《土木工程材料》实验指导书

1第一章建筑材料的基本性质试验1.1密度试验1．试验目的材料的密度是指在绝对密实状态下单位体积的质量。利用密度可计算材料的孔隙率和密实度。孔隙率的大小会影响到材料的吸水率、强度、抗冻性及耐久性等。2．主要仪器设备（1）李氏瓶（2）天平（3）筛子（4）鼓风烘箱（5）量筒、干燥器、温度计等。3．试样制备将试样研碎，用筛子除去筛余物，放到105～110℃的烘箱中，烘至恒重，再放入干燥器中冷却至室温。4．试验步骤（1）在李氏瓶中注入与试样不起反应的液体至凸颈下部，记下刻度数0V（cm3）。将李氏瓶放在盛水的容器中，在试验过程中保持水温为20℃。（2）用天平称取60～90g试样，用漏斗和小勺小心地将试样慢慢送到李氏瓶内（不能大量倾倒，防止在李氏瓶喉部发生堵塞），直至液面上升至接近20cm3为止。再称取未注入瓶内剩余试样的质量，计算出送入瓶中试样的质量m（g）。（3）用瓶内的液体将粘附在瓶颈和瓶壁的试样洗入瓶内液体中，转动李氏瓶使液体中的气泡排出，记下液面刻度1V（cm3）。（4）将注入试样后的李氏瓶中的液面读数1V，减去未注入前的读数0V，得到试样的密实体积V（cm3）。5．试验结果计算材料的密度按下式计算（精确至小数后第二位）：Vm2式中——材料的密度（g/cm3）；m——装入瓶中试样的质量（g）；V——装入瓶中试样的绝对体积（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最后结果，但两个结果之差不应超过0.02cm3。1.2表观密度试验1．试验目的材料的表观密度是指在自然状态下单位体积的质量。利用材料的表观密度可以估计材料的强度、吸水性、保温性等，同时可用来计算材料的自然体积或结构物质量。2．主要仪器设备（1）游标卡尺（2）天平（3）鼓风烘箱（4）干燥器、直尺等。3．试验步骤（1）对几何形状规则的材料：将待测材料的试样放入105～110℃的烘箱中烘至恒重，取出置于干燥器中冷却至室温。1）用游标卡尺量出试样尺寸，试样为正方体或平行六面体时，以每边测量上、中、下三次的算术平均值为准，并计算出体积0V；试样为圆柱体时，以两个互相垂直的方向量其直径，各方向上、中、下测量三次，以六次的算术平均值为准确定其直径，并计算出体积0V。2）用天平称量出试样的质量m。3）试验结果计算材料的表观密度按下式计算：00/Vm式中0——材料的表观密度（g/cm3）；m——试样的质量（g）；0V——试样的体积（cm3）。（2）对非规则几何形状的材料（如卵石等）：其自然状态下的体积0V可用3排液法测定，在测定前应对其表面封蜡，封闭开口孔后，再用容量瓶或广口瓶进行测试。其余步骤同规则形状试样的测试。1.3堆积密度试验1．试验目的堆积密度是指散粒或粉状材料（如砂、石等）在自然堆积状态下（包括颗粒内部的孔隙及颗粒之间的空隙）单位体积的质量。利用材料的堆积密度可估算散粒材料的堆积体积及质量，同时可考虑材料的运输工具及估计材料的级配情况等。2．主要仪器设备（1）鼓风烘箱（2）容量筒（3）天平（4）标准漏斗、直尺、浅盘、毛刷等。3．试样制备用四分法缩取3L的试样放入浅盘中，将浅盘放入温度为105～110℃的烘箱中烘至恒重，再放入干燥器中冷却至室温，分为两份大致相等的待用。4．试验步骤（1）称取标准容器的质量1m（g）；（2）取试样一份，经过标准漏斗将其徐徐装入标准容器内，待容器顶上形成锥形，用钢尺将多余的材料沿容器口中心线向两个相反方向刮平。（3）称取容器与材料的总质量2m（g）。5．试验结果计算试样的堆积密度可按下式计算（精确至10Kg/m3）：'012'0Vmm式中'0——材料的堆积密度（Kg/m3）；1m——标准容器的质量（Kg）；2m——标准容器和试样总质量（Kg）；'0V——标准容器的容积（m3）。以两次试验结果的算术平均值作为堆积密度测定的结果。4第二章水泥的基本性质试验2.1水泥细度测定（筛析法）1．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GB/T1345—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。2．主要仪器设备（1）试验筛（2）负压筛析仪（3）水筛架和喷头（4）天平4．试验步骤（1）负压筛法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）称取试样25g，置于洁净的负压筛中。盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛析2min，在此期间如有试样附着筛盖上，可轻轻地敲击，使试样落下。筛毕，用天平称量筛余物。3）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。（2）水筛法1）筛析试验前，应检查水中无泥、砂，调整好水压及水筛架的位置，使其能正常运转。喷头底面和筛网之间的距离为35～75㎜。2）称取试样50g，置于洁净的水筛中，立即用洁净的水冲洗至大部分细粉通过后，放在水筛架上，用水压为（0.05±0.02）Mpa的喷头连续冲洗3min。3）筛毕，用少量水把筛余物冲至蒸发皿中，等水泥颗粒全部沉淀后小心将水倾出，烘干并用天平称量筛余物。5．试验结果计算水泥细度按试样筛余百分数（精确至0.1%）计算。%100WRFs式中F——水泥试样的筛余百分数（%）；sR——水泥筛余物的质量（g）；5W——水泥试样的质量（g）。2.2水泥标准稠度用水量试验1．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GB1346—89及GB1346—2001《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。2．主要仪器设备（1）水泥净浆搅拌机（2）标准法维卡仪（3）天平（4）量筒3．试验方法及步骤（1）标准法1）试验前检查仪器金属棒应能自由滑动，搅拌机运转正常等。2）调零点将标准稠度试杆装在金属棒下，调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点。3）水泥净浆制备用湿布将搅拌锅和搅拌叶片擦一遍，将拌合用水倒入搅拌锅内，然后在5～10s内小心将称量好的500g水泥试样加入水中（按经验找水）；拌和时，先将锅放到搅拌机锅座上，升至搅拌位置，启动搅拌机，慢速搅拌120s，停拌15s，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中，接着快速搅拌120s后停机。4）标准稠度用水量的测定拌和完毕，立即将水泥净浆一次装入已置于玻璃板上的圆模内，用小刀插捣、振动数次，刮去多余净浆；抹平后迅速放到维卡仪上，并将其中心定在试杆下，降低试杆直至与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝，然后突然放松，让试杆自由沉入净浆中。以试杆沉入净浆并距底板（6±1）mm的水泥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），按水泥质量的百分比计。升起试杆后立即擦净。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。（2）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。64）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。4．试验结果计算（1）标准法以试杆沉入净浆并距底板（6±1）mm的水泥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），以水泥质量的百分比计，按下式计算。%100水泥用量拌和用水量P（2）代用法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）（%）。SP185.04.33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。72.3水泥凝结时间的测定试验1．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GB1346—89及GB1346—2001《水泥凝结时间》的测试方法，正确使用仪器设备。2．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3．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。4．试验结果的确定与评定8（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。2.4水泥安定性的测定试验1．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GB1346—89及GB1346—2001《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。2．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。3．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）