土木工程試驗與檢測復習資料

土木工程試驗與檢測復習資料?一、土木工程材料試驗（一）水泥試驗1.細度采用篩析法（負壓篩法、水篩法、手工篩法）測定水泥的細度。篩析法是通過一定孔徑的篩網(wǎng)，將水泥試樣篩分為篩余物和篩過物兩部分，以篩余物的質量占試樣原始質量的百分數(shù)來表示水泥的細度。試驗步驟：準確稱取一定質量的水泥試樣，置于規(guī)定的篩網(wǎng)上，在篩析儀上進行篩析，直至篩余物的質量不再減少。記錄篩余物質量，計算篩余百分數(shù)。影響因素：篩網(wǎng)的孔徑大小、篩析時間、振動頻率等都會影響篩析結果。2.標準稠度用水量目的是確定水泥凈漿達到標準稠度時所需的用水量，以便為后續(xù)的凝結時間和安定性試驗提供標準條件。試驗方法有調(diào)整水量法和不變水量法。調(diào)整水量法是通過調(diào)整用水量，用試桿沉入凈漿并距底板6mm±1mm的水泥凈漿為標準稠度凈漿，此時的用水量即為標準稠度用水量。不變水量法是采用142.5ml水，通過計算試桿下沉深度來確定標準稠度用水量。影響因素：水泥的品種、細度等會對標準稠度用水量產(chǎn)生影響。3.凝結時間分為初凝時間和終凝時間。初凝時間是從水泥加水攪拌起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間；終凝時間是從水泥加水攪拌起至水泥漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所需的時間。采用維卡儀測定。將水泥凈漿裝入試模，放入濕氣養(yǎng)護箱中，記錄試針下沉至距底板4mm±1mm時的時間為初凝時間，試針沉入試體0.5mm時的時間為終凝時間。影響因素：水泥的品種、外加劑、環(huán)境溫度和濕度等。4.安定性主要檢測水泥在硬化過程中體積變化的均勻性。試驗方法有試餅法和雷氏法。試餅法是將水泥凈漿制成試餅，養(yǎng)護后觀察試餅是否有裂縫、彎曲等現(xiàn)象來判斷安定性。雷氏法是通過測量雷氏夾試件沸煮后的膨脹值來判斷安定性。影響因素：水泥中游離氧化鈣、氧化鎂的含量以及石膏的摻量等。

（二）砂石試驗1.顆粒級配反映砂、石顆粒大小的搭配情況。采用篩分法進行測定。試驗步驟：將砂或石試樣過篩，分別稱取各篩上的篩余量，計算分計篩余百分數(shù)和累計篩余百分數(shù)，繪制篩分曲線來評定顆粒級配。影響因素：砂、石的來源、加工方式等。2.含泥量指砂、石中粒徑小于75μm（砂）或小于0.08mm（石）的顆粒含量。試驗方法：用淘洗法或虹吸管法將砂、石中的泥土洗去，烘干后稱量剩余的砂、石質量，計算含泥量。影響因素：砂、石的產(chǎn)地環(huán)境等。3.泥塊含量指砂、石中泥塊的含量，泥塊是指砂、石中粒徑大于1.18mm（砂）或大于2.36mm（石），經(jīng)水洗、手捏后變成小于0.60mm（砂）或小于2.00mm（石）的顆粒。試驗方法：先將砂、石試樣篩出大于規(guī)定粒徑的顆粒，再將剩余試樣在水中浸泡一定時間后，用手捏碎泥塊，經(jīng)沖洗、烘干后稱量泥塊質量，計算泥塊含量。影響因素：與含泥量的影響因素類似，同時還與砂、石的顆粒形狀有關。

（三）鋼材試驗1.拉伸試驗測定鋼材的屈服強度、抗拉強度和伸長率等力學性能指標。試驗步驟：將鋼材制成標準試件，安裝在萬能材料試驗機上，緩慢施加軸向拉力，記錄拉力和試件標距段的變形，直至試件拉斷。計算屈服強度\(ReL=Fs/A0\)（\(Fs\)為屈服點拉力，\(A0\)為試件原始橫截面積），抗拉強度\(Rm=Fm/A0\)（\(Fm\)為最大拉力），伸長率\(\delta=(L1L0)/L0×100\%\)（\(L0\)為原始標距，\(L1\)為拉斷后標距）。影響因素：鋼材的化學成分、加工工藝、試件尺寸等。2.彎曲試驗檢測鋼材的冷彎性能，即鋼材在常溫下承受彎曲變形而不破裂的能力。試驗方法：將鋼材試件放置在兩支點上，通過彎心對試件施加彎曲力，彎曲至規(guī)定角度，檢查試件彎曲處的外表面有無裂縫、起層等現(xiàn)象。影響因素：鋼材的質量、彎曲角度、彎心直徑等。

二、土工試驗（一）土的顆粒分析試驗1.篩分法適用于粒徑大于0.075mm的土。試驗步驟：將風干土樣通過一系列不同孔徑的篩子，稱取各篩上的土質量，計算小于某一篩孔徑的累計篩余百分數(shù)等指標，繪制顆粒級配曲線。2.沉降分析法適用于粒徑小于0.075mm的土。常用的有密度計法和移液管法。密度計法：通過測量懸液中土顆粒在一定時間內(nèi)的沉降速度，利用司篤克斯公式計算土顆粒的粒徑。移液管法是在懸液中不同深度處吸取一定體積的懸液，烘干后稱量土質量，從而計算土顆粒的粒徑分布。

（二）土的含水量試驗1.烘干法是測定土含水量的標準方法。試驗步驟：取代表性土樣，放入烘箱中在105℃～110℃下烘干至恒重，稱取烘干后土樣質量，計算含水量\(w=(m0md)/md×100\%\)（\(m0\)為濕土質量，\(md\)為干土質量）。2.酒精燃燒法適用于快速簡易測定含水量。試驗步驟：將土樣放在鋁盒中，加入酒精點燃，待酒精燒完后再加入酒精點燃，重復幾次，直至土樣表面不再冒火星，冷卻后稱量土樣質量，計算含水量。

（三）土的壓實度試驗1.灌砂法是測定壓實度的常用方法之一。試驗步驟：在試驗地點選一塊平坦表面，鑿洞并清掃干凈，稱取洞中取出的土質量。然后用標準砂將洞填滿，稱取剩余標準砂質量，計算試洞體積。再從挖出的土中取有代表性的土樣測定含水量，最后計算壓實度\(K=(m1/m2)×(ρd/ρ0)×100\%\)（\(m1\)為灌砂前砂筒和砂質量，\(m2\)為灌砂后砂筒和砂質量，\(ρd\)為土的干密度，\(ρ0\)為最大干密度）。2.核子密度儀法利用放射性元素測量土的密度和含水量。試驗步驟：將儀器平穩(wěn)地放置在測試位置，打開儀器預熱，按照儀器操作說明進行測量，直接讀取土的密度和含水量數(shù)據(jù)。

三、混凝土試驗（一）混凝土拌合物性能試驗1.坍落度試驗測定混凝土拌合物的流動性。試驗步驟：將混凝土拌合物按規(guī)定方法裝入坍落度筒，分層振搗密實，然后垂直提起坍落度筒，測量筒高與坍落后混凝土試體最高點之間的高度差，即為坍落度值。影響因素：水泥品種、用水量、砂率、外加劑等。2.維勃稠度試驗適用于干硬性混凝土拌合物。試驗步驟：將混凝土拌合物裝入坍落度筒，提起坍落度筒后，在拌合物頂面放一透明圓盤，開啟振動臺，同時用秒表計時，當圓盤底面布滿水泥漿時停止計時，所讀秒數(shù)即為維勃稠度值。

（二）混凝土力學性能試驗1.立方體抗壓強度試驗確定混凝土的強度等級。試驗步驟：將混凝土拌合物制成邊長為150mm的立方體試件，在標準養(yǎng)護條件（溫度20℃±2℃，相對濕度95%以上）下養(yǎng)護至28天，然后在壓力試驗機上施加軸向壓力直至試件破壞，記錄破壞荷載，計算立方體抗壓強度\(fcu=F/A\)（\(F\)為破壞荷載，\(A\)為試件受壓面積）。2.軸心抗壓強度試驗反映混凝土的實際抗壓能力。試驗步驟：將混凝土制成150mm×150mm×300mm的棱柱體試件，養(yǎng)護至規(guī)定齡期后，在壓力試驗機上進行試驗，計算軸心抗壓強度\(fc=F/A\)（\(F\)為破壞荷載，\(A\)為試件承壓面積）。

（三）混凝土耐久性試驗1.抗?jié)B性試驗檢測混凝土抵抗壓力水滲透的能力。試驗方法有常水頭試驗和變水頭試驗。常水頭試驗是對試件施加恒定的水頭壓力，記錄在一定時間內(nèi)通過試件的水量；變水頭試驗是通過調(diào)節(jié)水頭高度，測量水頭隨時間的變化，計算滲透系數(shù)等指標。2.抗凍性試驗評估混凝土在吸水飽和狀態(tài)下抵抗凍融破壞的能力。試驗步驟：將混凝土試件飽水后，放入凍融試驗機中，按照規(guī)定的凍融循環(huán)制度進行試驗，記錄試件的質量損失、強度損失等情況，計算抗凍等級。

四、結構試驗（一）結構試驗的分類與加載方法1.分類按試驗對象可分為原型試驗和模型試驗；按試驗目的可分為結構強度試驗、剛度試驗、穩(wěn)定性試驗等；按加載性質可分為靜載試驗和動載試驗。2.加載方法靜載試驗加載方法有重物加載、液壓加載、機械加載等。重物加載簡單易行，但加載量有限；液壓加載可實現(xiàn)較大的加載量且加載精度高；機械加載如千斤頂加載等常用于小型結構試驗。動載試驗加載方法有慣性力加載、激振器加載等。慣性力加載通過使結構產(chǎn)生慣性力來模擬動荷載；激振器加載可施加各種頻率和幅值的動荷載。

（二）結構試驗的測點布置與數(shù)據(jù)采集1.測點布置測點應布置在能反映結構受力和變形特征的部位。對于梁，測點可布置在跨中、支座等位置測量彎矩和撓度；對于柱，測點可布置在柱頂、柱底測量軸力、彎矩等。測點的數(shù)量應根據(jù)結構的復雜程度和試驗目的合理確定，既要保證能準確獲取結構的受力和變形信息，又要避免測點過多增加試驗成本和工作量。2.數(shù)據(jù)采集常用的測量儀器有位移傳感器、應變片、壓力傳感器等。位移傳感器用于測量結構的位移；應變片通過測量電阻變化來獲取結構的應變；壓力傳感器用于測量結構所受的壓力。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實時采集和記錄結構試驗過程中的各種數(shù)據(jù)，并可進行數(shù)據(jù)處理和分析，繪制相關曲線和圖表，以便直觀地了解結構的力學性能變化。

（三）結構試驗實例分析以簡支梁的靜載試驗為例：1.試驗目的：測定簡支梁在不同荷載作用下的彎矩、剪力和撓度，驗證梁的承載能力和變形性能是否滿足設計要求。2.測點布置：在梁的跨中布置一個位移測點測量撓度，在跨中、四分點、支座等位置布置應變片測量應變，通過應變計算彎矩和剪力。3.加載方案：采用分級加載，記錄各級荷載下的測點數(shù)據(jù)。4.試驗結果分析：根據(jù)采集的數(shù)據(jù)繪制彎矩撓度曲線、剪力荷載曲線等，分析梁的力學性能，判斷梁是否安全可靠。若試驗結果不符合設計要求，需進一步分析原因，采取相應措施進行處理。

五、試驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析（一）試驗數(shù)據(jù)處理1.數(shù)據(jù)整理對試驗中采集到的數(shù)據(jù)進行分類、編號、列表等整理工作，使其清晰、有序，便于后續(xù)分析。例如，將混凝土抗壓強度試驗數(shù)據(jù)按試件編號、齡期、強度值等進行列表整理。2.數(shù)據(jù)計算根據(jù)試驗方法和要求，對整理好的數(shù)據(jù)進行計算。如計算混凝土的立方體抗壓強度平均值、標準差等統(tǒng)計參數(shù)。對于鋼材拉伸試驗數(shù)據(jù)，計算屈服強度、抗拉強度、伸長率等力學性能指標。3.數(shù)據(jù)表達采用圖表等形式直觀地表達試驗數(shù)據(jù)。如繪制混凝土強度等級直方圖，展示不同強度等級混凝土的分布情況；繪制鋼材拉伸試驗的應力應變曲線，清晰地反映鋼材的力學性能變化。

（二）誤差分析1.誤差來源系統(tǒng)誤差：由試驗儀器、試驗方法、試驗環(huán)境等因素引起的有規(guī)律的誤差。例如，天平的零點不準會導致稱量結果產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。隨機誤差：由各種偶然因素引起的無規(guī)律的誤差。如試驗過程中的溫度、濕度波動對試驗結果的影響。過失