建筑材料試驗指導(dǎo)書

1、土木工程材料?實驗指導(dǎo)書銅陵學院土木建筑系實驗中央王明芳 編2021-9-12實驗一材料的根本性質(zhì)試驗 3實驗二水泥膠砂試樣制作 6實驗三水泥膠砂強度測定 實驗四 混凝土和易性測定及立方體試塊制作 . 9 實驗五 混凝土立方體抗壓強度試驗 14實驗六 低碳鋼拉伸試驗 . . 1621試驗一材料根本物理性質(zhì)實驗一、實驗意義和目的在土木工程各類建筑物中,材料要受到各種物理、化學、力學因素單獨及綜 合作用.因此,對土木工程材料性質(zhì)的要求是嚴格和多方面的.材料根本性質(zhì)的實驗工程較多,如密度,表觀密度,堆積密度,空隙率,孔隙率和吸水率等,對 于各種不同材料及不同用途,測試工程及測試方法視具體要求而有一定

2、差異.本實驗以砂為例,通過材料表觀密度和堆積密度的測試,計算出材料的空隙 率,了解材料的構(gòu)造特征,使學生掌握材料的根本物理性質(zhì)及其測試原理和方法.二、實驗裝置和儀器李氏比重瓶、烘箱、枯燥器、天平、恒溫水槽、容量桶d=112mm,h=179.4mm,v=1767ml 漏斗、直尺、游標卡尺、淺盤等.三、實驗方法和步驟一砂的表觀密度試驗根據(jù) JGJ52-20061、將砂試樣縮分至不少于120g,在10050的溫度烘干至恒重.烘干后的 粉料儲放在枯燥器中冷卻至室溫,以待取用.2、在李氏瓶中注入冷開水水溫限制在15-25C至突頸下部的零刻度線以上, 擦干瓶頸內(nèi)部附著水.記下李氏瓶第一次讀數(shù) VI.3、取

3、50g左右試樣.用感量為0.01g的天平下同準確稱取瓷皿和試樣總質(zhì)量mi.用牛角匙小心將試樣通過漏斗漸漸送人李氏瓶內(nèi)不能大量傾倒, 由于這樣會阻礙李氏瓶中的空氣排出, 或在咽喉局部形成氣泡,阻礙粉末的繼續(xù) 下落,注意勿使砂粘附于液面以上的瓶頸內(nèi)壁上.搖動李氏瓶,排出其中空氣,至液體不再發(fā)生氣泡為止.靜置 24小時,記下李氏瓶第二次讀數(shù) V2.4、準確稱取瓷皿加剩下的試樣總質(zhì)量 m2.5、 砂試樣表觀密度簡易法按下式計算精確至0.01g/cm3 ：、g -3_ vvT t g/cm式中：P砂表觀密度,g/cm3 ；m1實驗前試樣加瓷皿總質(zhì)量,g;m2實驗后剩余試樣加瓷皿總質(zhì)量,g;Vi李氏瓶第一

4、次讀數(shù),mL cm3;V2李氏瓶第二次讀數(shù),mL cm3. t 水溫對砂的表觀密度影響的修正系數(shù)水溫C151617181920t0.0020.0030.0030.0040.0040.005水溫C2122232425t0.0050.0060.0060.0070.0086以兩次實驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定值,如兩次實驗結(jié)果相差大于0.02g/cm3時,應(yīng)重新取樣進行實驗.二堆積密度p1、先用公稱直徑5.00mm的篩子過篩,然后取經(jīng)縮分后的樣品不少于 3L ,裝入 淺盤,在溫度為100凸c的烘箱中烘干至恒重.烘干后的粉料儲放在枯燥器中冷卻至室溫,以待取用.2、取試樣一份,用漏斗或鋁制勺,將它徐徐裝入

5、容量桶漏斗出料口或料勺距容量筒桶口不應(yīng)超過50mm直至試樣裝滿并超出容量桶桶口.然后用直尺將多 余的試樣沿桶口中央線向相反方向刮平,稱其質(zhì)量m2.3、按下式計算出堆積密度p _ M 2-M1 L _ V式中 p砂堆積密度,g/cm3;mi容量桶的質(zhì)量,g;m2容量筒和砂總質(zhì)量,g;V容量桶容積,mL cm3;實驗用兩個試樣平行進行,以其計算結(jié)果的算術(shù)平均值作為最后結(jié)果.三空隙率的計算,精確到1%按下式計算空隙率v廠1100%v空隙率;p_砂堆積密度,g/cm3;P砂表觀密度,g/cm3;四、實驗結(jié)果記錄1、材料的表觀密度測試試樣名稱：試驗日期：氣溫/室溫：濕 度:次 數(shù)試樣與 容器質(zhì) 量mi/

6、g容器質(zhì) 量m2/g裝入試樣的 質(zhì)量 m/g液面讀數(shù)/cm3裝入試樣 體積V /cm3密度%(g/c m3)密度平 均值%/cm3)裝試樣刖裝試樣 后12結(jié)論：該材料的表觀密度為：2、砂堆積密度測試次 數(shù)試樣與 容器質(zhì) 量m/g容器質(zhì) 量m1/g裝入試樣的 質(zhì)量 m/g容量桶容 積V /cm3密度卩 /(g/cm3)密度平 均值"/(g/c m3)123、空隙率試驗二 水泥膠砂試樣制作一、試驗?zāi)康模和ㄟ^本試驗可檢驗水泥的使用標號.適用于硅酸鹽水泥、 普通硅酸鹽水泥、 礦渣硅酸鹽水泥、 粉煤灰硅酸鹽 水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥的抗折與抗壓強度的檢驗.二、主要儀器設(shè)備：行星式

7、膠砂攪拌機、膠砂振實臺、膠砂試模、刮平直尺等.三、試驗步驟：1. 實驗前將試模擦凈, 模板與底座的接觸面上涂黃油, 緊密裝置,預(yù)防漏漿. 內(nèi)壁均勻刷一層機油.攪拌鍋、葉片、下料漏斗等用濕布擦干凈.2. 膠砂配合比.水泥：中國 ISO 標準砂 =1：3,水灰比 =0.5 ,一鍋成型三條 試件的材料用量：水泥 450土2g;中國標準砂 1350土 5g;拌和水 225 ± 1L.3. 按規(guī)定程序攪拌.4. 試件成型 膠砂制備后立即成型.把空試模和模套固定在振實臺上,用勺子將膠砂 分兩層裝入試模. 裝第一層時, 每個槽內(nèi)約放 300 克膠砂, 用大播料器垂直加在 模套頂部,沿每個槽往返一次

8、將料層播平, 接著振實 60次；再裝入第二層膠砂, 用小播料器播平.再振實 60次. 振實完畢后,移走模套,取下試模,刮平尺刮平. 在試模上做好標記.5. 試件養(yǎng)護標準養(yǎng)護箱內(nèi)的溫度為20E ±C ,相對濕度?90%四、試驗記錄所選水泥樣品產(chǎn)地、廠名：水泥品種：出廠標號：1試件成型日期年月日成型三條試件所需材料用量水泥g標準砂g水cm3試驗三水泥膠砂強度測定一、試驗?zāi)康?通過本試驗可檢驗水泥的使用標號.適用于硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥的抗折與抗壓強度的檢驗.、主要儀器設(shè)備:水泥膠砂抗折抗壓試驗機及附件等三、實驗步驟：

9、將做好的試模放入標養(yǎng)箱中養(yǎng)護 24小時后脫模,注意脫模預(yù)防破壞試件, 然后立即將試件放入水中繼續(xù)標養(yǎng)直至試驗為止.1. 強度實驗步驟及成果處理1抗折強度實驗： 將抗折實驗機夾具的圓柱外表清理干凈,并調(diào)整杠桿處于平衡狀態(tài). 用濕布擦去試件外表的水分和砂粒,將試件放入夾具內(nèi),使試件成型時 的側(cè)面與夾具的圓柱接觸.調(diào)整夾具,使杠桿在試件折斷時的位置盡量接近平衡 位置. 以50± 10N/S的速度進行加荷,直到試件被折斷.記錄破壞荷載PN或抗折強度f折Mpa . 保持斷塊處于潮濕狀態(tài)直至抗壓實驗開始 按下式計算每條試件的抗折強度精確到0.1 Mpa3PL2bh2二 0.0234P 每組試件的

10、抗折強度,以三條棱柱體試件抗折強度測定值的算術(shù)平均值作為實驗結(jié)果.當三個測定值中僅有一個超出平均值的土 10%寸,應(yīng)剔除這個結(jié) 果,以其余兩個測定值的平均值作為實驗結(jié)果； 如果有兩個測定值超出平均值的 ± 10%寸,該組結(jié)果作廢.2抗壓強度實驗： 將抗折實驗的6個斷塊,立即在斷塊的側(cè)面上進行抗壓強度實驗.抗壓 實驗須用抗壓夾具,使試件受壓面積為 40X 40mm實驗前,應(yīng)將試件受壓面與 抗壓夾具清理干警、試件的底面緊靠夾具上的定位銷,斷塊露出壓板外的局部應(yīng) 不少于10mm 在整個加荷過程中,夾具應(yīng)位于壓力機承壓板中央,以2400± 200N/S的速度加載直到破壞,記錄破壞荷

11、載 P(KN). 按下式計算每塊試件的抗壓強度(精確到0.1MPS)P fc0.625PA 每組試件的抗壓強度,以6個抗壓強度測定值的算術(shù)平均值作為實驗結(jié) 果.如果6個測值中有1個超出平均值的土 10%寸,應(yīng)剔除這個結(jié)果,以剩剩下 的5個測值的平均值作為結(jié)果.如果5個測值中再有超過他們的平均值土 10%勺, 該組結(jié)果作廢.四、試驗記錄格式：(1) 測試日期年 月 日； 齡期：天(2) 抗折強度測定加荷速度：N/s編號試件尺寸(mm)破壞荷載P(N)抗折強度f(MPa)抗折強度平均值 (MPa)寬b高h跨距L(3)抗壓強度測定加荷速度：N/s編號受壓面積F(mm2)破壞何載P(N)抗壓強度f (

12、MPa)抗壓強度平均值(MPa)確定水泥強度等級(只按試驗一個齡期的強度評定)根據(jù)國家標準 GB/T 17671-1999該水泥強度等級為試驗四 - 五 混凝土實驗 綜合性實驗?土木工程材料? 是一門實驗性很強的專業(yè)根底課, 針對課程內(nèi)容多, 學時 少的實際情況,我們將多個實驗設(shè)計為一個綜合性實驗混凝土配合比實驗, 從而將零散的知識用這個綜合性實驗貫穿起來,提升學生綜合運用知識的水平. 混凝土配合比實驗是一個高度綜合的實驗, 是對土木工程材料知識的綜合檢驗和 運用,通過該實驗可以檢查學生對土木工程材料知識的掌握程度. 同時混凝土配 合比實驗是一個設(shè)計性實驗, 要求學生根據(jù)工程實際設(shè)計要求確定原

13、材料的品種 及規(guī)格、初步配合比和實驗檢驗工程. 鍛煉學生選材和用材的水平、 鍛煉學生獨 立工作的水平.一、目的和要求1、通過這個實驗了解混凝土配合比設(shè)計的過程和方法,提升知識的綜合運 用水平；2、熟悉水泥和砂石料的質(zhì)量要求及各項質(zhì)量指標的實驗檢測方法；3、了解各項質(zhì)量指標在混凝土配合比設(shè)計中的作用；4、熟悉混凝土初步配合比的計算步驟及方法；5、熟悉混凝土拌和物和易性的檢測方法及影響混凝土拌和物和易性的因素, 能夠根據(jù)實驗結(jié)果分析原因并提出舉措, 通過試拌調(diào)整確定混凝土基準配合 比；6、熟悉混凝土強度實驗方法,掌握影響混凝土強度的因素,并能通過強度 實驗確定混凝土實驗室配合比；對不能滿足強度要求

14、的配合比,分析原因, 提出改良舉措.7、能夠根據(jù)現(xiàn)場砂石含水情況確定施工配合比.二、實驗的組織和安排整個混凝土配合比實驗延續(xù)時間較長, 必須分段進行、 合理安排. 首先進行 水泥實驗,然后分別測定3d和28d水泥膠砂強度；水泥強度實驗結(jié)果出來后, 結(jié)合實驗二中實驗得到的砂石的實驗結(jié)果計算初步配合比, 并進行混凝土和易性 實驗,確定基準配合比,并制作混凝土強度試件；28d后進行混凝土強度實驗,確定實驗室配合比.在整個實驗過程中培養(yǎng)學生的時間觀念.為了保證實驗的順利進行和學生動手操作,實驗分組進行.每組 46 人.三、根本原理及步驟混凝土配合比設(shè)計是根據(jù)實測的原材料的物理、 力學指標, 通過計算和

15、實驗 確定各組成材料的比例, 從而使配制出的混凝土滿足工程設(shè)計和施工要求. 由于 影響混凝土性質(zhì)的因素很多, 目前還沒有建立起各影響因素與混凝土和易性和強 度、耐久性之間的嚴格的數(shù)學力學表達式, 因此混凝土配合比設(shè)計往往是首先通 過經(jīng)驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗公式初步估計一個配合比,然后通過實驗檢驗和調(diào)整配合比, 使最終確定的配合比滿足工程要求. 原材料不同, 配合比不同, 因此每個配合比 都必須經(jīng)過實驗驗證, 每次配合比設(shè)計都必須經(jīng)過實驗, 不能照搬別人的配合比.混凝土配合比設(shè)計的根本要求： 滿足施工和易性要求,便于施工操作； 滿足強度要求,平安承受設(shè)計荷載；滿足耐久性要求； 節(jié)約水泥,降低本錢.混凝土配

16、合比設(shè)計的根本步驟： 原材料實驗：檢驗原材料是否合格,確 定原材料的物理力學參數(shù),為混凝土配合設(shè)計和實驗提供原始數(shù)據(jù)； 初步配 合比計算： 根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗公式, 計算初步配合比. 這樣可以減少實驗次數(shù) 和實驗的盲目性. 試配調(diào)整,確定基準配合比.按初步配合比稱量配料,按 規(guī)定方法拌制混凝土,實測其流動性并觀察其粘聚性和保水性.根據(jù)實測結(jié)果, 分析原因、 調(diào)整配比, 直到滿足和易性要求為止, 確定滿足和易性要求配合比 基準配合比. 在基準配合比的根底上,制作混凝土標準試件,標準養(yǎng)護28天后,按標準方法檢測其強度, 根據(jù)強度檢測結(jié)果確定滿足強度和耐久性要求的 配合比一一實驗室配合比. 在實驗室

17、配合比的根底上,根據(jù)現(xiàn)場砂石實際含 水情況,調(diào)整材料用量, 在滿足水泥用量和水灰比不變的前提條件下, 確定施工 配合比.四、混凝土和易性測定及立方體試塊制作 設(shè)計內(nèi)容：工程條件：某工程的預(yù)制鋼筋混凝土梁,混凝土設(shè)計強度等級為C25.施工要求坍落度為30-50m m 機械攪拌,機械振搗.該施工單位無歷史統(tǒng) 計資料.材料：復(fù)合水泥 32.5,實測強度35MPa表觀密度3.1,細沙：表觀密 度 2.6,碎石,表觀密度 2.7 ,最大粒徑 40,自來水.設(shè)計要求：設(shè)計該混凝土的施工配合比.混凝土拌合物的性能直接關(guān)系到施工工藝的選擇及混凝土的施工質(zhì)量, 對硬 化后混凝土的物理力學性能也有重大影響.1、混

18、凝土拌合物的拌制般規(guī)定： 在混凝土實驗室內(nèi)拌和混凝土時,室溫應(yīng)保持在20 ± 5C,所拌制的混合物應(yīng)預(yù)防陽光直射. 拌合物所用的各種材料的溫度應(yīng)與室溫相同. 拌和混凝土用的各種工具應(yīng)保持潔凈和濕潤. 材料用量以質(zhì)量計,稱量精度滿足要求. 砂石骨料用量以飽和面干狀態(tài)或枯燥狀態(tài)為基準.攪拌機攪拌：按規(guī)定稱好原材料,往攪拌機內(nèi)順序參加粗集料、細集料、水 泥.開動攪拌機,將材料拌合均勻,在拌合過程中徐徐加水,全部加料時間不宜 超過2mim.水全部參加后,繼續(xù)拌合約2min,而后將此拌合物傾出在鐵板上, 再 經(jīng)人工翻拌 1min-2min, 務(wù)必使拌合物均勻一致.從試樣制備完畢到開始做各項 性

19、能試驗不宜超過 5min.2、拌合物和易性實驗通過坍落度實驗確定拌合物流動性, 并在實驗中觀察判定粘聚性和保水性的 好壞.主要儀器設(shè)備：坍落度筒、搗棒實驗步驟： 濕潤坍落度筒的內(nèi)壁和拌和鋼板,將筒放在鋼板上,用雙腳踏緊踏板. 將拌和好的混凝土分三層裝如筒內(nèi),每層大致為筒高 1/3. 每層均勻插搗 25 次,底層插到底,上層插入下層 10-20mm. 外表摸平,去除周圍混凝土. 在 5-10s 內(nèi)提起坍落度筒,且從裝料到提起坍落度筒的整個操作過程應(yīng)在 150s 內(nèi)完成. 將坍落度筒放于試樣旁邊,量出筒高與試樣最高點之差,即為坍落度.量測精確到1mm結(jié)果表達精確到5mm 提起坍落度筒后,如果出現(xiàn)崩

20、坍或一邊剪切,應(yīng)重做實驗；如果再次出 現(xiàn)上述現(xiàn)象,那么表示混凝土粘聚性不好. 實驗的同時觀察保水性,分多量,少量,無,三級評定.3、混凝土立方體抗壓試件的制作實驗前試模內(nèi)壁涂一薄層礦物油,縫隙用黃油密封,將拌合物一次裝滿試模并稍有充裕,開動振動臺至混凝土外表出現(xiàn)乳狀水泥漿時為止, 振動過程中隨時添加混凝土使試模常滿,記錄振動時間,一般不超過90s,振動結(jié)束后,用金屬直尺沿試模邊緣刮去多余混凝土,用鏝刀將外表初次抹平,待試件收漿后,再次 用鏝刀將試件仔細抹平,試件抹面與試模邊緣的上下差不得超過0.5mm試件成型后,在室溫20C± 5 C,相對濕度大于50%勺環(huán)境下,靜放一到二晝夜,然后

21、 拆模,第一次外觀檢查、編號,對有缺陷的試件應(yīng)除去,或加工補平.將完好的 試件放入標養(yǎng)室養(yǎng)護,標養(yǎng)室溫度 20 C± 2 C,相對濕度大于95鳩上.五、試驗結(jié)果記錄水灰比：坍落度：mm配合比拌和升混凝土的材料用量kg坍落度mm觀察拌合物的下述性質(zhì)水泥砂石水粘聚性保水性初步配合比第一次調(diào)整增加量第二次調(diào)整增加量合 計混凝土拌合物調(diào)整后配合比：水泥：砂：石：水=混凝土拌合物調(diào)整后每水泥：kg ；石：kg ；1m3各項材料用量取整數(shù)砂：kg；水：kg.試驗五混凝土立方體抗壓強度測試一、試驗?zāi)康模夯炷亮⒎襟w抗壓強度實驗的目的是檢驗混凝土的抗壓強度是否滿足設(shè)計要求.我國采用150mm立方體試

22、件為標準立方體試件.二、主要儀器設(shè)備：壓力實驗機、鋼制墊板、立方體試模等.三、試驗步驟：1. 按規(guī)定方法制作并養(yǎng)護混凝土時間.2. 到達實驗齡期時,從養(yǎng)護室取出時間,并盡快實驗.實驗前需用濕布覆蓋時間, 預(yù)防試件內(nèi)的溫度、濕度發(fā)生顯著變化.3. 實驗前,將試件擦拭干凈,檢查外觀,測量尺寸,并據(jù)此計算受壓面積.當時測尺寸與公稱尺寸之差不超過1mm寸,可按公稱尺寸計算受壓面積.試件承壓面 的平整度要求與試模的要求相同.當試件有嚴重缺陷時,應(yīng)廢棄.4. 將試件放在實驗機下的壓板的正中央, 上下壓板與試件間宜加墊板,加壓方向 與試件成型時的搗實方向垂直.5. 加荷應(yīng)均勻連續(xù)進行,加荷速度：混凝土強度等

23、級低于C30時,按0.30.5MPa/s 加荷；高于或等于C30時,按0.50.8MPa/s加荷.當試件接近破壞時,應(yīng)減緩油 門,直至試件破壞.記錄破壞荷載 P(N).6. 按下式計算抗壓強度：fc二PA7. 以3個時檢測值的算術(shù)平均值作為該組試件的實驗結(jié)果. 3個測值的最大值、 最小值中,假設(shè)有1個測值與中間值之差超過中間值的15%那么取中間值作為實驗 結(jié)果.假設(shè)兩個測值都超過中間值的15%那么此組試件作廢.四、試驗記錄式樣：試件養(yǎng)護條件 溫度： C：相對濕度：;齡期： d編號試件尺寸(mm)受壓面積F(mm2)破壞何重P(N)抗壓強度(Mpa)換算成28d齡期強度(Mpa)試件尺寸換算 后

24、強度(Mpa)ab測定值平均 值結(jié)論：根據(jù)GB50107-2021?混凝土強度檢驗評定標準?,該混凝土強度等級為試驗六低碳鋼拉伸試驗一、試驗?zāi)康?建筑鋼材是指鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋、 鋼絲和用于鋼結(jié)構(gòu)的各種型鋼,以及 用于維護結(jié)構(gòu)的裝修工程的各種深加工鋼板和復(fù)合板等.由于建筑鋼材主要用作 結(jié)構(gòu)材料,鋼材的性能往往對結(jié)構(gòu)的平安起著決定性的作用, 因此,我們應(yīng)對各 種鋼材的性能有充分的了解,以便在設(shè)計和施工中合理地選擇和使用.本實驗的目的,是為了加深對鋼筋受拉的應(yīng)力一應(yīng)變特性的熟悉； 加深對屈 服強度、抗拉強度和伸長率的熟悉；確定實驗鋼筋的鋼號.二、主要儀器設(shè)備：萬能實驗機、游標卡尺等三、試驗步驟：

25、1.試件制作和準備抗拉實驗用鋼筋試件不得進行車削加工,可以用兩個或一系列等分小沖點或細劃線標出原始標距(標記不應(yīng)影響試樣斷裂),測量標距長度 Lo (精確至0.1mm),如圖2所示.計算鋼筋強度用橫截面積采用表1所列公稱橫截面積.表1.鋼筋的公稱橫截面積公稱直徑(mm)公稱橫截面面積mm2)公稱直徑(mm)公稱橫截面面積(mm2)850.2722380.11078.5425490.912113.128615.814153.932804.216201.136101818254.540125720314.2501964圖2鋼筋拉伸試件a 試樣原始直徑；Lo標距長度；h 夾頭長度；Lc試樣平行長度不

26、小 于 Lo + a2. 屈服點c s和抗拉強度c b測定(1) 調(diào)整實驗機測力度盤的指針,使其對準零點,并撥動副指針,使之與主 指針重疊.(2) 將試件固定在實驗機夾頭內(nèi),開動實驗機進行拉伸.測屈服點時,屈服前的應(yīng)力增加速率按表2規(guī)定,并保持實驗機限制器固定于這一速率位置上,直 至該性能測出為止.屈服后或只需測定抗拉強度時,實驗機活動夾頭在荷載下的移動速度為不大于0.5Lc/min.表2.屈服前的加荷速率金屬材料的彈性模量(N/mm2)應(yīng)力速率(N/mm2s-1)最小最大V150000110>150000330(3) 拉伸中,測力度盤的指針停止轉(zhuǎn)動時的恒定荷載,或第一次回轉(zhuǎn)時的最小荷載,即為所求的屈服點荷載 Fs(N).按下式計算試件的屈服點：FsA式中：c s屈服點,MPaFs屈服點荷載,N ;A試件的公稱橫截面積,mm2c s應(yīng)計算至10MPa(4) 向試件連續(xù)施荷直至拉斷,由測力度盤讀出最大荷載Fb(N).按下式計算試件的抗拉強度.Fb