土木工程材料实验指导书.doc

土木工程材料实验指导书1、课程的性质和任务本课程是一门非独立的实验课。土木工程材料实验是一门与生产密切联系的科学技术。在工程上检验材料质量、确定设计及施工的依据、改善材料性能、使用新材料及选择代用材料等，都需要进行土木工程材料试验。因此，作为土木工程技术人员，为了能正确评价材料的质量，合理而经济地选择、使用材料，具备一定的土木工程材料试验知识和技能是完全必要的。2、教学要求与教学方法学习土木工程材料实验应达到以下的目的和要求：掌握土木工程材料试验的基本原理；受到土木工程材料试验基本操作技能的训练，并获得处理试验数据、分析试验结果、编写试验报告的初步能力；培养严肃认真、实事求是的科学作风。同时，通过试验还可验证和巩固所学的理论知识，熟悉常用土木工程材料的主要技术要求。检验材料质量所进行的试验，应根据国家、行业（部）颁布的现行技术标准、规范进行，一般包括如下过程：（1）选取试样。选取试样应按技术标准、规范的有关规定进行。试样必须有代表性，使从少量试样得出的试验结果，能确切地反映整批材料的质量。试验前须对试样作检查，并应特别注意那些可能影响试验结果正确性的特征，做好记录。（2）确定试验方法。通过试验所测得的材料性能指标，都是按一定试验方法得出的有条件性的指标，试验方法不同，其结果也就不一样。因此，所确定的试验方法必须能正确地反映材料的真实性能，并且切实可行。当有国家、行业颁布的技术标准时，应该采用统一规定的标准试验方法。（3）进行试验操作。在试验操作过程中，必须使仪器设备、试件制备、量测技术等严格符合既定试验方法中所作的规定，以保证试验条件的统一，获得准确、具有可比性的试验结果。由于材料往往不很均匀，所以还必须对几个试件作平行试验，借以提高试验结果的精确度。在整个试验操作的过程中，还应注意观察出现的各种现象，做好记录，以便分析。（4）处理试验数据。包括分析试验结果的可靠程度；说明在既定试验方法下所得成果的适用范围；将试验结果与材料质量标准相比较，并做出结论。课程要求学生对实验内容提前进行预习，实验前由实验指导教师简要地介绍试验原理、所用的仪器设备及实验中应注意的问题，实验在教师的指导下由学生独立完成。学生在课后完成实验报告的编写工作。3、教学学时分配和安排本课程内容和学时根据不同专业要求有所不同，下表为总的要求：教学内容教学课时数实验一基 本 性 质 试 验2密度、表观密度、吸水率、抗压强度实验二水 泥 试 验2细度、标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性、胶砂强度实验三混 凝 土 骨 料 试 验2细骨料：颗粒级配、视密度、堆积密度、吸水率粗骨料：颗粒级配、视密度、堆积密度、吸水率实验四混 凝 土 试 验2混凝土配合比设计、抗压强度4、实验目的要求和实验内容实验一 基本性质试验【目的要求】1、掌握土木工程材料基本性质的概念和意义2、掌握土木工程材料基本性质的检测方法3、了解检测仪器设备【实验内容】1、石料密度试验2、石料表观密度试验3、石料吸水率试验【实验材料、用品的准备】李氏瓶、温度计、天平、筛子、烘箱、锯石机、干燥器、游标卡尺、恒温水槽、蜡锅等。干燥石粉、规则的和不规则的干燥石料试样等。【试验原理】1、密度：石料内部一般均含有一些孔隙，为了获得绝对密实状态的试样，须将石料磨成细粉，以排除其内部孔隙，再用排液置换法求出其绝对密实体积。2、表观密度：表观密度测定时，须测出试件的质量和自然状态下的体积。对于形状规则的试件，其体积可用量测试件尺寸，按几何公式通过计算求得。对于形状不规则的试件，如被测石料不溶于水或其吸水率小于0.5，则试件不必进行处理可直接在水中称量；如被测石料溶于水或其吸水率大于0.5，则试件还须先进行腊封处理（腊封法）。根据阿基米德定律，物体的体积等于其排开液体的体积（即其在液体中所受的浮力），用排液置换法求得物体的体积。3、吸水率：石料的吸水率通常是指在常温（202）常压下，石料试件最大的（浸水至饱和状态时）吸水质量占烘干试件质量的百分率。【实验操作要领】石料密度试验过程中，应注意保持恒温水槽水温与李氏瓶上标注的温度一致；往李氏瓶装石粉时注意防止堵塞；石粉装入李氏瓶后排气应彻底。石料的表观密度试验过程中，应注意控制好蜡液的温度和试样表面封蜡质量；使用液体静力天平称量时，应保持水槽水位不变。石料的吸水率试验，应注意保证试样吸水饱和，烘干时应达到恒重。实验二 水泥试验【目的要求】1、掌握水泥技术性质的概念2、掌握水泥技术性质的检测方法3、了解检测仪器【实验内容】1、水泥细度试验2、水泥标准稠度用水量试验3、水泥凝结时间试验4、水泥体积安定性试验5、水泥胶砂强度试验【实验材料、用品的准备】水泥标准筛、天平、烘箱、水泥净浆搅拌机、水泥标准稠度测定仪、量筒、凝结时间测定仪、沸煮箱、雷氏夹、胶砂搅拌机、胶砂震动台、压力试验机、抗折试验机、水泥、标准砂、试模、抗压试验夹具等。【试验原理】1、细度：水泥细度以0.08mm方孔筛上筛余物的质量占原始质量的百分数表示。细度也可以用单位质量水泥的表面积（即比表面积）表示。2、标准稠度用水量：水泥标准稠度用水量以水泥净浆达到规定稀稠程度时的用水量占水泥用量的百分数表示。水泥浆的稀稠，对水泥的凝结时间、体积安定性等技术性质的试验结果影响很大。为了便于对试验结果进行分析比较，必须在相同的稠度下试验。所以水泥标准稠度用水量的测定，是水泥凝结时间、体积安定性试验的基础。3、凝结时间：水泥凝结时间有初凝与终凝之分。初凝时间是指从加水到水泥标准稠度净浆开始失去塑性的时间；终凝时间是指从加水到水泥标准稠度净浆完全失去塑性的时间。凝结时间以h：min表示。4、体积安定性：水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。水泥中如果含有较多的游离CaO、MgO或SO3，就能使体积发生不均匀的变化。这样的水泥称为安定性不合格。沸煮法可加速水泥石中游离CaO的水化速度，用于检验因水泥中游离CaO含量过多引起的水泥安定性不良。5、胶砂强度：水泥胶砂强度反映了水泥硬化到一定龄期后胶结能力的大小，是确定水泥强度等级的依据。它是水泥主要性质指标之一。测定水泥胶砂抗折强度和抗压强度的目的是检验水泥胶砂强度是否满足该水泥强度等级的要求。我国采用规格为40 mm40mm160mm试件为标准试件。【实验操作要领】水泥标准稠度用水量测定时，为了加快试验并获得可靠的结果，可先用固定用水量方法获得初步结果，再用得出的用水量拌制水泥净浆，进行试锥沉入度试验校核。必要时再调整用水量使试锥沉入度为282mm，求得水泥标准稠度用水量。水泥凝结时间测定时，拌制标准稠度净浆的水，其温度应与养护箱的温度（202）一致。实验三 混凝土骨料试验【目的要求】1、掌握骨料性质的概念意义2、掌握骨料性质的检测方法3、了解检测的仪器设备【实验内容】1、细骨料颗粒级配试验2、细骨料视密度及吸水率试验3、细骨料表面含水率试验4、细骨料堆积密度试验5、粗骨料视密度及吸水率试验6、粗骨料堆积密度试验【实验材料、用品的准备】砂样标准筛、天平、摇筛机、烘箱、容量瓶、标准漏斗、液体静力天平、磅秤、砂、石子等。【试验原理】1、颗粒级配：细骨料颗粒级配试验的目的，是通过筛分析来检验细骨料的级配及其粗细程度是否符合规范要求。细骨料的级配好坏和粗细程度，对节约水泥和获得质量均匀的混凝土有重要影响。2、视密度及吸水率：细骨料视密度是包括封闭孔隙在内的颗粒的单位体积质量，以g/cm3表示。按照颗粒含水状态的不同，有干视密度与饱和面干视密度之分。前者是细骨料在完全干燥状态下测得的，后者是颗粒内部孔隙吸水饱和而外表干燥状态下测得的。测定细骨料的视密度和吸水率，主要供混凝土配合比设计和评定细骨料的质量用，在应用时须注意两种不同含水状态的区别。3、表面含水率：潮湿状态细骨料的含水率和表面含水率，是现场拌制混凝土时修正用水量及细骨料用量需要应用的资料。含水率与表面含水率的区别在于：含水率是湿砂烘至完全干燥状态时所测得的含水百分率；表面含水率是湿砂烘至饱和面干状态时，所测得的含水百分率。4、堆积密度：测定粗（细）骨料松散状态下的堆积密度，可供混凝土配合比设计用，也可用以估计运输工具的数量或存放堆场面积等。根据粗（细）骨料的堆积密度和视密度还可以计算其空隙率。【实验操作要领】细骨料颗粒级配试验过程中，各筛的筛余物经过称量后应分别保留，以备复核时使用。视密度试验过程中，应特别注意充分地排气。细骨料松散堆积密度试验过程中，容量桶顶部多余的细骨料未被刮平之前，注意不应振动或移动容量桶。实验四 混凝土试验【目的要求】1、掌握混凝土配合比设计和性能的概念意义2、掌握混凝土强度的测试及强度等级的确定方法3、了解测试仪器设备【实验内容】1、混凝土配合比设计2、混凝土强度试验【实验材料、用品的准备】压力试验机、混凝土拌和用品、水泥、砂、石子