《土木工程材料》实验教学大纲（本科）

1、土木工程材料实验教学大纲一、课程基本情况课程代码：1051129049课程名称：土木工程材料/ Civil Engineering terial课程类别：学科专业基础课程课程类型：课程实验总学分：2.5总学时：40实验学时：8适用专业：土木工程（工程师教育）适用对象：本科先修课程：大学物理、工程化学、土木工程概论、理论力学开课学院：土木工程学院二、课程简介土木工程材料实验包括试验与分析的全过程，实验理论包括试验方案的设计、试验 方案的拟订、试验方案的验证以及试验结果的整理与分析。实验操作包括了解仪器组成、 实验步骤、实验结果整理和实验结果分析等内容。本环节要求学生通过实验熟悉土木工程材料的标准

2、、规范与技术要求，对具体材料 的性状有进一步的了解，巩固与丰富理论知识；掌握常规材料的基本实验方法、手段和 操作技能，学会正确使用各种仪器和实验设备，提高学生的实验技能和动手能力，培养 学生的创新意识和团队精神，具有对常用土木工程材料进行质量鉴定的能力。并为后续 其他课程的学习打下坚实的基础。三、实验教学目标通过实验，使学生到达以下目标：目标1.掌握各种仪器设备工作原理和使用方法2理解和验证所学的土木工程材料知 识。（支撑毕业要求3.4、4.2）目标2.具备进行实验数据处理和分析的能力。（支撑毕业要求3.4、4.3）四、实验工程及学时安排序号实验工程名称实验 学时实验 类型实验 要求每组 人数

3、备注1材料基本性质实验2综合性必做22水泥实验2综合性必做4Nl立方体破坏荷载，N；A试件承压面枳，mm2o以三个试件测值的算术平均值的1.3倍（加）作为该组试件的砂浆立方体试件抗压强 度平均值（至O.IMPa）。当三个测值的值或值中如有一个与中间值的差值超过中间值的 15%时，那么把值及值一并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值；如有两个测值与 中间值的差值均超过中间值的15%时，那么该组试件的实验结果无效。六、实验报告格式实验名称（-）实验目的（二）实验设备（三）实验内容及步骤（四）结果与分析（五）问题讨论七、考核学生成绩评定样表考核出 勤作业实验 表现阶段 测验答 辩工程小文 章实验

4、报告VV成绩 比例%1010八、教学资源建议教材：霍洪媛，赵红玲主编.土木工程材料.中国水利水电,2012参考书：（1）罗相杰，刘伟主编.土木工程材料实验.北京理工大学,2012（2）李美娟主编.土木工程材料实验.中国石化,2012（3）杨医博，王绍怀等主编.土木工程材料实验.华南理工大学,20173混凝土实验2设计性 验证性必做54砂浆实验2设计性 验证性必做4合计8五、实验内容实验一材料基本性质实验实验目的：通过此项实验，使学生掌握材料的基本物理性质及其测试原理和方法。培养学生的 思维能力、创造能力、动手能力以及合作能力。将理论知识与实践有机地结合起来，提 高学生综合实验的素质。实验设备：

5、.密度实验仪器设备李氏瓶、筛子、恒温水槽、烘箱、干燥器、天平、漏斗等。.堆积密度仪器设备准容器（容积为1L）、标准漏斗、台秤、烘箱、铝制料勺、直尺等。实验内容及步骤：实验内容：材料密度的测定；材料堆积密度的测定；材料孔隙率的计算。实验步骤：（-）密度实验步骤.试样制备将试样研磨后用筛子筛分，除去筛余物质后放置试样于（105110） C烘箱中烘至 恒重，再放入干燥器中冷却到室温备用。.测试步骤（1）在李氏瓶中注入与试样不发生化学反响的液体至突颈下部，记录下刻度示值 （Vl）o（2）用天平称取6090g试样（恤），至0.01g。用小勺和漏斗小心地将试样徐徐 送入李氏瓶中，直至液面上升至20mL刻度

6、左右为止。（3）用瓶内的液体将黏附在瓶颈和瓶壁上的试样冲入瓶内液体中，转动李氏瓶使 液体中的气泡排出，记下液面刻度（L）。（4）称量未注入瓶内剩余试样的质量（mz）,计算出装入瓶中试样的质量m2。（5）将注入试样后的李氏瓶中的液面读数减去未注入试样前李氏瓶中的液面读数， 得出试样的体积V, V=2Vi.测试结果计算及确定按下式计算出材料密度夕（至0.01）：m tn, 一机，p =-=-V K-V,密度实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结果。两次测试 结果之差不应大于0.02g/cm3,否那么应重新测试。（二）堆积密度实验步骤.试样制备用四分法缩取3L细骨料试样放入浅盘中，

7、将浅盘放入温度为（1055） 的烘箱中烘 干至恒重，取出后冷却至室温，分为大致相等的两份备用。.测试步骤（1）称取标准容器的质量m】，至1g。（2）取试样份，用漏斗和铝制料勺将试样徐徐装入标准容器（漏斗出料口距标 准容器筒口为50mm）,直到试样装满并超出标准容器口。（3）用直尺将多余的试样沿筒口线向两个反方向刮平，称出试样和标准容器的总 质量m2，至lgo.测试结果计算及确定堆积密度小按下式计算（kg/nP ,至Ikg/n?）：夕 , =吗 71 xIOOO匕式中叫一标准容器的容积，L。堆积密度应测定两次，并以两次结果的算术平均值作为测定结果。实验二水泥实验实验目的：测定水泥的细度、胶砂强度

8、等技术性质，作为评定水泥强度等级的依据。通过水泥 实验培养学生的思维能力、创造能力、动手能力以及合作能力。将理论知识与实践有机 地结合起来，提高学生综合实验的素质。实验设备：（一）水泥细度实验（筛析法）仪器设备.负压筛析法：负压筛、筛座、天平。.手工干筛法：筛子、天平。（二）水泥胶砂强度实验（ISO法）仪器设备水泥胶砂搅拌机、试模、胶砂振实台、抗折实验机、抗压实验机、夹具等。实验内容及步骤：实验内容：测定水泥的细度、胶砂强度。实验步骤：（一）水泥细度（筛析法）实验步骤：.负压筛法实验步骤：（1）检查负压筛析仪系统，调节负压至40006000Pa范围内，喷气嘴上I平面应 与筛网之间保持28mm的

9、距岗。（2）称取试样置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，将负压筛连同试样放在筛座上， 开动筛析仪连续筛析2min,在此期间如有试样附着在筛盖上，可轻轻敲击使试样落下。 筛毕，用天平称量筛余物质量上 （至0.1g）。.手筛法实验步骤：（1）取试样倒入干筛内，盖上筛盖。（2）用一只手执筛往复摇动，另一只手轻轻拍打，拍打速度每分钟约120次，每 40次向同一方同转动609,使试样均匀分布在筛网上。直至每分钟通过试样量不多于 0.05g为止。（3）筛毕，用天平称量筛余物质量用（至0.1g）。（4）实验结果计算水泥试样筛余百分数按下式计算（至0.1g）：F = -xl00%W式中F水泥试样筛余百分数；Rs一一

10、水泥筛余物的质量，g：W水泥试样的质量，go（二）胶砂强度实验步骤：.胶砂试件的制备（1）试件成型前将试模擦净，在四周的模板与底座的接触面上涂上黄油，紧密装 配，防止漏浆，内壁均匀刷一薄层机油。（2）水泥与ISO标准砂的质量比为1:3,水灰比为0.50。一锅胶砂成型三条试体， 每锅材料需要量：水泥（4502）g, ISO标准砂（13505）g,水（225l）g.（3）胶砂搅拌时先把水加入锅里，再加入水泥，把锅放在固定架上，上升至固定 位置，立即开动机器，低速搅拌30s,在个30s开始时均匀加砂，30s内加完，当各级砂 分装时，从最粗粒级开始，依次将所需的每级砂量加完。把机器转至高速搅拌30s,

11、停 拌90s,从停拌开始15s内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间，再高速搅 拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在ls以内。（4）胶砂制备后立即进行成型。水泥胶砂试件的尺寸为40mmx40mmxl60mm的 棱柱体。（5）在试模上做标记或用字条标明试件编号。.试件的养护（1）将成型好以后的试模立即放入养护箱中养护，养护到规定的脱模时间后取出 脱模。脱模前应对试体进行编号或做其它标记。（2）试件脱模后即放入水槽中养护，将做好标记的试件水平或垂直放在（201）水 中养护，水平放置时刮平面应朝上。（3）件龄期从水泥加水搅拌开始实验时算起。不同龄期的强度实验应在以下时间 里进行：24l5min

12、； 4830min； 7245min； 7d2； 228d8。（4）除24龄期或延迟至48脱模的试体外，任何到龄期的试件应在实验（破型） 前15min从水中取出。揩去试体外表沉积物，并用湿布覆盖至实验为止。.强度测试各龄期的试件在规定的时间内进行强度测试。试件从水中取出后，揩去试件外表沉 积物，并用湿布覆盖至实验为止。（1）抗折强度的测定以加荷法测定抗折强度。单块抗折强度按下式计算（至O.OIMPa）：3F.LR尸一f 2b3式中a抗折强度，MPa；Ff折断时荷载，N：L跨距,mm；一正方形截面的边长，mm。抗折强度以一组三个棱柱体所测抗折强度的平均值作为实验结果（至O.IMPa）,当 三个强

13、度值中有一个超出平均值10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度实验结果。 如其中有两个测定值超过平均值的10%时，那么以剩下一个测定值作为抗折强度结果， 假设三个测定值全部超过平均值的士10%而无法计算强度时，重新检验。（2）抗压强度的测定抗折强度实验后的断块应立即进行抗压实验。抗压实验须用抗压夹具进行，试件受 压面为40mmx40mm。单块抗压强度按下式计算（至O.IMPa）:T式中 Rc抗压强度，MPa；民一破坏时的荷载，N；A受压面枳，mm2o抗压强度以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的算术平均值作为实验结 果（至O.IMPa）。如六个测定值中有一个超出六个平均值的10%,就应剔

14、除这个结果， 而以剩下五个的平均值作为结果。如果五个测定值中再有超过它们平均值10%的，那么 此组结果作废。实验三混凝土实验实验目的：通过实验让学生掌握普通混凝土配介比设计的全过程，培养综合设计实验能力，熟 悉混凝土拌合物的和易性和混凝土强度实验方法。使学生在掌握混凝土和易性、强度的 实验校核方法以及实际容重的测定方法的基础上，学会混凝上配合比设计的试配与安排, 初步掌握通过安排配合比参数，混凝土性能的规律。实验设备：.混凝土拌合物和易性实验实验设备（坍落度法）：坍落度筒及捣棒、拌板、钢尺、银刀等。.混凝土立方体抗压强度实验设备压力实验机、振动台、试模、捣棒、小铁铲、金属直尺、镁刀等。实验步骤

15、（一）混凝土拌合物和易性（坍落度法）实验步骤：.用湿布润湿坍落度筒及其他用具。.按要求将拌好的混凝土拌合物试样用小铲分三层均匀地装入筒内，使捣实后每层 试样高度为筒高的三分之一左右。顶层插捣完毕后，刮去多余的混凝土拌合物并用抹刀 抹平。.简边底板上的混凝十.后，垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提高过程应在5 10s内完成。从开始装料到提起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完 成。.提起坍落度筒后，立即晟测筒高与坍落后混凝土拌合物试体点之间的高度差，即 为该混凝土拌合物的坍落度值（以mm为单位）。坍落度筒提离后，如试体发生崩坍或一边剪坏现象，那么应重新取样进行测定。如次 仍出现

16、这种现象，那么表示该拌合物和易性不好，应予记录备杳。.测定坍落度后，观察拌合物的黏聚性和保水性，并记录。黏聚性的检测方法为：用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻击打，如果锥体逐渐 下沉，表示拌合物粘聚性良好；如果锥体倒坍，局部崩裂或出现离析，即为黏聚性不好。保水性的检测方法为：提起坍落度筒后如有较多的稀浆从锥体底部析出，锥体局部 的拌合物也因失浆而骨料外露，那么说明拌合物保水性不好；如坍落度筒提起后无稀浆或 少量稀浆自底部析出，那么表示此混凝土拌合物保水性良好。.混凝土拌合物和易性评定应按实验测定值和实验目测情况综合评议。其中，坍落 度至少要测定两次，取两次的算术平均值作为的测定结果。两次坍落度

17、测定值之差应不 大于20mm。（二）混凝土立方体抗压强度实验步骤.试件的制作（1）每一组试件所用的混凝土拌合物应从同一批拌和而成的拌合物中取用。（2）制作前，应将试模擦拭干净并在其内外表涂以一薄层矿物油脂或其他不与混 凝土发生反响的脱模剂。（3）在实验室拌制混凝土时，其材料用量应以质量计。称量的精度：水泥、掺合 料、水和外加剂为0.5%,骨料为1%。（4）坍落度不大于70mm的混凝土用振动台振实。（5）坍落度大于70mm的混凝土试样，装入试模后采用人工捣实方法。.试件的养护试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖外表。（1）采用标准养护的试件应在温度为（205） 的环境中静置一昼夜至二昼夜， 然后编

18、号、拆模。拆模后应立即放入温度为（202） r,湿度为95%以上的标准养护室 中养护。（2）标准养护时间为28d （从搅拌加水开始计时）。.抗压强度测试（1）试件自养护室取出后，随即擦干并量出其尺寸（至1mm）,据此计算构件的受 压面枳4 （mm?）。（2）将试件外表与上下承压板面擦干净。之后将试件安放在下压板上。（3）测试时应保持连续而均匀地加荷，加荷速度应为：混凝土强度等级低于C30 时,取每秒钟0.30.5MPa；混凝土强度等级2C30且VC60时,取每秒钟0.50.8MPa； 混凝土强度等级大于C60时，取每秒钟0.8l.OMpa。当试件接近破坏而开始迅速变形 时，停止安排实验机油门，

19、直至试件破坏。此时记录破坏荷载F （N）。实验结果计算（1）混凝土试件的抗压强度可按下式计算：/fM = A式中加一混凝土立方体试件的抗压强度，MPa：F一试件破坏荷载，N；4一试件承受压面积，mm?。（2）以三个试件的抗压强度算术平均值作为该组混凝土试件的抗压强度值（至 0.IMPa）o如果三个测定值中的值或值有一个与中间值差异超过中间值的15%,那么计算 时把值与值并舍除，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如值和值与中间值差异均 已超过中间值的15%,那么该组测试结果作废。实验四砂浆实验实验目的：使学生掌握砂浆和易性的测定方法，掌握砂浆强度的测试方法，并能分析和处理实 验数据。要求学生能够

20、熟练操作砂浆沉入度测试仪的操作方法，并能根据实验数据评定 砂浆的稠度。掌握砂浆抗压强度测试，并会处理实验数据。实验设备：.试样制备仪器设备砂浆拌板、磅秤、台秤、拌铲、抹刀、量筒等。.砂浆稠度实验仪器设备砂浆稠度仪、钢制捣棒、秒表、铁铲等。实验内容及步骤：实验内容：砂浆稠度（沉入度）测试：砂浆抗压强度测试。（一）试样制备实验步骤.拌制前应将拌和铁铲、拌板、抹刀等工具外表用水润湿，注意拌板上不得有积水。.将称量好的砂子倒在拌板上，然后加入水泥，用拌铲拌和至混合物颜色均匀为止。.将混合物堆成堆，在中间作一凹槽。将称好的石灰膏（或黏土膏）倒入凹槽中（假设 为水泥砂浆，那么将称好的水的一半倒入凹槽中），

21、再加适量的水将石灰膏或粘土膏调稀, 然后与水泥、砂共同拌合，用量筒逐次加水并拌合，直至拌合物色泽一致，和易性凭经 验安排至符合要求为止。4,水泥砂浆每翻拌一次，需用拌铲将全部砂浆压切一次。一般每次拌合需35min （从加水完毕时算起）。（-）砂浆稠度实验步骤.用少量润滑油轻擦滑杆，再将滑杆上多余的油用吸油纸擦净，使滑杆能滑动。.将盛砂浆容器和试锥外表用湿布擦干净，将砂浆拌合物一次装入圆锥形容器，使 砂浆外表低于容器口约10mm左右，用捣棒自容器开始向边缘插捣25次，然后轻轻地将 容器摇动或敲击56下，使砂浆外表平整，然后将圆锥形容器置于稠度测定仪底座上。.放松试锥滑杆的制动螺丝，使试锥与砂浆外表刚好接触，拧紧制动螺丝，将齿条 测杆下端刚接触滑杆上端，读出刻度盘上的读数（至1mm）。.拧松制动螺丝，同时计时间。10s时立即拧紧螺丝，将齿条测杆卜.端接触滑杆上 端，从刻