USBR4905使用振動台於無坍度混凝土的稠度和密度的步驟 ~ 土木最前線

使用振動台於無坍度混凝土的稠度和密度的步驟

PROCEDURE FOR CONSISTENCY AND DENSITY OF NO-SLUMP CONCRETE WITH VIBRATORY TABLE

1. 適用範圍

1.1 本標準涵蓋無坍度混凝土製造圓柱形試樣的試驗程序，當USBR 4031和4192所述的標準程序藉由搗實和內部振動不可行時的試驗。本程序適用於實驗室和現地。

注意1 - 這些程序被認為適用於具有骨材尺寸2in(50mm)以上的粗骨料的塑性混凝土。如果粗骨料大於2in，使用通過2in篩的混凝土部分上進行本程序，可依據USBR4172除去較大的骨料，篩除是使用2in篩而不是1-1/2in(37.5mm)篩。

USBR4172程序不被認為適用於非塑性和非金屬材料，粘性混凝土。
1.2 這些程序用於測試滾壓密實混凝土，也可用於測試其他類型的混凝土，如水泥處理的骨料和類似於水泥的混合物。
1.3 提供了兩種替代的測試方法來確定使用Vebe振動台的混凝土的稠度和密度：
1.3.1 方法A (使用50-1bm[22.7kg]額外載重放於試樣頂部)
根據ACI 211.3-75(R1989)，試驗方法A應用於測試非常硬至極乾的稠度的混凝土。
1.3.2 方法B (無額外載重)
方法B應用於硬至極硬稠度的混凝土，或者當試驗方法A的Vebe time小於5秒時。
1.4本試驗建議振動台是Vebe振動台(the Vebe vibrating table)。到目前為止，所有的本局( Bureau)測試已經使用這個振動台裝置進行試驗程序。
也可用其他型式的替代的振動台，只要它符合正弦振動的規格，如第9.3節所示和第11和12節的相間測試的要求。

2.適用文件

2.1 USBR程序：
4029 骨材中的密度和空隙
4031 在現場製作與養護混凝土試樣
4138 混凝土的空氣含量、密度、降伏強度
4143 混凝土坍度
4172 新拌混凝土取樣
4192 在實驗室製作與養護混凝土試樣
2.2 ASTM標準：
C 1170 使用振動台¹測定滾壓混凝土的稠度和密度的標準試驗方法
E 1 ASTM溫度計規範²
E 11 試驗用編織篩規格^1,3
2.3 ACI標準：
2075R-89 滾壓混凝土⁴
211.3-75R-89 無坍度混凝土配合比例的標準做法⁴

¹ASTM年刊標準，vol. 04.02。
²ASTM年刊標準，vols. 05.03,14.03。
³ASTM年刊標準，vols 04.01,04.06,04.07,05.05,14.02。
⁴ACI混凝土操作手冊(Manual of Concrete Practice)，part 1，1990. Available from American Concrete Institute, PO Box 19150, Redford Station, Detroit, MI 48219。

3. 程序摘要

3.1 本程序用於測定硬質至極乾混凝土拌合物的稠度(consistency)[注意2]。
稠度的測定是在給一定質量的混凝土透過在圓柱形模具中振動而被固結所需的時間。
壓實樣品的密度是由固結的樣品的質量並除以其體積來測量而得，其透過使用水置換法測定。

注意2 -在ACI 207.5R-89和ACI 211.3-75(R 1989)中有具體的進一步描述。

4. 意義和使用

4.1 試驗方法A和B目的在確定使用滾壓混凝土構造物時常見的硬的至極乾的混凝土拌合材料的稠度和密度。
4.1.1由於一些滾壓密實混凝土混合物是硬至極乾的，標準Vebe試驗方法將試樣在坍度 -
對於測試方法A，額外加載質量從6 lbm（2.72kg）增加到50 lbm（22.7kg）;然後將附加質量從6 lbm對於測試方法B，額外加載質量被消除。
4.2 試驗方法A使用50 lbm額外加載，用於通過滾壓方法固結的混凝土。混凝土的稠度和密度適宜用於藉由振動鋼輪機的固結可以使用測試方法A來確定。
4.3 試驗方法B不使用額外加載，可用於確定通過普通振動技術固結的一些混凝土混合物的稠度和密度以及藉由振動鋼輪固結的一些混凝土混合物的稠度和密度。

5.術語。

5.1 滾壓混凝土 -零坍度稠度混凝土，在鬆散地放置在水平昇層並經光滑振動鋼輪滾壓固結而成。

6.裝置

6.1 圓柱形模具 - 圓柱形模具應由鋼或其他耐水泥漿腐蝕的硬金屬製成，內徑為9½±1/16in(241±2mm)，高度為7¾±1/16in(197±2mm)。
模具體積應根據USBR4029率定。模具應配備可緊固的金屬槽，可將其牢固地夾緊在Vebe振動台上。模具頂部邊緣應平滑且頂面平行於模具底部，並能夠提供緊密密封。當模具充滿水並且光滑的玻璃或塑料板放置在頂部邊緣上時，不會有氣泡的洩漏。
6.2 旋轉臂和導向套管 - 具有安裝在旋轉臂上的夾具組件或其他合適的支持裝置的金屬導向套。
旋轉臂和導向套必須能夠在垂直於振動台的位置支持一個額外載重塊50 lbm(22.7kg)的金屬軸，這樣，當釋放夾具時，桿是可以自由滑動。導向套筒內徑應比額外載重塊的金屬軸直徑大1/8±1/16 in(3.2±1.6mm)。
套筒必須能夠保持鎖定位置功能，其中套筒中心直接在振動台的中心上方，並且還能夠從桌子中心旋轉離開。
Vebe振動台配備此導向套。
6.3 額外載重塊 - 圓柱形額外載重塊，其金屬軸桿至少18in(457mm)長，直徑為5/8±1/16in(16±2mm)，垂直安裝在板上，並通過額外載重塊中心嵌入。
軸桿應通過導向套滑動，不會有結合或過大的間隙。額外載重塊的底部應有9±1/8in(229±3mm)的直徑。
額外載重塊的質量應為50lbm(22.7±0.5kg)，包括金屬軸桿的質量。如果額外載重塊是手持的，則金屬軸桿的長度可以減小到12in(305mm)並且用“T”或“D”手柄製造，用於夾緊載重塊軸桿避免手滑。
6.4 天平或天平 - 天平或天平應具有足夠的容量以測量樣品和模具的總質量，並具有需要的精度，以便可以確定混凝土樣品的質量精確度到0.01 lbm(4.5g)。
6.5 壓克力板(Fiat Plate) - 需要至少1/2in厚的方形，平板或丙烯酸板，其長度和寬度比圓柱形模具的外徑大至少1in(25mm)。板面應光滑平整。
6.6 Vebe振動台 - 一個振動台，帶有一個3/4in(19mm)厚的鋼檯面，長度約為15in、寬度約為10¼ in、高度約為12in(381- 260- 305mm)。振動台的結構應防止工作台在作業時彎曲變形。檯面藉由電動振動器驅動。這振動器和工作台的總質量約為210 lbm(95kg)。檯面應水平並緊固在
混凝土地板或基礎板上，基礎版應其具有足夠的重量以防止在測試的執行期間裝置的位移。

注意3：本試驗程序推薦的振動台是Vebe振動台，目前，已經使用該裝置進行測試。
只要符合9.3小節Vebe裝置中正弦振動頻率的規格，並且符合第11節和第12節的替代測試要求，可以使用另一種振動台代替Vebe裝置（圖1）。Vebe裝置包括圓柱形模具和導向套筒，由Dynapac Maskin(以前的Vibro-Verken), PO Box 1103, 5-171-22, Solna, Sweden; Dynapac Manufacturing, Inc., Stanhope NJ 07874; and Soiltest, Inc., 86 Albrecht Drive, PO Box 8004, Lake Bluff IL 60044-9902.

6.7 溫度計 - ASTM No.1F或1C溫度計符合ASTM規格E1的要求的。
6.8 篩 -符合ASTM規格E11要求的2in(50mm)篩。
6.9 雜項設備 - 還需要鏟子、勺子、坍度鐵棒、碼錶和手電筒。

7.注意事項

7.1 本試驗程序可能涉及危險材料、危險和設備，並且未完全敘明解決與其使用相關的所有安全問題。
使用者應自負和建立適當的安全和健康作法，並確定使用前安全措施限制的適用性。

8. 取樣、試驗樣品和部分取樣

8.1 新拌混凝土樣品應根據USBR 4172獲得。
8.2 混凝土樣品應具有2in(50 mm)或更小的標稱最大尺寸骨料。如果混凝土的骨料大於2in，樣品應根據USBR 4172通過2in篩進行濕篩。
8.3 混凝土樣品測試應在拌合完成後45分鐘內完成，除非另有規定。

9.校準和標準化

9.1 執行第2章適用文件所列的測試中所使用的設備或設備的校準和標準，是直接或藉由參考的特定程序或標準。
9.2圓形模具 - 依據USBR 4029，圓柱形模具的體積應根據USBR 4029校準到最接近的0.02ft³(0.000 57m³)。校準應每年率定一次，在使用頻繁、經常使用時每月率定一次。
圓柱模具質量，如果使用在密度計算(即空模具不扣重重），應確定為最接近0.01lbm(4.5g)。
9.3 振動振動台 -振動台的頻率和振幅應在初次使用前的在模擬試驗條件下率定，以後每年(注意4)率定。頻率和幅度應根據USBR 4031或4192測定。

注意4：這種測定可由the Bureau's enver Office的材料工程部門(Code-5335)的人員執行，並應與其他振動試驗設備的校準調整。

9.3.1 Vebe振動台或替代的振動台應產生正弦振動運動，其頻率為每分鐘3600轉±100次(60±1.67Hz)，振動幅度為0.0085in±0.0015in(0.22±0.04mm)、2.51bm(27211.1kg)，螺栓連接至檯面中心，如圖2所示。

9.4 除了在9.3小節中建議的校準頻率外，振動台還應在任何操作的事件(包括維修)之後，且當發現測試結果有問題時應進行校準。
9.5 至少在每3個月連續使用後，振動檯面的下側應檢查和清潔任何硬化的混凝土或水泥塊，這可能會干擾桌面的自由移動。

10.調整

10.1 特殊情況是在第11章和第12章內敘述。

測試方法 - VEBE時間

11.程序

11.1 Vebe Consistency時間（含額外載重）：
11.1.1 使用方鏟和勺子來取得代表性樣品。依據第8章，最小質量為50lbm(22.7kg)。處理混凝土方式以粗粒料級配不與砂漿產生分離的。

注意5-在無坍落度稠度範圍內的混凝土在處理過程中極易發生離析。為了使離析最小化，必須小心處理取樣，以及在混凝土的搬運、再混合和測試期間。應使用方鏟和勺子來取得代表性樣品。混凝土應該以這樣的方式處理，即大尺寸的粗粒料級配不與砂漿分離。

11.1.2 潤滑模具內部，並填充29.5±1.5lbm(13.4±0.7kg)混凝土。使用方形勺子和搗固桿，均勻分布地置放混凝土，以盡量減少析離和石塊集中(rock pockets)。
平整、散鋪混凝土料面，使不與砂漿分離。
11.1.3 用手鎖緊蝶形螺螺絲，將模具固定在Vebe工作台上。將額外配重塊的軸通過導向套滑動，並將附加裝置旋轉到模具中心的位置鎖定，以確保在釋放時額外配重塊將是在模具內。在這個過程中，額外配重塊可以降低到模具中以調整模具的位置，但不應該放置在樣品上。用扳手固定Vebe工作台的蝶形螺母，以防止在測試過程中鬆動。將額外配重塊輕輕降低到樣品表面。
11.1.4 如果額外配重塊不能在模具居中而會卡觸在模具內壁上，則將附加費直接放置在模具中的試樣上，而不使用導向套管，並且用手來保持額外配重塊軸垂直於工作台的頂面，在整個Vebe測試的期間，額外配重塊軸必須用手保持平衡。當手動扶持額外配重塊時，不要對額外配重塊施加額外的手壓。
11.1.5 啟動振動器和計時器使用手電筒，在額外配重塊的邊緣和模具的內壁之間的環形空間中觀察混凝土。
隨著測試的進行，砂漿將填充額外配重塊蓋版外邊緣和內部模具壁之間的環形空間。觀察砂漿，直到它形成圍繞配重塊蓋版的總周長的環。當砂漿環完全圍繞配重塊蓋版形成時，停止振動器和計時器; 確定到完成的分鐘和秒的經過時間。將此時間記錄為the Vebe consistency time，測試方法A.如果在測試期間翼形螺母鬆動，則用新的混凝土樣品重複該測試。如果振動2分鐘後砂漿圈不形成，停止振動器和定時器; 在報告上記錄此情況。
11.1.6如果在2分鐘後發生以下條件，請在報告中記錄，記錄已經過的時間，如有必要重新測試：
11.1.6.1在鬆散試樣中的少量粗骨材集中(rock pocket)抑止了砂漿環在一個小區域形成，而在其他所有位置砂漿環已形成，
或者：
11.1.6.2 形成的大部分砂漿環的花費時間與具有相同混合比例的以前的記錄相似。
11.1.7 依據第11.2節確定試樣的密度。

11.2 新拌固結混凝土的Vebe密度(Vebe Density )：
11.2.1 在確定Vebe時間後，去除額外配重塊。在沒有額外配重塊的情況下振動樣品，再振動外10秒鐘以可平整樣品的頂面。
11.2.2 從Vebe振動台中取下裝著樣品的模具，擦拭去除圓筒模具在內壁固結混凝土上方的砂漿。將平板放在圓筒模具中，並量測精確度0.01lbm(4.5g)圓柱模具和固結混凝土材料和平板的質量。通過從圓柱形模具，固結試樣和平板的質量減去圓柱模具和平板的質量來確定試樣的質量。移除平板。
11.2.3 將模具放置在水平表(地)面上，並在室溫下用水小心地將模具填充至剛好在頂部邊緣上方的形成凸面(meniscus level)，這是在試樣表面的漿料的流失最小情況下進行。
11.2.4 量測水的溫度讀數至1℉(1°C)。
11.2.5 小心地用平板覆蓋模具，以去除氣泡和多餘的水。
11.2.6 擦拭所有多餘的水，並確定圓柱模具和固結材料和水和平板的總質量。藉由總質量中減去11.2.2中量測的模具和試樣和平板的質量來獲得水的質量。
11.2.7 藉由將水的質量除以試驗溫度下水的密度，依據表1或表2中查表得的值─ 視需要進行內插來確定水的體積。確定水的體積，精確到0.001ft³(0.028L)。

11.2.8 藉由在9.2節中獲得的圓筒模具的體積中減去在11.2.7節中獲得的水的體積來計算試樣的體積。
11.2.9按照第13節計算量測試樣的密度。這個被稱為試樣的Vebe密度，試驗方法A。

11.3 使用替代振動台的振動稠度時間(Consistency Time)和密度，測試方法A：
11.3.1 依據11.1節量測混凝土的稠度時間。記錄替代振動台的使用，並記錄時間作為振動稠度時間，測試方法A。
11.3.2 按照11.2節量測試樣的密度。將這稱為試樣的振動密度(vibrating density)，試驗方法A.
11.3.2.1當使用替代振動台量測混凝土的稠度和密度時，可能無法在沒有額外載重塊的情況下振動試樣。這是由於在振動器關閉後發生大振幅，低頻振動波時壓實樣品的擾動。如果發生這種情況，在確定振動時間後，將額外載重塊留在樣品上，再振動樣品10秒鐘。記錄使用額外載重塊的密度量測時間。
11.3.2.2 根據11.2.2至11.2.9確定混凝土固結樣品的密度。

試驗方法B - VEBE TIME

12.程序

12.1 Vebe 稠度時間（無額外載重）：
12.1.1 依據第8節獲得最小質量為50lbm(22.7kg)的混凝土的代表性樣品，並將混凝土置於圓柱形
模具按照11.1.1和11.1.2節。
12.1.2 將模具放在Vebe工作台上，鎖緊蝶形螺母，以防止試驗過程中鬆動。
12.1.3 啟動振動器和定時器。觀察混凝土和模具內壁接觸的間隙。
當試樣固結時，圍繞試樣的周邊將形成一個砂漿環於抵靠模具的內壁並且將填充在粗骨料之間。
觀察圍繞模具周邊的砂漿環的形成。當砂漿環完全形成時，停止振動器和計時器; 記錄已經過
時間的分鐘和秒。將此時間記錄為Vebe稠度時間，測試方法B。如果在2分鐘後沒有形成砂漿環，則停止振動器。在報告上記錄這個情況，如有必要，使用測試方法A用新的混凝土樣品重新試驗。
如果固定螺母在試驗過程中鬆動，請用新拌的混凝土樣品重新試驗。
12.1.4 假如有11.1.6所述情況，記錄起來。
12.2 新拌混凝土密度，試驗方法B：
12.2.1 依照11.2量測試樣的密度。參考密度作為試樣的Vebe密度，試驗方法B.
12.3 振動稠度時間和密度使用替代振動台，測試方法B：
12.3.1 振動稠度時間，試驗方法B：
12.3.1.1 依據12.1.1至12.1.4確定振動稠度時間，試驗方法B。記錄使用替代振動台。
12.3.1.2 如果觀察到11.3.2.1的條件，應中斷試驗，不要使用試驗方法B的振動稠度時間或密度。

13.計算

13.1在確定Vebe稠度時間後，確定樣品的密度如下：

D=	Ms
	Vs

此處：
D = 以lb/ft³為單位的密度(kg/m³或kg/Dam³)(注意6)
Ms =樣品質量(kg)
Vs =以ft³為單位的樣品體積（m³或Dam³）
13.2 圖3顯示了一個建議的計算表格。

注意6-要將Dam³(立方公丈)轉換為m³立方米，乘以1000。

14.報告

14.1 圖4顯示了由計算機產生出的典型報告格式。

15.精度和偏差

15.1 精度 - 該程序的精度目前未知。
15.2 偏差 - 這些測試方法中的程序量測滾壓混凝土的稠度和密度沒有偏差，因為稠度和密度只能根據這些試驗方法來定義。

2016年12月10日星期六