土木工程材料实验10级

实验 材料基本物理性质实验1.1.1 实验目的测定岩石材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。岩石的密度（颗粒密度）是选择建筑材料、研究岩石风化、评价地基基础工程岩体稳定性及确定围岩压力等必须的计算指标。依据公路工程岩石试验规程 （JTG E41-2005）用洁净水做试液时，适用于不含水溶性矿物成分的岩石的密度测定，对含水溶性矿物成分的岩石应使用中性液体如煤油做试液。1.1.2 实验主要仪器 100mL 密度瓶如图 1-1、DHG-9140 烘箱如图 1-2、内装氯化钙或硅胶等干燥剂的干燥器图 1-3、LP203A 电子分析天平精度为 0.001g 如图 1-4、筛子（孔径 0.315mm 或 0.3mm） 、量筒、漏斗、小勺、试样（岩石粉） 、铝盒、锥形玻璃漏斗和瓷皿、滴管、中骨匙、sc404-2.4 图 1-1 密度瓶 图 1-2 DHG-9140 电热恒温鼓风干燥箱 图 1-3 干燥器（a） （b）图 1-4 LP203A 电子天平（a）正面构造;（b）背面构造1-秤盘组件；2-称重显示窗；3-计数键；4-校正键；5-去皮键；6-量值转换键；7-开机键；8-水平调正脚；9-电源开关；10-左右移门； 11-面盖板； 12-顶面移门；13-电源插座（带保险丝） ；14-R232 接口；15-水准器；16-厂牌；17-程序调用开关电热沙浴器、BHG 型真空饱和装置使用、DK-S22 电热恒温水浴锅等。图 1-5 sc404-2.4 电热沙浴器 图 1-6 DK-S22 电热恒温水浴锅图 1-7 BHG 型真空饱和装置1-装试样的饱和器；2-真空缸；3-橡皮塞；4-二通阀；5-排气管；6-管夹；7-引水管；8-水；9-接真空泵1.1.3 试样制备（1）将试样研磨，用 0.315mm 筛子筛分除去筛上物，筛余试样质量不得少于实验质量的两倍，并放到 105110 oC 的烘箱中，烘至恒重，准确至 0.001g，烘干时间一般为612 小时。恒重是指在试样烘干时间间隔不小于 3h 的情况下，前后质量之差不得大于该项实验所要求的称量精度。（2）将烘干的岩石粉放入干燥器中冷却至室温（202） oC 备用。1.1.4 实验步骤（1）用四分法取两份岩石粉，从每份试样中称取 m1 为 15g，精确至 0.001g，用漏斗灌入洁净烘干的密度瓶中，并注入试液至密度瓶的一半处，摇动密度瓶使岩石粉分散。（2）当使用洁净水做试液时，可采用沸煮法或真空抽气法排除气体。当使用煤油做液体时，应采用真空抽气法排除气体。采用沸煮法排除气体时，沸煮时间自悬浮沸腾时算起不得少于 1h，采用真空抽气法排除气体时，真空压力表读数宜为 100kPa，抽气时间维持12h，直至无气泡逸出为止。（3）将经过排除气体的密度瓶取出擦干，冷却至室温，再将密度瓶中注入排除气体且同温条件的试液，然后置于 DK-S22 电热恒温水浴锅（202 ） oC 内。待密度瓶内温度稳定，上部悬液澄清后，塞好瓶塞，使多余试液溢出。从 DK-S22 电热恒温水浴锅内取出密度瓶，擦干瓶外水分，立即称其质量 m3。（4）倾出悬液，洗净密度瓶，注入经排除气体并与试验同温度的试液至密度瓶，再置于 DK-S22 电热恒温水浴锅内。待瓶内试液的温度稳定后，塞好瓶塞，将逸出瓶外试液擦干，立即称其质量 m2。1.1.5 结果计算及评定 按下式计算出密度 （精确至 0.01 gcm 3）（1-1）wtt m+=321式中 t岩石粉密度，gcm 3；m1岩石粉质量，g；m2密度瓶与试液的总质量， g；m3密度瓶、试液及岩石粉的总质量， g；wt与实验同温度试液的密度，不同温度下纯净水的密度由公路工程岩石试验规程 （JTG E41-2005）查得或由附录查得，精确至 0.001，煤油的密度按下式计算：（1-2）wwt m=465-m 4密度瓶质量，g；m5密度瓶与煤油的总质量， g；m6密度瓶与经排除气体的洁净水的总质量， g；w经排除气体的洁净水的密度，由附录查得。按规定，密度实验用两个试样平行进行，以其计算结果的算术平均值作为最后结果。但两次结果之差不应大于 0.02gcm 3，否则重做。表 1-1 密度实验记录格式实验编号岩石粉质量m1g密度瓶与试液的总质量m2g密度瓶、试液、岩石粉总质量m3g密度瓶质量m4g密度瓶、煤油的总质量m5g密度瓶与排除气体的洁净水的总质量 m6g洁净水的密度w（g cm3）试液的密度wt（gcm 3）岩石粉密度t（gcm 3）12实验 水泥实验2.1 水泥实验的一般规定（1）根据水泥取样方法 （GB12573-2008 ）以同一水泥厂、同期到达、同品种、同强度等级的水泥为一个取样单位，散装水泥一批的总量不得超过 500t，袋装水泥一批的总量不得超过 200t，取样应具有代表性，可连续取，也可从 20 个以上不同部位取，取得的混合样过 0.9mm 方孔筛后充分拌匀，总量至少 12kg。取得的样品必须在一周内实验完毕。（2）实验用水必须是洁净的淡水。（3）实验室温度控制在（202） oC，相对湿度应大于 50%。水泥恒温恒湿标准养护箱温度为（202） oC，相对湿度应大于 90%。（4）实验用的水泥、标准砂、拌合用水、试模及其它实验用品的温度应与实验室温度相同。2.2 水泥细度实验2.2.1 实验目的水泥的物理力学性质（凝结时间、收缩、强度等）都与细度有关，因此，必须进行细度测定，以此作为评定水泥质量的依据之一。水泥的细度是指水泥颗粒的粗细程度，颗粒越细，越有利于水泥活性的发挥。水泥颗粒的粒径一般在 7200m（0.0070.2mm ）之间，水泥颗粒越细，比表面积（单位质量水泥颗粒的总表面积，mm 2g）越大，水化速度越快且较为完全，形成水泥石的强度就越高。水泥细度检验方法按水泥细度检验方法 筛析法 （GB 1345-2005）规定，有负压筛法、水筛法和手工筛法，在没有负压筛析仪和水筛的情况下，允许用手工干筛法测定。矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度规定 80m的筛余量不大于 10%或 45m的筛余量不大于 30%。本实验采用负压筛析法。2.2.2 主要仪器设备（1）SF-150 水泥细度负压筛析仪，由筛座、负压筛、负压源及收尘器等组成，其中筛座由转速为（302）r/min 的喷气嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等构成，见图 2-1。筛座及负压筛见图 2-2。 （2）实验筛，筛网符合（GBT 6005 -2008）R203 80m的要求，由圆形筛框和筛网组成，筛网孔边长为 80m。分负压筛和水筛两种，其结构尺寸见图 2-1 和图 2-2，负压筛应附有透明筛盖，筛盖与筛上口应有良好的密封性，筛网应紧绷在筛框上，筛网和筛框接触处，应用防水胶密封，防止水泥嵌入。 图 2-1 SF-150 水泥细度负压筛析仪1-标准负压筛；2-筛座；3-框架；4-负压表；5-时间继电器；6-旋风筒；7-吸尘器；8-收尘瓶（a） （b）图 2-2 筛座及负压筛（a）筛座 ;（b）负压筛1-喷气嘴；2-微电机；3-控制板开口；4-负压表接口；5-负压源及收尘器接口；6-壳体（3）LP502A 电子天平，最大称量为 500g，感量 0.01g；小铝盒、小盘。2.2.3 实验步骤（1）筛析实验前，应把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压旋纽使负压至 40006000Pa 范围内。（2）称取试样 25g，精确至 0.01g，置于洁净的负压筛中，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在筛盖上，可轻轻地敲击，使试样落下。筛毕，用天平称量。（3）称量筛余物。将负压筛上的水泥全部倒入小铝盒中称量，将负压筛放在筛座上。负压筛用过 10 次后需清洗，不可用弱酸浸泡。2.2.4 实验结果评定 水泥试样筛余百分数按下式计算： （2-1）10WRFs式中 F水泥试样的筛余百分数，%；Rs0.08mm 筛上筛余物质量，g；W水泥试样的质量， g。按规定，计算结果数据精确至 0.1%，水泥细度实验以一次检验所得结果作为最后结果。实验记录格式如表 2-1表 2-1 水泥细度实验记录表实验编号 水泥试样质量 Wg 0.08mm 筛上筛余 物质量 Rsg 筛余百分数 F% 实验方法1实验报告中“实验原始数据”部分要有水泥细度测定过程数据记录， “实验数据整理”部分要有水泥细度实验的水泥试样百分数的计算过程及结果。2.3 水泥标准稠度用水量实验2.3.1 实验目的本实验的目的就是测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量。水泥净浆标准稠度是对水泥净浆以标准法拌制并达到规定可塑性时的稠度。水泥的凝结时间和体积安定性测定是用标准稠度用水量拌制的水泥来测定的，所以水泥标准稠度用水量测定也是测定水泥的凝结时间和体积安定性的基础。因此掌握水泥净浆标准稠度用水量的实验方法有着重要的意义。本实验方法适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥以及指定采用本方法的水泥。水泥标准稠度用水量实验方法分标准法和代用法（调整水量和不变水量两种方法，当试锥下沉深度小于 13mm 时采用调整水量法测） 。如发生争议时，应以标准法为准。本实验方法采用标准法。2.3.2 实验主要仪器（1）NJ-160A 水泥净浆搅拌机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。搅拌叶片在搅拌锅内作旋转方向相反的公转和自转，并可在坚直方向调节。搅拌锅可以升降，传动结构保证搅拌叶片按规定的方向和速度运转，控制系统具有按程序自动控制与手动控制两种功能，如图 2-3 所示，符合 JCT 729 的要求。（2）新标准水泥标准稠度及凝结时间测定仪新标准水泥标准稠度及凝结时间测定仪如图 2-4（a）所示，标准稠度测定用试杆如图 2-4（ b）有效长度为（501 ）mm，由直径为 （100.05） mm 的圆柱形耐腐蚀金属制成。滑动部分的总质量为（3001）g。与试杆、试针联结的滑动杆表面应光滑，能靠重力自由下落，不得有紧涩和摇动现象。盛装水泥净浆的试模如图 2-5（c）由耐腐蚀的、有足够硬度的金属制成。试模为深（400.2）mm、顶内径 （ 650.5）mm、底内径 （750.5 ）mm 的截顶圆锥体。每只试模应配备一个大于试模、厚度2.5 mm 的平玻璃底板。 （3）量水器（最小刻度 0.1mL，精度 1%） ，DT12K 天平（能准确称量至 1g）如图 2-5，不锈钢碗、盛水桶。2.3.3 实验步骤（1）实验前检查。将仪器垂直放稳，水泥标准稠度及凝结时间测定仪的金属棒能自由滑动，调整试杆接触玻璃板时指针对准零点。（2）水泥净浆的拌制。用 NJ-160A 水泥净浆搅拌机搅拌，搅拌锅和搅拌叶片先用湿布擦过，将拌合水（初次实验可选用 150mL 水根据经验来定）倒入搅拌锅内，然后在510s 时间内小心将称好的 500g 水泥加入水中，防止水和水泥溅出；拌和时，先将搅拌锅放在图 2-3 NJ-160A 水泥净浆搅拌机1-双速电动机；2-联接法兰；3-蜗轮；4-轴承盖；5-蜗轮轴；6-蜗杆轴；7-轴承盖；8-内齿圈；9-行星齿轮；10-行星定位器；11 叶片轴；12-调节螺母；13-搅拌锅；14-搅拌叶片；15-滑板；16-立柱；17-底座；18-时间程控器；19-定位螺钉（背面） ；20-手柄（背面） ；21-减速箱（a） （b） （c ）图 2-4 新标准水泥标准稠度测定仪 （a）标准稠度测定仪 ;（b） 水泥标准稠度试杆;（c ） 水泥标准稠度圆模1-铁座；2-金属圆棒；3-松紧螺丝；4-指针；5-标尺NJ-160A 水泥净浆搅拌机的底座上，转动手柄将搅拌锅上升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌 120s，停 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 停机。（3）测定步骤。拌和结束后，立即将拌制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新标准水泥标准稠度测定仪上，并将其中心放在试杆下，降低试杆直至与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝 12s 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。（4）实验后整理。每次测定完毕应将试模和玻璃板在盛水桶中清洗干净，仪器工作表面用抹布擦拭干净，并将试杆清理干净涂油防锈。（a） （b） （c ）图 2-5 DT12K 电子天平（a）实物图;（b）正面结构图;（c）背面结构图1开机键；2功能键 N；3去皮键 T；4校准键 C；5量值转换键；6秤盘；7电源开关；8厂牌；9电源插头2.3.4 实验结果评定（1）水泥标准稠度用水量（标准法）以试杆沉入净浆并距板底（61）mm 的水泥净浆为标准稠度净浆，其拌合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即:（2-%105W2）式中 P水泥标准稠度用水量，%；W拌合用水量，g；500水泥用量，g。表 2-2 水泥标准稠度用水量实验记录表实验编号 水泥用量 Pg 拌合用水量 Wg 沉入深度处距底板距离mm 水泥标准稠度用水量 P%1234实验报告的“实验原始数据”部分要有以表格的形式记录实验过程中每次的用水量及试杆沉入深度处距底板距离及标准稠度用水量时的试杆沉入深度距底板的距离， “实验数据整理”部分要有标准稠度用水量的结果及计算过程。2.5 水泥安定性实验2.5.1 实验目的检验水泥在硬化时体积变化的均匀性，以鉴定水泥安定性是否合格。水泥熟料中如含有过多游离的氧化钙和游离的氧化镁，均会造成水泥体积安性不良。检验水泥的安定性应按照水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 （GBT 1346-2001）规定进行。由氧化钙引起的可用沸煮法检测。沸煮实验方法可用雷氏法（标准法）和试饼法（代用法）两种方法进行，两者有争议时以雷氏法为准。雷氏法是通过测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值来判定水泥是否合格，膨胀值通过雷氏夹膨胀值测定仪测定；试饼法则是通过观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检验水泥的安定性。沸煮法不合格的水泥按照废品处理。由氧化镁引起的安定性不良，需用压蒸法才能检测，由于不便于快速检测，因此按照国标规定，水泥中的氧化镁含量不得超过 5%，当压蒸实验合格时可放宽到 6%。本实验采用试饼法（代用法）测定。2.5.2 主要仪器设备（1）FZ-31A 型沸煮箱，如图 2-8，有效容积约为 410mm240mm310mm，篦板的结构应不影响实验结果，篦板与加热器之间的距离大于 50mm，能在（305 ）min 内将箱内的实验用水由室温升至沸腾状态并保持 3h 以上，整个实验过程中不需补充水量。（2）雷氏夹，由铜质材料制成，雷氏夹构造示意图如图 2-9。使用前须校正，当用300g 砝码校正时，两根针的针尖距离增加应在（17.52.5）mm 范围内。去掉砝码后，针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态，如图 2-10。（3）雷氏夹膨胀值测定仪，标尺最小刻度为 0.5mm，如图 2-11。（a） （b） 图 2-8 FZ-31A 型沸煮箱（a）实物图 ;（b）结构图1-沸煮箱盖板；2-内外箱体；3-篦板；4-保温层；5-管状加热管；6-管接头；7-铜热水嘴；8-水封槽；9-罩壳；10-电气控制箱图 2-9 雷氏夹构造示意图 图 2-10 雷氏夹校正示意图1-环模；2-玻璃板；3-指针（a） （b）图 2-11 雷氏夹膨胀值测定仪（a ）结构图;（b）实物图1-底座；2-模子座；3-测弹性值标尺；4-立柱；5-测膨胀值标尺；6-悬臂；7-悬丝（4）其它仪器，NJ-160A 水泥净浆搅拌机、HBY-40B 水泥恒温恒湿标准养护箱、DT12K 电子天平、量水器、100100mm 2 玻璃板、润滑油等。2.5.3 实验步骤（1）称取 500g 水泥，加入标准稠度用水量，用水泥净浆搅拌机搅拌成水泥净浆。（2）试饼制作。采用试饼法时，玻璃板应准备两块，并将玻璃板上与水泥接触的地方涂一层机油，将拌制好的水泥净浆取出一部分（约 150g） ，分成两等份使之成球形。将其放在预先准备好的玻璃板（玻璃板约 100mm100mm，并稍涂机油）上，轻轻振动玻璃板，并用湿布擦过的小刀由边缘至中央抹动，做成直径为 7080mm ，中心厚约为 10mm，边缘渐薄、表面光滑的试饼，接着将做好的试饼放入标准养护箱内养护（242）h。（3）雷氏夹试件制作。将预先准备好的雷氏夹放在已涂过油的玻璃板上，玻璃板的质量约为 7585g，立即将制备好的标准水泥净浆装满试模，装模时一定要小心，一只手轻扶试模，另一手用宽度 10mm 的小刀插捣 15 次左右，并抹平，盖上涂油的玻璃板，测定雷氏夹针尖的距离，精确至 0.5mm。然后将试件移至 HBY-40B 水泥恒温恒湿标准养护箱内的篦板上，指针朝上，试件之间不交叉，养护（242）h，HBY-40B 水泥恒温恒湿标准养护箱的温度为（202） oC，湿度不低于 90%。（4）沸煮。养护结束后将试件从玻璃板上脱去尽可能保证试件完整。调整好 FZ-31A型沸煮箱内的水位至篦板顶面 1820cm，使能保证在整个沸煮过程中都超过试件，不需中途添补实验用水，同时又能保证在（305）min 内升至沸腾。采用试饼法时，先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检查原因，确不是外因引起时，该试饼为不合格，不必沸煮） 。在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱水中的篦板上，然后在（305）min 内加热至沸腾，并恒沸 3h5min。（5）实验后整理。煮沸结束后立即放掉 FZ-31A 型沸煮箱中的水，打开箱盖，冷却至室温，取出试件进行判别。2.5.4 实验结果评定根据水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 （GBT 1346-2001）试饼试件判定：若目测试件有裂缝，则该水泥判定不合格；若目测试饼未发现裂缝，然后用钢直尺检查没有弯曲（使钢直尺和试饼底部紧靠，以两者间不透光、不弯曲）的试饼为安定性合格，反之为不合格。当两个试饼的判别结果有矛盾时，该水泥的安定性也判为不合格。雷氏夹试件判定：测定雷氏夹指针尖端的距离，准确至 0.5mm，当两个试件煮后增加距离的平均值不大于 5mm，即认为水泥安定性合格；当两个试件煮后增加距离相差超过 4mm，应用同一样品立即重做一次实验，再如此，则判定水泥为安定性不合格。表 2-4 水泥安定性实验记录格式。2.5.5 实验注意事项实验中的用水必须是洁净的水，有争议时用蒸馏水。在本实验中使用试饼法测定水泥安定性，有兴趣的同学可以使用雷氏夹法测定。表 2-4 水泥安定性实验记录格式实验编号 标准稠度用水量% 安定性观察情况描述12实验报告的“实验原始数据”部分要写出水泥安定性实验结果的现象描述， “实验数据整理”部分要有水泥安定性结果现象描述及安定性结论。2.6 水泥胶砂强度实验2.6.1 实验目的根据水泥胶砂强度检验方法（ISO）法 （GBT 17671-1999）的规定方法来检验并确定水泥的强度等级。水泥胶砂强度是水泥最重要的力学性能指标，抗压强度和抗折强度的大小是确定水泥强度等级的重要依据。水泥的强度主要取决于水泥矿物熟料的成分、相对含量和细度，同时还与水灰比、骨料状况、试件制备方法、养护条件、测试方法和龄期等因素有关，所以测定水泥的强度的试件应按规定制作和养护，并按规定龄期测定其抗折强度和抗压强度。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、粉煤灰硅酸盐水泥各龄期强度要求应符合通用硅酸盐水泥 （GB 175-2007）的规定如表2-5、2-6。快硬硅酸盐水泥各龄期的强度应符合白色硅酸盐水泥 （GBT 2015-2005）的规定，如表 2-7。2.6.2 主要仪器设备（1）JJ-5 水泥胶砂搅拌机，符合 TCT 681 要求（如图 2-12） ，由砂斗、叶片、紧固螺母、升降柄、叶片、搅拌锅、锅座；机座、升降机构、自动手动切换开关、电机、程控器等组成。（2）ZS-15 型水泥胶砂振实台，如图 2-13。振实台的振幅为（150.3）mm，振动频率表 2-5 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥各龄期强度要求 （GB175-2007） 抗压强度MPa 抗折强度 MPa水泥品种 强度等级3d 28d 3d 28d硅酸盐水泥 42.542.5R52.552.5R17.022.023.027.042.542.552.552.53.54.04.05.06.56.57.07.062.562.5R28.032.062.562.55.05.58.08.0普通硅酸盐水泥 42.542.5R52.516.021.022.042.542.552.53.54.04.06.56.57.052.5R 26.0 52.5 5.0 7.0表 2-6 火山灰质、粉煤灰、矿渣硅酸盐、复合硅酸盐水泥水泥各龄期强度要求 （GB175-2007）抗压强度 MPa 抗折强度MPa强度等级3d 28d 3d 28d32.532.5R42.542.5R52.552.5R10.015.015.019.021.023.032.532.542.542.552.552.52.53.53.54.04.04.55.55.56.56.57.07.0表 2-7 快硬硅酸盐水泥各龄期强度要求 （GBT 2015-2005）抗压强度 MPa 抗折强度 MPa标号3d 28d 3d 28d32.542.552.512.017.022.032.542.552.53.03.54.06.06.57.060 次（602）s。（3）试模，如图 2-14 由三个水平的模槽组成，可同时成型三条截面为40mm40mm，长为 160mm 的棱柱体。（4）AEC-201（精巧型）全自动水泥强度试验机，如图 2-15，检验40mm40mm160mm 的棱柱体抗折强度，抗折强度的最大荷载是 10kN，在进行抗折强度实验时，整个加荷中以（505）N s 的速率均匀地将载荷垂直加在棱柱体相对侧面上，直至折断。抗压实验的最大荷载是 200kN，测量分两档， 060kN30% 档和 0200kN100%档示值荷载相对误差1%，加荷速率为（2400200）N S（16cm 2 夹具） ，该机微机控制图 2-12 JJ-5 水泥胶砂搅拌机结构示意图1-砂斗；2-减速箱；3-行星机构及叶片公转标志；4-叶片紧固螺母；5-升降柄；6-叶片；7-锅；8-锅座；9-机座；10-立柱；11-升降机构；12-自动手动切换开关；13-接口；14-立式双速电机；15-程控器图 2-13 ZS-15 型水泥胶砂振实台 图 2-14 水泥胶砂试模1-卡具；2-模套；3-突头；4-随动轮；5-凸轮； 1-隔板；2-端板；3-底座6-止动器；7-同步电机；8-臂杆油泵转速实现等速率加荷，直到判定破型，保留峰值并自动卸荷，显示上升-加荷- 卸荷并保存峰值在显示器上。配用的抗压夹具符合 JCT 683 的要求，受压面积 40mm40mm。 （5）SBY-32B 型水泥恒温水养护箱（分池式） （下简称水养护箱） ，符合国标水泥胶砂强度检验方法（ISO）法 （GBT 17671-1999） ，如图 2-16，水养护箱是一个封闭的箱体，试件放置于不锈钢水盘内，养护箱具有加热和制冷功能使养护池水盘内的水温保持在设图 2-15 ACE-201（精巧型）全自动水泥强度试验机定的（201） oC 范围内。（6）刮平尺、大播料器、精度为 0.5mm 的直尺、100mL 的量筒、DT12K 电子天平及饮用水、墨汁、毛笔、脱模器、塑料锤等。（a） （b）图 SBY-32B 型水泥恒温水养护箱（分池式）（a ）正视图;（b）后视图2.6.3 实验步骤（1）试件成型试件成形实验室温度应保持在（202） oC、相对湿度不应低于 50%。实验前应将搅拌锅、叶片、试模用湿抹布擦干净。试模的隔板与底座的接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀刷一薄层机油。水泥胶砂强度用砂应使用中国 ISO 标准砂，ISO 标准砂由 12 mm 粗砂、0.51.0 mm 中砂、0.080.5 mm 细砂组成，各级砂质量为 450g（即各占 13） ，通常以（13505）g 混合小包装供应。胶凝材料与标准砂质量比为 1：3，水胶比为 0.5。每成型三条试件材料用量胶凝材料为（4502）g，ISO 标准砂为（13505）g，拌合水为（2251）g。每锅胶砂用 JJ-5 水泥胶砂搅拌机（下简称胶砂搅拌机）进行机械搅拌。先使胶砂搅拌机处于待工作状态，然后按以下的程序进行操作：先把水加入锅里，再加入胶凝材料，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，高速再拌 30s。停拌 90s，在停拌的第一个 15s 内用胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中间，再高速继续搅拌 60s。各个搅拌阶段，时间误差应在1s 以内。胶砂制备后立即进行成型。将空水泥胶砂试模和模套固定在 ZS-15 型水泥胶砂振实台（下简称胶砂振实台）上，将搅拌锅里的胶砂分二层装入试模，装第一层时，每个槽里约放 300 g 胶砂，用拨料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回拨一次将料层拨平，接着振实 60 次。再装入第二层胶砂，用小拨料器拨平，再振实 60 次。移走模套，从振实台上取下试模，用金属直尺以近似 90o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件表面抹平。接着在试模上作出标记或用字条标明试件编号。（2）试件养护根据国家标准水泥胶砂强度检验方法（ISO 法） （GBT17671-1999 ）中规定实验室温度为（202） oC，相对湿度 50%，试体带模养护的标准养护箱温度（201） oC，相对湿度90% ，试体养护池水温度（201） oC。脱模前的处理和养护。将作好标记的试模放入标准养护箱的水平架子上养护，湿空气应能与试模各边接触，养护时不应将试模放在其他试模上。养护到规定的脱模时间取出脱模。脱模前，用防水墨汁或颜料笔对试体进行编号和作其他标记。两个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的三条试体分在两个以上龄期内。小心地用塑料锤、橡皮榔头或专用脱模器对试体脱模。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 2024h 之间脱模。将作好标记的试件立即水平或竖直地放在（201） oC 的 SBY-32B 型水泥恒温水养护箱（分池式）中养护，水养护箱就位 24 时后即可开机，将水盘内全部加好水，水盘水位应控制在 50mm，放入试件后其水面能超过试件 515mm，加入常温水则当 10h 后方可放入试件，加入 20oC 的恒温水开机工作 8 小时后可放试件，试件水平放置时刮平面应朝下。试件在水中六个面都要与水接触，试件之间的间隔或试件上表面的水深不得小于 5mm。每个养护水池只养护同类型的水泥试件。除 24h 龄期或延迟至 48h 脱模的试体外，任何其他龄期的试体应在实验（破型）前 15min 从水中取出。擦去试体表面沉积物，并用湿布覆盖至实验为止。2.6.4 实验结果评定强度实验的试件龄期是从水泥加水开始实验时算起，不同龄期的强度实验应在下列时间内进行 24h15min、48h30min、72h45min、7d2h、 28d8h。(1) 抗折强度评定将 ACE-201（精巧型）全自动水泥强度试验机（以下简称试验机）插上电源线，将电源键按到“1”键试验机即进入抗折实验等待状态，按 、 键，根据屏幕上提示选择抗折测试，在抗折夹具中放入试件，试件侧面（即试件成型时与顶面相垂直的面）放在抗折机的支撑圆柱上，试件长轴垂直于支撑圆柱，如图 2-17，按“运行”键，即可完成上升-加荷- 破型 -卸荷 -下降-峰值保持全过程，以（5010）N S 的加荷速率将荷载垂直地加在棱柱体的相对侧面上直至折断，可人工记录力值及强度。重复按“运行”键以每 3 块为 1 组的试样，完成 3 次抗折实验。图 2-17 抗折强度测定示意图按键选择抗压测试，可循环选择 100%（200kN ）抗压或 30%（60 kN）抗压测试。在本实验中选择 30%抗压，将试体侧面放在抗压夹具上，按“运行”键加荷速率以（2400200）Ns 均匀地将荷载垂直地加在棱柱体的相对侧面上直至破坏，完成上升- 加荷-破型 -卸荷-峰值保持全过程，即可完成抗压强度实验，重复操作“运行”按每 6 块 1 组的试样，完成 6 次实验。按照上述步骤完成其他组试块的抗折抗压实验。实验结束后电源键 “o”键，然后电源线拔掉。将实验机上的水泥渣清理掉，桌面上清理干净。Rf 以 Nmm 2（MPa）为单位，按下式进行计算（精确至 0.1MPa）：（2-3）35.1bLFRff式中，R f水泥试件的抗折强度， MPa；Ff折断时施加在棱柱体中部的荷载，精确至 1 N，N；L两支撑圆柱之间的距离，为 100mm；b棱柱体正方形截面的边长，为 40mm。以一组三个棱柱体抗折强度的算术平均值作为测定结果。当三个强度值中有超出平均值10% 时，应剔除后再取平均值作为抗折强度实验结果。（2）抗压强度评定抗压强度 Rc 以 Nmm 2（MPa）为单位，按下式进行计算： （2-4）AFc式中 Rc水泥试块抗压强度值，MPa；Fc试体破坏时的最大荷载，精确至 1 N，N ；A试体受压部分的面积（40mm40mm） ，mm 2。按规范（GBT 17671-1999）要求精确至 0.1MPa，以一组三个棱柱体得到的六个抗压强度测定值的算术平均值作为实验结果。如六个测定值中有一个超出六个平均值的10%，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过它们平均值10%的，则此组实验作废。实验结果精确至 0.1MPa，水泥胶砂强度实验记录格式如表 2-8。表 2-8 水泥胶砂强度实验记录格式2.6.5 实验注意事项（1）在每放置一个试块前，必须将试块夹具上的水泥渣清理干净，以免留在夹具上的水泥渣影响实验结果。（2）实验报告的 “实验原始数据”中水泥胶砂强度的抗折抗压强度测定数据记录，实验报告的“实验数据整理”部分水泥胶砂强度测定要有抗折抗压强度的计算过程及结论。实验 集料实验3.2.1 实验目的 测定细集料的颗粒级配、计算细度模数，以评定细集料的粗细程度。根据建筑用砂（GBT 14684-2001）细集料是指粒径在 0.154.75mm 之间的集料，主要是建筑工程中的各种用砂。按照砂的细度模数可将砂分为粗、中、细等不同规格。粗砂的细度模数为3.73.1，中砂的细度模数为 3.02.3，细砂的细度模数为 2.21.6，特细砂的模数为1.50.7。如果细度模数过大即砂过粗，所配制的混凝土或砂浆拌合物和易性就不易控制且养护条件 湿气养护箱温度 oC 相对湿度% 养护水温度 oC抗折实验 抗压实验试件尺寸mm抗折强度MPa 抗压强度MPa实验编号试件龄期（dh）宽 高折断面与支点距离 mm破坏荷载N单个值 平均值受压面积mm 2破坏荷载N单个值 平均值123水泥强度等级评定内摩擦力较大，振捣成型时较困难；如果细度模数过小即砂过细，所配制的混凝土或砂浆的用水量就要增大，强度就会降低。砂的颗粒级配用级配区来表示，各级配区应符合建筑用砂 （GBT 14684-2001）的规定，如表 3-4。配制混凝土时应优先选用 II 区砂。工程应用时，砂的实际颗粒级配与表中所列的数据相比，除 4.75mm 和 0.60mm 档外，可略有超出，但超出总量应小于 5%。I 区人工砂中 0.15mm 筛孔的累计筛余可放宽到 10085；II区人工砂中 0.15mm 筛孔的累计筛余可放宽到 10080； III 区人工砂中的 0.15mm 筛孔的累计筛余可放宽到 10075。3.2.2 实验仪器（1）标准筛，对水泥混凝土用砂有孔径为10mm、5mm、2.5mm、1.25mm、0.63mm、0.315mm、0.16mm、0.08 的圆孔筛如图 3-1 和孔径为9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、 300m、150m 、75m 的方孔筛如图 3-2 满足 GBT 6003.1、GBT 6003.1 中方孔试验筛的规定。表 3-4 砂的颗粒级配区（GBT 14684-2001）累计筛余%筛孔尺寸mmI 级配区 II 级配区 III 级配区9.504.752.361.180.600.300.1501003556535857195801009001002505010704192701009001001502504016855510090（2）DTK12 电子天平，称量 12kg，感量 1g 。（3）震击式标准振筛机，型号为 ZBSX-92A，如图 3-3。（4）电热恒温鼓风干燥箱，能控温在（1055） oC。（5）浅盘和硬、软毛刷等。3.2.3 实验步骤按照取样方法取样，将取出的试样通过 10mm（圆孔筛）或 9.5mm（方孔筛）筛，然后将过筛后的试样充分拌匀，用四分法缩分直至约 1100g，在（1055） oC 的烘箱中烘干至恒图 3-1 圆孔筛 图 3-2 方孔筛图 3-3 ZBSX-92A 震击式标准振筛机重，恒重是指在相邻两次称量时间间隔不小 3h 的情况下，前后质量之差小于该项实验所要求的称量精度。在干燥器中冷却至室温后分成两份备用。（1）称取烘干冷却试样 500g（m 1） ，准确至 1g。将标准筛按照筛盖、4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m 、300m 、150 m、底盖的顺序从上到下放好，将试样置于标准筛的最上一只筛（4.75mm 筛）上，将套筛装入 ZBSX-92A 震击式标准振筛机（下简称振筛机） 。装套筛时先将扭紧螺栓左旋，松开筛盖固定顶杆，然后往上提到顶后，右旋扭紧螺栓，将标准筛连同筛盖装入振筛机，然后将扭紧螺栓左旋，并将筛盖固定顶杆往下压，右旋使之紧固，然后均匀缓慢地顺时针旋转“设定时间”按纽使指针指向 10min（若设定时间小于 10，则先使指针缓慢转过 10min，再等指针自动转回所需定时位置）然后按下绿色“开”键，启动振筛机开始震击，当时间指针指向 0min 时，此时听到“当”的声音时震击停止，然后取出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，筛时需使细集料在筛面上同时有水平方向及上下方向的不停顿的运动，使小于筛孔的直径通过，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的 1%为止，将筛通过的颗粒并入下一号筛和下一号筛中的试样一起过筛，按这样顺序进行，直到各号筛全部筛完为止。（2）称量各筛筛余试样的质量，精确至 1g。所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量相比，其相差不得超过 1%，否则需重做。如果砂试样在各筛上的筛余量超过规定值（即筛面面积和筛孔尺寸平方根的乘积除以 200） ，应将该筛余试样分成两份，再次进行筛分，并以筛余量作为该号筛的筛余量。（3）实验完毕将标准筛按照筛孔大小顺序排列，筛孔大的在上小的在下，筛上筛孔标牌从上到下对齐放好。对于孔径小于 1.18 mm 的筛将砂清理干净，交老师检查后放回原来的位置。3.2.4 结果计算及实验记录格式（1）计算级配参数分计筛余百分率各号筛的分计筛余百分率为各号筛上的筛余量除以试样总质量 M 的百分率，准确至0.1，分别记为 a1，a 2，a 3，a 4，a 5，a 6：（3-1）10=Mmxn式中 an即 a1，a 2，a 3，a 4，a 5，a 6 分别为筛孔 4.75mm、2.36mm 、1.18mm、600m 、 300m 、 150m 各号筛的分计筛余百分率，%；mx各号筛的筛余量，g；M试样总质量，g。（2）计算级配参数累计筛余百分率各号筛的累计筛余百分率为该号筛及大于该号筛分计筛余百分率之和，准确至 1%，分别记为 A1，A 2，A 3，A 4，A 5，A 6： 5432154321321aaAa+=66（3-2） 式中 A1、A 2、 A3、A 4、A 5、A 6分别为 4.75mm、2.36 mm、1.18 mm、0.6mm 、 0.3mm、 0.15mm 筛 的累计筛余百分率，%。a1，a 2，a 3，a 4，a 5，a 6分别为 4.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、6 00m、 300m、 150m 筛 的分计筛余百分率，% 。（3）根据各筛的累计筛余百分率，以筛孔尺寸为横坐标（从左向右筛孔尺寸从小到大） ，以累计筛余为纵坐标（从下到上按 100%到 0）在图 3-4 绘制砂的筛分曲线。图 3-4 砂的筛分曲线水泥混凝土用砂，细度模数按 f 下式计算，准确至 0.01。（3-3）1165432-0Af +=式中 f细度模数，无单位；A1、A 2、A 3、A 4、A 5、A 6分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、6 00m、 300m、 150m 筛 的累计筛余百分率，%。应进行两次平行实验，累计筛余百分率取两次实验结果的算术平均值，精确至 1%。细度模数取两次实验结果的算术平均值，精确至 0.1；如两次实验所得的细度模数之差大于0.2，应重新进行实验。根据细度模数的计算值判定被测试样属于粗、中、细三级中哪一级。在图 3-4 砂的筛分曲线中绘制该试样级配曲线或根据计算所得的数据与表 3-4 规定的砂的粒级配区进行比较，判定砂试样属于 I、II 、III 级配区中哪一区？表 3-5 为细集料筛分实验记录格式。表 3-5 细集料筛分实验记录格式各筛余量g分计筛余%累计筛余%细度模数无单位试样质量g筛孔直径试样 1 试样 2 试样 1 试样 2 试样 1 试样 2 平均 1 24.75mm2.36mm1.18mm600m300m150m级配评定 细度评定3.2.5 实验报告填写要求（1）实验报告中“实验数据整理”部分要填写“细集料筛分实验记录表”中的各筛余量、分计筛余和累计筛余及通过率，并至少写出表中一类实验数据的计算过程中的一个，并根据计算结果绘制筛分曲线，评定颗粒级配。（2）实验报告中“实验原始记录”部分要填写“细集料筛分实验记录表”中各筛余量。实验 普通混凝土实验4.1.1 混凝土配合比设计步骤（1）初步配合比计算当设计要求的混凝土强度等级已知，混凝土的配制强度则可按下式确定：（4-,0,tfkcu=1）式中 fcu，0 混凝土的配制强度，MPa；fcu，k 混凝土立方体抗压强度标准值，MPa；t概率度，混凝土强度的保证率为 95%，对应的 t=-1.645；混凝土强度标准差，MPa，当施工单位不具有近期的同一品种混凝土强度资料时，其混凝土强度标准差按表 4-1 取用。表 4-1 混凝土强度标准差 值混凝土强度等级 C35 4.0 5.0 6.0当遇到下列条件时应适当提高混凝土的配置强度：现场条件和实验条件有显著差异时；重要工程和对混凝土有特殊要求时；C30 级及其以上强度等级的混凝土，工程验收可能采用非统计方法评定时。（2）确定初步水灰比值 CW根据已测定的水泥实际强度 fce（或选用的水泥强度等级） 、粗骨料种类和所要求的混凝土配置强度（f cu,0） ， 按混凝土强度公式计算出所要求的水灰比值（适用于混凝土强度等级小于 C60）：（4-cecufBAf+=0,2）（4-kceceff,=3）式中 W每立方米混凝土中的用水量，kg；C每立方米混凝土中的用水泥量，kg；fce水泥 28d 抗压强度实测值，MPa； c水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定，无单位，无统计资料时可取 1.13 试算；fce，k 水泥抗压强度标准值，MPa。A、 B回归系数，与骨料的品种、水泥品种等因素有关，其数值通过实验求得，无实验统计资料时按普通混凝土配合比设计规程 （JGJ 55-2000）提供的经验系数取值。对于碎石 A=0.46、B=0.07；采用卵石 A=0.48、B=0.33。为了保证混凝土必要的耐久性，水灰比还应满足表 4-2 规定的数值 ，如计算所得的水灰比值大于普通混凝土配合比设计规程 （JGJ 55-2000）规定的水灰比值如表 4-2，应取规定的最大水灰比值。表 4-2 普通混凝土的最大水灰比和最小水泥用量 （JGJ55-2000）最大水灰比 最小水泥用量kg环境条件 结构物类别 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土 素混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土干燥环境 住、办公 不作规定 0.65 0.60 200 260 300无冻害 0.7 0.60 0.60 225 280 300潮湿环境有冻害 0.55 0.55 0.55 250 280 300有冻害和除冰剂潮湿环境室内、外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300（3）选取每 1m3 混凝土的用水量用水量的多少，根据所要求的混凝土坍落度值及所用骨料的种类、规格来选择，首先定出适宜的坍落度值，再参考表 4-3 定出每 1m3 的用水量。另外单位用水量也可根据下式来大致估算：（ 4-()KTW+=103）式中 W0每 1m3 混凝土的用水量，kg；T混凝土拌合物的坍落度，cm；K系数，取决于粗骨料种类与最大粒径，可参考表 4-4 取用。表 4-3 干硬性和塑性混凝土的用水量（JGJ55-2000 ）拌合物稠度 卵石最大粒径mm 碎石最大粒径mm项目 指标 10 20 31.5 40 16 20 31.5 401620 175 160 145 180 170 1551115 180 165 150 185 175 160维勃稠度s510