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《土木工程材料》实验教学大纲
2015-05-20 00:22   审核人:

 

土木工程材料》实验大纲

 (Civil EngineeringMaterials)

课程名称:土木工程材料实验时数:54

适用专业:土木工程

实验类别:课堂实验

数:4

考核方法:考查

人:赵超修订时间:2010.9

人:审核时间:2010.10

 

一、实验目的和意义

土木工程材料实验是《土木工程材料》课程的一个重要组成部分,是与课堂理论教学相配合的一个不可缺少的实践性教学环节。通过实验学生不仅可以巩固所学的理论知识,丰富学习内容,同时还可以使学生初步掌握各种主要土木工程度材料的检验技术与方法,了解仪器设备的性能与使用方法,并可加强学生对材料性能的认识,以利于理论联系实际,学生通过实验操作可以得到实验基本技能的训练,有利于培养独立工作的能力。  

二、实验基本要求

要求学生掌握几种常用土木工程材料实验的基本方法和基本技能,学会对土木工程材料性质和质量的检验手段、检验方法,掌握土木工程材料常用检测仪器的操作。  

三、实验项目

(一)水泥细度试验  

(二)水泥标准稠度用水量试验  

(三)水泥凝结时间试验  

(四)水泥强度试验  

(五)骨料筛分试验  

(六)混凝土拌合物和易性试验  

(七)混凝土强度试验  

(八)钢筋试验  

(九)沥青实验  

 

 

实验一 水泥试验(细度)

1.实验目的

水泥的凝结时间、强度、收缩等都与水泥的细度有关,因此水泥的细度是评定水泥质量的一个指标。用负压筛法测量水泥的细度。

2.实验内容

1)检查负压系统,压力应在40006000Pa范围内。

2)称取过筛(0.9mm方孔筛)水泥试样25g,置于洁净的负压筛中,盖上筛盖并放在筛座上。

3)启动负压筛仪并连续筛析2min,在此期间如有试样粘附于筛盖,可轻轻敲击筛盖使试样落下。 

4)筛毕取下,用天平称取筛余物的质量,精确至0.05g 

结果计算:以筛余量的质量克数乘以4,即得筛余百分数,结果计算至0.1%,并以一次试验结果作为检验结果。 

3.实验任务

用负压筛法测量水泥的细度。  

实验序号

1

实验室名

材料实验室

实验名称

水泥试验(细度)

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

1

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

4

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

负压筛

硅酸盐水泥

负压筛仪

 

4.实验要求及注意事项

结果计算至0.1%,并以一次试验结果作为检验结果。

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

 

 

实验二 水泥试验(标准稠度用水量)

1.实验目的

水泥的凝结时间和安定性测定等都与它们的用水量有关。为了便于检验,必须人为规定一个标准稠度,统一用标准稠度的水泥净浆进行检验。该试验的主要目的就是为凝结时间和安定性试验提供标准稠度的水泥净浆,也可用来检验水泥的需水性。

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。

2.实验内容

1.调整试杆接触玻璃板时指针对准零点。

称取水泥试样500g,量取适量的净水。

3用湿布将搅拌锅和搅拌叶片擦湿,将拌和水倒入搅拌锅内,然后在5s10s内将称好的500g水泥加入水中,防止水和水泥溅出。

4将锅放在搅拌机的锅座上,升至搅拌位置,启动搅拌机,低速搅拌120s,停止15s,同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间,接着高速搅拌120s后停机。

5.搅拌结束后,立即将水泥净浆装入置于玻璃底板上的试模内,用小刀插捣并振动数次,刮去多余的净浆,抹平后迅速将试模和底板移到标准稠度测定仪,并将中心定在试杆下,降低试杆直至与水泥净浆表面接触,拧紧螺丝1s2s后,突然放松,使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。在试杆停止沉入或释放试杆30s时记录试杆距底板之间地距离,升起试杆后,立即擦净,整个操作应在搅拌后1.5min内完成。

试验结果:以试杆沉入净浆并距底板6mm1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量(P),按水泥质量的百分比计。

3.实验任务 

测定试样水泥标准稠度用水量

实验项目卡2

记录号: 

实验序号

2

实验室名

材料实验室

实验名称

水泥试验(标准稠度用水量)

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

4

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

1

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

水泥净浆搅拌机

硅酸盐水泥

标准稠度测定仪

4.实验要求及注意事项

1.最初测定时,应轻轻扶持金属柱,使其徐徐下降,以防试针撞弯,但结果以自由下落为准;在整个测试过程中,试针沉入的位置至少要距圆模内壁10mm。临近初凝时,每隔5min测定一次,临近终凝时,每隔15min测定一次,达初凝或终凝时应立即重复测一次,当两次结论相同时,才能定为到达初凝或终凝状态。每次测定不得让试针落入原针孔,每次测试完毕须将试针擦净并将试模放回湿气养护箱内,整个测试过程要防止试模受振。

2.可以使用能测出与标准中规定方法相同结果的凝结时间自动测定仪,使用时不必翻转试。

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

实验三 水泥试验(凝结时间)

1实验目的

水泥加水拌和后形成水泥浆,水泥浆会逐渐失去可塑性而具有强度。从水泥加水起到开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。从施工的角度,水泥初凝不宜太早,终凝不宜太迟。以保证水泥拌和以后有足够的时间进行施工,施工结束以后能保证强度的发展。凝结时间是评定水泥质量的一个重要指标。凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需的时间表示。

2实验内容

1.称取水泥试样500g,按测定的标准稠度用水量乘以水泥质量数加水,搅拌制备标准稠度的水泥净浆,并记录水泥全部加入水中的时间作为凝结时间的起始时间。

2将试模放置在玻璃板上,内侧涂少许机油。将水泥净浆立即一次装入试模,振动数次刮平,然后放入湿气养护箱内。

3调整测定仪,使试针接触玻璃板时,指针对准零点。测定时从养护箱中取出试模放到试针下,将试针调到与水泥净浆表面刚要接触时止住。拧紧止动螺丝1s2s后,突然放松,让试针垂直自由地沉入水泥净浆。观察试针停止下沉或释放试针30s时指针的读数。

测定时应注意,在最初测定的操作时应轻轻扶持金属柱,使其徐徐下降,以防试针撞弯,但结果以自由下落时为准。

4试件在湿气养护箱中养护至加水后30min后进行第一次测定,以后隔一定时间测一次。临近初凝时,每隔5min测一次;临近终凝时,每隔15min测一次。到达初凝和终凝时应立即重复测一次,两次结论相同时才能定为到初凝或终凝状态。在完成初凝时间测定后,立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板取下,翻转1800,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继续养护。每次测定时,试针贯入的位置至少要距试模内壁10mm,并不得让试针落入原测试孔内,每次测定后,均须将试模放回养护箱内,并将试针擦净,整个测试过程防止试模受振。

试验结果当初凝试针沉至距底板4mm1mm时,为水泥达到初凝状态;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。当终凝试针沉入试体0.5mm时,即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时,为水泥达到终凝状态,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。

3.实验任务

测定水泥的凝结时间。  

实验项目卡3

记录号: 

实验序号

3

实验室名

材料实验室

实验名称

水泥试验(凝结时间)

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

1

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

4

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

凝结时间测定仪

硅酸盐水泥

养护箱

 

4.实验要求及注意事项

1.最初测定时,应轻轻扶持金属柱,使其徐徐下降,以防试针撞弯,但结果以自由下落为准;在整个测试过程中,试针沉入的位置至少要距圆模内壁10mm。临近初凝时,每隔5min测定一次,临近终凝时,每隔15min测定一次,达初凝或终凝时应立即重复测一次,当两次结论相同时,才能定为到达初凝或终凝状态。每次测定不得让试针落入原针孔,每次测试完毕须将试针擦净并将试模放回湿气养护箱内,整个测试过程要防止试模受振。

2.可以使用能测出与标准中规定方法相同结果的凝结时间自动测定仪,使用时不必翻转试体。

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

实验四 水泥试验(强度)

1实验目的

水泥作为主要的胶凝材料,其强度对结构混凝土的强度有决定性的影响。水泥的强度用标准的水泥胶砂试件抗折和抗压强度来表示,并根据强度测定值来划分水泥的强度等级。 

2实验内容

1称料。水泥与标准砂的质量比为13,水灰比为0.50。每成型三条试条需秤量水泥450 g,标准砂1350 g,水225mLWC0.50)。

2搅拌。把水加入锅中,再加入水泥,把锅放在固定架上,上升至固定位置。然后立即开动机器,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,时间误差应在±1s以内。将粘在叶片上的胶砂刮下。

3成型。胶砂制备后立即进行成型。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个模槽来回一次将料层插平,接着振实60次,再装入第二层胶砂,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。在试模上作标记或加字条标明试件编号和试件相对于振实台的位置。

4养护与脱模。将成型好的试件连试模送入标准养护箱(温度(201)℃,湿度大于90%)养护(222)h,然后取出脱模。硬化较慢的水泥允许延期脱模,但须记录脱模时间。

试件脱模后应立即放入恒温箱水槽中养护,试件间应留有空隙,水面至少高出试件5cm

5强度试验

1抗折强度

①各龄期试件,规定在24h15min48h30min72h45min7d2h28d8h时间内进行强度试验。 

②到时间后,取出三条试件先进行抗折试验。测试前须先擦去试件表面的水分和砂粒,清洁夹具的圆柱表面。 

③将试件一个侧面放在试验机支撑圆柱上,试件长轴垂直于支撑圆柱,通过加荷圆柱以5010Ns的速度均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上,直至折断。 

④保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验。 

⑤抗折强度可按下式计算(精确至0.01): 

 

                                  Rf= 1.5Ff L /b3

 

式中  Ff——抗折破坏荷载(N);

L——两支撑圆柱间距离,100mm

b——试件宽度,40mm

h——试件高度,40mm

⑥以三个试件的算术平均值作为抗折强度试验结果。当三个强度值中有一个超过平均值 

的土10%时,应剔除后再平均作为抗折强度试验结果。

2抗压强度试验

①抗折试验后的两个断块应立即进行抗压强度试验,抗压试验须用抗压夹具进行,试件的受压面为40mm´40mm。测定前应先清除试件受压面与加压板间的砂粒或杂质。测定时

应以试件侧面作为受压面,并使夹具对准压力机压板中心。

②加荷速度控制在(2.4±0.2kN/s范围内,均匀地加荷直至破坏。 

抗压强度按下式计算(精确至0.1MPa): 

 

                                                       Rc= Fc / A

 

式中  Fc—一抗压破坏荷载(kN);

     A—一受压面积 (40mm´40mm=1600mm2)

④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抗压强度试验结果。如六个测定值中有一个超出六个平均值的土10%,就应剔除这个结果,而以剩下五个的平均值为结果。如果五个测定值中再有超出它们平均值土10%的,则此组结果作废。

3.实验任务

测量水泥胶砂强度  

实验项目卡4

记录号: 

实验序号

4

实验室名

材料实验室

实验名称

水泥试验(强度)

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

1

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

4

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

胶砂搅拌机

硅酸盐水泥,

胶砂振动台

标准砂

水泥电动抗折试验机

压力试验机及抗压夹具

 

4.实验要求及注意事项

1.如经24h养护,会因脱模对强度造成损害时,可以延迟至24h以后脱模,但在试验报告中应予说明。  

2.试体成型实验室的温度应保持在20℃±2℃,相对湿度应不低于50%;水泥试样、拌和、仪器和用具的温度应与试验室一致。

3.试件带模养护的养护箱或雾室的温度为20℃±1℃,相对湿度应不低于90%

4.试体养护池水温度应在20℃±1℃范围内。

5.试验室空气温度和相对湿度及养护池水温在工作期间每天至少记录一次。

6.养护箱或雾室的温度与相对湿度至少每4h记录一次,在自动控制的情况下记录次数可以酌减至一天记录二次。在温度给定范围内,控制所设定的温度应为此范围中值。

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

实验五 骨料(细骨料筛分析试验)

1.实验目的

通过砂子筛分试验,绘出颗粒级配曲线,并计算砂的细度模数,由此可以确定砂的级配好坏和粗细程度。砂的级配好坏和粒度大小,对于混凝土的水泥用量具有显著的影响

2实验内容

   1.称取烘干试样500g,精确到1g

   2.将试样倒入按孔径大小从上到下组合的套筛(附筛底)上,然后进行筛分。将套筛置于摇筛机上,摇10min;取下套筛,按筛孔大小顺序再逐个用手筛,筛至每分钟通过量小于试样总量的0.1%为止。通过的试样并入下一号筛中,并和下一号筛中的试样一起过筛,按此顺序进行,直至各号筛全部筛完为止。

3.称出各号筛的筛余量,精确至1g,试样在各号筛上的筛余量不得超过按下式计算出的量:

式中:——在一个筛上的筛余量,g

--筛面面积,mm2

——筛孔尺寸,mm

超过时应按下列方法之一进行处理:

1)将该粒级试样分成少于上式计算出的量,分别筛分,并以筛余量之和作为该号筛的筛余量。

2)将该粒级及以下各粒级的筛余混合均匀,称出其质量,精确至1g。再用四分法缩分为大致相等的两份,取其中一份,称出其质量,精确至1g,继续筛分。计算该粒级及以下各粒级的分计筛余量时应根据缩分比例进行修正。

4.试验结果

(1)计算分计筛余百分率:各号筛的筛余量与试样总量之比,计算精确至0.1%

(2)计算累计筛余百分率:该号筛的筛余百分率加上该号筛以上各筛余百分率之和,计算精确至0.1%。筛分后,如每号筛的筛余量与筛底的剩余量之和与原试样质量之差超过1%时,须重新试验。

(3)砂的细度模数可按下式计算,精确至0.01:

式中:A1A6分别为4.75mm150μm六个筛上的累计筛余率。

(4)累计筛余百分率取两次试验结果的算术平均值,精确至1%。细度模数取两次试验结果的算术平均值,精确至0.1。如两次试验的细度模数之差超过0.02时,须重新检验。

3.实验任务

测量试样砂子的级配情况和粗细程度。  

 

实验项目卡5

记录号: 

实验序号

5

实验室名

材料实验室

实验名称

细骨料筛分析试验

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

1

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

4

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

方孔标准筛

烘箱

天平

摇筛机

 

4.实验要求及注意事项

如砂的含泥量超过15%,要先用水洗后烘干,才能使用。

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

实验六 混凝土拌合物和易性试验

1实验目的

混凝土拌合物应具有适应构件尺寸和施工条件的和易性,即应具有适宜的流动性和良好的粘聚性与保水性,借以保证施工质量,从而获得均匀密实的混凝土。测定混凝土拌合物和易性最常用的方法是测定它的坍落度与坍落扩展度或维勃稠度。测定混凝土拌合物的流动性,并评价其粘聚性与保水性。

2实验内容

  (1)润湿坍落度筒和底板,在坍落度筒内壁和底板上应无明水。底板应放置在坚实的水平面上,并把筒放在底板中心,然后用脚踩住两边的踏脚板,坍落度筒在装料时应保持固定的位置。

  (2)将拌制的混凝土试样分三层均匀地装入筒内,使捣实后每层高度为筒高的13左右。每层用捣棒插捣25次,插捣应沿螺旋方向由外向中心进行,每次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时,捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时,捣棒应贯穿整个深度,插捣第二层和顶层时,捣棒应插透本层至下一层的表面;浇灌顶层时,混凝土应灌到高出筒口。插捣过程中,如混凝土沉落到低于筒口,则应随时添加。顶层插捣完后,刮去多余的混凝土,并用抹刀抹平。

  (3)清除筒边底板上的混凝土后,垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在510s内完成;从开始装料到提坍落度筒的整个过程应不间断地进行,并应在150s内完成。

  (4)提起坍落度筒后,测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差,即为该混凝土拌和物的坍落度值;坍落度筒提离后,如混凝土发生崩坍或一边剪坏现象,则应重新取样另行测定;如第二次试验仍出现上述现象,则表示该混凝土和易性不好,应予记录备查。

  (5)测定坍落度的同时,可用目测方法评定混凝土拌和物的下列性质,见表,并记录备查。

混凝土拌和物目测性质评定标准表

目 测 性 质

评 定 标 准

分 级

棍度

按插捣混凝土拌和物时难易程度评定

表示插捣容易

表示插捣时稍有石子阻滞的感觉

表示很难插捣

含砂情况

按拌和物外观含砂多少而评定

表示用馒刀抹拌和物表面时,一两次即可使拌和物表面平整无蜂窝。

表示抹五、六次才可使表面平整无蜂窝。

表示抹面困难,不易抹平,有空隙及石子外露等现象。

保水性

指水分从拌和物中析出程度。评定方法: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骨料外露,则表明此混凝土拌和物的保水性能不好;如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出,则表示此混凝土拌和物的保水性良好。

粘聚性

观测拌和物各组成分相互粘聚情况。评定方法:用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打,此时如果锥体逐渐下沉,则表示粘聚性良好;如锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象,则表示粘聚性不好。

 

  (6)当混凝土拌和物的坍落度大于220mm时,用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径,在这两个直径之差小于50mm的条件下,用其算术平均值作为坍落扩展度值;否则,此次试验无效。

  如发现粗骨料在中央集堆或边缘有水泥浆析出,表示此混凝土拌和物抗离析性不好,应予记录。

⑤观察坍落后的混凝土试体的粘聚性及保水性。粘聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打,此时如果锥体逐渐下沉,则表示粘聚性良好,如果锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象,则表示粘聚性不好。保水性以混凝土拌合物稀浆从底部析出的程度来评定,锥体部分的混凝土因失浆而骨料外露,则表明此混凝土拌合物的保水性能不好;如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出,则表示此混凝土拌合物保水性良好。

⑥当混凝土拌合物的坍落度大于220mm时,用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径,在这两个直径之差小于50mm的条件下,用其算术平均值作为坍落扩展度值;否则,此次试验无效。

如果发现粗骨料在中央集堆或边缘有水泥浆析出,表示此混凝土拌合物抗离析性不好,应予记录。

⑦混凝土拌合物坍落度和坍落扩展度值以毫米为单位,测量精确至1mm,结果表达修约至5mm

3.实验任务

测定混凝土的和易性。  

实验项目卡6

记录号: 

实验序号

6

实验室名

材料实验室

实验名称

混凝土拌合物和易性试验

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

1

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

4

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

搅拌机

硅酸盐水泥,砂,石

天平

台称

标准圆锥坍落筒

 

4.实验要求及注意事项

如果坍落度不符合设计要求,就应立即调整配合比。具体地说,当坍落度过小时,应保持水灰比不变,适当添加水泥和水;当坍落度过大时,则应保持砂率不变,适当添加砂与石子;当粘聚性不良时,应酌量增大砂率(增加砂子用量);反之,若砂浆显得过多时,则应酌量减少砂率(可适当增加石子用量)。根据实践经验,要使坍落度增大10mm,水泥和水各需添加约2%(相当于原用量);要使坍落度减少10mm,则砂子和石各添加约2%(相当于原用量)。添加材料后,应重新测坍落度。调整时间不能拖得太长。从加水时算起,如果超过0.5h,则应重新配料拌和,进行试验。

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

 

实验七 混凝土抗压强度试验

1实验目的

测定混凝土立方体试件的抗压强度

2实验内容

1.试件从养护地点取出后应及时进行试验,将试件表面与上下承压板面擦干净。

2.将试件安放在试验机的下压板上,试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验机下压板中心对准,开动试验机,当上压板与试件接近时,调整球座,使接触均衡。

3.在试验过程中应连续均匀地加荷,混凝土强度等级<C30时,加荷速度取每秒钟0.30.5MPa;混凝土强度等级≥C30且<C60时,取每秒钟0.50.8MPa;混凝土强度等级≥C60时,取每秒钟0.81.0MPa

4.当试件接近破坏开始急剧变形时,应停止调整试验机油门,直至破坏。然后记录破坏荷载。

4.2.4试验结果

1.混凝土立方体抗压强度应按下式计算:(精确至0.1MPa

式中:——混凝土立方体抗压强度,MPa

——试件破坏荷载,N

——试件承压面积,mm2

2.取三个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值(精确至0.1MPa)。三个测值中的最大值或最小值中如有一个与中间值的差值超过中间值的15%时,则舍去最大值和最小值取中间值。如最大值和最小值与中间值的差值均超过中间值的15%,则该组试件的试验结果无效。

3.实验任务

测定混凝土立方体试件的抗压强度

 

实验项目卡7

记录号: 

实验序号

7

实验室名

材料实验室

实验名称

混凝土抗压强度试验

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

1

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

4

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

压力试验机

硅酸盐水泥,砂,石

 

4.实验要求及注意事项

混凝土强度等级<C60时,用非标准试件测得的强度值均应按下表规定乘以尺寸换算系数。当混凝土强度等级≥C60时,宜采用标准试件;使用非标准试件时,尺寸换算系数应由试验确定。

抗压强度换算系数

试件尺寸/mm

换算系数

100×100×100

0.95

150×150×150

1.0

200×200×200

1.05

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

实验八 钢筋试验

1实验目的

测定钢筋的抗拉强度、伸长率、断面收缩率,检验钢筋的冷弯性能。

2实验内容

2.1.1抗拉试验 

 (1)试验准备

  首先测量试样标距两端和中间这三个截面处的尺寸,对于圆试样,在每一横截面内沿互相垂直的两个直径方向各测量一次,取其平均值。用测得的三个平均值中最小的值计算试样的原始横截面面积A

  (2)上屈服强度和下屈服强度的测定。

  图解方法:试验时记录力-延伸曲线或力-位移曲线。从曲线图读取力首次下降前的最大力和不计初时瞬时效应时屈服阶段中的最小力或屈服平台的恒定力。将其分别除以试样原始横截面积,得到上屈服强度和下屈服强度。仲裁试验采用图解方法。
  指针方法:试验时,读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力和不计初时瞬时效应时屈服阶段中指示的最小力和首次停止转动的指示的恒定力。将其分别除以试样原始横截面积,得到上屈服强度和下屈服强度(σs)。
  可以使用自动装置(如微处理机等)或自动测试系统测定上屈服强度和下屈服强度,可以不绘制拉伸曲线图

  (3)抗拉强度测定

  抗拉强度可以采用图解法或指针法测定。
  对于呈现明显屈服(不连续屈服)现象的金属材料,从记录的力-延伸或力-位移曲线图,如图1-4,或从测力度盘,读取过了屈服阶段之后的最大力;对于呈现无明显屈服(连续屈服)现象的金属材料,从记录的力-延伸或力-位移曲线图,或从测力度盘,读取试验过程中的最大力。最大力除以试样原始横截面积(A)得到抗拉强度(σb)。


  可以使用自动装置(如微处理机等)或自动测试系统测定上抗拉强度,可以不绘制拉伸曲线图。

  (4)断后伸长率的测定

为了测定断后伸长率,应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上,并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距。对于小横截面试样和低伸长率试样更应注意这一点。

  (5)断面收缩率的测定

测量时,将试样断裂部分仔细地配接在一起,使其轴线处于同一直线上。对于圆形横截面试样,在缩颈最小处相互垂直方向测量直径,取其算术平均值计算最小横截面积;对于矩形横截面试样,测量缩颈处的最大宽度和最小厚度,两者之乘积为断后最小横截面积。断裂后最小横截面积的测定应准确到±2%
  原始横截面积A0与断后最小横截面积A1之差除以原始横截面积的百分率得到断面收缩率Ψ。

2.2.2 冷弯试验

以采用支辊式弯曲装置为例介绍试验步骤与要求。

  (1)试样放置于两个支点上,将一定直径的弯心在试样两个支点中间施加压力,使试样弯曲到规定的角度,或出现裂纹、裂缝、断裂为止。

  (2)试样在两个支点上按一定弯心直径弯曲至两臂平行时,可一次完成试验,也可先按(1)弯曲至90°,然后放置在试验机平板之间继续施加压力,压至试样两臂平行。

  (3)试验时应在平稳压力作用下,缓慢施加试验力。

  (4)弯心直径必须符合相关产品标准中的规定,弯心宽度必须大于试样的宽度或直径,两支辊间距离为(d+30)±0.50mm,并且在试验过程中不允许有变化。

  (5)试验应在1035℃下进行,在控制条件下,试验在23±2℃下进行。

  (6)卸除试验力以后,按有关规定进行检查并进行结果评定。

3.实验任务

测定钢筋的抗拉强度、伸长率、断面收缩率,检验钢筋的冷弯性能。

实验项目卡8

记录号: 

实验序号

8

实验室名

材料实验室

实验名称

钢筋试验

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

1

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

4

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

万能试验机

钢筋

冷弯试验机或万能试验机

钢筋打点机

 

4.实验要求及注意事项

能用引伸计测定断后标距的试验机,引伸计标距应等于试样原始标距,无需标出试样原始标距的标记。以断裂时的总延伸作为伸长测量时,为了得到断后伸长率,应从总延伸中扣除弹性延伸部分

试验前在平行长度的一段处作一很小的标记。使用调节到标距的分规,以此标记为圆心划一圆弧。拉断后,将拉断的试样置于一装置上,最好借助螺丝施加轴相力,以使其在测量时牢固地对接在一起。以原圆心为圆心,以相同的半径划第二个圆弧。用工具显微镜或其他合适的仪器测量两个圆弧之间的距离即为断后伸长,准确至±0.02mm。为使划线清晰可见,试验前涂上一层染料。

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

实验九 沥青试验

1实验目的

测定沥青的软化点,可以评定粘稠沥青的热稳定性。测定沥青的软化点,可以评定粘稠沥青的热稳定性。

测定沥青的延度,可以评价粘稠沥青的塑性变形能力。

测定沥青的针入度,以评价道路粘稠石油沥青的粘滞性。

2实验内容

2.1.1软化点试验 

1)制备试样 

  ①将试样环置于涂有隔离剂的金属板上,按规定方法准备好沥青试样,然后缓缓注入试样环内至略高出环面为止。如估计软化点高于120℃,则试样环和金属底板均应预热至80℃~100℃。

  ②试样在室温冷却30min后,用环夹夹着试样环,并用热刮刀刮除环面上的试样,务使与环面齐平。

试样软化点在80℃以下者,试验步骤如下

  (2)将装有试样的试样环连同金属板置于5℃±0.5℃水的恒温水槽中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中。

  (3)烧杯内注入新煮沸并冷却至5℃的蒸馏水,水面略低于立杆上的深度标记。

  (4)从恒温水槽中取出盛有试样的试样环放置在支架中层板的圆孔中,并套上定位环;然将整个环架放入烧杯中,调整水面至深度标记,并保持水温为5℃±0.5℃。环架上任何部分不得附有气泡。将温度计由上层板中心孔垂直插入,使端部测温头底部与试样环下面齐平。

  (5)将烧杯移至放有石棉网的加热炉具上,然后将钢球放在定位环中间的试样中央,立即开动振荡搅拌器,使水微微振荡,并开始加热,使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升5℃±0.5℃。在加热过程中,应记录每分钟上升的温度值,如温度上升速度超出此范围时,则试验应重做。

  (6)试样受热软化逐渐下坠,至与下层底板表面接触时,立即读取温度,准确至0.5℃。

试样软化点在80℃以上者,试验步骤如下:

  (2)将装有试样的试样环连同金属底板置于装有32℃±1℃甘油的恒温槽中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于甘油中。

  (3)在烧杯内注入预先加热至32℃的甘油,其液面略低于立杆上的深度标记。

  (4)从恒温槽中取出装有试样的试样环,按上述方法进行测定,准确至1℃。

2.1.2 延度试验

1)制备试样

   ①将隔离剂拌和均匀,涂于清洁干燥的试模底板和两个侧模的内侧表面,并将试模在试模底板上装妥。

   ②将热融的沥青试样仔细自试模的一端至另一端往返数次缓缓注入模中,最后略高出试模。注意:灌模时勿使气泡混入。

   ③试件在室温中冷却30min40min,然后置于规定试验温度±0.1℃的恒温水槽中,保持30min后取出,用热刮刀刮除高出试模的沥青,使沥青面与试模面齐平。沥青的刮法应自模的中间刮向两端,且表面应刮得平滑。将试模连同底板再浸入规定试验温度的水槽中1h1.5h

  (2)检查延度仪拉伸速度是否符合规定要求,然后移动滑板使其指针正对标尺的零点。将延度仪注水,并保温达试验温度±0.5℃。

  (3)将保温后的试件连同底板移入延度仪的水槽中,从底板上取下试件,将试模两端的孔分别套在滑板及槽端固定板的金属柱上,取下侧模。水面距试件表面应不小于25mm。

  (4)开动延度仪,并注意观察试样的延伸情况。在试验时,如发现沥青细丝浮于水面或沉入槽底时,则应在水中加入酒精或食盐调整水的密度至与试样密度相近后,再重新试验。

  (5)试件拉断时,读取指针所指标尺上的读数,以cm表示。在正常情况下,试件延伸时应成锥尖状,拉断时实际断面接近于零。如不能得到这种结果,则应在报告中注明。

  报告:同一试样,每次平行试验不少于三个,如三个测定结果均大于100cm时,试验结果记作">100cm";特殊需要也可分别记录实测值。如三个测定结果中,有一个以上的测定值小于100cm时,若最大值或最小值与平均值之差满足重复性试验精度要求,则取三个测定结果的平均值的整数作为延度试验结果,若平均值大于100cm,记作">100cm";若最大值或最小值与平均值之差不符合重复性试验精度要求时,试验应重新进行。

2.1.3 针入度试验

1)沥青试样准备方法

    ①将装有试样的盛样器带盖放入恒温烘箱中,当石油沥青试样中含有水分时,烘箱温度80℃左右,加热至沥青全部熔化后供脱水用。当石油沥青中无水分时,烘箱温度宜为软化点温度以上90℃,通常为135℃左右。沥青试样不得直接采用电炉或煤气炉明火加热。

    ②当石油沥青试样中含有水分时,将盛样器皿放在可控温的砂浴、油浴、电热套上加热脱水,不得已采用电炉、煤气炉加热脱水时必须加放石棉垫。时间不超过30min,并用玻璃棒轻轻搅拌,防止局部过热。在沥青温度不超过100℃的条件下,仔细脱水至无泡沫为止,最后的加热温度不超过软化点以上100℃(石油沥青)或50℃(煤沥青)。

    ③将成样器中的沥青通过0.6mm的滤筛过滤。

  (2)制备试样方法

    过滤后不等冷却立即一次将试样灌入盛样皿中,试样深度应超过预计针入度值10mm,盖上盛样皿,以防落入灰尘。盛有试样的盛样皿在15℃~30℃室温中冷却1h1.5h(小盛样皿)、1.5h2h(大盛样皿)或2h2.5h(特殊盛样皿)后移入保持规定试验温度±0.1℃的恒温水槽中1h1.5h(小盛样皿)、1.5h2h(大盛样皿)或2h2.5h(特殊盛样皿)。

  (3)调整针入度仪使之水平。检查针连杆和导轨,以确认无水和其它外来物,无明显摩擦。用三氯乙烯或其它溶剂清洗标准针,并拭干。将标准针插入针连杆,用螺丝固紧。按试验条件,加上附加砝码。

  (4)取出达到恒温的盛样皿,并移入水温控制在试验温度±0.1℃(可用恒温水槽中的水)的平底玻璃皿中的三脚架上,试样表面以上的水层深度不少于10mm

  (5)将盛有试样的平底玻璃皿置于针入度仪的平台上。慢慢放下针连杆,用适当位置的反光镜或灯光反射观察,使针尖恰好与试样表面接触。拉下刻度盘的拉杆,使与针连杆顶端轻轻接触,调节刻度盘或深度指示器的指针指示为零。

  (6)开动秒表,在指针正指5s的瞬时,用手紧压按钮,使标准针自动下落贯入试样,经规定时间,停压按钮使针停止移动。

  (7)拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端接触,读取刻度盘指针或位移指示器的读数,准确至0.50.1mm)。

  (8)同一试样平行试验至少三次,各测试点之间及与盛样皿边缘的距离不应少于10mm。每次试验后应将盛有盛样皿的平底玻璃皿放入恒温水槽,使平底玻璃皿中水温保持试验温度。每次试验应换一根干净的标准针或将标准针取下用蘸有三氯乙烯溶剂的棉花或布揩净,再用干棉花或布擦干。

  (9)测定针入度大于200的沥青试样时,至少用三支标准针,每次试验后将针留在试样中,直至三次平行试验完成后,才能将标准针取出。

  报告

针入度(0.1mm)

允许差值(0.1mm)

049

2

50149

4

150249

12

250500

20

        平行试验结果极差的允许偏差范围

同一试样三次平行试验结果的最大值和最小值之差在表7-1所列允许偏差范围内时,计算三次试验结果的平均值,取整数作为针入度试验结果,以0.1mm为单位。当试验值不符此要求时,应重新进行。

3.实验任务

测定沥青的软化点,可以评定粘稠沥青的热稳定性。测定沥青的软化点,可以评定粘稠沥青的热稳定性。

测定沥青的延度,可以评价粘稠沥青的塑性变形能力。

测定沥青的针入度,以评价道路粘稠石油沥青的粘滞性。

实验项目卡9

记录号: 

实验序号

9

实验室名

材料实验室

实验名称

沥青试验

实验类型

验证型

实验要求

必选

实验学时数

1

计划学时

4

实验人数

40

每组人数

4

使用教材

土木工程材料

编著者

邢振贤

所用主要设备

材料与试剂

环与球软化点仪

沥青

延度仪

针入度仪

 

4实验要求和注意事项

测定沥青的软化点:当试样软化点小于80℃时,重复性试验的允许差为1℃,复现性试验的允许差为4℃。当试样软化点等于或大于80℃时,重复性试验的允许差为2℃,复现性试验的允许差为8

测定沥青的延度:当试验结果小于100cm时,重复性试验的允许差为平均值的20%;复现性试验的允许差为平均值的30%

测定沥青的针入度:当试验结果小于500.1mm)时,重复性试验的允许差为20.1mm),复现性试验的允许差为40.1mm)。当试验结果等于或大于500.1mm)时,重复性试验的允许差为平均值的4%,复现性试验的允许差为平均值的8%

5.主要参考

《土木工程材料课程试验指导书》

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