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实验指导书
604147410建筑材料试验实训指导书
绪论
一、试验目的
建筑材料试验是建筑材料这门课程的一个重要组成部分，它是与课堂理论教学互相配合的一个不可缺少的实践性教学环节。
多年的教学试验证明，通过这个教学环节既可验证和巩固课堂上讲授的理论知识，充实和丰富教学内容，同时又可通过试验操作，熟悉试验设备和试验操作技能，具体了解材料性质的检验方法和有关的技术规范，为将来参加实际材料试验和科学研究工作打下必要的基础，所以学好建筑材料试验是很重要的。
二、试验步骤
（1）选取有代表性的样品（简称取样），选择适当精度仪器设备；
（2）按规定的标准方法进行试验操作，作出试验记录；
（3）将试验数据加以整理，通过分析作出试验结论，写出试验报告。
三、注意事项
（1）应该注意不同的材料有不同的取样方法。
各种材料的取样方法，一般在有关国家标准和技术规范中有所规定，试验人员必须严格遵守，使试验结果具有充分的代表性和可靠性，以利于取得可靠的试验数据，作出可信的结论。
（2）要注意材料性质试验数据总是带有一定的条件性，即材料性质试验的测定值与试验时的种种条件有关。
很多因素影响着材料强度的测定值。
因此，为了取得可以进行比较材料性质的测定值，必须严格按照国家标准所规定的试验条件进行试验。
（3）每次试验完毕，都必须认真填写试验报告，计算时要注意单位，数据要有分析，问题要有结论。
分析中应说明试验数据的精确度，结论要指出试验数据说明了什么问题。
为了加深理论认识，在试验报告中，可以写上试验原理、影响因素、存在的问题以及自己的心得体会。
写报告一定要认真，不要敷衍了事。
试验一建筑材料基本性质的试验
一、密度试验
1．主要仪器设备
李氏瓶、筛子（孔径O.20mm或900孔／cm2）、量筒、烘箱、天平、温度计、漏斗、小勺等。
2．试样制备
将材料（建议用石灰石）试样磨成粉末，使它完全通过筛孔为0.2mm的筛，再将粉末放入烘箱内，在105～11O°C温度下烘干至恒重，然后在干燥器内冷却至室温。
3．试验方法及步骤
（1）将不与试样起反应的液体（水、煤油、苯等）倒入李氏瓶中，至突颈下部。
并将李氏瓶放在盛水的玻璃容器中，使刻度部分完全浸入，并用支架夹住，容器中的水温应与李氏瓶刻度的标准温度（20±2°C）一致。
待瓶内液体温度与水温相同后，读李氏瓶内液体凹液面的刻度值为y，（精确至O.1mL，以下同）。
（2）用天平称取60～90g试样（准确至O.Olg，以下同），记为m1，用小勺和漏斗小心地将试样徐徐送入李氏瓶中（不能大量倾倒，否则会妨碍李氏瓶中空气排出或使咽喉部位堵塞），直至液面上升至20mL刻度左右为止。
（3）转动李氏瓶，使液体中气泡排出，再将李氏瓶放入盛水的玻璃容器中，待液体温度与水温一致后，读液体凹液面刻度值V2。
（4）称取未注入瓶内剩余试样的质量（m2）计算出装入瓶中试样质量研（两次称量值m1、m2之差）。
（5）将注入试样后的李氏瓶中液面读数减去未注前的读数（V2-V1），得出试样的绝对体积V。
4．试验结果确定
按下式计算出密度ρ（精确至0．01g／cm3）
（12-1）
式中m——装入瓶中的质量（g）；
V——装入瓶中试样的体积（cm3）。
按规定，密度试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，但两次结果之差不应大于O.2g／cm3，否则重做。
二、表观密度试验
表观密度是指材料在自然状态下，单位体积（包括内部的封闭孔隙体积）的质量。
其试验方法有容量瓶法和广口瓶法，其中容量瓶法用来测试砂的表观密度，广口瓶法用来测试石子的表观密度，下面我们就以砂和石子为例分别介绍两种试验方法。
1．砂的表观密度试验（容量瓶法）
（1）主要仪器设备
容量瓶（500mL）、托盘天平、干燥器、浅盘、铝制料勺、温度计、烧杯等。
（2）试样制备
将650g左右的试样在温度为105±5℃的烘箱中烘干至恒重，并在干燥器内冷却至室温待用。
（3）试验方法及步骤
1）称取烘干的试样300g（m0）装入盛有半瓶冷开水的容量瓶中，摇转容量瓶，使试样在水中充分搅动，以排除气泡，塞紧瓶塞，静置24h左右。
2）静置后用滴管加水，使水面与瓶颈刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其质量（m1）。
3）倒出瓶中的水和试样，将瓶的内外表面洗净。
再向瓶内注入与上述水温相差不超过2℃的冷开水至瓶颈刻度线。
塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其质量（m2）。
（4）试验结果及确定
按下式计算砂的表观密度（精确至0.Olg／cm3）：
（12—2）
式中m0——试样的烘干重量（g）；
ml——试样、水及容量瓶的总重（g）；
m2——水及容量瓶的总重（g）；
αt——不同水温下砂的表观密度修正系数，见表12—1；
ρw——水的密度（g／cm3）。
水温（℃）
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
αt
O．002
O．003
O．003
O．004
O．004
0.005
0.005
0.006
0.006
O．007
O．008
不同水温下砂的表观密度修正系数表12-1
按规定，表观密度应用两份试样平行测定两次，并以两次结果的算术平均值作为测定结果，如两次测定结果的差值大于0.02g／cm3时，应重新取样测定。
2．石子表观密度试验（广口瓶法）
（1）主要仪器设备
广口瓶、烘箱、天平、筛子、浅盘、带盖容器、毛巾、刷子、玻璃片。
（2）试样制备
将试样筛去5mm以下的颗粒，用四分法（此方法见试验四，混凝土用骨料试验中的取样方法）缩分至不少于2kg，洗刷干净后，分成两份备用。
（3）试验方法及步骤
1）将试样300g左右浸入水饱和，然后装入广口瓶中。
装试样时，广口瓶应倾斜放置，注入饮用水，用玻璃片覆盖瓶口，以上下左右摇晃的方法排除气泡。
2）气泡排尽后，向瓶中添加饮用水，直至水面凸出瓶口边缘。
然后用玻璃片沿瓶口迅速滑行，使其紧贴瓶口水面。
擦干瓶外水分后，称出试样、瓶和玻璃片总量m1，精确至1g。
3）将瓶中试样倒入浅盘，放在烘箱中于105±5℃下烘干至恒重，待冷却至室温后，称出其质量m，精确至1g。
4）将瓶洗净并重新注入饮用水，用玻璃片紧贴瓶口水面，擦干瓶外水分后，称出水、瓶和玻璃片总质量m2，精确至1g。
（4）试验结果确定
表观密度按下式计算（精确至lOkg／m3）：
（12-3）
式中
——石子表观密度（kg／m。
）；
m1——试样、水、瓶和玻璃片的总质量（g）；
m——烘干试样质量（g）；
m2——水、瓶和玻璃片总量（g）；
——水的密度（g／cm3）。
以两次检验结果的算术平均值作为测定值，如两次结果之差大于20kg／m3，可取4次试验结果的平均值。
三、材料体积密度的测定
试验目的：
体积密度是计算材料孔隙率，确定材料体积及结构自重的必要数据。
通过体积密度还可估计材料的某些性质（如导热系数、强度等）。
1．规则几何形状试样的测定（如砖）
（1）主要仪器设备
游标卡尺、天平、烘箱、干燥器等。
（2）试样制备
将规则形状的试样放105±5°C的烘箱内烘干至恒重，取出放入干燥器中，冷却至室温待用。
（3）试验方法与步骤
1）用游标卡尺量出试样尺寸（试件为正方体或平行六面体时以每边测量上、中、下三个数值的算术平均值为准；试件为圆柱体，按两个垂直方向量其直径，各方向上、中、下量三次，以6次的平均值为准确定直径），并计算出其体积（V0）。
2）用天平称量出试件的质量（m）。
（4）试验结果确定
按下式计算出表观密度
（12-4）
式中m——试样的质量（g）；
V0——试样体积（包括开口孔隙、闭口孔隙体积和材料绝对密实体积）。
2．不规则形状试样的测试（卵石等）。
对于形状不规则的试件，则须用排液置换法才能求其体积。
如被测试件溶于水或其吸水率大于0.5％，则试件须进行蜡封处理（蜡封法）。
（1）试验材料
将试件（建议用石灰石）破碎成长约5～7cm的碎块3～5个。
用毛刷刷去表面石粉，然后置于105±5°C烘箱内烘干至恒重，并在干燥器内冷却至室温。
（2）仪器与设备
液体静力天平（感量O.1g）、烘箱及干燥器、石蜡。
（3）试验方法及步骤
1）称出试件在空气中的质量柳（精确至0．1g，以下同）。
2）将试件置于熔融石蜡中，1～2s后取出，使试件表面沾上一层蜡膜（膜厚不超过lmm）。
如蜡膜上有气泡，用烧红的细针将其刺破，然后再用热针蘸蜡封住气泡口，以防水分渗入试件。
3）称出蜡封试件在空气中的质量m1。
4）称出蜡封试件在水中的质量m2。
5）检定石蜡的密度
（一般为0.93g／cm3）。
（4）试验结果确定
按下式计算材料的体积密度JD。
（精确至O.01g／cm3）：
（12-5）
式中m——试件在空气中的质量（g）；
m1——蜡封试件在空气中的质量（g）；
m2——蜡封试件在水中的质量（g）；
——石蜡密度（g／cm3）。
试件的结构均匀时，以三个试件测定值的算术平均值作为试验结果，各个测定值的差不得大于O.02g／cm。
；如试件结构不均匀时，应以5个试件测定值的算术平均值作为试验结果，并注明最大、最小值。
四、堆积密度试验
堆积密度是指粉状或颗粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。
下面我们就以细骨料和粗骨料为例介绍两种堆积密度的测试方法。
1．细骨料堆积密度试验
（1）主要仪器设备
标准容器（容积为1L）、标准漏斗、台秤、铝制料勺、烘箱、直尺等。
（2）试样制备
用四分法缩取3L试样放入浅盘中，将浅盘放入温度为105±5℃的烘箱中烘至恒重，取出冷却至室温，分为大致相等的两份备用。
（3）试验方法及步骤
1）称取标准容器的质量（m1）
2）取试样一份，用漏斗和铝制料勺将其徐徐装入标准容器，直至试样装满并超出标准容器筒口。
3）用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平，称其质量（m2）。
（4）试验结果确定
试样的堆积密度
，按下式计算（精确至lOkg／m3）：
（12-6）
式中m1——标准容器的质量（kg）；
m2——标准容器和试样总质量（kg）；
——标准容器的容积（L）。
2．粗骨料堆积密度试验
（1）主要仪器设备
容量筒（规格容积见表12—2）、平头铁锹、烘箱、磅秤。
容量筒的规格要求表12-2
碎石或卵石的最大粒径
（mm）
容量简容积
（L）
容量筒规格（mm）
筒壁厚度
（mm）
内径
净高
9.5,16.0,19.0,26.5
10
208
294
2
31.5,37.5
20
294
294
3
63．O，75.0
30
360
294
4
（2）试样制备
用四分法缩取不少于表12—3规定数量的试样，放入浅盘，在105±5℃的烘箱中烘干，也可以摊在洁净的地面上风干，拌匀后分成大致相等的两份备用。
松堆密度试验所需的试样最小数量表12-3
最大公称粒径（mm）
9.5
16.0
19.0
26.5
31.5
63.0
75.0
试样质量（kg）
40
40
40
40
80
120
120
（3）试验方法与步骤
1）称取容量筒质量m1（kg）。
2）取试样一份置于平整、干净的混凝土地面或铁板上，用平头铁锹铲起试样，使石子在距容量筒上口约5cm处自由落入容量筒内，容量筒装满后，除去凸出筒口表面的颗粒，并以比较合适的颗粒填充凹陷空隙部分，使表面稍凸起部分和凹陷部分的体积基本相等。
3）称出容量筒连同试样的总质量m2（kg）。
（4）试验结果及确定
试样的堆积密度ρ0按下式计算（精确至0.Olkg／m3）：
（12-7）
式中m1——标准容器质量（kg）；
m2——标准容器和试样总质量（kg）；
——标准容器的容积（L）。
按规定，堆积密度应用两份试样平行测定两次，并以两次结果的算术平均值作为测定结果。
五、孔隙率、空隙率的计算
1．孔隙率计算
孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占的比例。
材料的孔隙率P按下式计算：
（12-8）
式中ρ——材料的密度（g／cm3），
ρ0——材料的体积密度（g／cm。
）。
2．空隙率的计算
空隙率是指粉状或颗粒状材料的堆积体积中，颗粒间空隙体积所占的比例。
材料的空隙率P，按下式计算：
（12-9）
式中ρ0——材料颗粒的体积密度，当测试混凝土用骨料时，ρ0应取ρ0’（kg／m3）；
ρ0’——颗粒材料的堆积密度（kg／cm3）。
试验二水泥试验
一、水泥试验的一般规定
1．取样方法
以同一水泥厂按同品种、同强度等级、同期到达的水泥，不超过400t为一个取样单位。
取样应有代表性，可连续取，也可从20个以上不同部位各抽取约lkg水泥，总数至少10kg。
2．养护条件
试验室温度应为20±2℃，相对湿度应大于50％。
养护箱温度为20±1℃，相对湿度应大于90％。
3．材料要求
（1）水泥试样应充分拌匀。
（2）试验用水必须是洁净的淡水。
（3）水泥试样、标准砂、拌和用水等的温度与试验室温度相同。
二、水泥细度试验
1．试验目的
水泥细度是水泥的重要技术要求。
水泥细度对水泥强度有较大的影响，同时也影响水泥的体积安定性、泌水性等，并影响水泥的生产产量与能耗。
水泥细度检验分为比表面积法和筛析法。
比表面积法适合用于硅酸盐水泥，筛析法适合用于其他各种水泥；筛析法又分为负压筛法、水筛法和手工干筛法，在检验工作中，如负压筛法与水筛法或手工干筛法测定结果发生争议时，以负压筛法为准。
在没有负压筛和水筛的情况下，可使用手工干筛法。
考虑到各地区试验条件的限制，此处介绍手工干筛法。
2．试验材料
将按上述规定处理过的水泥在105～110OC的烘箱中烘至恒重，然后在干燥器内冷却至室温。
3．试验方法及步骤
（1）称取水泥试样50g，精确至O.05g。
将水泥试样倒入符合GB3350.7要求的干筛内并加盖。
（2）用一只手执筛往复摇动，另一只手轻轻拍打，拍打速度每分钟120次，每40次向同一方向转动60O，使试样均匀分布在筛网上，直至每分钟通过的试样量不超过O.05g为止，称量筛余量m1。
4．试验结果确定
按下式计算水泥的筛余百分率（精确至0.1％）：
（12-10）
式中β——水泥试样的筛余百分率（％）；
m——水泥筛余物的质量（g）。
三、水泥标准稠度用水量试验
水泥标准稠度用水量试验有标准法和代用法两种，以下仅介绍代用法，标准法可参见GB/T1346—2001。
1．试验目的
标准稠度用水量是水泥净浆以标准方法测试而达到统一规定的浆体可塑性所需加的用水量，而水泥的凝结时间和安定性都和用水量有关，因此测试可消除试验条件的差异，有利于比较，同时为凝结时间和安定性试验做好准备。
2．主要仪器设备
标准稠度与凝结时间测定仪（图12-1）、装净浆用锥模、净浆搅拌机等。
3．试验方法与步骤
标准稠度用水量可用调整用水量和固定用水量中的任一方法测定。
（1）调整用水量法
1）测定前检查仪器，仪器的金属棒应能自由滑动。
试锥降至锥模顶面时，指针应对准标尺的零点，搅拌机应能正常运转。
2）将搅拌锅固定在搅拌机锅座上，并升至搅拌位置，开动搅拌机，先加拌和水，然后在5～10s内小心将500g水泥加入水中，慢速搅拌120s，停拌15s，接着快速搅拌120s后停机。
3）拌合完毕，立即将净浆一次装入锥模内，用小刀插捣，振动数次，刮去多余的净浆，抹平后迅速放到试锥下的固定位置上。
将试锥降至净浆的表面，拧紧螺钉，然后突然放松（即拧开螺钉），让试锥自由沉入净浆中，到试锥停止下沉时记录试锥下沉的深度S（mm）。
整个操作应在搅拌后90s内完成。
（2）固定用水量法
水泥用量为500g，拌合用水量为固定值142.5mL。
测定步骤与调整用水量法相同。
4．试验结果确定
（1）调整用水量法
试锥下沉深度为28±2mm时的拌合用水量为水泥的标准稠度用水量P，以水泥质量的
百分数计，按下式计算：
（12-11）
式中W——拌合用水量（mL）。
如试锥下沉的深度超出上述范围，须重新称取试样，调整拌合用水量，重新试验，直至达到28±2mm时为止。
（2）固定用水量法：
当测得的试锥下沉深度为S（mm）时，可按下式计算（或由标尺读出）标准稠度用水量P：
P=33.4-O.185S（12—12）
当试锥下沉深度S小于13mm时，不得使用固定用水量法，而应采用调整用水量法。
如调整用水量法与固定用水量法测定值有差异时，以调整用水量法为准。
四、安定性试验
1．试验目的
安定性是水泥硬化后体积变化是否均匀的性质，体积的不均匀变化会引起膨胀、开裂或翘曲等现象。
2．主要仪器设备
沸煮箱、雷氏夹膨胀值测量仪（见图12—2）、雷氏夹（见图12—3）、水泥净浆搅拌机、玻璃板等。
3．试验方法及步骤
（1）饼法（代用法）：
称取水泥试样400g，以标准稠度用水量，按标准稠度测定时拌和净浆的方法制成净浆，从其中取出净浆约150g，分成两等分，使之成球形，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。
接着将试饼放入养护箱内，自成型时起，养护24±2h。
（2）雷氏夹法（标准法）：
雷氏夹试件的制备是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（与饼法相同）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，接着立刻将试模移至养护箱内养护24±2h。
（3）去掉玻璃板并取下试件。
当采用试饼时，先检查其是否完整，在试件无缺陷的情况下将试饼放在沸煮箱的水中篦板上，然后在30±5min内加热至沸，并恒沸3h±5min。
当用雷氏夹法时，先测量试件指针尖端间的距离（A），精确至0.5mm，接着将试件放入水中篦板上，指针朝上，试件之间互不交叉，然后在30±5min内加热至沸，并恒沸3h±5min。
（4）沸煮结束，即放掉箱中热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温时，取出试件进行判断。
4．试验结果确定
（1）饼法
目测试件未裂缝，用直尺检查也没有弯曲的试饼为体积安定性合格，反之为不合格。
当两个试饼的判别结果有矛盾时，该水泥也判为不合格。
（2）雷氏法
测量指针尖端间距（C），计算沸煮后指针间距增加值（C—A），取两个试件的平均值为试验结果，当（C—A）不大于5.0mm时为体积安定性合格，反之为不合格。
当两个试件的（C—A）值相差超过4mm时，应用同一水泥重做一次试验。
五、水泥净浆凝结时间的测定
1．主要仪器设备
（1）凝结时间测定仪：
与测标准稠度用水量时的测定仪相同，只是将试锥换成试针，装净浆的锥模换成圆模，如图12—4所示。
（2）净浆搅拌机、人工拌和圆形钵及拌和铲等。
2．试验方法及步骤
（1）测定前，将圆模放在玻璃板上，并调整仪器使试针接触玻璃板时，指针对准标尺的零点。
（2）以标准稠度用水量及500g水泥，按规定方法拌制标准稠度水泥净浆，并将净浆立即一次装入圆模，振动数次后刮平、然后放入养护箱内。
（3）测定时，从养护箱中取出圆模放到试针下，使试针与净浆表面接触，拧紧螺丝，然后突然放松，试针自由沉入净浆，观察指针读数。
在最初测定时应轻轻扶持试针的滑棒使之徐徐下降，以防止试针撞弯。
但初凝时间仍必须以自由降落的指针读数为准。
当临近初凝时，每隔5min测定一次，临近终凝时，每隔15min测定一次，每次测定不得让试针落入原针孔内，每次测定完毕，须将圆模放回养护箱内，并将试针擦净。
测定过程中，圆模不应振动。
（4）自加水时起，至试针沉入净浆中距底板4-{-lmm时所需时间为初凝时间；至试针沉入净浆中离净浆表面不超过0.5mm时，所需时间为终凝时间。
六、水泥胶砂强度检验
1．目的
根据国家标准要求，用ISO胶砂法测定水泥各标准龄期的强度，从而确定和检验水泥的强度等级。
2．主要仪器设备
行星式水泥胶砂搅拌机、胶砂振实台、试模（三联模40mm×40mm×160mm）、抗折试验机、抗压试验机及抗压夹具、天平、刮平刀，标准养护箱（20土1℃，相对湿度大于90％），养护水槽（深度>lOOmm）。
3．试验方法及步骤
（1）试件成型
1）成型前将试模擦净，四周模板与底板的接触面应涂黄干油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀涂一薄层机油。
2）水泥与标准砂的质量比为1；3，水灰比为O．50（5种常用水泥品种都相同，但用火山灰水泥进行胶砂检验时用水量按水灰比O．50计，若流动性小于180mm时，需以O.01的整倍数递增的方法将水灰比调至胶砂流动度不小于180mm）。
3）每成型三条试件需称量水泥450g±2g，中国ISO标准砂1350g±5g，水225g±lg。
水泥、砂、水和试验用具的温度与实验室温度相同。
称量用的天平精度应为±1g，当用自动滴管加225mL水时，滴管精度应达到±lmL。
4）先将称好的水倒入搅拌锅内，再倒入水泥，将袋装的标准砂倒入搅拌机的标准砂斗内。
开动搅拌机，搅拌机先慢速搅拌30s后，开始自动加入标准砂并慢速搅拌30s，然后自
动快速搅拌30s后停机90s，将粘在搅拌锅上部边缘的胶砂刮下，搅拌机再自动开动，搅拌60s停止。
取下搅拌锅。
5）胶砂搅拌的同时，将试模漏斗卡紧在振实台中心，将搅拌好的一半胶砂均匀地装入下料漏斗中，用大播料器垂直架在横套顶部沿整个模槽来回将料层播平。
开动振实台，振动60次停车。
再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。
6）振动完毕，取下试模，用刮刀轻轻刮去高出试模的胶砂并抹平，接着在试件上编号，编号时应将试模中的三条试件分在两个以上的龄期内。
7）试验前或更换水泥品种时，搅拌锅、叶片、下料漏斗须擦干净。
（2）养护
养护的目的是为保证水泥的充分水化，并防止干燥收缩开裂。
1）试件编号后，将试模放入标准养护箱或雾室，养护温度保持在20±10C，相对湿度不低于90％，养护箱内蓖板必须水平，养护24+3h后取出试模，脱模时应防止试件损伤，硬化较慢的水泥允许延期脱模，但须记录脱模时间。
2）试件脱模后，立即放入水槽中养护，水温为20OC，试件之间应留有空隙，水面至少高出试件20mm，养护水每两周换一次。
4．试验结果确定
（1）各龄期的试件，必须在规定的3d±45min；7d±2h；28d±8h内进行强度测试。
试件从水中取出后，在强度试验前应先用湿布覆盖。
（2）抗折强度的测定
1）到龄期时取出三个条试件，先做抗折强度的测定，测定前需擦去试件表面水分，清除夹具上水分和砂粒以及
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