道路建筑材料实训试验报告.docx
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道路建筑材料实训试验报告
重庆交通大学应用技术学院
道路建筑材料实训试验报告
（实训题目：
抗弯拉强度4Mp，工作性要求10―30mm）
专业年级：
组号：
组员姓名：
指导教师：
建筑材料实训安排表（2010级港航班，第二组）
时间
内容
2010级港航班第二组成员：
组长：
姜伟
组员：
黄海津、张浩、余魏东、宋韬、张臻、张琳
6月25日（星期一）
试验动员/前期准备
6月26日（星期二）
水泥的细度，标准稠度用水量，凝结时间
6月27日（星期三）
水泥的安定性，胶砂强度试验，粗、细集料筛分试验
6月28日（星期四）
水泥混凝土用粗集料针片状颗粒含量，压碎值试验，砂石材料的含水率试验（另：
晚上计算初步配合比，以供第二天使用）
6月29日（星期五）
基准配合比试验，试验室配合比试验，施工配合比试验
6月30日（星期六）
养护
7月1日（星期日）
养护
7月2日（星期一）
养护
7月3日（星期二）
强度试验
7月4日（星期三）
总结及撰写实训报告
7月5日（星期四）
撰写实训报告
7月6日（星期五）
交实训报告及总结
备注：
试验完成后小组进行试验总结，并且准备第二天的试验。
实验方案
题目：
设计某三四级公路路面用水泥混凝土配合比。
要求：
1.交通部等级属中等级，按（JTGF30-2003）规定设计弯拉强
度（
）=4.0MPa；
2.要求施工坍落度H=10~30mm；
一、水泥混凝土配合比设计方案
我们根据学校实验室的情况，我们决定选用32.5号的水泥，和试验室外堆积的砂石材料进行配合比试验。
按照书本所说的办法如下：
1.确定抗弯拉强度：
确定抗弯拉强度需要对水泥根据“JTGE30-2005《T0506-2005水泥胶砂强度检验方法（IOS法）》”进行水泥胶砂强度检验，测定其规定龄期的抗折强度和抗压强度值。
但为了确定水泥是否符合要求，我还要对水泥的细度、标准稠度用水量、凝结时间和安定性等进行试验。
计算公式：
2.计算水灰比：
通过配制抗拉强度和水泥实测抗拉强度计算出灰水比，再按我国现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中“混凝土满足耐久性要求的最大水灰（胶）比和最小单位水泥用量”表的规定，看是否满足水灰比要求。
计算公式：
3.确定砂率：
确定砂率要先知道砂的细度模数，所以要对砂进行细集料筛分试验确定出其细度模数，在根据我国现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中“混凝土拌合物砂率范围”表进行砂率的确定。
4.计算单位用水量：
根据已知水灰比、砂率和坍落度根据我国现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中单位用水量的经验计算公式，计算出单位用水量。
计算公式：
Wo=104.97+0.309H+11.27
+0.61
5、计算单位水泥用量：
由计算出来的单位用水量，根据水灰比公式计算出单位水泥用量，在根据我国现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中混凝土满足耐久性要求的最大水灰（胶）比和最小单位水泥用量”表的规定，看是否满足水泥用量要求。
计算公式：
6.计算砂和碎石用量：
为了检验碎石是否满足要求，我们进行粗集料的筛分试验，在根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中“粗集料级配范围”表的规定看是否符合要求，再由计算出来的单位用水量和单位水泥用量，根据我国现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中假设密度法公式计算出砂和碎石用量。
假设密度法公式：
7.计算初步配合比：
由计算的单位用水量、单位水泥用量和砂和碎石用量计算出初步配合比。
8.基准配合比试验：
按计算所得初步配合比，试拌混凝土，并做混凝土拌合物坍落度试验，看坍落度是否满足要求，如不满足做出调整再进行混凝土拌合物坍落度试验，直到满足坍落度要求，最后确定基准配合比。
9.施工配合比试验：
做砂石材料的含水率试验，确定出砂和碎石的含水率，再计算出施工配合比。
10.测试水泥混凝土抗弯拉强度：
按施工配合比拌和水泥混凝土做水混凝土抗弯拉强度试件，进行标准养护后，再进行水泥混凝土抗弯拉强度试验，检验水泥混凝土配合比是否满足要求。
三、计划和实际的进度表
6月25日（星期一）：
小组讨论确定试验方案。
6月26日（星期二）：
进行水泥细度试验
水泥标准稠度用水量试验
水泥凝结时间的测定试验
6月27日（星期三）：
进行水泥安定性的测定试验
水泥胶砂强度检验
砂的筛分试验
粗集料的筛分试验
6月28日（星期四）：
水泥混凝土用粗集料针片状颗粒含量试验
粗集料压碎值试验
砂石材料的含水率试验
晚上计算初步配合比，以供第二天使用
6月29日（星期五）：
基准配合比试验，
试验室配合比试验，
施工配合比试验
做水混凝土抗弯拉强度试件
6月30日（星期六）、7月1日（星期日）、7月2日（星期一）：
进行试件养护
7月3日（星期二）：
进行水泥混凝土抗弯拉强度
7月4日（星期三）：
总结及撰写实训报告
7月5日（星期四）：
撰写实训报告
7月6日（星期五）：
交实训报告及总结
配合比的设计与计算
依据规范《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）要求，按弯拉强度≥4.0MPa进行设计与计算，具体过程如下：
1、计算28天弯拉配制强度fc：
查规范《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中“各级公路混凝土路面弯拉强度变异系数”表三、四级公路取值：
（1）设计弯拉强度标准值：
fr=4.0MPa
（2）弯拉强度试验样本的标准差：
s=0.06MPa
（3）保证率系数：
t=0.56（n取3组）（4）弯拉强度变异系数：
cv=0.13
2、确定水灰比：
已知配制弯拉强度
MPa，水泥实测弯拉强度
，代入：
W/C=1.5684/（4.65+1.0097-0.3595╳5.5）=0.43
灰水比为:
c/w=1/0.43=2.33
按我国现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中“混凝土满足耐久性要求的最大水灰（胶）比和最小单位水泥用量”表的规定，路面混凝土水灰比≦0.48，计算值W/C=0.43，符合要求。
3、确定砂率：
由实验得出的砂的细度模数为3.65，粗集料为碎石，查规范《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中“混凝土拌合物砂率范围”表，故选定砂率为40%。
4、单位用水量确定：
已知灰水比C/W=2.33，
取坍落度H=2cm，代入：
Wo=104.97+0.309SL+11.27
+0.61SP
Wo=104.97+0.309╳2+11.27╳2.33+0.61╳0.40=138kg
5、单位水泥用量确定：
已知单位用水量mwo=138kg/m3，水灰比W/C=0.43按试=式：
Co=mwo/（W/C）
Co=138/0.43Co=321kg/m3
按我国现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）中“混凝土满足耐久性要求的最大水灰（胶）比和最小单位水泥用量”表的规定，最小单位水泥用量不小于305kg/m3，计算得单位水泥用量mco=321kg/m3，符合要求。
6、计算砂和碎石用量：
采用假设密度法计算，假设是水泥混凝土湿密度PS=2400kg/m3，则;
S=776kg/m3
G=1165kg/m3
7、确定初步配合比：
拌和调整、提出基准配合比
（1）试拌拌制0.015m3混凝土拌和物，则拌和物材料用量为：
水泥用量：
321kg/m3×0.015m3=4.815kg
水用量：
138kg/m3×0.015m3=2.07kg
砂用量：
776kg/m3×0.015m3=11.64kg
碎石用量：
1165kg/m3×0.015m3=17.475kg
（2）测定工作性：
测定混凝土拌合物坍落度H=22mm，符合工作性要求，观察粘聚性和保水性都比较合适。
（3）确定基准配合比：
由于实验室的条件有限，则实验室配合比试验就略去了,
确定施工配合比;由于烘箱也出现了一些问题，所以根据现场情况，砂的含水率=3%；碎石含水率=1%。
各种材料用量为：
水泥用量：
mc=321kg/m3
砂用量：
ms=776kg/m3×（1+3%）=779.28kg/m3
碎石用量：
mG=1165kg/m3×（1+1%）=1176.65kg/m3
水用量：
mw=138kg/m3-（776×3%+1165×1%）=103.07kg/m3
施工配合比：
第一部分水泥试验
第一节水泥细度试验…………………………………………………（9）
第二节水泥标准稠度用水量试验……………………………………（10）
第三节水泥凝结时间的测定试验……………………………………（12）
第四节水泥安定性的测定试验………………………………………（14）
第五节水泥胶砂强度检验……………………………………………（16）
第二部分细料试验
第一节砂的筛分试验…………………………………………………（19）
第三部分粗料试验
第一节粗集料的筛分试验……………………………………………（21）
第二节水泥混凝土用粗集料针片状颗粒含量试验…………………（23）
第三节粗集料压碎值试验……………………………………………（25）
第四节砂石材料的含水率试验………………………………………（27）
第四部分混凝土试验
第一节混凝土拌合物坍落度试验……………………………………（29）
第二节水泥混凝土抗弯拉强度………………………………………（30）
第一节水泥细度测定
一.试验目的
通过试验来检验水泥的粗细程度，作为评定水泥质量的依据之一；掌握JTG/T0502—2005《水泥细度检验方法（80um筛筛析法）》的测试方法，正确使用所用仪器与设备，并熟悉其性能。
二.试验仪器
A.负压筛，方孔边长为0.08mm
B.负压筛析仪
C.天平:
最大称量100g,分度值不大于0.05g
三.实验步骤
1.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.
2.试样25g置于洁净的负筛中，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛析2min。
在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻敲击，使试样落下。
筛毕，用天平称量筛余物，精确至0.05g。
当工作负压小于4000Pa时，应清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。
四.试验结果处理
水泥细度按试样筛余百分数（精确至0.1%）计算。
式中
——水泥试样的筛余百分数（%）；
——水泥筛余物的质量（g）；
——水泥试样的质量（g）。
五.实验结果：
水泥细度试验记录表
试验次数
筛析用试样质量m0（g）
0.08筛上筛余质量m1（g）
细度（%）
单值
平均值
（1）
（2）
（3）
（4）
1
2
备注
第二节 水泥标准稠度用水量试验
一.试验目的
通过试验测定水泥净浆达到水泥标准稠度（统一规定的浆体可塑性）时的用水量，作为水泥凝结时间、安定性试验用水量之一；掌握JTG/T0505—2005《水泥标准稠度用水量》的测试方法，正确使用仪器设备，并熟悉其性能。
二．主要仪器设备
1、水泥净浆搅拌机:
符合JC/T729的要求。
2、标准法维卡仪:
标准稠度测定用试秆有效长度50㎜±1㎜的圆柱形耐用腐蚀金属制成。
测定凝结时间时取下试杆,用试杆代替试杆。
试针由钢制成,其有效长度初凝针为50㎜±1㎜、终凝针为30㎜±1㎜、直径为1.13±0.05㎜的圆柱体。
滑动部分的总质量为300±0.05g。
与试杆、试针联结的滑动杆表面应光滑,能靠重力自由下落,不得有紧涩和旷动现象。
盛装水泥净浆的试模应由耐腐蚀的、有足够硬度的金属制成。
试模深40㎜±0.2㎜、顶内径65±0.5㎜、底内径75±0.5㎜的截面圆锥体，每只试模应配备一个大于试模、厚度大于等于2.5㎜的平板玻璃底版。
3、量水器：
分度值为0.1mL，精度1％。
4、天平：
量程1000g，感量1g。
5、湿气养护箱：
控制在20±1℃，相对湿度＞90％
三．试验方法及步骤
代用法
1）仪器设备检查 稠度仪金属滑杆能自由滑动，搅拌机能正常运转等。
2）调零点 将试锥降至锥模顶面位置时，指针应对准标尺零点。
3）水泥净浆制备 同标准法。
4）标准稠度的测定 有调整水量法和固定水量法两种，可选用任一种测定，如有争议时以调整水量法为准。
①固定水量法 拌和用水量为142.5mL。
拌和结束后，立即将拌和好的净浆装入锥模，用小刀插捣，振动数次，刮去多余净浆；抹平后放到试锥下面的固定位置上，调整金属棒使锥尖接触净浆并固定松紧螺丝1～2s，然后突然放松，让试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。
在试锥停止下沉或释放试锥30s时记录试锥下沉深度（S）。
整个操作应在搅拌后1.5min内完成。
②调整水量法 拌和用水量按经验找水。
拌和结束后，立即将拌和好的净浆装入锥模，用小刀插捣、振动数次，刮去多余净浆；抹平后放到试锥下面的固定位置上，调整金属棒使锥尖接触净浆并固定松紧螺丝1～2s，然后突然放松，让试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。
当试锥下沉深度为（28±2）mm时的净浆为标准稠度净浆，其拌和用水量即为标准稠度用水量（P），按水泥质量的百分比计。
四．试验结果计算
1）用固定水量方法测定时，根据测得的试锥下沉深度S（mm），可从仪器上对应标尺读出标准稠度用水量（P）或按下面的经验公式计算其标准稠度用水量（P）（%）。
当试锥下沉深度小于13mm时，应改用调整水量方法测定。
2）用调整水量方法测定时，以试锥下沉深度为（28±2）mm时的净浆为标准稠度净浆，其拌和用水量为该水泥的标准稠度用水量（P），以水泥质量百分数计，计算公式同标准法。
如下沉深度超出范围，须另称试样，调整水量，重新试验，直至达到（28±2）mm为止。
编号
试样质量（g）
用水量用水（cm3）
下沉深度（mm）
标准稠度用水量（%）
1
2
3
4
由数据可得25.6为标准稠度净浆用水量，即100g水泥用25.6cm3水
第三节 水泥凝结时间的测定试验
一.试验目的
测定水泥达到初凝和终凝所需的时间（凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需时间表示），用以评定水泥的质量。
掌握JTG/T0505—2005《水泥凝结时间》的测试方法，正确使用仪器设备。
二．主要仪器设备
（1）标准法维卡仪
（2）水泥净浆搅拌机
（3）湿气养护箱
三．试验步骤
（1）试验前准备 将圆模内侧稍涂上一层机油，放在玻璃板上，调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时，指针应对准标准尺零点。
（2）以标准稠度用水量的水，按测标准稠度用水量的方法制成标准稠度水泥净浆后，立即一次装入圆模振动数次刮平，然后放入湿汽养护箱内，记录开始加水的时间作为凝结时间的起始时间。
（3）试件在湿气养护箱内养护至加水后30min时进行第一次测定。
测定时，从养护箱中取出圆模放到试针下，使试针与净浆面接触，拧紧螺丝1-2s后突然放松，试针垂直自由沉入净浆，观察试针停止下沉时指针的读数。
临近初凝时，每隔5min测定一次，当试针沉至距底板（4±1）mm即为水泥达到初凝状态。
从水泥全部加入水中至初凝状态的时间即为水泥的初凝时间，用“min”表示。
（4）初凝测出后，立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板上取下，翻转180°，直径大端向上，小端向下，放在玻璃板上，再放入湿气养护箱中养护。
（5）取下测初凝时间的试针，换上测终凝时间的试针。
（6）临近终凝时间每隔15min测一次，当试针沉入净浆0.5mm时，即环形附件开始不能在净浆表面留下痕迹时，即为水泥的终凝时间。
（7）由开始加水至初凝、终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间，用小时（h）和分钟（min）表示。
（8）在测定时应注意，最初测定的操作时应轻轻扶持金属棒，使其徐徐下降，防止撞弯试针，但结果以自由下沉为准；在整个测试过程中试针沉入净浆的位置距圆模至少大于10mm；每次测定完毕需将试针擦净并将圆模放入养护箱内，测定过程中要防止圆模受振；每次测量时不能让试针落入原孔，测得结果应以两次都合格为准。
四．试验结果的确定与评定
（1）自加水起至试针沉入净浆中距底板（4±1）mm时，所需的时间为初凝时间；至试针沉入净浆中不超过0.5mm（环形附件开始不能在净浆表面留下痕迹）时所需的时间为终凝时间；用小时（h）和分钟（min）来表示。
（2）达到初凝或终凝状态时应立即重复测一次，当两次结论相同时才能定为达到初凝或终凝状态。
评定方法：
将测定的初凝时间、终凝时间结果，与国家规范中的凝结时间相比较，可判断其合格性与否。
水泥凝结时间试验记录表
试验次数
凝结时间
初凝时间Ti
终凝时间Tt
1
2
第四节 水泥安定性的测定试验
一．试验目的
安定性是指水泥硬化后体积变化的均匀性情况。
通过试验可掌握JTG/T0505—2005《水泥安定性》的测试方法，正确评定水泥的体积安定性。
安定性的测定方法有雷氏法和试饼法，有争议时以雷氏法为准。
二．主要仪器设备
（1）沸煮箱
（2）雷氏夹
（3）雷氏夹膨胀值测定仪
（4）其他同标准稠度用水量试验。
三．试验方法及步骤
（1）测定前的准备工作 若采用饼法时，一个样品需要准备两块约100mm×100mm的玻璃板；若采用雷氏法，每个雷氏夹需配备质量约为75～85g的玻璃板两块。
凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹表面都要稍稍涂上一薄层机油。
（2）水泥标准稠度净浆的制备
以标准稠度用水量加水，按前述方法制成标准稠度水泥净浆。
（3）成型方法
雷氏夹试件的制备 将预先准备好的雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上，并立即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，然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，接着立即将试模移至湿汽养护箱内养护（24±2）h。
试饼成型：
将制好的净浆取出一部分分成两等份，使之成球形，放在预先准备好的玻璃板上，轻轻振动玻璃板，并用湿布擦过的小刀由边缘向中间抹动，做成直径为70-80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，然后将试饼放入湿汽养护箱内养护（24±2）h。
（4）沸煮
1）调整沸煮箱内的水位，使试件能在整个沸煮过程中浸没在水里，并在煮沸的中途不需添补试验用水，同时又保证能在（30±5）min内升至沸腾。
2）脱去玻璃板取下试件，先测量雷氏夹指针尖端间的距离（A），精确到0.5mm，接着将试件放入沸煮箱水中的试件架上，指针朝上，试件之间互不交叉，然后在（30±5）min内加热至沸腾，并恒沸3h±5min。
沸煮结束，即放掉箱中的热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判别
（5）试验结果的判别
1）试饼法判别 目测试饼未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲时，则水泥的安定性合格，反之为不合格。
若两个判别结果有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。
2）雷氏夹法判别 测量试件指针尖端间的距离（B），记录至小数点后1位，当2个试件煮后增加距离（B-A）的平均值不大于5.0mm时，即认为该水泥安定性合格，否则为不合格。
当2个试件沸煮后的（B-A）超过4.0mm时，应用同一样品立即重做一次试验。
再如此，则认为该水泥安定性不合格。
四.实验结果
水泥安定性试验记录表
试验 方法
水泥净浆拌合时刻
煮前指针尖端距离（ｍｍ）
开始煮沸时刻
煮后指针尖端距离（ｍｍ）
测量结果
合格否
（１）
（２）
（３）
（４）
（６）
（７）
单值
平均值
１
２
试饼法
１
试饼判别
２
备注
第五节水泥胶砂强度检验
根据国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）和（JTG/T0506-2005）《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》的规定，测定水泥的强度，应按规定制作试件，养护，并测定其规定龄期的抗折强度和抗压强度值。
一、主要仪器设备
行星式胶砂搅拌机（是搅拌叶片和搅拌锅相反方向转动的搅拌设备）。
胶砂试件成型振实台；试模（可装拆的三联试模，试模内腔尺寸为40mm×40mm×160mm，；水泥电动抗折实验机；抗压实验机；抗压夹具，；套模、两个播料器、刮平直尺、标准养护箱等。
二、实验步骤
（1）制作水泥胶砂试件
①水泥胶砂试件是由水泥、中国ISO标准砂、拌和用水按1︰3︰0.5的比例拌制而成。
一锅胶砂可成型三条试件，按规定称量好各种材料。
每锅胶砂的材料用量见
材料
水泥
中国ISO标准砂
水ml
用量，g
450±2
1350±5
225±1
②将水加入胶砂搅拌锅内，再加入水泥，把锅放在固定架上，升至固定位置，然后启动机器，低速搅拌30s，在第二个30s开始时，同时均匀的加入标准砂。
再高速搅拌30s。
停90s，在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片上和锅壁上的胶砂刮入锅内，在调整下继续高速搅拌60s。
胶砂搅拌完成。
各阶段的搅拌时间误差应在±1s内。
③将试模内壁均匀涂刷一层机油，并将空试模和套模固定在振实台上。
④用勺子将搅拌锅内的水泥胶砂分两次装模。
装第一层时，每个槽里先放入300g胶砂，并用大播料器刮平，接着振动60次，再装第二层胶砂，用小播料器刮平，再振动60次。
⑤移走套模，取下试模，用金属直尺以近视90°的角度架在试模模顶一端，沿试模长度方向做锯割动作慢慢向另一端移动，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用同一直尺以近视水平的情况将试件表面抹平。
三.水泥胶砂试件的养护
①将成型好的试件连同试模一起放入标准养护箱内，在温度（20±1）℃，相对湿度不低于90%的条件下养护。
②养护到20～24h之间脱模（对于龄期为24h的应在破坏实验前20min内脱模）。
将试件从养护箱中取出，用毛笔编号，编号时应将每个三联试模中的三条试件编在两龄期内，同时编上成型与测试日期。
然后脱模，脱模时应防止损伤试件。
对于硬化较慢的水泥允许24h后脱模，但须记录脱模时间。
③试件脱模后立即水平或垂直放入水槽中养护，养护水温为（20±1）℃，水平放置时刮平面朝上，试件之间留有间隙，水面至少高出试件5mm，并随时加水以保持恒定水位，不允许在养护期间完全换水。
④水泥胶砂试件养护至各规定龄期。
试件龄期是从水泥加水搅拌开始起算。
四.水泥胶砂试件的强度测定
水泥胶砂试件在破坏实验前15min从水中取出。
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