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土木工程材料的基本性质试验一、密度试验材料的密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。（一）主要仪器设备李氏瓶、筛子（孔径0.20mm或900孔/cm2）、量筒、烘箱、干燥器、物理天平、温度计、漏斗、小勺等（二）试样制备1.将试样破碎、磨细，全部通过0.20mm孔筛后，放到105±5℃的烘箱中，烘至恒重。2.将烘干的粉料放入干燥器中冷却至室温待用。（三）试验方法及步骤1.在李氏瓶中注入无水煤油至突颈下部，记下刻度（V1）。2.用天平称取60～90g试样（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，会妨碍李氏瓶中空气排出或使咽喉位堵塞），直至液面上升至20mL左右的刻度为止。3.用瓶内的煤油将粘附在瓶颈和瓶壁的试样洗入瓶内煤油中，转动李氏瓶使煤油中气泡排出，记下液面刻度（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m。5.将注入试样后的李氏瓶中液面读数V2减去未注前的读数V1，得出试样的的绝对体积V。（四）结果计算1.按下式计算出密度（精确至0.01g/cm3）：2.密度试验需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0.02g/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（包括材料的绝对密实体积与内部封闭孔隙体积）的质量。试验方法有容量瓶法和广口瓶法，其中容量瓶法用来测定砂的表观密度，广口瓶法用来测定石子的表观密度。以砂和石子为例分别介绍两种试验方法。（一）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、烘箱、烧杯等。2.试样制备。将660g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，分为大致相等的两份待用。3.试验方法及步骤。（1）称取烘干的试样300g（m0），精确至1g，将试样装入容量瓶，注入冷开水至接近500mL的刻度处，摇转容量瓶，使试样在水中充分搅动，排除气泡，塞紧瓶塞。静置24h。（2）静置后用滴管添水，使水面与瓶颈500mL刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称取其质量（m1），精确至1g。（3）倒出瓶中的水和试样，将瓶的内外表面洗净。再向瓶内注入与前面水温相差不超过2℃，并在15℃～25℃范围内的冷开水至瓶颈500mL刻度线，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称取其质量（m2），精确至1g。4.结果计算（1）按下式计算砂的表观密度（精确至10kg/m3）：（2）表观密度应用两份试样分别测定，并以两次结果的算术平均值作为测定结果，精确至10kg/m3，如两次测定结果的差值大于20kg/m3时，应重新取样测定。（二）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、玻璃片等。2.试样制备。将试样筛去4.75mm以下的颗粒，用四分法缩分（此方法见试验三“砂石材料试验”中的取样方法）至表Ⅰ-1规定的数量，洗刷干净后，分成大致相等的两份备用。表Ⅰ-1表观密度试验所需试样数量最大粒径（mm）小于26.531.537.563.075.0最少试样质量（kg）2.03.04.06.06.03.试验方法与步骤。（1）将试样浸水饱和后，装入广口瓶中，装试样时广口瓶应倾斜放置，然后注满饮用水，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，向瓶内添加饮用水，直至水面凸出到瓶口边缘，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，称取试样、水、瓶和玻璃片的质量（m1），精确至1g。（3）将瓶中的试样倒入浅盘中，置于105±5℃的烘箱中干至恒重，取出放在带盖的容器中冷却至室温后称出试样的质量（m0），精确至1g。（4）将瓶洗净，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质量（m2），精确至1g。4.试验结果计算。1.按下式计算石子的表观密度（精确到10kg/m3）：2.表观密度应用两份试样分别测定，并以两次结果的算术平均值作为测定结果，如两次结果之差大于20kg/m3，应重新取样试验；对颗粒材质不均匀的试样，如两次试验结果之差值超过20kg/m3，可取四次测定结果的算术平均值作为测定值。三、体积密度试验体积密度是指材料在自然状态下，单位体积（包括材料孔隙和材料绝对密实体积之和）的质量。体积密度的测定分规则几何形状试样测定与不规则形状试样测定，其测定方法如下：（一）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入105±5℃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。试件为圆柱体时，按两个互相垂直的方向量其直径，各方向上、中、下量三次，直径取六次测定结果的平均值；按两个相互垂直的方向量其高度，分别量四次，高度取四次测定结果的平均值），并计算出其体积（V0）。（2）用天平称量出试件的质量（m）。4.结果按下式计算出体积密度（精确至10kg/m3）：（二）不规则形状试样的测定（如卵石等）此类材料体积密度的测定仍采用排液法（即砂石视密度的测定方法），其不同之处在于应将其表面涂蜡，封闭开口孔后，再用容量瓶法或广口瓶法进行测定。方法同（一）。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（包括组成材料的孔隙、堆积状态下的空隙和密实体积之和）的质量。堆积密度的测定根据所测定材料的粒径不同，而采用不同的方法，但原理相同。以砂和石子为例介绍两种堆积密度的测定方法。（一）砂堆积密度试验1.主要仪器设备标准容器（金属圆柱形，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（见试验三“砂石材料试验”中的取样方法）砂样约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待用。3.试验方法及步骤（1）称取标准容器的质量（m1）及测定标准容器的体积（）；将标准容器置于下料漏斗下面，使下料漏斗对正中心。（2）取试样一份，用铝制料勺将试样装入下料漏斗，打开活动门，使试样徐徐落入标准容器（漏斗出料口或料勺距标准容器筒口为5cm），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），精确至1g。4.试验结果计算（1）试样的堆积密度按下列计算（精确至10kg/m3）：（2）堆积密度应用两份试样测定，并以两次结果的算术平均值作为测定结果。（二）石子堆积密度试验1.主要仪器设备标准容器（根据石子最大粒径选取，见表Ⅰ-2）、、台秤、小铲、烘箱、直尺等。表Ⅰ-2标准容器规格石子最大粒径（mm）标准容器（L）标准容器尺寸（mm）内径净高壁厚9.5，16.0，19.0，26.510208294231.5，37.520294294353.0，63.0，75.03036029442.试样制备石子取样烘干或风干后，拌匀并将试样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）及测定标准容器的体积（）。（2）取一份试样，用小铲将试样从标准容器上方50mm处徐徐加入，试样自由落体下落，直至容器上部试样呈锥体且四周溢满时，停止加料。（3）除去凸出容器表面的颗粒，并以合适的颗粒填入凹陷部分，使表面凸起部分体积和凹陷部分体积大致相等。称取总质量，精确至10g。4.试验结果计算（1）试样的堆积密度，按下列计算（精确至10kg/m3）：（2）堆积密度应用两份试样测定，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（一）孔隙率计算孔隙率是指材料体积（V0）中，孔隙体积（V孔）所占的比例。材料的孔隙率P按下式计算：式中：——材料的密度；——材料的体积密度。（二）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（VK）所占的比例。材料的空隙率按下式计算：式中：——材料颗粒的体积密度（当测定混凝土用骨料时，应取、）；——材料的堆积密度。水泥试验一、水泥试验的一般规定（一）编号和取样以同一水泥厂、同品种、同强度等级编号和取样。编号根据水泥厂年生产能力规定（具体根据相关水泥标准），每一编号作为一取样单位。取样可以在水泥输送管道中、袋装水泥堆场和散装水泥卸料处或输送水泥运输机具上进行。取样应有代表性，可连续取，也可从20个以上不同部位抽取等量水泥样品，总数不少于12kg。（二）养护与试验条件养护室温度应为20±1℃，相对湿度应大于90%；试验室温度应为20±2℃，相对湿度应大于50%。（三）对试验材料的要求1.试样要充分拌匀，通过0.9mm方孔筛并记录筛余物的百分数。2.试验室用水必须是洁净的饮用水。3.水泥试样、标准砂、拌合水及试模等温度均与试验室温度相同。二、水泥细度检验（一）目的水泥细度测定的目的，在于通过控制细度来保证水泥的水化活性，从而控制水泥质量。（二）检验方法细度可用透气式比表面积仪或筛析法测定，主要介绍筛析法中的负压筛法、水筛法和手工干筛法。1.负压筛法（1）主要仪器设备：负压筛0.08mm方孔、筛座、天平等。（2）试验方法步骤a.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，喷气嘴上口平面应与筛网之间保持2～8mm的距离。b.称取试样25g，置于洁净的负压筛中。盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛动2min，在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻地敲击，使试样落下，筛毕，用天平称量筛余物质量RS（g）。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）主要仪器设备：筛子（0.08mm方孔）、筛座、喷头、天平等。（2）试验方法步骤①筛析试验前应检查水中无泥、砂，调整好水压及水筛架位置，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，立即用洁净水冲洗至大部分细粉通过，再将筛子置于筛座上，用水压为0.05±0.02MPa的喷头连续冲洗3min。③筛毕取下，将筛余物冲至一边，用少量水把筛余物全部移至蒸发皿（或烘样盘）中，等水泥颗粒全部沉淀后将水倾出，烘干后称其筛余物质量RS（g）。3.手工干筛法（1）主要仪器设备：筛子（筛框有效直径为150mm，高50mm、方孔边长为0.08mm的铜布筛）、烘箱、天平等。（2）试验方法步骤：称取烘干试样50g倒入筛内，用一手执筛往复摇动，另一手轻轻拍打，拍打速度约为120次/min，其间每40次向同一方向转动60°，使试样均匀分布在筛网上，直至每分钟通过量不超过0.05g时为止，称取筛余物质量RS（g）。（三）试验结果计算1.水泥试样筛余百分数按下式计算（精确至0.1%）：式中：F——水泥试样的筛余百分数（%）；RS——水泥筛余物的质量（g）；W——水泥试样的质量（g）。2.负压筛法与水筛法或手工筛法测定的结果发生争议时，以负压筛法为准。三、水泥标准稠度用水量试验（标准法和代用法）（一）目的标准稠度用水量是指水泥净浆以标准方法测定，在达到统一规定的浆体可塑性时，所需加的用水量，水泥的凝结时间和安定性都和用水量有关，因而此测定可消除试验条件的差异，有利于比较，同时为进行凝结时间和安定性试验作好准备。（二）标准法1、主要仪器设备标准稠度仪（滑动部分的总重量为300±1g）、装净浆用试模、净浆搅拌机等；2、试验方法与步骤（1）试验前准备试验前必须检查稠度仪的金属棒能否自由滑动，调整指至试杆接触玻璃板时，指针应对准标尺的零点，搅拌机运转正常。（2）试验方法及步骤①用湿布擦抹水泥净浆搅拌机的筒壁及叶片；②称取500g水泥试样；③量取拌和水（按经验确定），水量精确至0.1mL，倒入搅拌锅；④5s～10s内将水泥加入水中；⑤将搅拌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，停拌15s，接着快速搅拌12