12次。试件抹面与试模边缘高低差不得超过0.5mm。
3.6 当试样为自密实混凝土时，在新拌混凝土不离析的状态下，将自密实混凝土均匀搅拌后直接倒入试模内，不得使用振动台和插捣方式成型，但能够使用橡皮锤辅助振动。试样一次填满试模后，可用橡皮锤沿着试模中线次/侧面。用抹刀将试件仔细抹平，使表面略低于试模边缘1~2mm。
4.1 水泥混凝土的拌和应按T0521的规定进行。成型前试模内壁涂一薄层矿物油。
4.2 取拌合物的总量至少应比所需量高20%以上，并取出少量混凝土拌合物代表样，在5min内进行坍落度或维勃试验，认为品质合格后，应在15min内开始制件或做其他试验。
4.3 当坍落度小于25mm时，可采用φ25mm的插入式振捣棒成型。拌合物分厚度大致相等的两层装入试模。以试模的纵轴为对称轴，呈对称方式填料。插入密度以每层分三次插入。插捣底层时，振捣棒距底板10~20mm且莫接触底板；振捣上层时，振捣棒插入该层底面下15mm 深。振动直到表面出浆为止，且应避免过振，以防止混凝土离析。一般振捣时间为20s。捣完一层后，如有棒坑留下，可用橡皮锤敲击试模侧面10~15下。振捣棒拔除时要缓慢。用刮刀刮去多余的混凝土，在临近初凝时，用抹刀抹平，使表面略低于试模边缘1mm~2mm。
4.4 当坍落度大于25mm且小于90mm时，用标准振动台成型。将试模放在振动台上夹牢，防止试模自由跳动，将拌合物一次装满试模并稍有富余，开动振动台至混凝土表面出现乳状水泥浆时为止振动过程中随时添加混凝土使试模常满，记录振动时间（约为维勃秒数的2~3倍，一般不超过90s）。振动结束后，用金属直尺沿试模边缘刮去多余混凝土，用抹刀将表面初次抹平，待试件收浆，再次用抹刀将试件仔细抹平，使表面略低于试模边缘1~2mm。
对于试件直径φ200mm的试模，拌合物分厚度大致相等的三层装入试模。以试模的纵轴为对称轴，呈对称方式填料。每层插捣25下，捣固时按螺旋方向从边缘到中心均匀地进行。插捣底层时，捣棒到达模底；插捣上层时，捣棒插入该层底面下20~30mm处。插捣时应用力将捣棒压下，不得冲击，捣完一层后，如有棒坑留下，可用橡皮锤敲击试模侧面10~15下。用抹刀将试件仔细抹平，使表面略低于试模边缘1~2mm。
而对于试件直径φ100mm或φ150mm的试模，分两层装料，隔层厚度大致相等。试件直径φ150mm时，每层插捣15下；试件直径φ100mm时，每层插捣8下。捣固时按螺旋方向从边缘到中心均匀地进行。插捣底层时，捣棒应到达模底；插捣上层时，捣棒插入该层底面下15mm深。用抹刀将试件仔细抹平，使表面略低于试模边缘1~2mm。
4.6 当试样为自密实混凝土时，在新拌混凝土不离析的状态下，将自密实混凝土均匀搅拌后直接倒入试模内，不得使用振动台和插捣方式成型，但能够使用橡皮锤辅助振动。试样一次填满试模后，可用橡皮锤沿着试模中线次。用抹刀将试件仔细抹平，使表面略低于试模边缘1~2mm。
（1）拆模前当混凝土具有一定强度后，用水洗去上表面的浮浆，并用干抹布吸去表面水之后，抹上干硬性水泥净浆，用压板均匀地盖在试模顶部。加盖层应与试件的纵轴垂直。为防止压板和水泥浆之间的黏结，应在压板下垫一层薄纸。
（2）对于硬化的试件端面的处理，可采用硬石膏或硬石膏和水泥的混合物，加水后平铺在端面，并用压板进行整平，也可采用下面任一方法：①使用硫磺与矿质粉末的混合物（如耐火黏土粉、石粉等）在180~210℃间加热（温度更高时将使混合物烘成橡胶状，使强度变弱），摊铺在试件顶面，用试模钢板均匀按压，放置2h以上就可以进行强度试验；②用环氧树脂拌水泥，根据自身的需求硬化时间加入乙二胺，将此浆膏在试件顶面大致摊平，在钢板面上垫一层薄塑料膜，再均匀地将浆膏压平；③在有充分时间时，也可用水泥浆膏抹顶，使用矾土水泥的养护时间在18h以上，使用硅酸盐水泥的养护时间在3d以上。
（3）对不采用端部整平处理的试件，可采用切割的方法达到端面和纵轴垂直。整平后的端面应与试件的纵轴相垂直，端面的平整度公差在±0.1mm以内。
5.1 试件成型后，用湿布覆盖表面（或其他保持湿度办法），在室温20℃±5℃、相对湿度大于50%的情况下，静放一个到两个昼夜，然后拆模并作第一次外观检查、编号。对有缺陷的试件应除去，或加工补平。
5.2 将完好试件放入标准养护室进行养护，标准养护室温度为20℃±2℃，相对湿度在95%以上，试件宜放在铁架或木架上，间距至少10~20mm。试件表面应保持一层水膜，并避免用水直接冲淋。当无标准养护室时，将试件放入温度20℃±2℃的饱和氢氧化钙溶液中养护。
5.3 标准养护龄期为28d（以搅拌加水开始），非标准的龄期为1d、3d、7d、60d、90d、180d。
（1）钻取位置：在钻取前应考虑由于钻芯可能会引起对结构产生不利影响，应尽可能避免在靠近混凝土结构物件的接缝或边缘处钻取，且不应带有钢筋。
（2）芯样尺寸：芯样直径宜为混凝土所用集料最大粒径的3倍以上，不宜小于最大粒径的2倍，一般为φ150mm±10mm或φ100mm±10mm，特殊部位可采用φ75mm直径芯样。
（3）标记：钻出后的每个芯样应立即清楚地编号，并记录芯样在混凝土结构中的位置。
对于现场取样的不规则混凝土试块，可按表T0551-1所列棱柱体尺寸进行切割，以满足多种试验的需求。
每个芯样应详细描述有关裂缝、接缝、分层、麻面或离析等不均匀性，必要时应记录下列事项：
密实性：检查并记录存在的气孔、气孔的位置、尺寸与分布情况，必要时应拍下照片。
平均直径：在芯样高度的中间及两个1/4处，每处垂直测量2次。6个测值的算术平均值为dm，精确至1.0mm。
平均长度：芯样直径两端侧面测定钻取后芯样的长度及加工后的长度，其尺寸差应在0.25mm之内，取平均值作为试件平均长度Lm，精确至1.0mm。
7.1 喷射水泥混凝土抗压强度标准试块应采用从现场施工的喷射水泥混凝凝土板件上切割或钻芯法制取。
（1）在喷射作业面附近，将模具敞开一侧朝下，以80°（与水平面的夹角）左右置于墙脚。
（2）先在模具外的边墙上喷射，待操作正常后将喷头移至模具位置，由下而上逐层向模具内喷满水泥混凝土。
（4）在潮湿环境中养护1d后脱模。将混凝土板件移至标养室，在标准养护条件下养护7d，用切割机去掉周边和上表面（底面不可切割）后加工成边长100mm的立方体试块或钻芯成φ100mm×100mm的圆柱体试件，立方体试块的边长允许偏差应为±10mm，直角允许偏差应为±2°。喷射水泥混凝土板件周边20mm范围内的混凝土不得用作试件。
7.3 加工后的试块应继续在标准条件下养护至28d龄期，进行抗压强度试验。
8.1 将水下成型用的试模置于水箱中，将水加至该试模上限以上150mm处，水应保持其水温在20℃±3℃。
8.2 用手铲将水下不分散混凝土拌合物从水面处向水中落下，浇入试模中。每次投料量为试模容积的1/10左右，投料应连续操作，料量应超出试模表面，每个试模的投料时间约为0.5~1min。水下浇注方式如图T 0551-1所示。图T 0551-1 水下不分散混凝土浇注方式（尺寸单位：mm）
8.3 将试模从水中取出，静置5~10min，使混凝土自流平、自密实而达平稳状态。
8.4 用木锤轻敲试模的两个侧面以促进排水，超量浇注的混凝土在初凝之前用抹刀抹平，然后将其放回水中。
8.5 放置2d拆模，在水中进行标准养护，试件之间应保持一定距离，每一龄期以3个试件为一组。
为规范混凝土试件的制作的步骤，特制定本方法。本方法规定了非圆柱试件和圆柱试件的试件尺寸，并规定标准试件的横截面最短尺寸应大于最大粒径3倍。
在试件成型时，根据混凝土坍落度的不同，坍落度小于25mm、25mm~90mm、大于90mm、自密实混凝土，分别提出不同成型方法。
本方法参照《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB 50086—2015）中喷射水泥混凝土试件现场取样方法。
使用小直径芯样试件可能会造成样本的标准差增大，其强度可按《钻芯法检验测试混凝土强度技术规程》（JGJ/T 384—2016）的规定进行计算与推定。，建议使用标准芯样试件确定水泥混凝土抗压强度值。
本文关键字：T0551-2020水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法
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