混凝土试验规程

一、混凝土抗含砂水流冲刷试验(圆环法) 4.18.1 目的及使用范围
比较各种混凝土(或砂浆)在含砂水流冲刷下的抗冲磨性能。

4.18.2 仪器设备
1、冲刷试验仪：其结构及作用原理如图 4.18.2.2-1所示。

叶轮结构如图 4.18.2-2所示。

电动机转速为1430r/min ，叶轮圆周转速为14.3m/s 。

2、试模：环形金属模。

规格为外径3220
-1mm ，内径202mm ±0.5mm ，高60mm ±0.5mm 。

注：也可采用转速更高的电机和其他规格的试件。

3、天平：称量20kg ，感量100mg 。

4.18.3 实验步骤
1、按4.1“混凝土试件的成型与养护方法”制备试件，允许骨料最大粒径为20mm ，超过时用湿筛法剔除。

试验以三个试件为一组。

2、到达试验龄期的前两天，将试件放入水中浸水饱和。

3、试验时，取出试件，擦去表面水份，称量。

4、将试件托盘从冲刷仪中取出，在托盘底部放好防护垫层及隔砂泡沫塑料垫圈，然后放入试件，在试件圆环内加入磨损剂，盖上泡沫塑料隔砂圈及止水橡皮垫圈。

磨损剂为0.5mm ～0.85mm 的石英标准砂与水的混合物。

每次加入量为砂150g ，水1000mL 。

5、将装好试件的托盘装入冲刷仪，转动手轮压紧试件，打开冲刷试验仪叶轮结构冷却水，启动电动机并计时。

6、冲磨30min 后停机，取出试件，用水冲刷洗干净，擦去表面水份，称量。

7、更换磨损剂，按上述步骤重复试验三次。

注：需要时可适当增加试验次数，但同批试件的试验次数应相同，增加的试验次数应在报告中说明。

4.18.3 试验结果处理 1、混凝土抗砂水流冲刷的指标以抗冲磨强度或磨损率表示，抗冲磨强度与磨损率按式(4.18.4-1)、(4.18.4-2)计算： ⎰
a
＝
M
TA
∆ (4.18.4-1)
L ＝
TA
M
∆ (4.18.4-2) 式中：
⎰
a
抗冲磨强度，即单位面积上被磨损单位质量所需的时间，h/（g/cm 2
）；
L 磨损率，即单位面积上在单位时间里的磨损量，g/（h ﹒cm 2
））；
M ∆ 经T 时段冲刷后，试件损失的累积质量，g ；
A 试件受冲磨面积，380cm 2。

2、以一组三个试件测值的平均值作试验结果。

如单个测值与平均值的差值超过15%时，则此值应剔除，以余下两个测值的平均值作为试验结果。

若一组中可用的测值少于两个，则该组试验应重做。

3、试验若采用转速更高的电机和其他规格的试件，应在试验结果中注明。

二、水凝土抗冲刷试验（水下钢球法） 4.19.1 目的及使用范围
测定混凝土表面受水下高速流动介质磨损的相对抗力，用于评价混凝土表面的相对抗磨性能。

4.19.2 仪器设备
1、 钢球冲磨仪（见图4.19.2），主要部件包括：
1） 驱动装置，能夹固搅拌桨并使其以1200r/min 速度旋转的电机装置； 2） 钢筒，内径为305mm ±6mm ，高450mm ±25mm ，下边四周有螺旋孔； 3） 钢底座； 4） 搅拌桨；
5） 研磨料：70个按表4.19.2规定的研磨钢球。

2、 试模：金属圆模，内径300mm ±2mm ，高100mm ±1mm ；
3、 天平：称量20kg ，感量1g 。

4.19.3 实验步骤
1、按4.1“混凝土试件的成型与养护方法”制备试件，允许骨料最大粒径为40mm ，试验以上三个试件为一组。

2、试验前，试件需在水中至少浸泡45h 。

3、试验时，取出试件，擦去表面水份，称量。

4、钢筒与底座间放上橡皮垫圈，在底板上垫上两根Φ6mm 的钢筋，把已称量过的混凝土试件放在钢筋上并对中，且使混凝土表面垂直于转轴，套上钢筒，旋紧固定钢筒与底座的螺栓，使其密封。

5、将搅拌桨安装在转轴上，搅拌桨底部距试件表面约38mm ，调整钢筒与底座的位置使转轴对中。

6、在钢筒内放入研磨钢球与试件表面，并加水至水面高出试件表面165mm 。

7、确认转轴转速在1200r/min 后，关机。

8、每隔24h ，在钢筒内加1～2次水至原水位高度。

9、累积冲刷72h ，取出试件，清洗干净，擦去表面水份，称量。

4.19.4 试验结果处理
1、混凝土抗冲磨指标以抗冲磨强度或磨损率表示。

1)抗冲磨强度按式（4.19.4-1)计算： ⎰
a
＝
M
TA
∆ (4.19.4-1) 式中：
⎰
a
抗冲磨强度，即单位面积上被磨损单位质量所需的时间，h/（g/cm 2
）；
T 试验累计时间，h ；
A 试件受冲磨面积，m 2。

M ∆ 经T 时段冲磨后，试件损失的累积质量，kg ； 2），磨损率按式（4.19.4-2)计算： L ＝ 0
M M M T
O - （4.19.4-2)
式中：L 磨损率，％；
0M
试验前试件质量，kg ；
M T 试验后试件质量，kg 。

2、以一组三个试件测值得平均数作为试验结果，如单个测值与平均值得差值超过15％时，则此值应剔除，以余下两个测值得平均值作为试验结果，若一组中可用的测值少于两个，则该组试验应重做。

三、混凝土抗冲磨试验（风砂枪法） 4.20.1 目的及使用范围
测定混凝土及各种抗冲磨材料的抗冲磨性能。

适用于研究和评定混凝土及其他材料抵抗高速含砂水流冲刷作用的性能。

4.20.2 仪器设备
1、空气压缩机，额定风压大于等于0.8Mpa,额定风量大于等于4.0m 3
/min ，附高压空气散热控温装置，高压空气温度应控制在40℃以下。

2、喷嘴与喷头，结构如图4.20.2-1、图4.20.2-2所示；
喷头为易损部件，每运行4h ，应将喷头管旋转30℃，运行48h ，更换一根喷头管。

喷头座内部被磨损产生沟痕深超过2.5mm 时，也应予更换。

3、 加砂装置，如图4.20.2-3所示；
调节阀门开度可控制加砂速度。

当阀门开全开时，加砂强度为35g/s ～40g/s 。

4、 标准压力表，量程1.0Mpa ，最小刻度读数0.005Mpa ； 5、 试件支架及试件行走装置；
试件支架上可同时安放15c m ⅹ15cm ⅹ15cm 立方体试件六块。

调节试件支架的翻转架。

可改变试件表面与喷砂射流的夹角。

启动试件行走装置，试件架以均匀速度左右移动。

试件支架使试件表面与喷头管出口保持30cm 的距离。

6、 天平，称量20kg ，感量0.1g ； 7、 砂速测量器（同轴双圆盘测速器），结构如图4.20.2-4所示，用于测定喷射砂粒
速度。

4.20.3 实验步骤
1、磨料砂准备。

试验前，将天然河砂晒干，筛除2.50mm 以上的粗粒及0.16mm 以下的粉尘。

进行筛分析试验。

计算细度模数或粒径d 计见式（4.20.3）。

d 计=100
)(21
筛余下筛孔尺寸上筛孔尺寸⨯+∑ （4.20.3）
1)、混凝土试件作为15c m ⅹ15cm ⅹ15cm 立方体，每组三块。

试件制备、养护等均按4.1“混凝土试件的成型与养护方法”进行。

2）、试件饱水处理。

试件标准养护至试验龄期后，进行饱水处理。

当试件在水中浸泡24h ，两次称量质量增加不大于0.1g 时，即已达浸水饱和。

3）、冲磨前取出已饱水试件，抹干表面，称量G 1,z 准至0.1g 。

在试件上做好被冲面及冲磨方向的标记。

4）、按预定冲角调整试件，排放试件。

5）、在加砂装置内注满磨料砂，并用直尺将铁皮筒顶部刮平。

6）、启动空气压缩机，调整风压至预定值，准至0.005Mpa 。

且试验过程中维持风压不变。

7）、启动试件行走装置，打开进砂阀门，同时开动秒表计时。

试件逐块被风砂冲磨。

8）、不断向加砂装置内补充磨料砂，维持其砂料高度不变。

9）当试件往复运动四个循环后，关闭进砂阀门、试件行走装置及空压机，停止秒表，记录冲磨历时（T ）。

%
10）、将加砂装置铁皮筒顶用直尺刮平，称量磨料砂消耗量（M ）。

11）、取出试件，清洗试件表面，抹干表面，称量G 2，准至0.1g 。

试件损失量为G 1- G 2。

12）、重复上述试验，分别测得每次冲磨损失量（G 1- G 2）i 以及每次消耗砂量M i 和冲磨历时T i 。

冲磨次数（n ），一般n ≥4.当冲磨磨损率L i （a ）趋于稳定值时，试验结束。

4.20.4 4.20.4 试验结果处理 1、冲磨磨损率计算 1）、每次冲磨耗砂量和磨损率 按式（4.20.4-1）、式（4.20.4-2）计算： 每块试件每次冲磨消耗量： m i =
6
i
M （4.20.4-1） 试件每次磨损率： L i （a ）=
i
m G G 2
1- （4.20.4-2） 2）、累计磨损率L 0（a ）
试件累计磨损率按式（4.20.4-3）计算：
L 0（a ）=
i
n i n
i m G G
∑
∑==-1
21
1
)
(
取每组三块试件累计磨损率的平均值，作为该组混凝土累计磨损率。

3）、稳定磨损率L s （a ）
试件稳定磨损率按式（4.20.4-4）计算： L s （a ）=
磨砂量
达到稳定磨损阶段的冲的磨损量
试件达到稳定磨损阶段 （4.20.4-4）
取每组三块试件稳定磨损率的平均值，作为该组混凝土稳定磨损率。

2、抗冲磨强度计算
抗冲磨强度按式（4.20.4-5）计算：
⎰a
=
M
a L A
T C )(ρ （4.20.4-5）
式中：
⎰a 抗冲磨强度，即磨损1cm 深所需小时数，h/cm ；
T 平均冲磨历时，h ；
C ρ 混凝土密度，g/cm 3；
A 试件受冲磨面积，225cm 2； M 平均冲磨砂量，kg ；
L(a) 冲磨损率，g/kg ，分别取L o （a ）或L s （a ）。

4.20.5 4.21 混凝土抗渗性试验
4.20.6 4.21.1 目的及适用范围
测定混凝土的抗渗等级。

4.20.7 4.21.2 仪器设备
1、混凝土抗渗仪；
2、试模：规格为上口直径175mm，下口直径185mm，高150mm的截头圆锥体；
3、密封材料：如石蜡加松香、水泥加黄油等；
4、螺旋加压器、烘箱、电炉、瓷盘、钢丝刷等。

4.20.8 4.21.3 试验步骤
1、按3.1“混凝土拌合物室内拌合方法”和4.1“混凝土试件的制作和养护方法”进行试件的制作和养护。

六个试件为一组。

2、试件拆模后，用钢丝刷刷去两端的水泥浆膜，然后送入养护室养护。

3、到达试验龄期时，取出试件，擦拭干净。

待表面凉干后，在试件侧面滚涂一层熔化的石蜡（内加少量松香）。

然后用螺旋加压器将试件压入经过烘箱或电炉预热过的试模中（试模预热温度，以石蜡接触试模，即缓慢熔化，但不流淌为宜），使试件与试模底齐平。

试模变冷后才可解除压力。

4、用水泥加黄油密封时，其用量比为2.5～3：1。

试件表面晾干后，用三角刀将密封材料均匀地刮涂在试件侧面上，厚约1mm～2mm。

套上试模压入，使试件与试模底齐平。

5、启动抗渗仪，开通六个试件位下的阀门，使水从六孔中渗出，充满试位坑。

关闭抗渗仪。

将密封好的试件安装在抗渗仪上。

6、试件时，水压从0.1Mpa开始，以后每隔8h增加0.1Mpa水压，并随时注意观察试件端面情况。

当六个试件中有三个试件表面出现渗水时，或加至规定压力（设计抗渗等级）在记下此时的水压力。

注：在试验过程中，如发现水从试件周边渗出，表明密封不好，应重新按4.21.3中3或4密封。

4.20.9试验结果处理
混凝土的抗渗等级，以每组六个试件中四个未出现渗水时的最大水压力表示。

抗渗等级按式（4.21.4）计算：
W=10H-1 （4.21.4）
式中：W 混凝土抗渗等级；
H 六个试件中有三个渗水时水压力，Mpa。

4.20.10若压力加至规定数值，在8h内，六个试件中表面渗水的试件少于三个，则试件
的抗渗等级等于或大于规定值。

4.20.11混凝土相对抗渗性试验
4.22.1 测定混凝土在恒定水压下的渗水高度，计算相对渗透系数，比较不同混凝土的抗渗性。

本方法适用于抗渗性能较高的混凝土。

4.20.12 4.22.2 仪器设备
与4.21“混凝土抗渗性试验”相同。

4.20.13试验步骤
1、试件的成型、养护、密封、安装等按4.21“混凝土抗渗性试验”有关规定进行。

2、将抗渗仪水压力一次加到0.8Mpa，同时开始记录时间（准至分）。

在此压力下恒定
24h，然后降压，从试模中取出试件。

注：1、在恒压过程中，如有试件端面出现渗水时，即停止试验，并记下出水时间（准至分）。

此时该试件的渗水高度即为试件的高度（15cm）。

2、当试件混凝土较密实，可将试验水压力改用1.0Mpa 或1.2Mpa 。

3、在试件两端面直径处，按平行方向各放一根 6mm 钢垫条，用压力机将试件劈开。

将劈开面的底边十等分，在各等分点处量处渗水高度（试件将劈开后，过2min ～3min 即可看出水痕，此时可用笔划出水痕位置，便于量取渗水高度）。

4.20.14 4.22.4 试验结果处理
1、以各等分点渗水高度的平均值作为该试件的渗水高度。

2、相对渗透系数按式（4.22.4）计算：
K r =TH
aD m
22 （4.22.4）
式中：K r 相对渗透系数，cm/h ； D m 平均渗水高度，cm ；
H 水压力，以水柱高度表示，cm ； T 恒压时间，h ；
a 混凝土的吸水率，一般为0.03. 注：1Mpa 水压力，以水柱高度表示为10200cm 。

3、以一组六个试件测值的平均值作为试验结果。