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土木工程材料实验指导书班级组别姓名南阳理工学院土木工程系2012年8月2目录前言………………………………………………………3试验一材料性质试验…………………………………….4试验二水泥试验………………………………………...6试验三混凝土用骨料试验………………………………14试验四普通混凝土试验…………………………………18实验记录表格……………………………………………..273前言土木工程材料是实践、实验性很强的学科。土木工程材料试验是土木工程材料学的重要组成部分,同时也是学习和研究土木工程材料的重要方法。通过试验,预期达到三个目的:一是熟悉、验证、巩固所学的理论知识;二是了解试验手段、掌握试验方法,为土木工程材料的科学研究进行最基本训练;三是让学生深刻地掌握各种材料的技术性质,对常用材料具有独立进行质量检验的能力。在进行土木工程材料试验时,要求学生注意以下方面的问题:1、正确选取试样土木工程材料具有一定的非均匀性,试验时所采取的试样必须具有代表性,以便通过少量试样试验所得结果,能确切地反映整批材料的性质。2、采用正确的试验方法在土木工程材料试验中,试验方法不同,试验的结果有所差异。因此,所确定的试验方法必须能正确地反映材料的工作条件和真实性能。3、认真进行试验操作在试验操作过程中,必须使主要仪器设备、试件制备及平行试验次数、仪器操作技术等严格符合标准试验方法的规定,以保证试验条件的统一和结果的准确。4、处理试验数据试验结果应按规定进行筛选和计算,对于平行试验结果,应按规定要求取平均值或代表值。5、分析试验结果根据试验观察记录情况进行分析,确认试验的可靠程度,说明所得结果的适用范围,比较材料质量指标,得出合理结论。6、编写试验报告实验报告是一项材料试验结果的表达形式.要求有如下几项内容:①试验项目名称;②试验目的;③试验仪器;④操作步骤;⑤试验记录;⑥试验结果整理与分析。为了顺利地进行试验,在每一项试验中,学生必须做到:1、试验前做好预习,明确试验目的、基本原理,掌握操作规程。2、试验中严格遵守试验操作规程,注意观察试验现象,详细做好试验记录。3、试验后认真分析试验结果、处理试验数据,独立完成实验报告。4实验一土木工程材料基本性质试验一、密度试验(一)试验目的材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。它主要用来计算孔隙率和密实度。而材料的吸水率、强度、抗冻性及耐蚀性都与孔隙的大小及孔隙特征有关。如砖、石材、水泥等的密度都是一项重要指标。(二)主要仪器1.李氏瓶:形状和尺寸如附图1-1。2.天平:称量500g,感量0.01g。3.烘箱、筛子(孔径0.20mm)、温度计、干燥器等。(三)试样制备将试样(如砖块)研碎,全部通过筛子,如为粉末可直接测试。在不超过110℃的烘箱中烘至恒重,取出在干燥器中冷却至室温备用。(四)试验步骤1.将水或煤油注入李氏瓶至突颈下部,再将李氏瓶放入20℃水浴中恒温,读取水或煤油液面刻度值V1。2.准确称取60~~90g试样,用小勺和漏斗小心地将试样徐徐装入李氏瓶中;在装样时,应避免在突颈处形成气泡阻碍试样下落。当液面升至20cm3刻度附近时,停止装入试样,并称量剩下试样,计算装入试样的质量m(g)。3.轻轻摇动李氏瓶,使液体中的气泡排出,再放入20℃的水浴中恒温,恒温后读取装入试样后的水或煤油,液面刻度值V2。(四)试验结果按下式计算出密度ρ(精确至0.0lg/cm3):ρ=式中m--装入李氏瓶中试样重,g;V1--未装试样时水或煤油液面的刻度值,cm3;V2--装人试样后水或煤油液面的刻度值,cm3。图1-1以两次试样的试验结果的平均值作为测定结果。两次试验结果之差不得大于0.02g/cm3。否则重新取样进行试验。5二、毛体积密度试验(一)主要仪器天平、烘箱、游标卡尺、直尺、试件加工设备等。(二)试验步骤1.将试件加工成规则的几何形状,放入(105土5)℃的烘箱中烘至恒重,取出冷却至室温称其质量m(g)。2.测量试件的外形尺寸(每一尺寸测三次,取平均值),计算出表观体积V0(cm3)。(三)试验结果按下式计算出毛体积密度ρ0:ρ0=对于组织均匀的石料以3个试件的平均值为最后结果,计算精确至10kg/m3。三、吸水率试验〈一〉主要仪器天平(称量100Og,感量0.lg)、烘箱、容器等。(二〉试验步骤‘1.将试件清洗干净放入(105土5)℃的烘箱中,烘至恒重,称其质量m(g)。2.将试件放入容器底部蓖板上,注满水煮沸3h,然后,放在流水中冷却至室温或在水中浸泡24h,取出试件,用湿毛巾将试件表面的水分擦去,称其质量ml(g)。(一)试验结果计算吸水率W(精确至0.1%)w体积=W质量×ρ0式中w质量一一-质量吸水率,%;W体积----体积吸水率,%;m一一试件烘干质量,g;m1---试件吸水饱和质量,g;ρ0一一一试件的毛体积密度,g/cm3。含水率以3个试件的算术平均值为测定结果。6实验二水泥试验一、水泥试验的一般规定(一)取样方法:以同一水泥厂按同品种、同标号、同期到达的水泥,不超过400t为一个取样单位,试样应有代表性,可连续取,也可从20个以上不同部位各抽取约1kg水泥,总数至少10kg。(二)养护条件试验室室内温度应为17~25℃,相对湿度应大于50%。养护箱设定温度为20℃±3℃,相对湿度应大于90%。(三)对试验材料的要求l、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、标准砂及拌和用水温度应与试验室温度相同。二、水泥细度测定(一)试验目的水泥细度是水泥的重要技术指标,对水泥强度的影响较大,并对水泥的体积安定性、泌水性、能耗和产量也有影响。水泥细度测定方法有比表面积法和筛析法两种。比表面积法主要适用于硅酸盐水泥,筛析法适合于其他各种水泥。筛析法又分为负压筛析法、水筛法和手工干筛法。在实际测定中,如负压筛析法与水筛法或手工干筛法测定结果发生矛盾时,主要以负压筛析法为准。(二)主要仪器设备1、压筛析仪:负压筛析仪由筛座、负压筛、负压源和收尘装置组成。其中,筛座由转速30r/min±2r/min的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体构成(见图1)。2、天平(最大称重100g,分度值不大于0.05g)。(三)方法步骤A.负压筛法1、筛析测定前应先把负压筛安装好,接通电源,进行控制系统检查,然后将负压调整到4000~6000Pa的范围。2、取试样25g,置于洁净的负压筛中,盖好筛盖,放在筛座上,开动筛析仪连续筛析2min。筛析期间,应将附于筛盖上的试样全部敲落在负压筛中。筛毕,在天平上称量筛余物(精确至0.05g)。3、当负压小于4000Pa时,应清理吸尘器内的水泥,使负压恢复正常范围。7图1负压筛析仪示意图1.0.045mm方孔筛;2.橡胶垫圈;3.控制板;4.微电机;5.壳体;6.抽气口;7.风门(调节负压);8.喷气嘴B.水筛法水筛法测定水泥细度采用水泥细度筛。1、筛析试验前,检查水中应无泥砂,调整好水压及水压架的位置,使其能正常运转。喷头底面和筛网之间距离为35~75mm。2、称取水泥试样50g,置于洁净的水筛中,立即用洁净淡水冲洗至大部分细粉通过后,再将筛子置于水筛架上,用水压为0.05Mpa±0.02MPa的喷头连续冲洗3min。筛毕,用少量水把筛余物冲至蒸发器中,沉淀后小心倒出清水,烘干并用天平称其质量。C.干筛法在没有负压筛和水筛情况下,允许用手工干筛法测定。1、称取水泥试样50g倒入符合GB3350.7要求的干筛内。2、用一只手执筛往复摇动,另一只手轻轻拍打,拍打速度每分钟约120次,每40次向同一方向转动60°,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0.05g为止。称量筛余物。D.测定结果水泥试样筛余百分数按下列公式计算:式中:F——试样的筛余百分数(%);Rs——筛余物的质量(g);M——试样的质量(g)。%100mRFs8三、水泥标准稠度用水量测定标准稠度用水量是指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,以占水泥质量的百分比表示。它是水泥凝结时间、安定性试验可比的条件。(一)试验目的通过试验,要求了解水泥标准稠度用水量的试验方法及其所用主要仪器设备。(二)主要仪器设备1、净浆搅拌机:如图2所示。主要由搅拌锅、搅拌叶片、传动机构和控制系统组成。搅拌叶片在搅拌锅内作旋转方向相反的公转和自转,并可在竖直方向调节,搅拌机可以升降,控制系统具有按程序自动控制与手动控制两种功能。2、标准稠度与凝结时间测定仪:如图3所示。滑动部分的质量为300g±2g,金属空心试锥锥底直径40mm,高50mm,装净浆用锥模上部内径60mm,锥高75mm。图2水泥净浆搅拌机示意图(单位:mm)(a)水泥净浆搅拌机;(b)搅拌机与搅拌叶片3、天平:感量lg。4、量水器:最小刻度0.lmL。(三)试验方法标准稠度用水量可用调整水量法或不变水量法测定,结果有出入时,以调整水量法为准。(四)试验步骤1、准备工作9①试验前必须检查测定仪的金属棒能否自由滑动,试锥降至锥模顶图3标准稠度与凝结时间测定仪(单位:mm)(a)试针支架;(b)试锥和锥模;(c)试针和圆模1.铁座;2.金属圆棒;3松紧螺丝;4.指针;5.标尺面位置时,指针应对准标尺的零点,搅拌机运转正常。②水泥净浆搅拌机的筒壁及叶片先用湿布擦抹润湿。2、将称量好的500g水泥试样倒入搅拌锅内。拌和时,先将锅放到搅拌机锅座上,升至搅拌位置,开动机器,同时徐徐加入拌和水慢速搅拌120s后停15s,接着快速搅拌120s后停机。3、拌和用水量的确定。①采用调整用水量方法时,按经验确定。②采用不变水量方法时用水量为142.5mL(水量精确至0.5mL)。4、拌和结束后,立即将拌好的净浆装入锥模内,用小刀插捣,振动数次,刮去多余净浆,抹平后迅速放到试锥下面固定位置上,将试锥降至净浆表面拧紧螺丝,然后突然放松,让试锥自由沉入净浆,至试锥停止下沉时记录试锥下沉深度。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。(五)结果处理1、用调整水量法时,以试锥下沉深度28±2mm时的净浆为标准稠度净浆。其拌和用水量占水泥质量的百分率即为水泥的标准稠度用水量P(%)。如下沉深度超出规定范围,须另称试样,调整水量,重新试验,直至达到28±2mm时为止。2、用不变水量法时,根据测得的试锥下沉深度S(mm)按下式计算标准稠度用水量P(%):P=33.4-0.185S当试锥下沉深度小于13mm时,应改用调整水量法测定。10四、水泥凝结时间测定(一)试验目的测定水泥的凝结时间,并确定它能否满足施工的要求。(二)主要仪器设备1、凝结时间测定仪与测定标准稠度所用的测定仪相同,但试锥应换成试针,装净浆用的锥模换成圆模。2、水泥净浆搅拌机:与测定标准稠度时所用相同。3、标准养护箱。(三)试验步骤1、测定前,将圆模放在玻璃板上,在圆模内侧和玻璃板上稍涂上一层机油。调整凝结时间测定仪的试针,接触玻璃板时,指针对准标尺的零点。2、称取水泥试样500g,以标准稠度用水量拌制水泥净浆,记录加水的时间作为凝结时间的起始时间。3、将拌和好的水泥净浆立即一次装入圆模内,振动数次后刮平,然后放入养护箱内。试样在标准养护箱养护至加水后30min进行第一次测定。4、测定时,从养护箱中取出圆模放在试针下,使试针与净浆面接触,拧紧螺丝,1~2s后突然放松,使试针垂直自身沉入净浆,观察试针停止下沉时指针读数。当试针下沉至距底2~3mm时,水泥即达到初凝状态;当试针下沉不超过0.5~1mm时为水泥达到终凝状态。5、临近初凝时,每隔5min测定一次;临近终凝时,每隔15min测定一次。当水泥净浆到达初凝或终凝状态时立即重复测定一次。当两次结果相同时,才能定为到达初凝状态或终凝状态。注意:每次测定时不得让试针落入原针孔,每次测试完毕必须将试针擦干净并将圆模放回标准养护箱;整个测定过程中要防止圆模受振,试针贯入的位置至少要距圆模内壁10mm;在最初测定时,应轻轻扶持金属棒,使其徐徐下降以防试针撞弯,但结果以自由下落为准。(四)试验结果由开始加水至初凝、终凝状态的时
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