建筑材料的基本性质

1、建筑材料实验报告实验名称： 材 料 基 本 性 质 实 验 班 号： 实验日期： 实 验 者： 同 组 人： 成绩评定：教师签字：评阅日期：建筑材料的基本性质一、 实验目的：1. 巩固基本概念，学习基本参数的测定方法；2. 通过实验,学习所用仪器设备的操作方法；3. 了解砖和混凝土等材料的基本性能。二、 实验内容：预备知识：三种砖的组成、烧成制度和特性粘土砖：以砂质粘土(主要化学成分是SiO2，Al2O3和Fe2O3)为主要原料，在900-1000摄氏度左右进行烧结而成。由于其中的粘土被部分烧结，故具有较多的孔隙，且多为开口孔隙，所以吸水率较大。页岩砖：以页岩为主要原料，页岩的化学组成与粘土相

2、近，但因其颗粒细度不及粘土，故塑性较差，制砖时常需掺入一定量的粘土，以增加可塑性。灰砂砖：以石灰和天然砂为主要原料，在0.8MPa，175摄氏度的条件下蒸养6小时而成，由其中的Ca(OH)2与SiO2反应生产水化硅酸钙凝胶而产生强度。灰砂砖外观光洁整齐，均匀密实。但不宜用在高水流和高温(大于200摄氏度)的地区，以免发生Ca(OH)2的滤析及Ca(OH)2和水化硅酸钙凝胶的脱水分解。1、蒸压灰砂砖、烧结粘土砖、烧结页岩砖体积密度实验1) 体积密度的概念2) 实验步骤3) 结果计算=m/(a×b×c)2. 蒸压灰砂砖、烧结粘土砖、烧结页岩砖(30分钟)吸水率实验1) 吸水率概

3、念：材料能吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的大小由吸水率示。2) 计算公式: W=（M1-M）/ M ×100%W：材料吸水率M1：材料在吸水饱和状态的重量M： 材料在干燥状态下的重量3) 测出不同砖的吸水率，每种砖测一块3. 混凝土抗压强度影响试验数值的因素（演示实验）1) 100×100×100mm2) 100×100×100(垫胶皮)mm3) 150×150×150mm4) 100×100×300mm混凝土的组成材料相同，养护龄期一样，试块寸不同，形状不同、受压面约束状况不同情况下对实验数值的影响。

4、对观察到的现象(破坏形状)，计算出的强度进行分析。4. 混凝土抗折强度实验（演示实验）1） C30普通混凝土2） C30钢纤维混凝土3） C30轻骨料混凝土4） C80高强混凝土观察抗折试件破坏的全过程。计算4类混凝土试件的抗折强度，比较破坏状况(脆性、塑性)。三、 实验步骤：1. 蒸压灰砂砖、烧结粘土砖、烧结页岩砖体积密度实验1) 观察三种砖外型上的差别，注意其表面的粗糙程度；2) 每类砖取其中的三块，用直尺测量每块砖的长、宽、高，每个数据测2次，取其平均值记录下来；3) 用电子天平测量每块砖的密度。2. 蒸压灰砂砖、烧结粘土砖、烧结页岩砖(30分钟)吸水率实验1) 分别取三种砖各一块，测量

5、质量；2) 将3块砖完全泡入水中；3) 浸泡30分钟后将砖取出，擦干表面积水；4) 用电子天平分别称量每块浸泡过的砖的质量。3. 混凝土抗压强度影响试验数值的因素（观察演示实验）在实验机上对不同的4组混凝土块进行压力试验，记录试验数据，观察压过之后混凝土的破坏情况。4. 混凝土抗折强度实验（演示实验）在实验机上对4组不同的混凝土柱进行弯折实验，记录应力应变曲线，观察断面情况。四、 实验数据及分析1. 蒸压灰砂砖、烧结粘土砖、烧结页岩砖体积密度实验实验数据：质量（kg）长度（mm）宽度（mm）高度（mm）体积密度kg/m3平均体积密度kg/m3烧结粘土砖2.303240114511650.5 1

6、659.92.254237114501668.5 2.303236113521660.7 烧结页岩砖2237113481555.8 1541.51.966233114481542.0 1.975231112501526.7 蒸压灰砂砖3.066241115552011.4 1971.43.02241115542017.9 2.821241115541884.9 实验结论：从上面的表格可以看出，蒸压灰砂砖体积密度最大，烧结页岩砖与烧结粘土砖体积密度较接近，但黏土砖稍大一些。实验分析：参照体积密度的定义，体积密度低，可以归结为物质本身的密度低，或是物质结构疏松，内部的孔洞较多。从对这三种砖的外部观

7、察可以看出，蒸压灰砂砖最为细腻，表面孔洞较少，而烧结粘土砖较为粗糙，烧结页岩砖最为粗糙，表面就可以看见很多大而疏松的孔状结构。因此，蒸压灰砂砖的密度最大，而烧结页岩砖、烧结粘土砖密度较小。参考资料：密度（真密度）、体积密度、假密度（表观密度）、堆积密度1） 密度：质量与其真体积之比值称为密度，也叫真密度。2） 假密度：质量与其假体积（物质体积+闭口气孔体积）之比值叫假密度，也叫表观密度。3） 体积密度：材料的质量与其总体体积之比值称为体积密度（又称显密度）。4） 堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的重量称为堆积密度。2. 蒸压灰砂砖、烧结粘土砖、烧结页岩砖(30分钟)吸水率实验M（干重

8、）/KgM1（湿重）/KgW（吸水率）烧结粘土砖2.2022.54215.44%烧结页岩砖2.0422.41818.41%蒸压灰砂砖2.8813.0054.30%实验结论：从中可以看出，蒸压灰砂砖的吸水率明显低于另外两种砖，而烧结粘土砖的吸水率比烧结页岩砖的吸水率稍大一点。实验分析：结合上一实验的数据可以发现：材料的体积密度越大，那么它的吸水率就越小。因为体积密度和孔洞的多少有一定关系。蒸压灰砂砖的体积密度大，材料内部结构密实，孔洞较少，因此吸水率较小。烧结粘土砖和烧结页岩砖体积密度较小，因此吸水率也较小。参考资料：1、 孔隙率、空隙率、孔洞率1) 孔隙率：是指材料体积内孔隙体积占材料总体积的

9、百分率。2) 空隙率：空隙率是指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。 3) 孔洞率（空心率）：空心砖和空心砌块孔洞和槽的体积总和与按外尺寸算出的体积之比的百分率。2、 吸水率材料能吸收水分的性质称为吸水性，吸水性的大小由吸水率表示。其中：W：材料吸水率 M1：材料在吸水饱和状态的重量 M：材料在干燥状态下的重量3. 混凝土抗压强度影响试验数值的因素（演示实验）序号 试件尺寸 （mm） 抗压荷载（KN） 抗压强度(MPa) 抗压强度平均(MPa) 破坏形状 1100×100×100 388388380对顶截锥392392360362100

10、15;100×100 160160171纵向裂纹（受压面垫胶皮） 1721721801803150×150×150 704312305对顶截锥6843046722994100×100×300 282282268对顶截锥错动250250272272实验结论：从上面的实验数据可以看出，在其他条件相同的情况下，试件横截面积越大，纵向高度越大，抗压强度越小，而受压面垫胶皮的一组，抗压强度也小。而且在不同条件下，混凝土的破坏性状也不同。单纯的立方体块破坏之后呈现对顶截锥的形状，而受压面垫胶皮的一组呈现竖直方向的断裂纹路。实验分析：第一组的试件，在接触面上

11、试件和钢制压板之间产生摩擦力，阻止了接触面附近的裂纹产生。而在远离接触面的试件中部，横向膨胀致使微裂纹产生并扩大，最终撑破混凝土外皮。由于破坏从接触面到试件中部是扩大的，所以最终的破坏形状呈对顶截锥形。第二组试件，由于胶皮的弹性模量较小，使得胶皮可以随着混凝土一起胀开，不能阻止接触面的裂开，环箍效应失效。接触面和中部一起胀开，形成自上而下的完整的纵向裂纹。第三组试件，立方体和第一组的成比例，但体积大于第一组。由于所有的试件内部都存在缺陷，由于第三组试件体积较大，致使它相对于第一组出现缺陷的机会增多。在同样的实验条件下，也就越容易产生破坏。第四组的试件，由于其纵向长度很大，而环箍效应是随从接触面

12、到中部距离的增加而减小的，致使其中部承受了比第一组试件更大的力，更容易产生裂纹，所以抗压强度也就比第一组小了。参考资料：环箍效应：混凝土试件在压力机上受压时，在沿加荷方向发生纵向变形的同时，也按泊松比效应产生横向膨胀。而钢制压板的横向膨胀较混凝土小，因而在压板与混凝土试件受压面形成磨擦力，对试件的横向膨胀起着约束作用，这种约束作用称为“环箍效应”。“环箍效应”对混凝土抗压强度有提高作用。离压板越远，“环箍效应”小，在距离试件受压面约0.866（为试件边长）范围外这种效应消失。4. 混凝土抗折强度实验（演示实验）实验数据：混凝土抗折最大破坏荷载数据（单位：KN）123平均强度C30普通混凝土12

13、.013.810.1C30钢纤维混凝土14.014.513.9C30轻骨料混凝土8.26.58.1C80高强混凝土18.418.520.4混凝土抗压强度数据（单位：MPa）123平均强度C30普通混凝土40.637.240.237.3C30钢纤维混凝土41.645.443.441.3C30轻骨料混凝土22.021.024.821.5C80高强混凝土95.2101.091.491.1实验结论：混凝土抗折最大破坏荷载和混凝土抗压强度从高到低是：C80高强混凝土、C30钢纤维混凝土、C30普通混凝土、C30轻骨料混凝土。1.混凝土强度等级越大，极限荷载越大。但是随着等级的加大，混凝土的脆性也加大，表

14、现为，当荷载超过了极限时应力松弛现象明显减弱，反而是突然碎掉。断裂时破坏速度越快，破坏程度越大。2.骨料越重，曲线过极限荷载后下降得越缓3.加入纤维后能明显地使曲线过极限强度后下降变缓，破会剧烈程度明显降低。4.随着混凝土强度等级的提高和纤维的加入，断面上骨料剥离的现象明显减弱实验分析：C30普通混凝土的断裂没有什么特别之处。从最后的断面来看，断裂处集中在过渡区，可见破坏从最脆弱的过渡区开始的。C80的强度高于C30。混凝土的强度和其弹性呈反相关，强度越高，其塑性越高，在受到较大荷载时越容易发生突然断裂。因此，比较偏向于显示塑性特征而不是弹性特征，因此它的断裂也最为突然而且猛烈。从断面也可以发

15、现，C80的裂纹穿过了部分的骨料。这是因为C80浆体以及过渡区的强度已经足够高，相比之下骨料的强度较小，裂缝已经能穿透骨料。C30钢纤维混凝土的断裂比较缓慢。从图像可以发现，它从开始加载到最后断裂延续的时间最长，最后曲线下降的程度要明显慢于其他各组。这是由于混凝土中布满了钢纤维，当有裂纹穿过钢纤维时，钢纤维起到受拉的作用，阻止裂纹的继续延伸。而我们在下降曲线中可以观察到较多锯齿状的波，则是由于当荷载达到一定程度之后，受拉的部分钢纤维断裂，释放了部分能量，使内部受到的荷载减小，曲线在一定程度上有所回复。随着荷载的继续增大，又接连不断地陆续有钢纤维断裂，直到最后试件完全断裂为止。观察最后的断裂曲面

16、，发现钢纤维并不是恰好在混凝土的断面位置断开，而是稍微偏差，一部分钢纤维暴露在断面之外。可以想象在产生裂缝时，钢纤维也有部分是被“连根拔起”，钢纤维和混凝土结构之间也有一定的相对位移。从这就可以看出在实际建设中提高钢筋握裹力的重要之处了。C30轻骨料混凝土抗折最大破坏荷载最小，而且从最大荷载到最后完全断裂，下降的曲线斜率很大，从最后断裂面的破坏来看，裂纹已经穿过了骨料。可以看出，这种类型的C30轻骨料混凝土最薄弱的地方在于骨料，而且骨料的塑性程度很高，以致断裂会突然发生，几乎没有一点弹性缓冲机会。这和C80的突然断裂比较类似。参考资料：1、 混凝土标号如C20、C30、C80等。C代表混凝土，

17、后面的数值是指抗压强度，以“兆帕（MPa）”为单位。例如混凝土强度等级为C20，即混凝土立方体28d抗压强度标准值为20MPa，表示为fcu,k=20N/mm2（MPa）。2、 高强混凝土中的细骨料选择高强度混凝土所用的细骨料以中砂偏粗为好，并且要有良好的级配。从混凝土强度上讲，砂率至关重要。当混凝土中砂率过小时，砂浆层较薄，局部的粗骨料（石子）之间的间隙很小，此处砂浆粘结强度远低于石子强度，在某些石子的界面处往往由于剪应力的作用首先开裂，在混凝土抗压试验中，就能看到此种现象。所以，混凝土拌合物中要有足够的砂浆量，使石子间有一定的距离，保证其界面有足够的粘结强度。3、 骨料表面特征对混凝土强度的影响骨料的表面特性及活性大小对混凝土的影响不可忽视，使用卵石配制高强度混凝土效果较差，主要是由于界面粘结强度较差。如把卵石经破碎后再用，对提高混凝土的强度有一定效果，但仍比不上石灰石混凝土的强度。其原因是卵石破碎面相对于碎石来说仍较平整，