土木工程材料试验电子教案Word格式.docx
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1.拟定水泥混凝土配合比设计方案；
2.选择、检验材料；
3.计算水泥混凝土初步配合比；
4.确定水泥混凝土实验室配合比；
四.试验内容
1．水泥性能试验
2．建筑用集料试验
1）建筑砂、石筛分析试验
2）建筑砂、石表观密度、堆积密度试验
3.普通混凝土配合比设计试验
1）混凝土拌合物和易性试验
2）混凝土配合比设计，并制作试模，在标准养护箱养护28天
3）普通混凝土立方体抗压强度试验
4.砌筑砂浆试验
1）砂浆稠度试验
2）砂浆分层度试验
3）砂浆配合比设计，标准试件制作，养护28天，抗压强度试验。
五．参考文献
GB1345-91《水泥细度检验方法（80μm筛筛析法）》
GB/T1346《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》
GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检测方法（ISO法）》
GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》
GB/T50080-2002《普通水泥混凝土拌合物性能试验方法标准》
GB/T50081-2002《普通水泥混凝土力学性能试验方法标准》
JGJ55-2000《普通水泥混凝土配合比设计规程》
试验一水泥性能试验（2学时）
1、试验目的：
测定水泥标准稠度用水量、凝结时间。
2、水泥试验的一般规定：
同一试验用水泥应在同一水泥厂出产的同品种、同强度等级、同编号的水泥中取样；
水泥试样应充分拌匀，且用0.9MM方孔筛过筛；
试验用水必须是洁净的淡水。
3、试验仪器
水泥净浆搅拌机；
标准法维卡议；
试针和圆模；
量水器和天平等。
4、试验方法和步骤
1）水泥浆的拌制：
安装课本试验指导的要求，操作水泥净浆搅拌机。
2）标准稠度用水量的测定，判定试验结果
3）试件的制备
4）凝结时间的测定
试验二建筑用砂、石试验
一、建筑用砂筛分析试验（2学时）
1、试验目的：
对建筑砂、石进行试验，判定其质量，为普通混凝土配合比设计提供原材料参数。
2、试验仪器：
鼓风烘箱，天平，方孔筛一组，搪瓷盘，毛刷等。
3、试验原理：
评定砂的粗细程度和颗粒级配情况。
评定砂的粗细，通常用筛分析法。
该法是用一套孔径为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15㎜的标准筛，将预先通过孔径为9.5㎜筛的干砂试样500克由粗到细依次过筛，然后称量各筛上余留砂样的质量，计算出各筛上的“分计筛余百分率”和“累计筛余百分率”，计算如下：
筛孔尺寸（㎜）
分计筛余（克）
分计筛余百分率（%）
累计筛余百分率（%）
4.75
m1
a1=m1/m
A1=a1
2.36
m2
a2=m2/m
A2=a1+a2
1.18
m3
a3=m3/m
A3=a1+a3+a3
0.60
m4
a4=m4/m
A4=a1+a2+a3+a4
0.30
m5
a5=m5/m
A5=a1+a2+a3+a4+a5
0.15
m6
a6=m6/m
A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6
砂的粗细程度，工程上常用细度模数Mc表示，其定义为：
Mx=（A2+A3+A4+A5+A6）-5A1/100-A1
4、结果评定
累计筛余百分率取两次筛余结果的算数平均值，精确到1％。
细度模数取两次试验结果的算数平均值，精确到0.1；
如果两次试验的细度模数之差大于0.2时，须重新试验。
根据累计筛余百分率对第四章表4-1，确定该砂所属的级配区。
二、建筑用砂、石表观密度、堆积密度试验（2学时）
鼓风烘箱，天平，容量器，搪瓷盘，毛刷等。
3、试验原理与步骤：
详见课本的试验指导
4、注意事项
试验时注意试验的精确程度，操作计量材料时应注意精确度；
试验结果应取两次试验结果的算数平均值；
如果超出规定的试验误差，应重新进行试验。
试验三.普通混凝土配合比设计试验（2学时）
一、混凝土拌合物坍落度与维勃稠度试验
1.试验目的
每组根据试验所得砂、石，水泥性能等参数，计算出现浇混凝土梁的配合比设计数，在此基础上测定坍落度，调整初步配合比。
坍落度为表示混凝土拌和物稠度的一种指标，测定的目的是判定混凝土稠度是否满足要求，同时作为配合比调整的依据。
本试验适用于坍落度不小于10mm，骨料最大粒径不大于40mm的混凝土拌和物。
2.试验仪具
（1）坍落度筒（图5-3）：
坍落度筒为铁板制成的截头圆锥筒，厚度不小于1.5mm，内侧平滑，没有铆钉头之类的突出物，在筒上方约2／3高度处有两个把手，近下端两侧焊有两个踏脚板，保证坍落度筒可以稳定操作。
图5-3
（2）捣棒：
直径16mm，长约650mm，并具有半球形端头的钢质圆棒。
（3）其他：
小铲、木尺、小钢尺、抹刀和钢平板等。
3.试验方法
（1）润湿坍落度筒和底板，在坍落度筒内壁和底板上应无明水。
底板应放置在坚实的水平面上，并把筒放在底板中心，然后用脚踩住两边的踏脚板，坍落度筒在装料时应保持固定的位置。
（2）将拌制的混凝土试样分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的1／3左右。
每层用捣棒插捣25次，插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，每次插捣应在截面上均匀分布。
插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。
插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面；
浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。
插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加。
顶层插捣完后，刮去多余的混凝土，并用抹刀抹平。
（3）清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。
坍落度筒的提离过程应在5～10s内完成；
从开始装料到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。
（4）提起坍落度筒后，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌和物的坍落度值；
坍落度筒提离后，如混凝土发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样另行测定；
如第二次试验仍出现上述现象，则表示该混凝土和易性不好，应予记录备查。
（5）测定坍落度的同时，可用目测方法评定混凝土拌和物的下列性质，见表5-2，并记录备查。
表5-2混凝土拌和物目测性质评定标准表
目测性质
评定标准
分级
棍度
按插捣混凝土拌和物时难易程度评定
上
中
下
表示插捣容易
表示插捣时稍有石子阻滞的感觉
表示很难插捣
含砂情况
按拌和物外观含砂多少而评定
多
少
表示用馒刀抹拌和物表面时，一两次即可使拌和物表面平整无蜂窝。
表示抹五、六次才可使表面平整无蜂窝。
表示抹面困难，不易抹平，有空隙及石子外露等现象。
保水性
指水分从拌和物中析出程度。
评定方法：
坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明此混凝土拌和物的保水性能不好；
如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示此混凝土拌和物的保水性良好。
粘聚性
观测拌和物各组成分相互粘聚情况。
用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，此时如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；
如锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。
（6）当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时，用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，用其算术平均值作为坍落扩展度值；
否则，此次试验无效。
如发现粗骨料在中央集堆或边缘有水泥浆析出，表示此混凝土拌和物抗离析性不好，应予记录。
4.试验结果
混凝土拌和物坍落度和坍落扩展度值以mm为单位，测量精确至1mm，结果表达修约至5mm。
二、水泥混凝土强度试验
根据调整好的混凝土配合比，制作混凝土试件，每组3块，并放入标准养护箱，养护28天。
28天后进行立方体抗压强度试验。
（一）水泥混凝土试件成型与养护方法
1.试验目的
为测定混凝土的力学性质，必须将混凝土拌和物制备成各种不同尺寸的混凝土试件，以供检验其力学性质。
（1）振动台（图5-6）：
标准振动台，频率每分钟3000次±
200次，负荷下的振幅为0.35mm，空载时的振幅应为0.5mm。
图5-6
（2）试模（图5-8、图5-9）：
为铸铁或钢制成，内表面刨光磨光、平整。
3.混凝土试件制作方法
（1）混凝土试件制作规定
①试验前，试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。
②在实验室拌制混凝土时，材料用量应以质量计，称量精度：
水泥、掺合料、水和外加剂为±
0.5%；
骨料为±
1%。
③取样或实验室拌制的混凝土应在板滞后尽短的时间内成型，一般不宜超过15min。
④根据混凝土拌和物的稠度确定混凝土成型方法，坍落度不大于70mm的混凝土宜用振动
振实；
大于70mm的宜用捣棒人工捣实；
检验现浇混凝土或预制构件的混凝土，试件成型方法宜与实际采用的方法相同。
（2）混凝土试件制作方法
振动台振实法：
①取样或拌制好的混凝土拌和物应至少用铁锨再来回拌合三次。
②将混凝土拌和物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌和物高
出试模口。
③试模应附着或固定在振动台上，振动时试模不得有任何跳动，振动应持续到表面出浆为止；
不得过振。
人工插捣法：
①混凝土拌合物应分两层装入模内，每层的装料厚度大致相等。
②插捣应按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。
在插捣底层混凝土时，捣棒应达到试模底部；
插捣上层时，捣棒应贯穿上层后插入下层20～30mm；
插捣时捣棒应保持垂直，不得倾斜。
然后应用抹刀沿试模内壁插拔数次。
③每层插捣次数按在10000mm2截面积内不得少于12次。
④插捣后应用橡皮锤轻轻敲击试模四周，直至插捣棒留下的空洞消失为止。
插入式振捣棒振实：
①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，使混凝土拌合物高出试模口。
②宜用直径为Ф25mm的插入式振捣棒，插入试模振捣时，振捣棒距试模底板10～20mm且不得触及试模底板，振动应持续到表面出浆为止，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。
（3）刮除试模上口多余的混凝土，待混凝土临近初凝时，用抹刀抹平。
4.混凝土试件的养护方法
（1）试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面。
（2）采用标准养护的试件，应在温度为20±
5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。
拆模后应立即放入温度为20±
2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护，或在温度为20±
2℃的不流动的Ca（OH）2饱和溶液中养护。
标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔10～20mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。
（3）同条件养护试件的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同，拆模后，试件仍需保持同条件养护。
（4）标准养护龄期为28d（从搅拌加水开始计时）。
图5-11
当混凝土强度等级≥C60时，试件周围应设防崩裂网罩。
3.试验方法
图5-12水泥混凝土抗压强度试验
（1）试件从养护地点取出后应及时进行试验，将试件表面与上下承压板面擦干净。
（2）将试件安放在试验机的下压板或垫板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。
试件的中心应与试验机下压板中心对准，开动试验机，当上压板与试件或钢垫板接近时，调整球座，使接触均衡。
（3）在试验过程中应连续均匀地加荷。
（4）当试件接近破坏开始急剧变形时，应停止调整试验机油门，直至破坏。
然后记录破坏荷载。
4.结果计算
5.强度值的确定要求
（1）三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值（精确至0.lMPa）；
（2）三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大及最小值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；
（3）如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。
试验四：
建筑砂浆试验（2学时）
（一）建筑砂浆稠度试验
砂浆的稠度，亦称流动性，用沉入度表示。
本方法适用于确定配合比或施工过程中控制砂浆的稠度，以达到控制用水量的目的。
（1）砂浆稠度仪（图6-1）：
（图6-1）
由试锥、容器和支座三部分组成。
试锥由钢材或铜材制成，试锥高度为145mm、锥底直径为75mm、试锥连同滑杆的质量应为300g；
盛砂浆容器由钢板制成，筒高为180mm，锥底内径为150mm；
支座分为底座、支架及稠度显示三个部分，由铸铁、钢及其它金属制成。
（2）钢制捣棒：
直径10mm、长350mm、端部磨圆。
（3）秒表等。
（1）将盛浆容器和试锥表面用湿布擦干净，并用少量润滑油轻擦滑杆，然后将滑杆上多余的油用吸油纸擦净，使滑杆能自由滑动。
（2）将砂浆拌和物一次装入容器，使砂浆表面低于容器口约l0mm左右，用捣棒自容器中心向边缘插捣25次，然后轻轻地将容器摇动或敲击5～6下，使砂浆表面平整，随后将容器置于稠度测定仪的底座上。
（3）拧开试锥滑杆的制动螺丝，向下移动滑杆，当试锥尖端与砂浆表面刚接触时，拧紧制动螺丝，使齿条测杆下端刚接触滑杆上端，并将指针对准零点上。
（4）拧开制动螺丝，同时计时间，待10s立即固定螺丝，将齿条测杆下端接触滑杆上端，从刻度盘上读出下沉深度（精确至lmm）即为砂浆的稠度值。
（5）圆锥形容器内的砂浆，只允许测定一次稠度，重复测定时，应重新取样进行测定。
4.结果处理及精度要求
取两次试验结果的算术平均值为试验结果测定值，计算值精确至1mm。
两次试验结果之差如大于20mm，则应另取砂浆搅拌后重新测定。
（二）砂浆保水性试验
保水性是指砂浆保存水分的性能。
若砂浆保水性不好，在运输、静置、砌筑过程中就会产生离析、泌水现象，施工困难，且降低强度。
砂浆的保水性是用分层度表示。
分层度的测定方法是将砂浆装入规定的容器中，测出沉入度；
静置30min后，再取容器下部1/3部分的砂浆，测其沉入度。
前后两次沉入度之差即为分层度，以cm计。
分层度愈大，表明砂浆保水性愈差。
测定砂浆的分层度，以确定其保水的能力。
（1）砂浆分层度测定仪（图6-3）
（图6-3）
（2）砂浆稠度仪（图6-1）
拌和锅、抹刀、木锤等。
（1）将试样一次装入分层度筒内，待装满后，用木锤在容器周围距离大致相等的四个不同地方轻轻敲击1～2次，如砂浆沉落到低于筒口，则应随时添加，然后刮去多余砂浆，并抹平。
（2）按测定砂浆流动性的方法，测定砂浆的沉入度值，以mm计。
（3）静置30min后，去掉上面200mm砂浆，剩余的砂浆倒出，放在搅拌锅中拌2min。
（4）再按测定流动性的方法，测定砂浆的沉入度，以mm计。
以前后两次沉入度之差定为该砂浆的分层度，以mm计。
砌筑砂浆的分层度不得大于30mm。
保水性良好的砂浆，其分层度应为10～20mm。
分层度大于20mm的砂浆容易离析，不便于施工；
但分层度小于10mm者，硬化后易产生干缩开缝。
（三）.水泥砂浆强度试验
本方法适用于测定砂浆立方体的抗压强度，以检验其力学性能。
（1）试模（图6-5）：
（图6-5）
为70.7mm×
70.7mm×
70.7mm立方体，由铸铁或钢制成，应具有足够的刚度并拆装方便；
试模的内表面应机械加工，其不平度应为每100mm不超过0.O5mm；
组装后各相邻面的不垂直度不应超过±
0.5°
。
直径10mm，长350mm的钢棒，端部应磨圆。
（3）压力试验机：
采用精度（示值的相对误差）不大于±
2%的试验机，其量程应能使试件的预期破坏荷载值不小于全量程的20%，也不大于全量程的80%。
（4）垫板：
试验机上、下压板及试件之间可垫以钢垫板，垫板的尺寸应大于试件的承压面，其不平度应为每100mm不超过0.02mm。
水泥砂浆强度试验
（1）制作砌筑砂浆试件时，将无底试模放在预先铺有吸水性较好的纸的普通粘土砖上（砖的吸水率不小于10%，含水率不大于20%），试模内壁事先涂刷薄层机油或脱模剂。
（2）放于砖上的湿纸，应为湿的新闻纸（或其他未粘过胶凝材料的纸），纸的大小要以能盖过砖的四边为准，砖的使用面要求平整，凡砖四个垂直面粘过水泥或其它胶结材料后，不允许再使用。
（3）向试模内一次注满砂浆，用捣棒均匀由外向里按螺旋方向插捣25次，为了防止低稠度砂浆插捣后可能留下孔洞，允许用油灰刀沿模壁插数次，使砂浆高出试模顶面6～8mm。
（4）当砂浆表面开始出现麻斑状态时（约15～30min）,将高出部分的砂浆沿试模顶面削去抹平。
（5）试件制作后应在2O℃±
5℃温度环境下停置一昼夜（24h±
2h），当气温较低时，可适当延长时间，但不应超过两昼夜，然后对试件进行编号并拆模；
试件拆模后，应在标准养护条件下，继续养护至28d，然后进行试压。
（6）标准养护的条件是：
水泥混合砂浆应为温度2O℃±
3℃，相对湿度60%～80%；
水泥砂浆和微沫砂浆应为温度2O℃±
3℃，相对湿度90%以上；
养护期间，试件彼此间隔不少于10mm。
（7）试件从养护地点取出后，应尽快进行试验，以免试件内部的温湿度发生显著变化；
试验前先将试件擦拭干净，测量尺寸，并检查其外观；
试件尺寸测量精确至lmm，并据此计算试件的承压面积；
如实测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm，可按公称尺寸进行计算。
（8）将试件安放在试验机的下压板上（或下垫板上），试件的承压面应与成型时的顶面垂直，试件中心应与试验机下压板（或下垫板）中心对准；
开动试验机，当上压板与试件（或上垫板）接近时，调整球座，使接触面均衡受压；
承压试验应连续而均匀地加荷，加荷速度应为0.5～1.5kN/s（砂浆强度5MPa及5MPa以下时，取下限为宜；
砂浆强度5MPa以上时，取上限为宜），当试件接近破坏而开始迅速变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，然后记录破坏荷载。
水泥砂浆立方体抗压强度按下式计算，结果精确至0.lMPa：
5.精度要求
以六个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值，平均值计算精确至0.lMPa。
当六个试件的最大值或最小值与平均值的差超过20%时，以中间四个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值。
试验五、水泥混凝土、砂浆抗压强度试验（2学时）
1.试验目的
本试验适用于测定混凝土立方体抗压强度，以确定混凝土的强度等级；
也可以作为评定混凝土质量的主要指标；
还可以为确定混凝土的试验室配合比提供依据。
2.试验仪具
压力试验机（图5-11）：
上下压板平整并有足够刚度，可以均匀地连续加荷，可以保持固定荷载，开机停机均灵活自如，能够满足试件破型吨位的要求。
测量精度为±
1%，试件破坏荷载应大于压力机全量程的20%且不小于其80%。
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