建筑实验报告-材料基本性质

建筑材料实验报告水工91赵超2009010213【实验目的】巩固基本概念，学习基本参数的测定方法。通过实验,学习所用仪器设备的操作方法。了解砖和混凝土等材料的基本性能。【实验内容】蒸压灰砂砖、烧结黏土砖、烧结页岩砖体积密度实验蒸压灰砂砖、烧结黏土砖、烧结页岩砖(30分钟)吸水性实验混凝土抗压强度影响试验数值的因素（演示实验）混凝土抗折强度实验（演示实验）【实验原理和内容】体积密度实验取干燥的，外表完整的蒸压灰砂砖、烧结黏土砖、烧结页岩砖各三块，分别测量其长、宽、高的长度，称出每种（三块）砖的质量，m(g)，求出其体积密度。再取平均值得三种砖的平均密度。计算公式如下：吸水性的测定比较取干燥的，外表完整的蒸压灰砂砖、烧结黏土砖、烧结页岩砖各一块，分别称出其质量m，之后将三个砖块浸入水槽中30分钟后取出，用拧干的湿毛巾将砖块擦干，再次称量其质量为m1（g），按如下所示公式计算其质量吸水性参数（由于砖的吸水率是砖在水中浸泡二十四小时后才取出，实验条件所限，砖块只在水中浸泡了30分钟，所以该处所得的Wm并不是吸水率，只能称为比较不同类砖的比较吸水性能的吸水性参数）混凝土抗压强度影响试验数值的因素（演示实验）以不同的加荷速率对不同尺寸（100X100X100,150X150X150,100X100X300）和不同承载面状态（在100X100X100的受压面上垫胶皮）的试件进行抗压试验，观察并记录试件的极限抗压值，讨论以上因素对极限抗压强度的影响。混凝土抗折强度实验（演示实验）把预制好的混凝土试件（100mm×100mm×400mm）采用四点弯曲模式置于200kN电液伺服控制抗折试验机进行试验，根据纪录的数据绘制试件的应力-变形曲线。【实验数据及结果分析】蒸压灰砂砖、烧结黏土砖、烧结页岩砖体积密度实验实验数据结果表格由实验测得的数据，应用根据公式：计算得到三种砖的体积密度如下表所示：砖类型编号质量m（g）长a（cm）宽b（cm）高c（cm）体积密度ρ（g/cm）平均体积密度（g/cm）蒸压灰砂砖1274024.011.55.41.841.882289524.111.55.41.933266724.011.55.21.86烧结黏土砖1244424.111.35.21.731.712233623.711.45.01.733235323.711.25.31.67烧结页岩砖1253524.011.55.01.841.732242723.911.75.11.703222724.011.44.91.66实验结论：蒸压灰砂砖密度〉烧结页岩砖密度〉烧结粘土砖密度。吸水性的测定比较实验数据表格及实验结果吸水性的比较进水前质量m1（g)出水后质量m2(kg)质量差（m2-m1)吸水性参数（％）蒸压灰砂砖274028851455.29%黏土烧结砖2444283338915.92%烧结页岩砖2353277342017.85%由于实验时间限制，只能对砖试样进行30分钟的吸水实验，所测得的吸水性参数并非砖试样的材料吸水率，但是这个参数也能很充分地反映三种砖的吸水性能，结果为：烧结页岩砖〉烧结粘土砖〉蒸压灰砂砖。且可以知道，蒸压灰砂砖的吸水性比其他两种小的多。实验结论吸水性能：烧结页岩砖〉烧结粘土砖〉蒸压灰砂砖。混凝土抗压强度影响试验数值的因素实验数据表格序号试件尺寸（mm）抗压荷载（KN）抗压强度(MPa)抗压强度平均值(MPa)破坏形状1100×100×10038838.838.039239.236036.02100×100×100（受压面垫胶皮）16016.017.117217.218018.03150×150×15070431.330.568430.467229.94100×100×30028228.226.825025.027227.2实验结果分析1、2组实验结果接触面的状态对混凝土抗压强度有影响：第1组，仪器压力施加面直接接触试件，测得混凝土抗压强度比第2组仪器压力施加面垫胶皮测得混凝土抗压强度大一倍多。接触面状态对受压面破坏状态有影响：1号受压面无裂纹，呈双倒锥破坏；而2号受压面也出现明显的裂纹，试件整体破坏。这两种不同点的产生原因主要是环箍效应。经查找相应资料，得到：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"。正是这种约束作用使得试件产生了如上所述的性能改变。使混凝土试件的测试强度有所提高。而且愈接近试样的端面，这种约束作用应该愈大。当接触面垫上胶片时，环箍效应被大大削弱，此时测得的抗压强度值要小很多。在荷载作用下，压板（材料为胶皮，比混凝土的弹性模量小得多）的横向应变必须符合混凝土的横向应变，从而在摩擦力的作用下对试件的横向膨胀起约束作用较小，对混凝土试件的测试强度提高作用不大。因而测得的混凝土的强度相对1号小得多。②分析1、3组实验结果由表显然可知：尺寸较大的额3号试样的强度小于尺寸较小的1号试样的强度。试分析原因：大体积试件中间部分所受摩擦阻力影响较小，故其测定的强度值较小试件要低；同时，试件较大时，其中出现缺陷的机会也较大，这也是大试件强度较低的原因之一。③分析第1、4组实验结果由表显然可知：高度较小的1号试样的强度大于高度较大的4号试样。由于环箍效应。受压面积相同时，高度越大，中间部分收摩擦阻力影响越小，极限抗压强度测得值越低。混凝土抗折强度实验（演示实验）数据表格和实验图像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12.013.810.112.0C30钢纤维混凝土14.014.513.914.1C30轻骨料混凝土8.26.58.17.6C80高强混凝土18.418.520.419.1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95.2101.091.491.1四种混凝土试样抗折试验结果及分析：混凝土在受折的时候呈现出相应的抗折强度，断裂特性也有明显的不同，实验中只看到C30轻骨料混凝土的破坏，其破坏的时候骨料也被破坏，出现在断裂面上。通过以上表格中的数据，可以看到，标号相同的混凝土中钢纤维混凝土抗折和抗压强度均最大，而且高出标号相对值最大。但是从绝对值上看，标号高的高强混凝土的抗折强度和抗压强度均最大，这与混凝土的制作材料以及配合比等有关，以下是查阅资料获得的结果：C30混凝土：试件受弯时，裂缝扩展，骨料的存在阻碍了裂缝的延伸扩张。达到最大荷载后，结构本身已经开裂，曲线仍能平滑地逐渐下降，由于过渡区相对强度较低。其断面较光滑，且沿着骨料相对边界。C30轻骨料混凝土：颗粒内部的孔隙数量多、骨料密度小两点大大减弱了混凝土的强度；同时，骨料的强度低于普通骨料强度。当结构内部产生裂缝时，骨料抵抗裂缝的延伸和扩大的能力较低，因此轻骨料混凝土有较大的脆性，当受到极限荷载时结构瞬间就会被破坏。C30钢纤维混凝土：由于钢纤维的加入使得微裂纹的扩散受到巨大阻碍，图中可以看出，其强度有一些增长，但其韧性增加幅度较大。因此当荷载达到极限强度时，为裂纹的扩张并不很迅速，而是缓慢下降。C80高强混凝土：高强混凝土在制备过程中采用了一系列措施加强了混凝土过渡区的性能，大大提高了它的强度，所以虽然它的曲线形状接近轻骨料混凝土曲线形状，但强度远远高于轻集料混凝土。由图中也可以看出高强混凝土的韧性并不好，在达到极限强度后易突然破坏。其断面也是随着骨料相断裂，这一点和轻骨料混凝土是相似的。实验思考与总结密度异常的思考：经过查找资料，我发现大多数情况下，三者的体积密度的关系为：蒸压灰砂砖密度〉烧结粘土砖密度〉烧结页岩砖密度，这与我自己的实验结果不符合，于是我对自己的实验数据进行了分析，发现第一块烧结页岩砖的密度较大，出现异常，而且经过数据观察可以看到，主要差距为该块砖的质量导致的，考虑到实验所用的质量测量仪器精度较高，初步分析，可能为该块砖内部有密度较大的质量块所致，将此块砖的数据去掉，重新进行实验数据的分析，可以得到，从而有蒸压灰砂砖密度〉烧结粘土砖密度〉烧结页岩砖密度，与大多数情况相符。分析比较四组实验的材料破坏形状试样破坏形状分别为：1、2均为典型的沿45°方向进行破坏，得到的是对顶截锥形破坏试样，如下图a，b。3号试样（垫胶皮）则几乎沿受压方向进行破坏，受压面有很多裂纹。形状如下图c。4号试样在两受压段基本上沿45°方向进行破坏，在中间练成一片，整体上看相当于沿对角线发生了破坏。 a b c思考形成原因如下：试样产生的破坏都是由于其最大切应力或最大压应力