《建筑材料与检测》教学教案

模块一建筑材料与检测基本知识

♦学习单元

单元一建筑材料概述

【知识目标】

1、了解材料定义、分类；

2、了解材料在工程中的地位、作用及发展趋势。

一、建筑材料的定义及分类

1、定义：建筑材料是在建筑工程、水利工程、交通工程、地下工程、基础工程等各

种土木工程中建造的建筑物、构筑物所使用的各种原材料、半成品、建筑构件及零配件的

总称。

2、分类

1）按组成：无机材料、有机材料和复合材料三大类。

无机材料---钢材、石材。

有机材料一一木材塑料涂料。

复合材料一一钢纤维混凝土、水泥砂浆、钢筋混凝土沥青混合料。

2）按工程项目

（1）主体材料——建造主体工程的材料，水泥及其制品、混凝土及其预制构件、砌

块、墙体保温材料等。

（2）装修材料——用于建筑物室内、室外，起装饰和美化作用的材料，内外墙装饰+

室内顶棚装饰+室内装饰+配套设备、零配件（灯具、卫生洁具、管件）。

3）按主要性能

（1）结构性材料一构成建筑物受力构件和结构所用的材料。

（2）围护性材料——用于建筑物围护结构的材料。

（3）功能性材料——担负建筑物某些非承重功能的材料。

（4）装饰性材料一起装饰和美化作用的材料.防水防腐涂料、外墙饰面砖，彩色

涂料、水磨石、玻璃和陶瓷等。

二、建筑材料在建筑工程中的地位和作用

1、是建筑工程的物质基础，是工程质量保障的前提。

2、影响或决定工程造价。一般工程的材料费占工程总造价的50%〜60%,重要工程可

达70%〜80%。

3、保障建筑物各种使用功能顺利实现。

4、带动和推进新技术、新工艺的发展，使建筑设计水平和施工工艺水平有新突破。

三、建筑材料的发展趋势

1、轻质高强方向

提高比强度，减小截面尺寸，降低自重，提高抗震性，实现高层化、大跨化和轻量化。

2、高性能方向

高性能长寿命建筑，降低材料消耗，如高性能混凝土一一易浇捣、易密实、不离析。

3、绿色、生态、节能、环保方向

单元二建筑材料检测的意义及相关规定

【知识目标】

1、了解检测工作的法律法规及相关制度；

2、掌握质量标准体系的分类及表示方法，能读懂技术规范；

3、熟悉见证取样和送检工作流程。

一、建筑材料检测的意义

1、检测是实施工程科学化、规范化管理的重要手段和途径。

2、检测数据，是质量的真实记录，是指导、控制、评定质量的必要依据，是评价工

程质量缺陷、鉴定和预防工程质量事故的手段。

二、建筑材料检测的相关规定

1、检测机构的条件

同时具备两个条件，一是要通过“计量认证”，二是要具有“检测资质证书”。

2、相关的法律法规

（1）《中华人民共和国建筑法》

（2）《建设工程质量管理条例》

（3）《实验室和检查机构资质认定管理办法》

（4）《建设工程质量检测管理办法》

3、见证取样送检制度

（1）取样，按照有关技术标准、规范，从检验（或检测）对象中抽取实验样品的过

程。取样工作必须由“见证人+取样人”共同完成。

（2）送检，将样品从现场移交有检测资格的单位承检的过程。送检工作必须由“见

证人+送检人”共同完成。

检测工作，必须遵循“见证取样送检制度:

见证单位——是建设单位或建设单位授权委托的本工程的监理单位；

见证人——建设单位书面授权委派的本工程监理单位的现场监理人员1-2名担任；

取样人一施工单位的从事试验检测的工作人员。

4、见证取样范围及送检程序

（1）见证取样和送检的范围

涉及结构安全的试块、试件和材料，见证取样和送检的比例不得低于规定取样数量的

30%,下列试块、试件和材料必须实施见证取样和送检

①用于承重结构的混凝土试块；

②用于承重墙体的砌筑砂浆试块；

③用于承重结构的钢筋及连接接头试件；

④用于承重墙的砖和混凝土小型砌块；

⑤用于拌制混凝土和砌筑砂浆的水泥；

⑥用于承重结构的混凝土中使用的掺加剂；

⑦地下、屋面、厕浴间使用的防水材料；

⑧国家规定必须实行见证取样和送检的其他试块、试件和材料。

（2）送检程序

①）送检之前，建设单位应向质量监督站和工程检测单位递交“见证单位和见证人员授

权书”。

②取样人员在见证人的全程见证下，完成在施工现场的取样和制作试件工作，并送至

检测机构检测。

③送检单位填写检测试验委托单。

④检测单位按委托单的有关要求实施检测，完成检测后，应在检验报告单备注栏中注

明见证单位和见证人姓名。

⑤当出现不合格项目时，检测机构要及时通知工程质量监督站和见证单位°影响结构

安全的项目，应在24小时内报告。

5、见证人员的基本要求和职责

1）见证人员的资格认证

（1）见证人员应由建设单位或该工程监理单位中具备建筑施工专业初级以上技术职

称和具有建筑施工专业知识的人员担任。

（2）见证人员必须持证上岗。见证人员必须参加建设行政主管部门组织的见证取

样人员资格考核，考核合格后经建设行政主管部门审核颁发“见证取样员”证书。

（3）见证人员对工程实行见证取样、送检时应有该工程建设单位签发的见证人书面

授权书。见证人书面授权书由建设单位和见证单位书面通知施工胆位、检测单位和负责该

项工程的质量监督机构。

（4）见证人员的基本情况由当地建设行政主管部门备案，每隔3〜5年换证一次。

2）见证人员的职责

（1）制定送检计划。

（2）必须现场见证，做好见证记录，对见证工作负法律责任。

（3）见证人员必须对试样进行监护，并和送样人员一起将试件送至检测单位。

（4）见证人员必须在送验委托单上签字，以备检测单位核验。

（5）见证人员应具有良好的职业道德。廉洁奉公，秉公办事，一经发现见证人员有

违规行为，发证单位有权吊销“见证取样员”证书。

三、建筑材料的技术标准体系

1、技术标准的分类

(1)国家标准一需要在全国范围内统一的技术要求。是国内的最高标准。

(2)行业标准一全国性的某行业范围内的技术标准。当国家有相应标准颁布实施

时，该项行业标准即废止。

(3)地方标准一没有国家标准和行业标准，又需要在省、自治区、直辖市范围内

统一的技术标准。在公布国家或者行业标准之后，该地方标准即应废止。

(4)企业标准一当企业生产的产品，没有国家标准和行业标准依据时，企业应当

制定企业标准(代号“QB”)，以作为组织生产的依据。

2、技术标准的表示

GB175—2007通用胃盐水泥

代号顺序号批准年代号名称

编号

代号+编号+名称。

强制性和推荐性两种。

(1)强制性标准是国家要求对其规定的各项内容必须无条件遵照执行的标准。

(2)推荐性标准是国家鼓励自愿采纳、具有指导作用而又不宜强制执行的标准。

3、建筑材料检测常用的技术标准

(1)产品标准一如《钢筋混凝土用钢第2部分;热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)o

(2)方法标准一如《水泥取样方法》。

(3)基础标准一如《水泥命名定义和术语》。

单元三建筑材料检测误差及数据修约规则

一、建筑材料检测误差

1、检测误差一一测定值与被测对象的真实数值之间的差异。

2、误差的主要原因：

(1)检测人员误差

个体感官鉴别能力、反应敏感程度、生理变化、检测技术熟练程度、固有习惯等因素。

(2)仪器设备误差

测量精度，不同材质仪器设备的使用条件，仪器在设计、制造、安装、校正等方面的

谆差

、0(3)环境误差

环境因素与要求的标准环境不符所带来的误差。

(4)方法误差

试验方法选择不尽合理或经验公式中各种系数的近似值选定不当等引起的误差。

二、减小检测误差的途径

1、取样

(1)取样方式：全样检测+抽样检测，常规检查——抽样检查方式。

(2)代表性+随机性。

代表性一一指保证抽取的子样应代表母体的质量状况；

随机性一一指保证抽取的子样应由随机因素决定而并非人为因素决定。

(3)抽样操作方法因检测对象而异，抽取样品的数量视检测内容而异。

样品的真实性和代表性直接影响到检测数据的准确性和公正性。

2、制备试件

处理试样、加工或成型，制备成标准试样或试件。

3、选择仪器设备

选取满足一定精度要求的仪器设备，确保称量或测量的准确性，减小试验误差°

4、选择测试条件

(1)温度

考虑：检测对象+所用仪器

(2)湿度

湿度应控制在规定的范围内。如湿度越大，测得的强度越低，

(3)试件形状、尺寸及表面状态

抗压强度测定：同一待测对象，形状相同的小试件强度比大试件强度为高；

当受压面相同时，高宽比大的比高宽小的强度值小；

当受荷面粗糙不平整时，测定强度降低。

加荷速度越慢，测得的强度值越低：

受荷面有油或湿存水时，测定的强度值偏低。

二、检测试验数据的记录及修约

(一)有效数字及数据记录

1、有效数字

(1)可靠数字

直接能从仪器设备上读取的准确数字叫做可靠数字；

(2)存疑数字

通过估读得到的那部分数字叫做存疑数字。

(3)有效数字

带有一位存疑数字的全部数字叫有效数字。

在有效数字中，从最左一位非零数字向右数而得到的位数就是有效位数；有效数字的

位数代表测量仪具的精度。例如，若记录液体体积为15.00ml,则其有效数字的位数是四

位，表明是用精度为0.1ml的滴定管或吸管量取的，估读至0.01ml。若写成15.0mL则有

效数字是三位，通常是用精确度为1ml的小量筒量取，估读至0.1ml。

2、试验数据的记录

(1)读取及记录试验数据一一按照所用仪器设备的测量精度及数字修约规则进行，

应当也只允许保留一位可疑数字，绝不可随意增加或减少数字的位数。

(2)检测报告一一要按数字修约规则，对记录的试验数据进行整理、处理或计算，

而不可以直接把原始的记录结果报告出来。

（二）数值修约及统计

1、数值修约规则

修约规则一一“四舍六入五留双”。即拟舍去数字小于5即舍去、大于5则进1；恰好等

于5时，若5后有非零数字则进1；若5后皆为零时则看5前，5前为偶应舍去，5前为奇则进1”。

具体应用举例说明如下：

（1）进舍规则

1）拟舍弃数字的最左一位数字小于5时，则舍去，保留其余各位数字不变。

例如:将15.2431修约到个位数。最左一位数2小于5,则直接舍去“2431”，修约结

果为15；同理，将15.2431修约到一个小数，得15.2o

2）拟舍弃数字的最左位数字大丁5,则进1,即保留数字的末位数字加1。

例如：将26.4843修约成三位有效数字。其最左一位数字8大于5,则向前进1,修约

结果为26.5。

3）拟舍弃数字的最左一位数字是5,且其后有非“零”数字时进一，即保留数字的末

位数字加lo

例如：将1（）.5（X）1修约到个位数。其拟舍弃数字自左至右依次为“5001”，最左一位数

字是5,且其后有非“零”数字1,这时进1,得修约结果11。

4）拟舍弃数字的最左一位数字是5,且其后皆为“零”时，若所保留的末位数字为奇

数则进1;若所保留的末位数字为偶数（含0）,则舍去。

5）负数修约时，先将它的绝对值按上述规定进行修约，然后在修约值的前面加上负号。

6）所拟舍弃的数字，若为两位以上的数字，不得连续修约。应根据保留数后边（右边）

第一个数字的大小，按上述规定“一次修约”出结果。

7）0.5单位修约

0.5单位修约指修约间隔为指定位数的0.5单位。修约规则是先将拟修约数值乘以2,

按指定位数依照进舍规则修约，所得数值再除以2。

例：将下列数字修约到个位数的0.5单位。

拟修约数值（A）乘以2(2A)2A修约值A修约值

60.25120.5012060.0

-60.75-121.50-122-61.0

2、数值统计

（1）算术平均值

当试验次数极大地增加时，算术平均值接近真值。

算术平均值x的计算式:

X1+X2+x?+•••+XX

X=n

（2）标准差

（X]—X）2+（，2—*）2+***+（X,z—X）2

（1-2）

n—1

通常情况下，标准差值越大，表明试验数据的分散性越大，或离散性大，精密度越小。

单元四材料的基本性质

一材料的物理性质

（一）与质量有关的性质

1、材料的微观体积构成

（1）块状材料

矿质实体、闭口孔隙（不与外界连通）和开口孔隙（与外界连通）三部分组成。

图1-1材料微观结构示意图

（a）材料微观结构组成示意图；（b）材料质量与结构体积关系图

（2）散粒状或粉状材料

如图1-2所示：

堆积体积二颗粒的实体体积+颗粒的闭口孔隙体积+

颗粒的开口孔隙体积+颗粒间的空隙体积。

图1—2堆积体积示意图

（堆积体积=颗粒体积+空隙体积）

2、反映质量和体积关系的参数一密度、表观

密度、毛体积密度、堆积密度

（1）密度一材料在绝对密实状态下（不含任何孔隙），单位体积（矿质实体）具有

的质量。

m

（2）表观密度——在干燥状态下，材料单位表观体积（实体体积+闭口孔隙体积）所

具有的质量。

表观密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义。

（3）毛体积密度一材料在自然状态下，单位体积（矿质实体+闭口孔隙+开口孔隙）

所具有的质量。

（4）堆积密度一指散粒或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积（矿质实体+闭口

孔隙+开口孔隙+颗粒间空隙的体积）具有的质量。

堆积密度用于计算材料用量、构件的自重、配料及确定堆放空间。

3、孔隙率和密实度、空隙率和填充率

（1）孔隙率一一材料中孔隙体积（闭合孔+开口孔）占材料总体积（方质实体+闭口

孔隙+开口孔隙）的百分率。

V-V

P=---------Jx100%x100%

V

（2）密实度一一材料体积内被固体物质所充实的程度。即固体物质的体积占总体积

的比例。

拉=匕xl00%=且xlOO%

（3）空隙率一一散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占总体积的百分率。

P=乂二旦x100%=］一包X100%

匕Pa

（4）填充率一一散粒或粉状材料颗粒体积占其自然堆积体积的百分率。

1、材料的亲水性与憎水性

材料的亲水性或憎水性一一演湿角大小划分。

润湿角是在材料•、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹

角。

7L

(a)亲水性材料(b)憎水性材料

图1・3材料润湿示意图

0W90°——亲水性；e>90°——憎水材料。润湿角0愈小，材料愈易被水润湿。

2、吸水性

(1)含义：材料在浸水状态下吸收水分的能力称为吸水性。

(2)变示方法：

①质量吸水率：材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分率。

②体积吸水率：材料吸水饱和时，吸入水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。

2、吸湿性

(1)含义：材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。

(2)表示：含水率。

含水率为材料所含水的质量占材料干燥质量的百分数。计算：

3、耐水性

(1)含义：材料长期在饱和水作用下而不破坏，强度也不显著降低的性质。

(2)表示：软化系数。即材料在吸水饱和状态下的抗压强度与其在干燥状态下的强

度的比值。计算。

(1)K款取值0~1,值越大，耐水性越好。

(2)常位于水中或潮湿环境中的重要建筑物，K软沙.85；

(3)受潮较轻或次要结构，K软允许稍有降低但不宜小于0.75。

(4)K欲大于0.80的材料为耐水材料。

4、抗冻性

（1）含义：材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不

显著降低的性能。

（2）表示：以抗冻标号或抗冻等级表示。

抗冻等级——D20、D25、D50、D100.D200、>D200等，分别表示此材料可承受20

次、25次、50次、100次、200次及多于20（）的冻融循环。

抗冻标号越高，其抗冻性越好，材料可经受的冻融循环次数越多，耐久性越好。

（3）影响因素

材料的孔隙率及孔隙特征、冻前的吸水饱和程度、材料本身的强度以及冻结条件（如冻

结温度、速度、冻融循环作用的频繁程度）等有关。L

;

5、抗渗性

（1）含义：材料在液体（水、油、酒精）的压力作用II

II

下抵抗水渗透的性能。L,

（2）表示方式：

①渗透系数

图1一材料透水示意图

渗透系数越小，抗渗性越强。一些防水材料（如油毡）

其防水性常用渗透系数表示。

②抗渗等级

抗渗等级——P4、P6、P8、P10……等，分别表示试件能承受0.4MPa、0.6MPa>0.8MPa、

l.OMPa……的水压而不渗透。抗渗等级越高，抗渗性越好。

二、材料的力学性质

1、强度和比强度

（1）强度

强度是材料在应力（荷载）作用下抵抗破坏的（最大）能力。

（2）比强度

比强度是指按单位质量计算的材料强度，其值等于材料的强度与其体积密度之比，。

2、弹性和塑性

（1）弹性

在弹性变形范围内，弹性模量E为常数，其值等于应力。与应变£的比值，即

石=£

弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，E越大，材料越不易变形。

（2）塑性

材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并且

不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形(或永久变形)。

3、脆性和韧性

(1)脆性

材料在外力作用下，直至断裂前只发生很小的弹性变形，而不出现塑性变形就突然产

生破坏的性质称为脆性。

(2)韧性

材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大能量产生一定的塑性变形而不破坏的性质

称为韧性或冲击韧性。

三、材料的耐久性

耐久性一一抗冻性、抗渗性、抗化学侵蚀性、抗碳化性能、大气稳定性、抗老化、耐

磨性等多种性质。

(二)耐久性的影响因素

常用建筑材料的耐久性影响因素和评价指标如表1-9所示。

表1-9影响材料耐久性的因素

建筑材料耐久性破坏因素破坏原因评价指标

压力水渗透抗渗等级

水冻融抗珠等级

水泥混凝土酸、碱、盐水泥石化学腐蚀

碳化碳化深度

CO2、H2O

水、过量碱、活性SiO2碱■•骨料反应膨胀率

建筑钢材H2O、O2、CL电化学腐蚀电位锈蚀率

建筑石材机械力、流水、泥沙磨损磨耗值、磨光值

沥青阳光、空气、水、紫外线老化—

防水卷材压力水渗透渗透系数

沥青混合料水渗透残留稳定度

(三)耐久等级的指标

耐久等级是衡量建筑物耐久程度的指标，具体用耐久年限表示。在《民用建筑设计通

则》(GB50352-2005)中对建筑物的耐久年限做如表1-1()的规定：

表1-10建筑物的耐久年限规定

耐久等级耐久年限适用范围

一级100年以上重要的建筑和高层建筑

二级50〜100年一般性建筑

三级25〜50年次要的建筑（如住宅）

四级15年以下临时性或简易建筑

工作单元

任务一砂石取样及试样处理

一、取样批的确定

1、在一列火车、一批货船或一批汽车上取样一一产地和规格均相同的砂石为一批，总数

不宜超过40（）nP或6001。

2、在料堆上取样——以400m3或6001为一批。

3、以人工生产或用小型，具（如拖拉机等）运输的砂——以产地和规格均相同的200m3或

300t为一批。

二、取样方法

1、料堆上取样，取样部位应均匀分布。取样前铲除表层部分料，由各部位抽取大致相等

的试样，砂共取8份，石子为16份，组成各自一组试样。

2、从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机机尾的出料处，用接料器定时抽取砂4份、

石8份组成各自一组试样。

3、从火车、汽车、货船上取样时，应从不同部位和深度抽取大致相等的砂8份，石16份

组成各自一组样品。

三、取样数量

对每一单项试验；应不小于最少取样的数量。须作几项试验时，如确能保证试样经一

项试验后；不致影响另项试验的结果，可用同组试样，进行几项不同的试验。表1-11

是砂常规单项试验的最小取样量。

表1-11单项试验取样数量

序号试验项目最少取样数量/kg

1颗粒级配4.4

2含泥量4.4

3泥块含量20.0

4表观密度2.6

5松散堆积密度与空隙率5.0

四、试样的处理

1、试样的缩分：将试样置于平板上，潮湿状态下拌匀，堆成厚度约为2cm的“圆饼”,

沿互相垂直的两条直径，把“圆饼”分成大致相等的四份，取其对角的两份重新拌匀，再

堆成“圆饼二

若为石子试样，在自由状态下拌混均匀，并堆成锥体，然后沿相互垂直的两条直径，

把锥体分成大致相等的4份。取其对角的两份重新拌匀，再堆成链体。重复上述过程直至

缩分后材料的质量，略多于进行试验所必须的质量为止。

2、试样的包装：每组试样应采用能避免细料散失及防止污染的容器包装，并附卡片

标明试样编号、产地、规格、质量、要求检验项目及取样方法等。

任务二砂石表观密度测定

一、砂表观密度的测定(容量瓶法)

(一)试验仪具与材料

1

1、容量瓶：500mlo

2、烧杯：500ml0

3、天平：称量IKg,感量不大于0.1g。

4、烘箱：能控温在105c±5℃。

5、冷开水。

6、其它：搪瓷盘、干燥器、温度计、滴管、毛刷等。

(二)试样制备

按规定取样，并拌匀，四分法缩分至约660g,在105℃±5℃烘干至恒重，置于干燥

器中冷却至室温，分成大致相等的两份备用。

(三)试验步骤

1、称取烘干的试样约300g(mo),装入容量瓶，注入冷开水至接近5(X)ml的刻度

处。

2、用手旋转摇动容量瓶，使砂样充分摇动，排除瓶内气泡。塞紧瓶塞，静置24h。

3、用滴管小心加水至容量瓶500ml刻度线处，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总

质量mi(g)o

4、倒出瓶内水和试样，洗净容量瓶，再向容量瓶内注水(水温控制在15℃-25℃

范围内，且与上述水温相差不超过2℃)至500ml刻度处，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称

其总质量加2(g)o

(四)结果计算及要求

1、砂表观相对密度按式1・23计算(计算至小数点后3位)：

(m、

Pa=--------0---------5

kmo+mi-m2J(1-23)

2、以两次平行试验结果的算术平均值作为测定值，如两次结果之差值大于0.02g/cm3,

应重新取样进行试验。

表1.13细集料表观密度试验数据记录及结果处理

砂表观密度

试验砂烘干质量砂+水+容量瓶质量水+容量瓶质量水的密度

Pa(g/m3)

次数”(g)叫(g)网(g)G(g/m3)

个别值平均值

1

2

二)石子表观密度测定(网篮法)

（一）试验仪器

1、液体天平：可悬挂吊篮测定石子的水中质量，称量应满足试样数量称量要求，称

量5kg,感量5g。如图1-97所示

图1-9网篮试验装置

2、吊篮：耐锈蚀的金属材料制成，直径和高为150mm左右，四周及底部用孔径为

1mm〜2mm的筛网编制成，具有密集的孔眼。

3、溢流水槽：在称量水中质量时能保持水面高度一定。

4、烘箱：能控温105℃±5℃o

5、试验筛：孔径为4.75mm的筛一只。

其它用具：盛水容器（有溢流孔）、温度计（0℃-100℃,分度为1℃）、刷子、毛巾

（纯棉、洁净）等。

（二）试样制备

按规定取样，并筛除公称粒径为4.75mm以下的颗粒，并缩分至每份略大于表1-14中

规定的数量（共取两份），风干后筛除小于4.75mm的颗粒，冲洗干净备用。

表1-14石子表观密度实验所需试样最小质量

公称最大粒径（mm）4.759.5161926.531.537.56375

每一份试样的

0.81111.51.5233

最小质量（Kg）

（三）试验步骤

1、试样装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样50mm,轻轻搅动

石料，使附着在石料上的气泡完全逸出，在室温下保持浸水24h。

2、将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水

槽的溢流孔，将天平调零。（吊篮的筛网应保证集料不会通过筛孔流失，对2.36mm〜4.75mm

粗集料应更换更小孔的筛网；或在网篮中放入一个浅盘）。

3、调节水温在15c〜25℃内，将试样移入吊篮中（并用上下升降吊篮的方法排除气

泡，每秒升降1次，升降高度为30〜50mm）,称取试样在水中的质量'（溢流水槽中的

水面高度由水槽的溢流孔控制维持不变）。

4、提起吊篮，将试样倒入浅搪在盘中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。

5、取出浅盘，在干燥器中泠却至室温，称取石子的烘干质量g（一般，在烘箱中烘

烤的时间不得少于4h〜6h°

6、取另一份石子进行平行试验，取两次平均值作为试验结果。

（四）结果计算及要求

1、石子的表观密度按式1・24计算：

（1-24）

2、以两次试验结果的算术平均值作为测定值，两次结果相差不得超过20Kg/m3。否则

应重新进行试验，对颗粒材质不均匀、两次试验结果超过规定误差者，可取4次试验的算

术平均值作为试验结果。

3、试验数据记录及结果处理见表1-15。

表1-15石子表观密度试验数据记录及结果处理

试验石子的烘干质量集料的水中的质量石子表观密度内（g/cm3）

备注

（）

次数"0g串（g）个别值平均值

任务三砂石松装堆积密度测定

一、砂的松装堆积密度测定

（一）试验仪器设备

1、容量筒：圆柱形金属筒，容积约为1L。

2、台秤：称量lOKg,感量Igo

3、烘箱：能控制温度在105℃±5℃。

4、方孔筛：孔径为4.75mm筛一只。

5、漏斗。如图1-10所示。

6、其它：直尺、浅搪瓷盘、料勺、带三

脚架的金属漏斗、铁铲。

（二）试验准备工作

1、试样的制备

按规定取样，用搪瓷盘装取试样约3L,放在干燥箱中于105℃±5℃下烘干至恒重,

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。

2、容量筒容积的校正

将温度为20℃±2℃的饮用水装满容量筒，用一玻璃板沿筒口推移，使其紧贴水面。

擦干筒外壁水分，然后称取容量筒、水、玻璃板的合重。容量筒容积按式1-25计算：

V=m'2-m'i/pw（1-25）

（三）试验方法步骤

1、称取容量筒的质量mo，go；

2、取试样一份，用料勺或漏斗将试样从容量筒中心上方50nm处徐徐倒入，让试样以

自由落体下落，当容量筒上部试样呈锥体，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把多余的试样去掉（实验中严禁触动容量筒）。

3、称取容量筒及试样的总质量（/）（g）。

（四）试验结果计算及要求

1、松装密度按式1-26计算：

夕=（g一加。）

Y（1-26）

以两次试验结果的算术平均值作为测定值（精确至0.01g/cn?）。

2、空隙率按式1-27计算（精确至0.1%）:

〃=(1一红)x100%

Pa(1-27)

3、试验数据记录及结果处理见表l-16o

表1-16砂松装密度试验数据记录及结果处理

试

容量筒容量筒试样+容量试样松装密度

试验验平均值

容积质量筒质量网质量P备注

内容次(g/cm3)

V（L）（或叫Mg）m（g）（g/cm3）

数

松装堆积

1

密度

（g/cm3）2

二、碎石或卵石的堆积密度测定

（一）试验仪具与材料

1、天平或台秤：称量10Kg,感量l（）g。

2、容量筒：金属铁圆筒，根据石子的最大粒径，参考表1-17选取。

表1-17石子堆积密度实验容量筒的规格要求

石子的最大粒径容量筒的规格

容量简的容积（L）简壁厚度（mm）

（mm）内径（mm）净高（mm）

DmaxW26.5102082942

31.5、37.5202942943

53、63、75303602944

3、烘箱：能控温在105℃±5'C内。

4、其它：直尺、平头铁锹、玻璃板等。

（二）试样准备

按规定取样，用缩分法取具有代表性的试样（质量应符合试验要求），在105℃±5℃

下的烘箱中烘干，或摊在清洁的地面上风干，拌匀后分成大致相等的两份备用。

（三）试验方法步骤

1、取料：取试样一份置于平整干净的水泥地上（或铁板上）。

2、装料：取试样一份，用平头铁锹将试样铲起，使石子自由落入容量筒内。此时，

从铁锹的齐口至容量筒上口的距离应保持为50mm左右。装满容量筒除去凸出筒口表面的

颗粒，并以合适的颗粒填入凹陷部分，使表面稍凸部分和凹陷部分的体积大致相等，称取

试样和容量筒的总质量m2,精确至10g。

3、容量筒容积的标定：同砂（此处略）。

（四）试验结果计算及要求

1、计算容量筒的容积：同砂（此处略）。

2、松装密度的计算：按式1・28计算，保留至小数点后两位。

p=3ix］（）oo

v（1-28）

3、试验数据记录及结果处理见表1-180

表1-18石子松装密度试验记录表

堆积密度

试验容量筒容积容量筒质量容量筒和试样质量试样质量

P(Kg/cm3)备注

次数V（L）町（Kg）%（Kg）（Kg）

个别值平均值

模块二无机胶凝材料及其性能检测

【模块概述】

1、胶凝材利——又称胶结材料，是指能通过自身的物理和化学作用，把其他材料（散

粒状、块状、粉状、纤维状1等）胶结成为具有一定强度的整体的材料。

2、按化学成分——有机胶凝材料+无机胶凝材料。

有机胶凝材利——以天然或合成高分子化合物为基本组成的一类胶凝材料（如沥青）；

无机胶凝材利----以无机化合物为只要成分的一类胶凝材料。

气硬性胶凝材料——只能在空气中凝结硬化、保持并继续发展其强度，适用于地上或

相对干燥的环境中，如石灰、石膏、水玻璃等；

水硬性胶凝材料——既能在空气中，又能更好地在水中凝结硬化、保持并继续发展其

强度，可广泛地用于地上、地下潮湿的环境或水中，如各种水泥。

♦学习单元

单元一水硬性胶凝材料

一、通用硅酸盐水泥

（一）通用硅酸盐水泥的定义及分类

1、定义一一以硅酸盐水泥熟料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。

2、分类一硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、

粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

（二）通用硅酸盐水泥的生产

1、原料

原料：「石灰质（石灰石、白垩、石灰质凝灰岩）：提供CaO

J黏土质（黏土、黄土、黏土质页岩）：提供Si。?、AI2O3、Fe2O3

［校正原料（黄铁矿渣等）：补充上述化学成分。

2、工艺概述：

两磨一烧一一即生料的磨细、生料的煨烧和熟料的磨细。

1）适当比例原料磨细

2）高温下（1450℃）煨烧生料一►熟料

3）熟料+3%左右石膏，磨细

（三）通用硅酸盐水泥的组分与材料

1、组分

1）组分

通用硅酸盐水泥的组分详见表3-2的规定。

2、材料

(1)硅酸盐水泥熟料

水泥熟料是指由磨细的原料(又称生料)在窑体中经高温燧烧所形成的燧烧产物。

表2-3硅酸盐水泥熟料的主要矿物名，保

矿物名称化学式简式含量

・

硅酸三钙3CaOSiQC3S36%〜60%

・

硅酸二钙2CaOSiaC2S15%〜38%

铝酸三钙3CaO,Ai。CaA7%〜15%

铁铝酸四钙4CaO-Ai203•FeQ?CiAF10%〜18%

<2)石膏

生产水泥时加入适量石膏，可以起到延缓水泥凝结时间的缓凝作用。

(3)活性混合材料

活性混合材料一一粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等工业废料。

(4)非活性混合材料

非活性混合材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料，如石英砂、

石灰石、干粘土等。

(四)通用硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化

一)水泥熟料的水化

1、水化特性

水泥熟料与水发生的反应称为水化。

表2-4各种熟料矿物单独与水作用的性质

成硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙

性质(C3S)(C2S)(C3A)(CiAF)

水化速度较快慢快中

水化热中低高中

早期高低较高较高

强度

后期高高较高较高

耐化学腐蚀中良差优

---------舒圾上曲Uta------------.....尘........大小

器亚雷海图潇泄油雨出彼勿

水化产物结构形态性能

水化硅酸钙(CSH)(70%)凝胶体凝胶性强，强度高，不溶于水

水化铁酸钙(CFH)凝胶体呈絮凝状，凝胶性差，强度低，难溶于水

氢氧化钙(CH)(20%)板状晶体强度较高，溶于水

水化铝酸钙(CaAHj立方晶体强度低，溶于水

水化硫铝酸钙(AFJ(7%)针状晶体强度高，不溶于水，能提高水泥石早期强度

3、水化热

伴随着水化反应放出的热量称为水化热。

同一种熟料矿物在不同龄期的水化热不同；四种熟料矿物在同一龄期的水化热也各不

相同，其中以C2s的放热量最低。

4、活性混合材料的二次水化

水化反应的特点是“二次水化，

二）凝结与硬化

水泥加水拌和后，水化逐渐变稠开始失去可塑性的过程称为初凝；当浆体稠度增大至

完全失去可塑性并开始产生强度时称为终凝。

三）影响水泥凝结硬化的主要因素

1、水泥熟料的矿物组成

硅酸盐水泥各矿物成分的强度增长情况如图2-3所示。

2、水泥细度

细度.水泥颗粒的粗细程度。越细，平均粒径越小，比表面积越大，水化越迅速、越

充分，凝结硬化速度越快，早期强度越高。一般地，颗粒小于40um时具有较高的活性，

而大于100um时，活性较小。

3、拌和用水量

水泥水化的理论需水量一般约占水泥质量的15%〜25%,实际加水量占水泥质量的

40%〜70%o

4、石膏的掺量

延缓水泥水化进程。掺量过少，缓凝效果不明显；掺量过大，生成大量的体积膨胀的

钙矶石晶体，导致水泥安定性不良。

5、混合材料掺量

混合材料的掺量越多，水泥水化反应速度越慢，早期强度越低。

6、养护条件

条件一一温度+湿度。湿度大，利于水化硬化，利于强度增长；湿度小干燥的环境，

不能充分水化，硬化也将停止，严重时会发生水泥石裂缝。

7、养护龄期

龄期是指从水泥加水拌和时起所经历的养护时间。

（五）通用硅酸盐水泥的技术要求和技术标准

一）技术要求

1、物理性质

（1）细度

水泥细度影响水化反应的活性。水泥颗粒越细，水化反应越快越完全，早期强度越高。

（2）凝结时间

①标准稠度用水量

标准稠度一一标准维卡仪的试杆在水泥净浆中下落，距离玻璃底板（6±1）mm时的净

浆稠度。标准稠度用水量一一达到标准稠度时，所需的拌和水质量占水泥质量的百分

比称为标准稠度用水量。

②初凝时间和终凝时间

凝结时间分为初凝时间和终凝时间。

初凝时间是由水泥全部加入水中至水泥浆呈现初凝状态所经历的时间；

终凝时间是由水泥全部加入水中至水泥浆呈现终凝状态所经历的时间。

初凝状态一一维卡仪的标准试