土木工程材料试验

个人收集整理勿做商业用途个人收集整理勿做商业用途天水师范学院工学院《土木工程材料》试验指导书姓名班级学号概 述土木工程材料是一门联系实际较强的学科。土木工程材料实验是本课程的重要组成部分和实践性教学环节，同时也是学习和研究土木工程材料的重要方法。养学生严谨认真的科学态度，提高分析问题和解决问题的能力。为了达到上述学习目的，学生应做到：1．二是测试技术。包括仪器的选择，试样的制备、测试条件及方法，要注意材料性质实验在实验的整个过程中要建立严密的科学工作秩序，严格遵守实验操作规程，注告,计算时要注意单位，数据要有分析，问题要有结论。分析中应说明实验数据的精确衍了事。试验内容包括材料的基本性质、水泥、混凝土用集料、混凝土、建筑钢材、建筑砂浆、钢筋等主要试验。实验一 土木工程材料基本性质实验一、水泥密度试验料的孔隙率和密实度。孔隙率的大小会影响到材料的吸水率、强度、抗冻性及耐久性等。主要仪器设备（1)李氏瓶（2)天平（3)筛子鼓风烘箱105～110试验步骤V（1)在李氏瓶中注入与试样不起反应的液体至凸颈下部，记下刻度数0（cm3）.(2）用天平称取60～90g试样，用漏斗和小勺小心地将试样慢慢送到李氏瓶内（不能大），直至液面上升至接近20内剩余试样的质量，计算出送入瓶中试样的质量m（g）。气泡排出，记下液面刻度V1（cm3)。（4）将注入试样后的李氏瓶中的液面读数V1，减去未注入前的读数V0，得到试样的密实体积V（cm3）。试验结果计算 材料的密度按下式计算（精确至小数后第二位）：mV式中 ——材料的密度cm3）；m——装入瓶中试样的质量V—-装入瓶中试样的绝对体积（cm3）。002。二、砂、石密度实验（（一）集料试验取样的一般规定820mm需的量为止。215（15得）组成一组样品。试样也进行缩分。（二）砂子表观密度实验1、主要仪器设备天平（称量1000g,感量1g）；容量瓶（500mL）；烧杯（500mL）；实验筛（孔径为4.75mm）；干燥器、烘箱(能使温度控制在105℃±5℃）、铝制料勺、温度计、带盖容器、搪瓷盘、刷子和毛巾等。2、试样制备将缩分至660g后，分成大致相等的两份备用。3、实验步骤m＝300g1g500mL0度处，用手摇动容量瓶，使砂样充分摇动，排出气泡，塞紧瓶盖，静置24h。500mLm，1精确至1g。2℃的冷开水至m1g。24、结果评定砂表观密度s，按下式计算（10kg/m3):m＝（m 0 1000s mm0 2 1式中 m-—试样的烘干质量0m,g;1m22）.砂的表观密度均以两次实验结果的算术平均值作为测定值，精确至10kg/m3；如两次实验结果之差大于20kg/m3时,应重新取样进行实验。（三）石或碎石的表观密度试验(广口瓶法)石子的表观密度是指不包括颗粒之间空隙在内，但却包括颗粒内部孔隙在内的单位体积的质量。同时也是计算空隙率和进行混凝土配合比设计的必要数据之一1、主要仪器设备2kg1g。1000mL4.75mm）、烘箱、搪瓷盘、毛巾、温度计等。2、试样的制备1—14.75mm表1—1表观密度试验所需试样数量最大粒径，mm最大粒径，mm26。531。537.5最少试样质量，kg2。03.04.03、试验步骤璃片覆盖瓶口。以上下左右摇晃的方法排除气泡。2)滑行，使其紧贴瓶口水面。擦干瓶外水分后，称出试样、水、瓶和玻璃片总质量，精确至1g.1g。4)1g.4、结果评定表观密度取两次试验结果的算术平均值，精确至10kg/m3；如两次试验结果之差大于，可取次试验结果的算术平均值。（四)砂子的堆积密度实验1、主要仪器设备烘箱〔能使温度控制在〕；天平(称量10kg，感量1g）；109mm5mm1L）；。75mm）；（直径10mm，长500mm的圆钢）；直尺、漏斗（见图试1。1）或铝制料勺、搪瓷盘、毛刷等.图试1.1 标准漏斗1－－204－5－金属量筒2、试样制备用搪瓷盘装取试样约3L,放在烘箱中于温度为(105±5）℃下烘干至恒量,待冷却至室温后，筛除大于4。75mm的颗粒，分成大致相等的两份备用。3、实验步骤1)松散堆积密度 取试样一份砂用漏斗或铝制料勺用漏斗或料勺将试样从容量筒中上方50mm处徐徐倒入，让试样以自由落体落下，当容量筒上部试样呈锥且容量筒四周溢满时,即停止加料。然后用直尺沿筒口中心线向两边刮平（实验过程中应防止触动容量筒)，称出试样和容量筒总质量m，精确至1g。倒出试样，称取空容量筒质量m，精确至2 11g。紧密堆积密度 取试样一份，分两次装入容量筒。装完第一层后，在筒底垫放一根定直径为10mm的垫棒左右交替击地面各25次.然后装入第二层第二层装满后用同样方法颠实（但筒底所垫钢筋的方向与第一层时的方向垂直)，加试样直至超过筒口，然后用直尺沿筒口中心线向两边刮平，称出试样和容量筒总质量m1g。2容重筒容积的校正方法以温度为20±21g，石子容量筒10g。用下式计算筒的容积1mL）：V＝mm2 121式中 m——容量筒、玻璃板和水总质m——容量筒和玻璃板质量。214、结果评定

分别按下式计算10kg/m3）：2）＝m m1000210 1 V式中 m--试样和容量筒总质量2m1V——容量筒的容积，L.以两次实验结果的算术平均值作为测定值。1松散堆积密度空隙率P和紧密堆积密度空隙率P按下式计算（1％）:1010％ P＝1010％ P＝11 1 式中 0—-松散堆积密度，kg/m3；1-—紧密堆积密度，kg/m3；1——表观密度，kg/m3。（五)卵石或碎石的堆积密度试验度也是混凝土配合比设计必需的重要数据之一。1、仪器设备10kg10g.50kg100kg50g.容量筒：其规格见表2-3(20±2）℃容量筒,用玻璃板沿筒口滑移,使其紧贴水面并擦干筒外壁水分，然后称出其质量，精确至10g。用下式计算容积：V=G—G1 2式中：V—-容量筒容积，mL；G1—-容量筒、玻璃板和水的总质量,g;G2——容量筒和玻璃板质量，g。最大粒径,mm9最大粒径,mm95,16.0,19.0，26.531.5,37。553.0,63。0,75。0容量筒容积,L内径，mm容量筒规格净高,mm壁厚,mm102082942202942943303602944直尺、小铲等。2、试样的制备按表1-3的规定取样。试样烘干或风干后，拌匀并分为大致相等两份备用.表2—4堆积密度试验取样质量石子最大粒径/mm石子最大粒径/mm取样质量/kg9.5、16.0、19。0、26.54031.5、37.58063。0、75。01203、试验步骤取试样一份，用小铲将试样从容量筒中心上方50mm处徐徐倒入,让试样以自由落体落10g。4、试验结果堆积密度取两次试验结果的算术平均值，精确至10kg/m3。空隙率取两次试验结果的算术平均值，精确至1%。实验二 水泥性质实验一、水泥实验的一般规定1100t2012kg。取的试样应充分拌匀，分成两份，其中一份密封保存30.9mm的方孔筛，并记录筛余百分率及筛余物情况。3。实验用水必须是洁净的淡水。4.（20±2)℃,相对湿度应不低于90％；养护池水温为5。水泥试样、标准砂、拌和水及仪器用具的温度应与实验室温度相同。二、水泥标准稠度用水量测定（标准法）水泥标准稠度用水量可用调整水量法或固定水量法测定,有争议时以调整水量法为准.1。主要仪器设备水泥净浆搅拌机（由主机、搅拌叶和搅拌锅组成）；标准法维卡仪〔主要由试杆和盛装水泥净浆的试模两部分组成（如图试4所示）量筒等。a70706050403020100ba）初凝时间测定用立式试模的侧视图b）终凝时间测定用反转试模的前视图 c)标准稠度试杆 d）初凝用试针 e）终凝用试图试2.1 测定水泥标准稠度和凝结时间用的维卡仪2.实验步骤（1)调整维卡仪并检查水泥净浆搅拌机。使得维卡仪上的金属棒能自由滑动，并调整至试杆(见图试2.1c）和搅拌叶片擦湿。（2）称取水泥试样500g,拌和水量按经验确定并用量筒量好。(3)将拌和水倒入搅拌锅内，然后在5s～10s内将水泥试样加入水中。将搅拌锅放在锅座上，升至搅拌位，启动搅拌机，先低速搅拌120s，停15s，再快速搅拌120s，然后停机.（4）(5）在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间的距离。整个操作应在搅拌后1。5min内完成。3。实验结果以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm的水泥净浆为标准稠度水泥净浆。标准稠度用水量（P)以拌和标准稠度水泥净浆的水量除以水泥试样总质量的百分数为结果。三、水泥净浆凝结时间测定始失去可塑性的时间，称为初凝时间;从水泥加水起到完全失去可塑性并具有强度的时间,称为终凝时间。主要仪器设备标准法维卡仪〔将试杆更换为试针，仪器主要由试针和试模两部分组成（如图试2.1所示）〕;其他仪器设备同标准稠度测定.实验步骤称取水泥试样时间。(2）初凝时间的测定。首先调整凝结时间测定仪，使其试针（1d）接触玻璃30min30s5min4mm±1mm。1e)沉入的状况，在试针上安装一下，翻转临近终凝时间时每隔15min0.5mm达到初凝或终凝时应立即重复一次，当两次结论相同时才能定为到达初凝或终实验结果(1）由水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用“min”表示。（2)由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用“min”表示。四、水泥体积安定性的测定造成水泥体积安定性不良的主要原因有游离氧化钙过多1。主要仪器设备雷式夹（。当用300g砝码校正时，两根针的针尖距离增加应在17。。5mm范围内，见图试1.6)；雷式夹膨胀测定仪（其标尺最小刻5mm1.7（能在30min±5min3h以上，整个过程不需要补充水量）；护箱、小刀等。HHR300g图试2.2雷式夹示意图 图试2.3雷式夹校正图445252015105051015202563505050570215R92281图试。4 雷式夹膨胀测定仪示意2。实验步骤85g盖上涂油的玻璃板，然后将试件移至湿气养护箱内养护24h±2h.（3)脱去玻璃板取下试件，先测量雷式夹指针尖的距离（A)，精确至0.5mm。然后将试30min±5min之3h±5min.（4)取出沸煮后冷却至室温的试件，用雷式夹膨胀测定仪测量试件雷式夹两指针尖的距离（C），精确至0。5mm。3.实验结果当两个试件沸煮后增加的距离的平均值不大于5.0mm时，既认为水泥安定性)值相差超过4.0mm实验三 水泥胶砂强度检验根据国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）和(GB/T17671—1999）《水泥胶砂强度检验方法(ISO法）》的规定，测定水泥的强度,应按规定制作试件,养护，并测定其规定龄期的抗折强度和抗压强度值.1、主要仪器设备（3.1（40mm×40mm×160mm,见图试3.3；套模、两个播料器、刮平图试3.1胶砂搅拌机示意图 图试3.2典型水泥试模323214567891011试3。3典型抗压夹具2、实验步骤(1)制作水泥胶砂试件①水泥胶砂试件是由水泥、中国ISO13︰0.5锅胶砂可成型三条试体，每锅材料用量见表试3。按规定称量好各种材料。每锅胶砂的3.1。表试3。1材料材料水泥ISO水用量，g450±21350±5225±130s，在第二个30s开始时,同时均匀的加入标准砂。再高速搅拌30s。停90s,在第一个15s60s③将试模内壁均匀涂刷一层机油，并将空试模和套模固定在振实台上.④用勺子将搅拌锅内的水泥胶砂分两次装模。装第一层时，每个槽里先放入300g胶砂,并用大播料器刮平,接着振动60次，再装第二层胶砂，用小播料器刮平，再振动60次。⑤移走套模，取下试模,用金属直尺以近视902.水泥胶砂试件的养护①将成型好的试件连同试模一起放入标准养护箱内,在温度（20±1）℃，相对湿度不低于90%的条件下养护。20~24h（24h20min24h后脱模，但须记录脱模时间。③试件脱模后立即水平或垂直放入水槽中养护，养护水温为5mm④水泥胶砂试件养护至各规定龄期。试件龄期是从水泥加水搅拌开始起算。不同龄期。3。水泥胶砂试件的强度测定水泥胶砂试件在破坏实验前15min验测定抗压强度。①抗折强度实验圆柱，见图试3.4(50±10）N/s。图试3。4抗折强度测定示意图②抗压强度实验抗压夹具（见图试3(2.4±0.2）kN/s的速度进行加荷，直至试件破坏。记录最大抗压破坏荷载。3、结果评定(1）抗折强度①每个试件的抗折强度精确至0.1Mpa；②以一组三个试件抗折结果的平均值作为实验结果。当三个强度值中有超出平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度实验结果。实验结果,精确至0。1MPa.（2）抗压强度①每个试件的抗压强度精确至0.1Mpa；②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.如六个测1果.如果五个测定值中再有超过它们平均值±10％的，则此组结果作废。实验结果精确至0.1MPa.实验四 混凝土用骨料试-—-—-筛分析实一、砂子的筛分析试验1、主要仪器设备电热鼓风干燥箱〔能使温度控制在〕；方孔筛（18mm2.36mm4.75mm50mm）；1000g1g);摇筛机、搪瓷盘、毛刷等。2、试样制备按规定方法取样约1100g，放入电热鼓风干燥箱内于下烘干至恒量，待9.50mm1h～3h精度。3、实验步骤(1）称取试样500g，精确至1g。将试样倒入按孔径从大到小顺序排列、有筛底的套筛上，然后进行筛分。(2）将套筛置于摇筛机上，筛分10min分钟通过量小于实验总量的0.1称取各号筛的筛余量，精确至1g1GAd2200式中 在一个筛上的筛余量筛面面积d--筛孔尺寸，mm。注：的筛余量。（2）1g.再用四分法缩1g4、结果评定（1)计算分计筛余率：以各号筛筛余量占筛分试样总质量百分率表示，精确至0。1％。1(3)砂的细度模数按下式计算（精确至001)：(AM 2

AA3

AA5

)5A1x式中 M-—细度模数；x

100A1AAAAAA75mm36mm1.18mm60mm0.30mm、1 2

4 5

0。15mm筛的累计筛余百分率。(4）累计筛余百分率取两次实验结果的算术平均值，精确至10.1。20、主要仪器设备2.36mm75mm、950mm0mm190mm2631.5mm5363.0mm75.0mm90mm（（摇筛机、搪瓷盘、毛刷等。2=试样制备按规定方法取样,并将试样缩分至略大于表试4。1规定的数量，烘干或风干后备用.颗粒级配所需试样数量 表试4.1最大粒径mm9。516。019。026。531.537563.075.0最少试样质量，kg1。93。23.85。06。37。512.61603、实验步骤4.11g将套筛置于摇筛机上,筛分10min每分钟通过量小于试样总质量的01注:当筛余颗粒的粒径大于19.00mm时,在筛分过程中,允许用手指拨动颗粒.1g4、结果评定(1）计算分计筛余百分率以各号筛的筛余量占试样总质量的百分率表示，计算精确至0.1％。(计算累计筛余百分率该号筛的分计筛余百分率加上该号筛以上各分计筛余百分率之和，精确至1％1％根据各号筛的累计筛余百分率，评定该试样的颗粒级配。试验五 普通混凝土技术性质试混凝土拌合物取样及试样制备土拌合物性能试验方法标准》。一般规定1（GB50204－92）及《混凝土强度检验评定标准》(GBJ107－87）有关规定进行。2。在实验室拌制混凝土进行实验时,拌和用的集料应提前运入室内。拌和时实验室的温度应保持在(20±5）℃。3土试配时的最小搅拌量为30mm15L40mm1时，拌制数量为25L.搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的4。1、主要仪器设备搅拌机；磅秤（50kg50g）;天平（5kg，1g）；量筒（200mL100mL5m×2.0m2、拌和方法(1）（2)2min2min。1～2min项性能实验或成型试件。从开始加水时算起，全部操作必须在30min一、混凝土拌合物性能实验（一）和易性（坍落度）实验采取定量测定流动性，根据直观经验判定粘聚性和保水性的原则，来评定混凝土拌合物的和易性。定量测定流动性的方法有坍落度法和维勃稠度法两种。坍落度法适合于坍落度值不小于10mm的塑性拌合物;维勃稠度法适合于维勃稠度在5～30s之间的干硬性混凝土拌合物。要求集料的最大粒径均不得大于40mm.本实验只介绍坍落度法。主要仪器设备坍落度筒(截头圆锥形，由薄钢板或其他金属板制成，形状和尺寸见图试5。1）；捣棒（端部应磨圆,直径16mm，长度650mm）；装料漏斗、小铁铲、钢直尺、抹刀等。图试。1 坍落度筒及捣棒2。实验步骤（1）（2)为筒高的三分之一左右。每层用捣棒插捣25时添加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土，并用抹刀抹平。5～10s装料至提起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s（mm5。图试。2 坍落度实验示意图良好；如果锥体坍塌、部分崩裂或出现离析现象，表示粘聚性不好。保水性：坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而坍落度的调整①在按初步配合比计算好试拌材料的同时510%.②当测得的坍落度小于规定要求时，可掺入备用的水泥或水，掺量可根据坍落度相差的大小确定；当坍落度过大，粘聚性和保水性较差时，可保持砂率一定，适当增加砂和石子的用量。如保水性较差，可适当增大砂率，即其它材料不变，适当增加砂的用量。（二）混凝土拌合物体积密度实验1。主要仪器设备容量筒（40mm40mm4）；50kg（频率3000±200/min。5±0.1mm）。实验步骤(1）润湿容量筒，称其质量m（kg），50g。1将配制好的混凝土拌合物装入容量筒并使其密实。当拌合物坍落度不大于70mm时，70mm25次（对5L容量筒每一层插捣完后可把捣棒垫在筒底，用双手扶筒左右交替颠击15次，使拌合物布满插孔。(用刮尺齐筒口将多余的混凝土拌合物刮去称出拌合物与筒总质量m（kg）.2结果评定(1）混凝土拌合物的体积密度c0按下式计算（kg/m3，精确至10kg/m3）：m ＝

m11000c0 V0式中 m-—容量筒质量1m2V0—-容量筒体积，L；可按实验二中的方法校正。表5-1 混凝土砂率的观察方法用抹刀抹混凝土面次数抹面状态判断1～2砂浆饱满,表面平整，不见石子砂率过大5～6砂浆尚满,表面平整，微见石子砂率适中＞6石子裸露，有空隙，不易抹平砂率过小表5—2混凝土粘聚性的观察方法测定坍落度后，用弹性头棒轻轻敲击锥体侧面测定坍落度后，用弹性头棒轻轻敲击锥体侧面判断锥体渐渐向下沉落，侧面看到砂浆饱满，不见蜂窝粘聚性良好锥体突然崩坍或溃散，侧面看到石子裸露,浆体流淌粘聚性不好表5-3 混凝土保水性的观察方法做坍落度试验在插捣时和提起圆锥筒后做坍落度试验在插捣时和提起圆锥筒后判断有较多水分从底部流出保水性差有少量水分从底部流出保水性稍差无水分从底部流出保水性良好实验六 普通混凝土抗压强度试1、主要仪器设备压力实验机（时的荷载位于全量程的20%~80%范围内,空载振幅约为0.5mm2、试件制作与养护混凝土试件的尺寸按集料最大粒径选定，见表试61试模成型.混凝土试件的尺寸表试6.1粗集料最大粒径，mm试件尺寸，mm结果乘以换算系数31。5100×100×1000.9540150×150×1501.0060200×200×2001.05对于坍落度不大于70mm对于坍落度大于70mm100cm2应不少于12次。用抹刀沿试养护 按照实验目的不,试件可采用标准养护或与构件同条件养.采用标准养护的试件成型后表面应覆盖，以防止水分蒸发并在20±5℃的条件下静置1~2昼夜然后编号拆模拆模后的试件立即放入温度为湿度为95％以上的标准养护室进行养护直至实验龄期在标准养护室内试件应搁放在架上彼此间隔为10～20mm,避免用水直20±2℃的不流动的溶液中养护。3、实验步骤算出试件的受压面积。如实测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm（3)C30（0高于或等于C30时，取。当试件接近破坏而开始迅速变形时，停止调整实验机油门，直至试件破坏，记录破坏荷载P(N)。4、结果评定(1）混凝土立方体抗压强度精确至0。01MPa：取标准试件150mm×150mm×150mm的抗压强度值为标准，对于100mm×100mm×100mm和200mm×200mm×200mm6.1。以三个试件强度值的算术平均值作为该组试件的抗压强度代表值（三个测值中的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的1515的实验结果无效。试验七 建筑砂浆实验一、砂浆的稠度实验1、主要设备砂浆稠度测定仪(见图试7.1）；捣棒、台秤、拌锅、拌板、量筒、秒表等.图试。1 砂浆稠度测定仪 图试。2 砂浆分层度测定2、实验步骤将拌和好的砂浆一次装入圆锥筒内，装至距筒口约10mm255~610秒时固定螺丝.然后从刻（1mm）。3、结果评定以两次测定结果的平均值作为砂浆稠度测定结果。如果两次测定值之差大于20mm，应重新拌和砂浆测定。二、砂浆分层度实验1要仪器设备分层度测定仪（即分层度筒，见图试72）；2、实验步骤1~2次，装满，并用抹刀抹平。30min200mm100mm次砂浆稠度。（3)取两次砂浆稠度的差值作为砂浆的分层度（以mm为单位).3、实验结果以两次实验的平均值作为该砂浆的分层度值.若两次分层度值之差大于20mm，则应重新做实验。三、砂浆抗压强度实验1、主要设备7mm×70垫板等。2、实验步骤(1)制作砂浆立方体试件①制作砌筑吸水底材砂浆试件。将无底试模放在预先铺上吸水性较好的湿纸的普通砖上，砖的吸水率不小于10%，含水率小于2％。试模内壁应事先涂上机油作为隔离剂.然后将拌和好的砂浆一次倒满试模，并用捣棒插捣，当砂浆表面出现麻斑点后(约15～30min），用刮刀将多余砂浆刮去，并抹平。12次，然后用刮刀沿试模内壁插捣数次，静置15～30min③试模成型后，在20℃±5℃环境下养护24h±2h即可脱模。（2)养护60%~80水泥砂浆放在常温条件下并保持试件表面处于湿润状态下（②标准养护。混合砂浆在20℃±3℃,相对湿度为60％～80%的条件下养护;水泥砂浆在20℃±3℃，相对湿度为90%以上的条件下养护。③抗压强度测定28d5～1.5kN/s），记录破坏荷载。3、结果评定。按下式计算砂浆的抗压强度精确至0.1MPa：以六个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值，精确至0.1MPa。当六个试件强度的最大值或最小值与平均值之差超过平均值的20均值作为该组试件的抗压强度值。实验八 钢筋试验一、一般规定（1)60t。钢筋拉伸及冷弯使用的试样不允许进行车削加工.实验