土木工程材料实验指导书.docx

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土木工程材料实验指导书

济南铁道职业技术学院

建筑材料试验指导书

班级__________姓名

土木系建工教研室

2006．4

实验1　建筑材料基本物理性质实验

（1）实验目的

通过材料密度的测试，计算出材料的孔隙率，了解材料的构造特征。

（2）试样制备

　　将试样研磨，用孔径0.2mm筛子筛分除去筛余物，并放到105～110℃的烘箱中，烘至恒重。

将烘干的粉料放入干燥器中冷却至室温待用。

（3）实验步骤

①密度的测定　　

A在李氏瓶中注入煤油至突颈下部，记下刻度数。

将李氏瓶放在盛水的容器中，在试验过程中保持水温为20℃。

B称取50～90g试样，用漏斗将试样逐渐送入李氏瓶内，使液面上升至接近20cm3的刻度为止。

再称剩下的试样，计算送入李氏瓶中的试样质量m（g）。

将注入试样后的李氏瓶液面的读数，减去未注前的读数，得试样得绝对体积V（cm3）。

②体积密度的测定　

A称取试样质量m及蜡封试件在空气的质量m1，并对试样表面涂蜡。

B在容量瓶中加入适量的水，记录水的体积数V1。

C将试样放入容量瓶中，记录水的体积数V2。

（4）实验结果计算

①密度

　　按下式计算出密度（精确至0.01g）

　　　　　　　ρ＝m/V

式中　m——装入瓶中的质量，g

　　　V——装入瓶中试样的体积，cm3

　　密度实验用两个试样平行进行，以其计算结果的算术平均值作为最后结果。

　　两次结果之差不应大于0.02g/cm3，否则重做。

②体积密度

　　按下式计算出体积密度ρ0

　　　ρ0=m/V0

式中　m——试样的质量，g

　　　V0——试样的体积（包括开口孔隙、闭口孔隙和材料绝对密实体积）V0＝V2-V1-[（m1-m）/ρ蜡]

　　实验用两个试样平行进行，以其计算结果的算术平均值作为最后结果。

　　两次结果之差不应大于0.02g/cm3，否则重做。

③孔隙率的计算

　　按下式计算孔隙率P

（5）问题与讨论

  ①在进行密度试验时，试样的研碎程度对试验结果有何影响，为什么？

 答：

试验样品内部存在较多孔隙。

颗粒越大材料孔隙率越大，测得的密度值越大,其误差越大。

试件越碎，测试结果越准确。

②在测试密度的试验中，为什么要轻轻摇动李氏瓶？

 答：

因为需要排除空气。

实验2建筑钢材试验

（1）实验目的

①测定钢材的屈服强度、抗拉强度与伸长率，注意观察拉力与变形之间的关系，为确定和检验钢材的力学及工艺性能提供手段和依据。

②检验钢筋承受规定弯曲程度的变形性能，确定其可加工性能，并显示其缺陷。

（2）主要仪器设备

　　全能实验机，游标卡尺等。

（3）取样方法

　　自每批钢筋中任意抽取两根，于每根距端部50mm处各取一套试样（两根试件）。

在每套试样中取一根作拉力试验，另一根作冷弯试验。

试验应在20±10℃的温度下进行，如试验温度超出这一范围，应在试验记录和报告中注明。

（4）实验方法

　　实验2.1钢筋的拉伸实验

　　实验2.2钢筋的冷弯实验

（5）问题与讨论

 ①在进行钢材拉伸试验时，加荷速度对试验结果有何影响？

答：

加荷速度越快，所测的最大值越高。

测试的强度值越大，误差越大。

   ②在测定伸长率时，如断点非常靠近夹持点（即不在中间部位断裂），对实验结果有何影响？

答：

钢材在拉伸过程中，其变形是不均匀的，中间部位的变形量较两端的大。

试验结果偏低。

③进行弯曲试验时，“横向毛刺、伤痕或刻痕”对实验结果有何影响，为什么？

答：

这些缺陷易导致应力集中。

④钢材试验中，对温度有严格要求，如果试验温度偏高对屈服点，抗拉强度，伸长率和冷弯结果各有何影响？

答：

在0℃以上，温度越高，钢材塑性越好，强度越低。

实验2.1拉伸试验

（1）试件制作和准备

　　拉伸试验用钢筋试件一般不进行车削加工。

（2）实验步骤

（3）实验结果

①钢筋强度的计算

试件的屈服强度按下式计算：

式中PS——屈服点荷载，N；

　　A0——试件横截面积，cm2。

　　试件的抗拉强度按下式计算：

式中P0——屈服点荷载，N；

　　A0——试件横截面积，cm2。

　　②伸长率的测定

A.将已拉断试件的两段在断裂处对齐，尽量使其轴线位于一条直线上。

如拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入试件拉断后的标距部分长度内。

B.如拉断处到邻近标距端点的距离大于（1／3）L0时，可用卡尺直接量出已被拉的标距长度L1（mm）。

C.如拉断处到邻近的标距端点的距离小于或等于（1/3）L0时，可按移位法计算。

D.伸长率按下式计算（精确至1％）：

式中δ——伸长率，％，精确至1％；

　　L0——原标距长度，mm；

　　L1——试件拉断后直接量出或按移位法确定的标距部分的长度，mm（测量精确0.1mm）。

E.如试件在标距端点上或标距外断裂，则试验结果无效，应重作试验。

　　将测试、计算所得到的结果δ10、δ5（δ10、δ5分别表示L0＝10a和L0＝5a时的断后伸长率），对照国家规范对钢筋性能的技术要求，如达到标准要求则合格，如未达到，可取双倍试验重做，如仍未达到标准者，则钢筋的伸长率不合格。

实验2.2冷弯试验

（1）实验条件　实验应在10～35℃或控制条件（23±5℃）进行。

（2）实验步骤　

①试件不经车削，长度为5d0+150mm,d0为试件的计算直径（mm）。

②弯曲直径按规定选用。

③调整试验机两支辊间的距离，使其等于d+2.1d0。

④平稳施加荷载，弯曲到要求的弯曲角。

（3）试验结果评定　弯曲后，按有关标准规定检查试样弯曲外表面，进行结果测定。

若无裂纹、裂缝或断裂，则评定试样合格。

实验3水泥技术性能试验

（1）实验目的及依据

本试验根据国家标准GB1345-91《水泥细度检验方法》、GB/T1346-2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》及GB/T17676-1999《水泥胶砂强度检验方法》测验定水泥的有关性能和胶砂强度。

（２）取样方法

　　以同一水泥厂、同期到达、同品种、同强度等级的水泥，按规定的取样单位取样。

　　当散装水泥运输工具的容量超过该厂规定出厂编号吨数时，允许该编号的数量超过取样规定吨数。

　　取样应有代表性，可连续取样，亦可从20个以上不同部位取等量样品，总量至少12kg。

（３）实验方法

实验3.1水泥细度实验

实验3.2标准稠度用水量、凝结时间实验

实验3.3安定性实验

实验3.4胶砂强度实验

（4）问题与讨论

①水泥技术指标中并没有标准稠度用水量，为什么在水泥性能试验中要求测其标准稠度用水量？

用水量会影响安定性和凝结时间的试验结果。

②进行凝结时间测定时，制备好的试件没有放入湿气养护箱中养护，而是暴露在相对湿度为50％的室内，试分析其对试验结果的影响？

在相对湿度较低的环境中，试件易失水，测试误差加大。

③某工程所用水泥经上述安定性检验（雷氏法）合格，但一年后构件出现开裂，试分析是否可能是水泥安定性不良引起的？

安定性试验（雷氏法）只可检验出因游离CaO过量引起的安定性不良，不能检测出因MgO等因素引起的开裂。

④测定水泥胶砂强度时，为何不用普通砂，而用标准砂？

所用标准砂必须有一定的级配要求，为什么？

标准砂使试验结果具有可比性；级配好坏会影响试验结果。

实验3.1水泥细度检验

细度检验有负压筛法、水筛法和干筛法三种，在检验工作中，如负压筛法与水筛法或干筛法的测定结果有争议时，以负压筛法为准。

　　本实验采用负压筛法。

（1）主要仪器

　　负压筛、天平等。

（2）试验前的准备

　　筛析试验前，应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压至4000～6000Pa范围内。

　　称取试样25g，置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连筛析2min，在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻地敲击，使试样落下。

筛毕，用天平称量筛余物。

（3）实验步骤

（4）试验结果计算

　　水泥试样筛余百分数按下式计算（结果计算至0．1％）：

式中F——水泥试样的筛余百分数；

Rs——水泥筛余物的质量，g；

W——水泥试样的质量，g。

实验3.2水泥标准稠度用水量、凝结时间

（1）水泥标准稠度用水量实验　　

①试验前的准备

A.试验前必须检查维卡仪的金属棒能否自由滑动。

B.调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点。

C.搅拌机运转正常。

D.水泥净浆搅拌机的筒壁及叶片先用湿布擦抹干净。

②实验步骤

注意：

A．降低试杆至水泥净浆表面后，拧紧螺丝1～2s，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。

B．在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离。

C.整个操作应在搅拌后1.5min内完成。

③实验结果

　　以试杆沉入净浆并距底板6±1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。

其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量，按水泥质量的百分比计。

（2）水泥凝结时间实验

①试验前的准备

　　测定前，将圆模放在玻璃板上，在内侧稍涂上一层机油，调整测定仪使试针接触玻璃板时，指针对准标尺零点。

②实验步骤

注意：

A．在测定水泥的初凝时，调整试针与水泥净浆表面接触。

拧紧螺丝1～2s后，突然放松。

试针停止下沉或释放试针30s时观察指针的读数。

试件加水后30min时进行第一次测定。

并应轻轻扶持金属柱，使其徐徐下降。

在完成初凝时间测定后，应立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板取下，翻转180°，直径大面朝上，小端向下放在玻璃板上，再放入湿气养护箱中继续养护。

B．在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内壁10mm。

C．临近初凝时，每隔5min测定一次。

临近终凝时每隔15min测定一次。

到达初凝或终凝时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为到达初凝或终凝状态。

D．每次测定不能让试针落入原针孔。

每次测试完毕须将试针擦净并将试模放回湿气养护箱内。

这个测试过程要防止试模受振。

③实验结果

　　到达初凝或终凝时，应立即重复测一次，当两次结论相同时，才为达到初凝或终凝状态。

　　验定方法为将测定的初凝和终凝时间，对照国家规范对各种水泥的技术要求，从而判定凝结时间是否合格。

实验3.3水泥安定性试验

安定性是水泥硬化后体积变化的均匀性，体积的不均匀变化引起膨胀、裂缝或翘曲等现象。

安定性实验可采用试饼法或雷氏法，当实验结果有争议时以雷氏法为准。

（1）实验前的准备

　　称取水泥试样400g，用标准稠度需水量，按标准绸度测定时拌和净浆的方法制成水泥净浆，然后制作试样。

①饼法制作

从制成的净浆中取约150g分成两等分，制成球形，放在涂过油的玻璃板上，轻轻振动玻璃板，并用湿布擦过的小刀，由边缘向饼的中央抹动，做成直径70～80mm，中心厚约10mm，边缘渐薄、表面光滑的试饼。

接着将试饼放人养护箱内，自成型时起，养护24±2h。

②雷氏法制作

将预先准备好的雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上，并立刻将已制好的标准稠度净浆装满试模，装模时一只手轻轻扶持试模，另一只手用宽约10mm的小刀插捣15次左右，然后平盖上稍涂油的玻璃板，接着立刻将试模移至养护箱内养护24±2h。

（2）实验步骤

　（3）实验结果评定

①试饼法鉴定：

目测试饼，若未发现裂