《土木工程材料》实验指导书.doc
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1、土木工程材料实验指导书主编:刘奋醒 田尔布 专业: 班级: 学号: 姓名: 组号: 组员: 三明学院建筑工程学院编制2018年1月1实验学生守则为保证实验教学工作的顺利开展,要求广大同学严格执行学生实验守则,具体规定如下:1.实验室是进行科学实验的重要场所,进入实验室必须遵守各项规则制度,保持室内整洁、肃静和优良的实验环境。2.要到指定的房间进行实验,不得进入与本次实验无关的房间,不得乱动仪器设备(特别是电器开关),以免发生人身伤害和损坏仪器设备。3.实验前必须预习实验指导书和与实验相关的国家标准和实验规程,了解有关仪器设备的性能及使用方法,要做到原理清楚、方法正确、操作规范。4.要爱护仪器设
2、备,遵守操作规程,注意人身及设备的安全。操作过程中发生故障要及时报告指导老师。因违反操作规程而引起的一切后果自负。5.要以严肃的态度、严谨的作风、严密的方法进行实验。各实验小组所用的仪器设备、用具及实验台不得随意交换。实验结束后,应将所有的仪器设备整理清点,并经指导教师验收签字后方可离开。如有损坏仪器设备者要依据学院有关规定进行处理。6.实验期间严禁抽烟、嬉笑打闹和使用通讯工具,否则指导老师和实验室管理人员有权停止其进行实验。情节严重者要交学生处进行处理。7.在完成好教学大纲规定的实验任务后,实验室继续向广大同学开放,欢迎大家参与科研工作,为今后进行科技创新培养基本的实验研究技能。目 录1、实
3、验一 材料基本性质实验-22、实验二 水泥实验(一)- -73、实验三 水泥实验(二)-114、实验四 混凝土用骨料筛分实验-135、实验五 普通混凝土实验(一)-176、实验六 普通混凝土实验(二)-217、实验七 水泥砂浆实验验-238、实验八 石油沥青实验-25 实验一 材料基本性质实验一、密度实验 密度是材料在密实状态下单位体积的质量。各种土木工程材料试样均可进行密度测定。本实验以水泥为试样。(一)主要仪器1.李氏瓶。形状与尺寸如图1图1 李氏瓶2.电子天平(称量6Kg,感量1g)、漏斗、小勺、滤纸等。(二)实验步骤1.将无水煤油注入李氏瓶至凸颈下部01mL刻度线范围内。记下刻度数,用
4、滤纸将瓶颈内液面上部内壁吸附的煤油仔细擦净。将注有煤油的李氏瓶放入恒温水槽内,使刻度线以下部分浸入水中,水温控制在(200.5),恒温30min后读出液面的初体积V1(以弯液面下部切线为准),精确到0.05mL。2.从恒温水槽中取出李氏瓶、擦干外表面、放于电子天平上,称得初始质量,m1。3.用小匙将试样60-90g徐徐装入李氏瓶中,下料速度不得超过瓶内液体浸没物料的速度,以免阻塞。如有阻塞,应将瓶微倾且摇动,使物料下沉后再继续添加,直至液面上升接近20mL的刻度时为止。4.排除瓶中气泡。以左手指捏住瓶颈上部,右手指托着瓶底,左右摆动或转动,使其中气泡上浮,每3-5s观察一次,直至无气泡上升为止
5、。同时将瓶倾斜并缓缓转动,以便使瓶内煤油将粘附在瓶颈内壁上的物料洗人煤油中。5.将瓶置于电子天平上称出加入物料后的最终质量m2,再将瓶放入恒温水槽中,在相同水温下恒温30min,读出第二次体积读数V2。(三)结果计算1.按下式计算试样密度(精确至0.01gcm3):2.以两次实验结果的平均值作为密度的测定结果。两次实验结果的差值不得大于0.02gcm3,否则应重新取样进行实验。3.实验记录编号V1(mL)V2(mL)m1(g)m2(g)(gcm3)密度平均值(gcm3)12二、表观密度实验表观密度又称体积密度,是指材料包含自身孔隙在内的单位体积的质量。.砂的表观密度实验(一)实验目的和意义 测
6、定砂的表观密度,以此评定砂的质量。砂的表观密度也是进行混凝土配合比设计的必要数据之一。(二)主要仪器设备1.电子天平:称量6Kg,感量1g。2.容量瓶:容积为500ml。3.烘箱、浅盘、料勺、滴管、漏斗等。(三)实验步骤1.称取烘干试样300g(G0),精确至1g,通过漏斗加入容量瓶,然后注入半瓶自来水,用手旋转摇动容量瓶使砂样在水中充分摇动以排除气泡。2.静置30min后,用滴管小心添水使水面与瓶颈刻度线平齐,擦干瓶外水分,称出其质量(G1)g,精确至1g。3.倒出瓶中水和试样,洗净容量瓶内外,再向容量瓶内注入自来水至瓶颈刻度线,擦干瓶外水分,称出其质量(G2)g,精确至1g。(四)实验结果
7、1.试样的表观密度按下式计算:(精确至0.01g/cm3) 式中 砂的表观密度,g/cm3; 烘干试样的质量,g; 试样、水及容量瓶的总质量,g; 水及容量瓶的总质量,g。以两次测定结果的平均值为实验结果,两次测定结果的误差不得大于0.02g/cm3,否则应重新取样进行实验。2.实验记录编号G0(g)G1(g)G2(g)(g/cm3)平均值(g/cm3)12.卵石或碎石的表观密度实验(简易法)(一)实验目的和意义石子的表观密度与石子的矿物成分有关。测定石子的表观密度,可以鉴别石子的质量,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。此法可用于最大粒径不大于37.5mm的卵石或碎石。(
8、二)主要仪器设备1.电子天平:最大称量6kg,感量1g。2.口杯、玻璃片、烘箱、蒸发皿、毛巾、小烧杯等。 表观密度实验所需试样数量(表一)最大粒径,mm小于26.531.537.5最少试样质量,kg2.03.04.0(三)实验步骤1.将浸水饱和后的试样(蒸发皿的容量),装入口杯中。注入自来水,用玻璃片覆盖杯口。以上下左右摇晃的方法排除气泡。2.气泡排尽后,向杯中添加自来水,直至水面凸出杯口边缘。然后用玻璃片沿杯口迅速滑行,使其紧贴杯口水面。擦干口杯外水分后,称出试样、水、口杯和玻璃片总质量G1(g)。3.将口杯中试样倒入蒸发皿,放入烘箱中于(1055)下烘干至恒量,待冷却至室温后,下次实验称取
9、其质量G0,精确至1g。4.将口杯洗净并重新注入饮用水,用玻璃片紧贴杯口水面,擦干口杯外水分后,称出水、口杯和玻璃片总质量G2(g)。(四)实验结果 1.试样的表观密度按下式计算: 式中: 石子的表观密度,g/cm3;子烘干试样的质量,g;试样、水、口杯和玻璃片的总质量,g;水、口杯和玻璃片的总质量,g;以两次测定结果的平均值为测定值,两次测定结果之差应小于0.02g/cm3,否则应重新取样进行实验。2.实验记录编号G0(g)G1(g)G2(g)(g/cm3)平均值(g/cm3)12三.砂的堆积密度实验(一)实验目的和意义 测定砂的堆积密度并计算空隙率,借以评定砂的质量。砂的堆积密度也是混凝土
10、配合比设计必需的重要数据之一。在运输中,可以根据砂的堆积密度换算砂的运输质量和体积。(二)仪器设备1.电子天平:称量6kg,感量1g。2.容量筒:圆柱形金属桶,内径108mm,净高109mm,壁厚2mm,筒底厚约5mm,容积为1L(0.001m3)。3.料勺、盘、直尺等。(三)实验步骤1.称容量筒质量G1(kg),2.用料勺将试样徐徐装入从容量筒,加料高度距容量筒口不应超过50mm,让试样以自由落体落下,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。3.用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平,称出试样和容量筒的总质量G2kg,精确至1g。(四)实验结果1.堆积密度按下式计算
11、:式中:堆积密度,kg/m3;容量筒质量,g;试样和容量筒的总质量,g;容量筒的容积,m3。2.空隙率按下式计算(精确至1%): 式中:砂的空隙率;砂的表观密度; 砂的堆积密度。堆积密度取两次实验结果的算术平均值,精确至10kg/m3。空隙率取两次实验结果的算术平均值,精确至1%。3实验记录编号V(L)G1(g)G2(g)(kg/m3)平均值(kg/m3)空隙率 (%)12实验二 水泥实验(一)一、水泥标准稠度用水量测定。(一)实验目的 水泥的凝结时间和安定性都与用水量有关,为了消除条件的差异,有利于比较,水泥净浆必须有一个标准的稠度,本实验就是为了测定水泥净浆达到标准稠度的用水量,以便为进行
12、凝结时间和安定性实验作好准备。(二)主要仪器设备1.水泥净浆搅拌机 由搅拌锅、搅拌叶片、传动机构和控制系统组成,搅拌叶片以双转双速转动。2.标准稠度与凝结时间测定仪(维卡仪) 锥体滑动部分的总质量为3002g。3.电子天平(称量6Kg,感量1g)。4.浅盘、刮平刀、毛巾、量筒、小刀、润滑油。(三)实验步骤1.实验前须检查仪器金属棒能否自由滑动;试杆降至模顶面位置时,指针应对准标尺零点;搅拌机运转正常等。2.标准稠度用水量可用调整水量和不变用量两种方法中的任一种来测定,如发生矛盾时,以前者为准。3.水泥净浆的拌制 拌和前,搅拌锅和搅拌叶片需用湿布擦过。称取500g水泥(高铝水泥45g+普通硅酸盐
13、水泥455g)试样。采用调整水量方法时,拌和用水量为137.5ml,拌和前,先将水加入搅拌锅内,然后再加入水泥试样,拌和时,先将搅拌锅放到搅拌机锅座上,升至搅拌位置,将开关拔至自动位置,然后按下启动按钮。整个搅拌过程自动控制(搅拌过程为慢速搅拌120s,停拌15s,接着快速搅拌120s后停机)。4.标准稠度测定拌和结束后,立即将拌好的水泥净浆装入已置于玻璃板上的试模中,用小刀插捣、轻轻振动数次,刮去多余的净浆。抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上,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1-2s后,突然放松,使试杆垂直自由地沉入水泥浆中。在试杆停止沉入或释放试杆30s时,记
14、录试杆距底板之间的距离。升起试杆后立即擦净。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。(四)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净浆。其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量,按水泥质量的百分比计。 式中:m1-水泥净浆达到标准稠度时的拌和用水量(g) m2 水泥质量(g)(五)实验记录水泥试样质量(g)加水量(ml)试杆下沉深度S(mm)标准稠度用水量P() 高铝水泥 (45g) 普通硅酸水泥 (455g)二、水泥凝结时间测定(一)实验目的 测定水泥从加水入后至开始凝结(初凝)以及凝结完了(终凝)所经历的时间,用它评定水泥的性质,以利于满足施工要求。(二)主要仪器设备1.凝
15、结时间测定仪 与测定标准稠度所用的测定仪相同。2.其它设备与测定标准稠度时所用相同。(三)实验步骤1.测定前,将试模放在玻璃板上。调整凝结时间测定仪,使试针接触玻璃板时,指针对准标尺零点。2.称取水泥试样500g(高铝水泥45g+普通硅酸盐水泥455g),以标准稠度用水量拌制水泥净浆(拌制过程同前),并立即将净浆一次装入试模,振动数次后刮平,然后放入养护箱内,记录开始加水的时间为凝结时间的起始时间。3.试件在养护箱中养护至加水30min时进行第一次测定。测定时,从养护箱中取出试模放到试针下,使试针与净浆面接触,拧紧螺丝,12s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读数。当试针
16、沉至距底板4mm+1mm时,即为水泥达到初凝状态。 为了测定终凝时间,在终凝针上要安装一个环形附件。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继续养护。临近终凝时间时,每隔15mm测定一次,当试针沉入试体小于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。由水泥加入水中至终凝状态的时间为水泥终凝时间,用“min”表示。 测定时注意,在最初测定操作时应轻轻扶持金属棒,使其徐徐下降,以防止试针撞弯。但测定结果应以自由下落为准,在整个测试过程中试针贯入的位置至少要距离模内壁10mm。临
17、近初凝时,每隔5min测定一次,临近终凝时每隔15min测定一次,到达初凝或终凝状态时应立即重复测定一次。当两次结果相同时,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,并将试模放回养护箱内。整个测定过程中要防止试模受振。(四)实验结果由开始加水至初凝、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)或分(min)来表示。 实验记录标准稠度用水量P(%)加水时刻(时.分)初凝时刻(时.分)终凝时刻(时.分) 凝结时间(小时.分钟)初凝终凝三、水泥胶砂强度检验(一)主要仪器设备1.行星式水泥胶砂搅拌机。一种工作时搅拌叶片既绕自身轴线自转又沿搅拌锅
18、周边公转,运动轨迹似行星式的水泥胶砂搅拌机。2.水泥胶砂试体成型振实台由可以跳动的台盘和使其跳动的凸轮等组成。振实台的振幅为15mm0.3mm,振动频率60次/(60s2s)。3.试模为可卸的三联模,由隔板、端板、底座等组成。模槽内腔尺寸为40mm40mm160mm。三边应互相垂直。4.抗折实验机一般采用杠杆比值为1:50的电动抗折实验机。抗折夹具的加荷与支撑圆柱直径应为10mm0.1mm,两个支撑圆柱中心距离为100mm0.2mm。5.抗压实验机抗压实验机以200300KN为宜,在接近4/5量程范围内使用时,记录的荷载应有1%精度,并具有按2400N/s200N/s速率的加荷能力。6.抗压夹
19、具由硬质钢材制成,上、下压板长40mm0.1mm,宽不得小于40mm,加压面必须磨平。7.刮平刀。断面正三角形,有效长度26mm(二)试件成型1.成型前将试模擦净,四周的模板与底座的接触面上应涂黄干油,紧密装配,防止漏浆,内壁均匀刷一薄层机油。2.水泥与ISO标准砂的质量比为1:3,水灰比为0.5。每成型三条试件需要称量水泥450g2g,ISO标准砂1350g5g,拌和用水量225g1g。3.搅拌时先将水加入锅里,再加入水泥,把锅放在固定架上,上升至固定位置。将砂子加入搅拌机上方的塑料筒内。将开关拔至自动位置,然后按下启动按钮。整个搅拌过程自动控制(搅拌过程为低速搅拌30s后,在第二个30s开
20、始的同时塑料筒内的砂子自动加入。高速搅拌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)。4.在搅拌胶砂的同时,将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两层装入试模,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播平,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900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,并用同一直尺在近乎水平的情况下将试体
21、表面抹平。5.在试模上作标记或加字条标明试件编号。(三)试件养护1.将作好标记的试模放入养护室的水平架上养护。一直养护到规定的脱模时间(对于24h龄期的,应在破型实验前20min内脱模,对于24h以上龄期的应在成型后20-24h之间脱模)时取出脱模。脱模前用防水墨汁或颜料笔对试体进行编号和做其它标记。2.将做好标记的试体立即水平或竖直放在201水中养护,水平放置时刮平面应朝上。养护期间试件之间间隔或试体上表面的水深不得小于5mm。实验三 水泥实验(二)(四)胶砂强度实验试体龄期是从水泥加水搅拌开始实验时算起。各龄期的试件必须在下列时间内进行强度实验:24h15min;48h30min;72h4
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