《土木工程材料》实验指导书.doc
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1、第一章 建筑材料的基本性质试验1.1 密度试验1试验目的 材料的密度是指在绝对密实状态下单位体积的质量。利用密度可计算材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。2主要仪器设备(1)李氏瓶 (2)天平 (3)筛子 (4)鼓风烘箱 (5)量筒、干燥器、温度计等。 3试样制备 将试样研碎,用筛子除去筛余物,放到105110的烘箱中,烘至恒重,再放入干燥器中冷却至室温。 4试验步骤 (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(cm3)。将李氏瓶放在盛水的容器中,在试验过程中保持水温为20。 (2)用天平称取6090g试样,用漏斗和小勺小心地将试
2、样慢慢送到李氏瓶内(不能大量倾倒,防止在李氏瓶喉部发生堵塞),直至液面上升至接近20 cm3为止。再称取未注入瓶内剩余试样的质量,计算出送入瓶中试样的质量(g)。 (3)用瓶内的液体将粘附在瓶颈和瓶壁的试样洗入瓶内液体中,转动李氏瓶使液体中的气泡排出,记下液面刻度(cm3)。 (4)将注入试样后的李氏瓶中的液面读数,减去未注入前的读数,得到试样的密实体积(cm3)。 5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):式中 材料的密度(g/ cm3); 装入瓶中试样的质量(g); 装入瓶中试样的绝对体积(cm3)。 按规定,密度试验用两个试样平行进行,以其计算结果的算术平均值最后结果,
3、但两个结果之差不应超过0.02 cm3。1.2 表观密度试验 1试验目的 材料的表观密度是指在自然状态下单位体积的质量。利用材料的表观密度可以估计材料的强度、吸水性、保温性等,同时可用来计算材料的自然体积或结构物质量。2主要仪器设备 (1)游标卡尺 (2)天平 (3)鼓风烘箱 (4)干燥器、直尺等。 3试验步骤 (1)对几何形状规则的材料:将待测材料的试样放入105110的烘箱中烘至恒重,取出置于干燥器中冷却至室温。 1)用游标卡尺量出试样尺寸,试样为正方体或平行六面体时,以每边测量上、中、下三次的算术平均值为准,并计算出体积;试样为圆柱体时,以两个互相垂直的方向量其直径,各方向上、中、下测量
4、三次,以六次的算术平均值为准确定其直径,并计算出体积。 2)用天平称量出试样的质量。 3)试验结果计算 材料的表观密度按下式计算:式中 材料的表观密度(g/ cm3); 试样的质量(g); 试样的体积(cm3)。(2)对非规则几何形状的材料(如卵石等):其自然状态下的体积可用排液法测定,在测定前应对其表面封蜡,封闭开口孔后,再用容量瓶或广口瓶进行测试。其余步骤同规则形状试样的测试。1.3 堆积密度试验 1试验目的 堆积密度是指散粒或粉状材料(如砂、石等)在自然堆积状态下(包括颗粒内部的孔隙及颗粒之间的空隙)单位体积的质量。利用材料的堆积密度可估算散粒材料的堆积体积及质量,同时可考虑材料的运输工
5、具及估计材料的级配情况等。 2主要仪器设备(1)鼓风烘箱 (2)容量筒 (3)天平 (4)标准漏斗、直尺、浅盘、毛刷等。 3试样制备 用四分法缩取3L的试样放入浅盘中,将浅盘放入温度为105110的烘箱中烘至恒重,再放入干燥器中冷却至室温,分为两份大致相等的待用。 4试验步骤 (1)称取标准容器的质量(g); (2)取试样一份,经过标准漏斗将其徐徐装入标准容器内,待容器顶上形成锥形,用钢尺将多余的材料沿容器口中心线向两个相反方向刮平。 (3)称取容器与材料的总质量(g)。 5试验结果计算 试样的堆积密度可按下式计算(精确至10Kg/m3):式中 材料的堆积密度(Kg/m3); 标准容器的质量(
6、Kg); 标准容器和试样总质量(Kg); 标准容器的容积(m3)。 以两次试验结果的算术平均值作为堆积密度测定的结果。第二章 水泥的基本性质试验2.1 水泥细度测定(筛析法)1试验目的 通过试验来检验水泥的粗细程度,作为评定水泥质量的依据之一;掌握GB/T13452005水泥细度检验方法(80um筛筛析法)的测试方法,正确使用所用仪器与设备,并熟悉其性能。2主要仪器设备 (1)试验筛 (2)负压筛析仪(3)水筛架和喷头 (4)天平 4试验步骤(1)负压筛法1)筛析试验前,应把负压筛放在筛座上,盖上筛盖,接通电源,检查控制系统,调节负压至4000-6000Pa范围内。2)称取试样25g,置于洁净
7、的负压筛中。盖上筛盖,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筛盖上,可轻轻地敲击,使试样落下。筛毕,用天平称量筛余物。3)当工作负压小于4000Pa时,应清理吸尘器内水泥,使负压恢复正常。(2)水筛法1)筛析试验前,应检查水中无泥、砂,调整好水压及水筛架的位置,使其能正常运转。喷头底面和筛网之间的距离为3575。2)称取试样50g,置于洁净的水筛中,立即用洁净的水冲洗至大部分细粉通过后,放在水筛架上,用水压为(0.050.02)Mpa的喷头连续冲洗3min。3)筛毕,用少量水把筛余物冲至蒸发皿中,等水泥颗粒全部沉淀后小心将水倾出,烘干并用天平称量筛余物。5试验结果计算 水
8、泥细度按试样筛余百分数(精确至0.1%)计算。式中 水泥试样的筛余百分数(%);水泥筛余物的质量(g);水泥试样的质量(g)。2.2 水泥标准稠度用水量试验1试验目的 通过试验测定水泥净浆达到水泥标准稠度(统一规定的浆体可塑性)时的用水量,作为水泥凝结时间、安定性试验用水量之一;掌握GB134689及GB13462001水泥标准稠度用水量的测试方法,正确使用仪器设备,并熟悉其性能。2主要仪器设备 (1)水泥净浆搅拌机 (2)标准法维卡仪 (3)天平 (4)量筒 3试验方法及步骤(1)标准法1)试验前检查 仪器金属棒应能自由滑动,搅拌机运转正常等。2)调零点 将标准稠度试杆装在金属棒下,调整至试
9、杆接触玻璃板时指针对准零点。3)水泥净浆制备 用湿布将搅拌锅和搅拌叶片擦一遍,将拌合用水倒入搅拌锅内,然后在510s内小心将称量好的500g水泥试样加入水中(按经验找水);拌和时,先将锅放到搅拌机锅座上,升至搅拌位置,启动搅拌机,慢速搅拌120s,停拌15s,同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中,接着快速搅拌120s后停机。4)标准稠度用水量的测定 拌和完毕,立即将水泥净浆一次装入已置于玻璃板上的圆模内,用小刀插捣、振动数次,刮去多余净浆;抹平后迅速放到维卡仪上,并将其中心定在试杆下,降低试杆直至与水泥净浆表面接触,拧紧螺丝,然后突然放松,让试杆自由沉入净浆中。以试杆沉入净浆并距底板(61)mm
10、的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和用水量为该水泥的标准稠度用水量(),按水泥质量的百分比计。升起试杆后立即擦净。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。(2)代用法1)仪器设备检查 稠度仪金属滑杆能自由滑动,搅拌机能正常运转等。2)调零点 将试锥降至锥模顶面位置时,指针应对准标尺零点。3)水泥净浆制备 同标准法。4)标准稠度的测定 有调整水量法和固定水量法两种,可选用任一种测定,如有争议时以调整水量法为准。固定水量法 拌和用水量为142.5mL。拌和结束后,立即将拌和好的净浆装入锥模,用小刀插捣,振动数次,刮去多余净浆;抹平后放到试锥下面的固定位置上,调整金属棒使锥尖接触净浆并固定松紧螺丝12s,
11、然后突然放松,让试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。在试锥停止下沉或释放试锥30s时记录试锥下沉深度()。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。 调整水量法 拌和用水量按经验找水。拌和结束后,立即将拌和好的净浆装入锥模,用小刀插捣、振动数次,刮去多余净浆;抹平后放到试锥下面的固定位置上,调整金属棒使锥尖接触净浆并固定松紧螺丝12s,然后突然放松,让试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。当试锥下沉深度为(282)mm时的净浆为标准稠度净浆,其拌和用水量即为标准稠度用水量(),按水泥质量的百分比计。4试验结果计算 (1)标准法以试杆沉入净浆并距底板(61)mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和用水量为该水泥的标准
12、稠度用水量(),以水泥质量的百分比计,按下式计算。(2)代用法1)用固定水量方法测定时,根据测得的试锥下沉深度S(mm),可从仪器上对应标尺读出标准稠度用水量()或按下面的经验公式计算其标准稠度用水量()(%)。当试锥下沉深度小于13mm时,应改用调整水量方法测定。2)用调整水量方法测定时,以试锥下沉深度为(282)mm时的净浆为标准稠度净浆,其拌和用水量为该水泥的标准稠度用水量(),以水泥质量百分数计,计算公式同标准法。如下沉深度超出范围,须另称试样,调整水量,重新试验,直至达到(282)mm为止。2.3 水泥凝结时间的测定试验1试验目的 测定水泥达到初凝和终凝所需的时间(凝结时间以试针沉入
13、水泥标准稠度净浆至一定深度所需时间表示),用以评定水泥的质量。掌握GB134689及GB13462001水泥凝结时间的测试方法,正确使用仪器设备。2主要仪器设备 (1)标准法维卡仪(2)水泥净浆搅拌机(3)湿气养护箱 3试验步骤(1)试验前准备 将圆模内侧稍涂上一层机油,放在玻璃板上,调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时,指针应对准标准尺零点。(2)以标准稠度用水量的水,按测标准稠度用水量的方法制成标准稠度水泥净浆后,立即一次装入圆模振动数次刮平,然后放入湿汽养护箱内,记录开始加水的时间作为凝结时间的起始时间。(3)试件在湿气养护箱内养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时,从养护箱中取
14、出圆模放到试针下,使试针与净浆面接触,拧紧螺丝1-2s后突然放松,试针垂直自由沉入净浆,观察试针停止下沉时指针的读数。临近初凝时,每隔5min测定一次,当试针沉至距底板(41)mm即为水泥达到初凝状态。从水泥全部加入水中至初凝状态的时间即为水泥的初凝时间,用“min”表示。(4)初凝测出后,立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板上取下,翻转180,直径大端向上,小端向下,放在玻璃板上,再放入湿气养护箱中养护。(5)取下测初凝时间的试针,换上测终凝时间的试针。(6)临近终凝时间每隔15min测一次,当试针沉入净浆0.5mm时,即环形附件开始不能在净浆表面留下痕迹时,即为水泥的终凝时间。(7)由开
15、始加水至初凝、终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间,用小时(h)和分钟(min)表示。(8)在测定时应注意,最初测定的操作时应轻轻扶持金属棒,使其徐徐下降,防止撞弯试针,但结果以自由下沉为准;在整个测试过程中试针沉入净浆的位置距圆模至少大于10mm;每次测定完毕需将试针擦净并将圆模放入养护箱内,测定过程中要防止圆模受振;每次测量时不能让试针落入原孔,测得结果应以两次都合格为准。4试验结果的确定与评定 (1)自加水起至试针沉入净浆中距底板(41)mm时,所需的时间为初凝时间;至试针沉入净浆中不超过0.5mm(环形附件开始不能在净浆表面留下痕迹)时所需的时间为终凝时间;用小时(h)和分钟
16、(min)来表示。(2)达到初凝或终凝状态时应立即重复测一次,当两次结论相同时才能定为达到初凝或终凝状态。 评定方法:将测定的初凝时间、终凝时间结果,与国家规范中的凝结时间相比较,可判断其合格性与否。2.4 水泥安定性的测定试验1试验目的安定性是指水泥硬化后体积变化的均匀性情况。通过试验可掌握GB134689及GB13462001水泥安定性的测试方法,正确评定水泥的体积安定性。安定性的测定方法有雷氏法和试饼法,有争议时以雷氏法为准。2主要仪器设备 (1)沸煮箱 (2)雷氏夹 (3)雷氏夹膨胀值测定仪(4)其他同标准稠度用水量试验。3试验方法及步骤(1)测定前的准备工作 若采用饼法时,一个样品需
17、要准备两块约100mm100mm的玻璃板;若采用雷氏法,每个雷氏夹需配备质量约为7585g的玻璃板两块。凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹表面都要稍稍涂上一薄层机油。(2)水泥标准稠度净浆的制备 以标准稠度用水量加水,按前述方法制成标准稠度水泥净浆。(3)成型方法1)试饼成型 将制好的净浆取出一部分分成两等份,使之成球形,放在预先准备好的玻璃板上,轻轻振动玻璃板,并用湿布擦过的小刀由边缘向中间抹动,做成直径为70-80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼,然后将试饼放入湿汽养护箱内养护(242)h。2)雷氏夹试件的制备 将预先准备好的雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上,并立即将已制好的标准
18、稠度净浆装满试模,装模时一只手轻轻扶持试模,另一只手用宽约10mm的小刀插捣15次左右,然后抹平,盖上稍涂油的玻璃板,接着立即将试模移至湿汽养护箱内养护(242)h。(4)沸煮1)调整沸煮箱内的水位,使试件能在整个沸煮过程中浸没在水里,并在煮沸的中途不需添补试验用水,同时又保证能在(305)min内升至沸腾。2)脱去玻璃板取下试件,先测量雷氏夹指针尖端间的距离(),精确到0.5mm,接着将试件放入沸煮箱水中的试件架上,指针朝上,试件之间互不交叉,然后在(305)min内加热至沸,并恒沸3h5min。沸煮结束,即放掉箱中的热水,打开箱盖,待箱体冷却至室温,取出试件进行判别(5)试验结果的判别 1
19、)饼法判别 目测试饼未发现裂缝,用直尺检查也没有弯曲时,则水泥的安定性合格,反之为不合格。若两个判别结果有矛盾时,该水泥的安定性为不合格。2)雷氏夹法判别 测量试件指针尖端间的距离(),记录至小数点后1位,当2个试件煮后增加距离()的平均值不大于5.0mm时,即认为该水泥安定性合格,否则为不合格。当2个试件沸煮后的()超过4.0mm时,应用同一样品立即重做一次试验。再如此,则认为该水泥安定性不合格。2.5水泥胶砂强度检验1试验目的 检验水泥各龄期强度,以确定强度等级;或已知强度等级,检验强度是否满足规范要求。掌握国家标准GB/T176711999水泥胶砂强度的测定方法(ISO法),正确使用仪器
20、设备并熟悉其性能。 2主要仪器设备(1)胶砂搅拌机 (2)试模 (3)胶砂振实台 (4)抗折强度试验机 (5)抗压试验机 (6)抗压夹具 (7)刮平尺、养护室等3试验步骤(1)试验前准备 成型前将试模擦净,四周的模板与底板接触面上应涂黄油,紧密装配,防止漏浆,内壁均匀刷一薄层机油。(2)胶砂制备 试验用砂采用中国ISO标准砂,其颗粒分布和湿含量应符合GB/T176711999的要求。1)胶砂配合比 试体是按胶砂的质量配合比为水泥:标准砂:水=1:3:0.5进行拌制的。一锅胶砂成三条试体,每锅材料需要量为:水泥(4502)g;标准砂(13505) g;水(2251)mL。2)搅拌 每锅胶砂用搅拌
21、机进行搅拌。可按下列程序操作:胶砂搅拌时先把水加入锅里,再加水泥,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后,在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入;把机器转至高速再拌30s。停拌90s,在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂,刮入锅中间,在高速下继续搅拌60s,各个搅拌阶段的时间误差应在1s以内。(3)试体成型 试件是40mm40mm160mm的棱柱体。胶砂制备后应立即进行成型。将空试模和模套固定在振实台上,用一个适当勺子直接从搅拌锅里将胶砂分二层装入试模,装第一层时,每个槽里约放300g胶砂,用大播料器垂直架在模套顶部沿每一个模槽来回一次将料层播平,接着振
22、实60次。再装第二层胶砂,用小播料器播平,再振实60次。移走模套,从振实台上取下试模,用一金属直尺以近似90的角度架在试模模顶的一端,然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动,一次将超过试模部分的胶砂刮去,并用同一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。(4)试体的养护1)脱模前的处理及养护 将试模放入雾室或湿箱的水平架子上养护,湿空气应能与试模周边接触。另外,养护时不应将试模放在其他试模上。一直养护到规定的脱模时间时取出脱模。脱模前用防水墨汁或颜料对试体进行编号和做其他标记。,二个龄期以上的试体,在编号时应将同一试模中的三条试体分在二个以上龄期内。2)脱模 脱模应非常小心,可用塑料锤或
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