土木工程材料实验课件

《土木工程材料》实验课件建筑工程检测与实验中心实验简介•一、混凝土骨料实验–砂子的表观密度–砂子的松堆积密度–砂子筛分试验–石子的表观密度•二、水泥实验–水泥密度–测定水泥细度实验简介–水泥标准稠度用水量测定–水泥凝结时间测定–水泥胶砂强度检验–水泥安定性测定•三、普通混凝土试验–混凝土配合比设计–混凝土拌和物和易性测定–混凝土强度测定•四、砌筑砂浆试验–砂浆配合比的设计–强度检验实验简介•试验五：烧结普通砖试验•试验六：石油沥青试验一、混凝土骨料实验•一、实验要求–测定砂子的表观密度、松堆积密度、筛分曲线及石子的表观密度。•二、试验目的–了解检验混凝土用砂、石基本性质的方法，熟悉国家有关技术规范。•三、试验过程混凝土骨料实验–1、砂子的表观密度•主要仪器与设备：•托盘天平、容量瓶、干燥器、电热鼓风干燥箱、漏斗、移液管、温度计、料勺、搪瓷盘等。•试验步骤•1）将潮湿状态的原始样品用四分法缩分至120g左右，在105℃的烘箱内烘至恒重后，放入干燥器中冷却至室温备用。•2）往容量瓶中注入适量的水，称取烘干试样300g（m0）徐徐装入容量瓶中，摇转容量瓶使试样在水中充分搅动以排除气泡，塞紧瓶塞。•3）静置24h后打开瓶塞，用滴管添水，使水面与瓶颈刻度线齐平，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分称取质量m1g•4）倒出瓶中水和试样，洗净瓶内外，注入清水至瓶颈刻度线，塞上瓶塞，擦干水分，称取质量为m2g•按表观密度公式ρ=mo/（m0+m2-m1）•以两次测定结果的平均值为试验结果，若两次测定结果误差大于0.02g/cm3应重新进行试验。混凝土骨料实验•2、砂子的松堆积密度–试验步骤：•将经烘干处理的试样装入漏斗，打开漏斗直管下的活门，使砂样徐徐流入容积为1L（v0）的容量筒内。用直尺从容量筒中心向两个相反方向将试样刮平，将试样倒入台秤的称盘内称取砂样的质量m0（g）。试样的松堆积密度ρ0（Kg/L）=m/v0混凝土骨料实验•3、砂子筛分试验–试验步骤：•称取经缩分和烘干的试样500g装入套筛最上面的筛子里，盖上盖子，将套筛装在摇筛机上并拧紧压头，开动机器摇筛10分钟。取出套筛，将各筛子上的筛余分别盛在若干个搪瓷盘中，用天平逐个称取出各筛余的质量。绘出筛分曲线。混凝土骨料实验•石子的表观密度–试验步骤：•简易方法：用5mm圆孔筛筛去试样中直径小于5mm的颗粒，洗净后在清水中浸泡24h。记录水温。取浸泡至饱和的试样放入装有适量清水的宽口容量瓶中，排除气泡后添满水，将玻璃片沿瓶口水面滑行，紧贴水面盖在瓶口上，擦干瓶外的附着水，称取总质量m1（g）。将瓶内的石子和水全部倒出来，洗净瓶子，重新注满清水，依前法盖上玻璃片并擦干瓶外的附着水，称取质量m2（g）。将倒出的石子盛在搪瓷盘内，以次试样作为下面标准方法的试样。混凝土骨料实验•4、石子的表观密度–试验步骤：•标准方法：在盛入石子前，装上空的金属吊篮和加重盒，在有机玻璃桶中装满清水，打开水龙头直至桶内的水停止流出，此时加减加重盒内的物件，使天平达到平衡。取出金属篮吊篮，将前面在简易试验中用过的石子倒入金属篮，将篮装回天平上，待桶内的水停止经水龙头溢出后，在天平的右边加砝码，直至两边平衡，读出砝码的质量，此数据记为m1。注意天平除打开测试是否平衡外，其它任何操作都要在关闭天平的状态下进行，以免损坏天平。从吊篮中取出试样，在105℃的烘箱中烘至恒重，取出放在干燥器中冷却至室温，称取石子的质量m0（g）•以上两种方法的石子表观密度ρ=m/（m0+m2-m1）其中，对于标准方法，m2为零。二、水泥试验•试验内容：测定水泥的密度细度、标准稠度用水量及净浆凝结时间；水泥胶砂试件的制作、养护及抗折抗压强度试验。水泥试验•1、水泥密度–仪器及使用设备：•李氏瓶（分度值为0.01ml）、天平、温度计、玻璃器、烘箱。–试验步骤：•将不与水泥起反应的煤油倒入李氏瓶中，使液面达到0~1刻度之间。•将李氏瓶放在盛有20℃水的玻璃容器中，使刻度完全浸入，并用支架夹住，经30min使瓶内煤油的温度与水温一致，读出李氏瓶内液体凹面的刻度值记为v1•用滤纸将液面以上的瓶颈内部的煤油吸干，称取试样70-80g，记为m1。将水泥粉末通过漏斗渐渐送入李氏瓶内，至瓶内液面上升至接近20ml为止，装粉时，须注意用水匙细心的装，防止撒出或堵塞。•称出剩余试样的质量m2，将李氏瓶倾斜一定角度并沿轴旋转，使粉末中的空气逸出。再将李氏瓶放入20℃水的玻璃容器中，经30min使煤油和水温一致，此时读出液体凹面刻度v2。•计算水泥的密度：ρ=m/v=（m1-m2）/（v2-v1）•注意：实验室温度应为17-25℃，相对湿度应大于50%，养护箱温度为20℃左右相对湿度应大于90%水泥试验•2、水泥细度测定–目的：水泥的物理力学性质都与细度有关，因此必须进行细度测定。–主要仪器与设备：–标准方孔筛、天平、电热鼓风干燥箱、搪瓷盘、水泥水筛、干燥箱。–水筛法：（现已即将淘汰，新版建材书中已无此种筛分法）–负压筛分法：•试验仪器：负压筛析仪、天平•试验步骤：•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m=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。此期间如有试样附在筛盖上，可轻轻敲下，筛毕，用天平称量筛余物Rs，精确至0.05g。•3.当工作负压小于4000Pa，应清理吸尘器内水泥使之恢复正常使用。•试验结果：筛余百分数F=Rs/m×100%（细度指数）水泥试验•3、水泥标准稠度用水量测定–主要仪器设备：•水泥净浆搅拌机、标准稠度与凝结时间测定仪、0.9mm规格的标准方孔筛、量水器、搪瓷盘、毛刷等。–试验步骤：（标准稠度用水量可用调整水量和固定水量两种方法中的任一种测量，若发生争议时，以调整水量方法为准。）•试验前应检查仪器金属棒能否自由滑动，试锥降至顶面位置时，指针应对准标准零位，搅拌机运转正常等。•水泥净浆的拌制•拌和前，搅拌锅和搅拌叶需用湿布擦过，称取500g水泥试样倒入搅拌锅内，先将锅放到搅拌机锅座上，升至搅拌位置，开机，徐徐加入拌和用水，慢速搅拌120s，停搅拌15s，接着快速搅拌120s后停机。•注意；采用调整水量法时，拌和水量按经验取值。采用固定水量法时，拌和水量用142.5ml。水量精确至0.5ml。水泥试验–标准稠度测定•拌和结束后，立即将拌好的净浆装入锥模内，用小刀插捣，刮去多余净浆并抹平后，迅速放到下面固定位置上，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，到试锥停止下沉时记录下沉深度，整个操作应在搅拌后1.5min内完成。•用调整水量法测定时，以试锥下沉深度为28mm左右时的净浆为标准稠度净浆。如超出，需调整。•用固定水量法时，根据测得的试锥下沉深度s（mm），按下式计算得到标准稠度用水量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。水泥试验•4.水泥凝结时间测定–主要仪器设备：•凝结时间测定仪、其他设备与测定标准稠度时所用相同。–试验步骤：•测定前，将圆模放在玻璃板上，调整凝结时间测定仪，使试针接触玻璃板时，指针对准标准尺零点。•称取水泥试样500g，以标准稠度用水量拌制水泥净浆，并立即将净浆一次装入圆模，振动数次后刮平，然后放入养护箱内，记录开始加水的时间为凝结时间的起始时间。•试件在养护箱中养护至加水后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，试针自由垂直沉入净浆，观察试针停止下沉时指针读数。水泥试验–结果与注意事项：•1.整个测试过程中试针贯入位置至少要距圆模内壁10mm，临近初凝时，每隔5min测定一次。•2.到达初凝或终凝状态时应立即重复测定一次。•3.每次测定不得让试针落入原针孔•4.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。•5.当试件沉至距底版2-3mm时，即水泥达到初凝状态，当下沉不超过1-0.5mm时，终凝状态。水泥试验•5.水泥胶砂强度检验–主要仪器设备•胶砂搅拌机、胶砂振动台、抗折试验机、抗压试验机、抗压夹具、下料漏斗、试模、搪瓷盘、刮平刀。–试验步骤•1.将试模擦净接触面上涂黄油，紧密装配，防漏浆•2.水泥与标准砂的质量比为1：3，水灰比为0.5。每成型3条试件需要称量水泥450g标准砂1350g•3.搅拌时先将水加入锅具，再加入水泥，固定锅具，开机搅拌，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀的将砂子加入。把机器转至高速再拌和30s。停拌90s，在第一个15s内用一胶皮刮具将叶和锅壁上的胶砂刮入锅中间，高速搅拌60s后，各阶段时间误差应在1s内。•4.固定试模和模具于振动台上，将搅拌锅里胶砂分两层装入试模，装第一层时，每个槽里约放300g胶砂，用小播料器播平，再振实60次，移走模型，用一金属直尺接近垂直刮去多余胶砂，再用金属直尺水平将表面抹平、编号、养护。水泥试验–试件养护•1.放入雾室或湿箱的水平架上养护，一直养护到脱模。（对于24h龄期的，应在破型试验前20min内脱模，对于24h以上龄期的应在成型后20-24h之间脱模）•2.将试件水平或竖直放在20℃左右的水中养护，水平放置时刮平面应朝上。•抗折强度试验：以三条试件的平均值作为抗折强度的实验结果，抗折强度Rf按下式计算•Rf=1.5FfL/b3•式中：Ft—破坏荷载；L—支撑圆柱中心距；b—棱柱正方形截面边长；•抗压强度：以一组三个试件得到的六个抗压强度测定平均值。水泥试验•6.水泥安定性测定–主要仪器设备：•沸煮箱、雷氏夹、雷氏膨胀值测定仪、净浆搅拌机。–试验步骤：（测定方法可用试饼法，也可用雷氏法，有争议时以雷氏法为准。试饼法是观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检验水泥的体积安定性。雷氏法是测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值）。•1.拌制标准稠度用水量净浆，将雷氏夹放在已擦油的玻璃上，将净浆装满试模，只约10mm宽的小刀插捣15次左右，抹平，盖上涂油玻璃板，移入养护箱内养护24h。•2.采用试饼法时，将制好的净浆取出一部分，分成两等份，使之呈现球形。将其放在预先准备好的玻璃板上，轻轻振动玻璃板，并用湿布擦过的小刀由边缘向中央抹动，做成直径70-80mm中心圆约为10mm，边缘渐薄表面光滑的试饼，接着将试件放入养护箱内养护24h。水泥试验–沸煮•脱下玻璃板取下试件•采用雷氏法时，先测量试件指尖端间距离（A），精确到0.5mm，接着将试件放入养护箱的水中蓖板上，指针朝上，试件互不交叉，然后在30min内加热至沸，并恒沸3h。•采用试饼法时，先检查试饼是否完整，然后步骤同上。–试验结果•沸煮结束后，即放掉箱中热水，打开箱盖，待箱体冷却至恒温，取出判别若为雷氏夹测量试件指针尖端距离C，结果至小数点后1位，当两个试件煮后增加距离（C-A）的平均值不大于5.0mm时即认为该水泥安定性合格，当两个试件的（C-A）的平均值相差超过4mm时，应用同一样品立即重做一次试验，若为试饼，目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲的试饼为安定性合格，当两个试饼判别结果有矛盾时，该水泥的安定性也不合格。三、普通混凝土试验•试验内容–根据设计任务书和前面测得的试验数据（水泥胶砂的抗压、抗折强度，砂石的表观密度，砂石的含水量等），设计混凝土的初步配合比，进行和易性试验和强度试验，最终确定实验室配合比。•试验目的–了解和掌握涉及机混凝土配合比的基本方法和主要过程，熟悉坍落度仪和维勃稠度仪的工作原理、性能和使用方法。在试验中，要注意掌握混凝土的拌和方法，测定和调整混凝土和易性的方法，试件脱模与养护方法，以及强度检验中三组配合比的确定方法等关键内容。还应掌握实验室配合比与施工配合比的换算。普通混凝土试验•混凝土配合比设计任务书–某楼房采用混凝土楼板，混凝土的设计强度等级C25，强度保证率为95%，施工时采用机械振捣，要求坍落度30~45mm。试设计该混凝土的配合比。所用原材料的种类与性质为：•水泥品种：普通水泥，胶砂