试验员培训班讲稿

1、中铁三局集团有限公司工程检测中心试验人员培训班二零零六年 工程试验管理 一、试验工作的目的和基本任务1. 试验鉴定各项主要工程材料的质量是否 符合现行国家标准和行业标准的有关规定。 常见的如：水泥、砂、石、水、外加剂、钢材、砖、石灰、石材、防水材料、土等等。2. 检验工程结构和构件的成品、半成品的质量是否符合设计和施工的技术要求。 常见的如：楼板、桩基、梁等。3. 通过工地测试及施工监督检查，即实施施工控制，以保证工程的施工质量。 如通常的砂石含水率检测、施工配合比换算、混凝土坍落度检测、检查试件的制作与养护及强度检测等。4. 监督检查主要工程材料的合理保管和使用。 如水泥、砂、石、钢材等。5

2、. 试验研究新品种材料与地方性材料的使用，并推广有关新技术、新工艺、新结构。 如复合外加剂，粉煤灰，就地采集砂石 及石屑，搅拌及焊接新工艺等。6. 为设计和施工提供试验资料及技术数据。 如地基基础原位测试报告，混凝土、砂 浆配合比选定报告单，各种材料的检验、检查报告单等。工程试验管理二、工程试验管理的基本要求1. 组织机构方面 组织机构必须健全，凡独立开展检验 工作的试验室，必须设技术负责人和质量保证负责人，且应具有第三方公正地位。2. 仪器设备方面 应配备所开展检验项目必须的仪器设备（即设备配置应与所开展检验项目相匹配），仪器设备应有周期检定/校验计划【. .试验室所用仪器设备，凡试验室所用

3、仪器设备，凡是没有检定规程的都必须按自校方法进行自校；是没有检定规程的都必须按自校方法进行自校；. .不按规定对计量不按规定对计量仪器设备进行检定是一种违法行为仪器设备进行检定是一种违法行为】； 仪器设备台帐和仪器设备档案（仪器设备要求履历书、说明书及检定证书三书齐全），日常应对仪器设备实施“红、黄、绿”三色标志管理，并要求能正确使用标志【. .经检定经检定/ /校验校验/ /检查功能齐全且检查功能齐全且合格的贴绿色标志，部分功能有缺陷或不合格的贴黄色标志，功能齐合格的贴绿色标志，部分功能有缺陷或不合格的贴黄色标志，功能齐全但停用的贴红色标志全但停用的贴红色标志】。】。3. 检测工作方面 检验

4、工作中要严格执行作业指导书，应建立 委托试验管理台帐，试验存档资料应做到委托书、原始记录、试验报告三者成套装订存档。试验过程中应注意编号的唯一性，认真做好原始记录、设备运转记录【. .试验前必须对仪器设备进行检查，并做好记试验前必须对仪器设备进行检查，并做好记录录】；】； 原始记录应按规定划改、签章【. .将错误数据划将错误数据划两道平行线把正确数据填写在划改数据的右上方，并加盖划改人名两道平行线把正确数据填写在划改数据的右上方，并加盖划改人名章章】； 报告严禁划改，试验结果处理中应严格执行数据处理规定，试验报告签发时应严格履行试验、复核、技术负责人签字制度。检测样品存放时应有唯一性标识。4.

5、 检测人员方面 检测人员应经培训考核合格，持证上岗。上岗人员应熟练掌握有关试验标准、材质标准和施工、验收标准，熟练掌握各项试验仪器的操作技术。5. 环境条件方面 试验操作间要求按规范要求配备适应的环境条件。仪器设备安放要求应流程顺畅、便于操作、采光充足，水、暖、电三线整齐、安全，对有温、湿度要求的环境条件必须满足，仪器设备应经常保持整齐清洁、并备防火设施及温、湿度记录等。6. 规章制度方面 应建立、健全各项规章制度。如岗位职责、委托试验管理办法、操作规程、报告签发制度、周期检定制度、试验室职责范围、培训制度、质量管理手册修订及执行情况检查制度等。 【. .通过计量认证的检测机构可以向社会提供公

6、正数据；通过计量认证的检测机构可以向社会提供公正数据；. .公正公正数据的特点是具有数据的特点是具有“真实性、科学性和合法性真实性、科学性和合法性”；】基本概验 一、材料的密度、表 观密度、堆积密度、密实度、空隙率和水胶比1. 密度 材料在绝对密实状态下单位体积的质量，可按下列公式计算： =m/v 式中:材料密度（g/cm3或kg/m3）； m 材料的绝干质量（g或kg）； v 材料在绝对密实状态下的体积，简称 绝对体积或实体积（cm3或m3）。其 不含水分和空隙的体积。2. 表观密度 材料在自然状态下单位体积的质量，可按下列公式计算： 0=m/v0 式中：0材料的表观密度，亦称体积密度 （g

7、/cm3或kg/m3）； m 材料的质量（g或kg），一般指绝 干质量； v0材料在自然状态下的体积，简称自 然体积或表观体积（cm3或m3）。 其包括材料的实体积和所含水分和 空隙的体积。 材料表观密度0的大小与其含水状态有关，当材料空隙内含有水分时，其质量和水分都会发生变化，因而表观密度亦不相同，未特别标明者，常指气干状态下的表观密度。在进行材料对比试验时，则以绝干状态下测得的表观密度，即干表观密度为准。【. .骨料的表观密度是骨料颗粒单位体积的质量，其体积包括颗粒内部空骨料的表观密度是骨料颗粒单位体积的质量，其体积包括颗粒内部空隙，但不包括颗粒之间的空隙。隙，但不包括颗粒之间的空隙。】3

8、. 堆积密度 散粒材料或粉状材料在自然堆积状态下单位体积的质量，可按下列公式计算： 0=m/v0 式中:0散粒材料或粉状材料的堆积密度 （kg/m3）； m 材料的质量（kg）； v0散粒材料或粉状材料的自然（松 散）体积，即按一定方法装入容器 的容积（m3）。其包括散粒材料或 粉状材料的颗粒体积和所含水分、 空隙的体积。 4. 密实度 是指材料体积内固体物质所占体积的比例，即材料的实体积与总体积之比。可按下列公式计算： d=v/v0=0/ 【即【即d=v/v0=（m/）/（m/0）=0/】 式中：式中： d材料的密实度，常以（材料的密实度，常以（%） 表示。表示。5. 空隙率空隙率 是指材料

9、体积内空隙体积所占总体积的是指材料体积内空隙体积所占总体积的比例。可按下列公式计算：比例。可按下列公式计算： p=（v0-v）/v0=1-v/v0=1-0/=1- d 式中：式中： p材料的空隙率，常以（材料的空隙率，常以（%）表示。表示。 材料的空隙率与密实度是从两个不同方材料的空隙率与密实度是从两个不同方面反映材料的同一性质（即疏松程度或紧密面反映材料的同一性质（即疏松程度或紧密程度）。程度）。6.水胶比 在混凝土拌合中，用水量与胶凝材料之比。 胶凝材料包括：水泥和活性掺合料。 常用活性掺合料有：粉煤灰、磨细矿渣粉、硅灰等。基本概验基本概验 二、材料的吸水性、二、材料的吸水性、 吸湿性、耐

10、水性、吸湿性、耐水性、抗冻性和抗渗性抗冻性和抗渗性1. 吸水性吸水性 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性，吸水性的大小可用性，吸水性的大小可用“吸水率吸水率”表示。吸表示。吸水水 率有质量吸水率和体积吸水率之分，一般采率有质量吸水率和体积吸水率之分，一般采用质量吸水率。用质量吸水率。 质量吸水率质量吸水率材料在吸水饱和状态下所材料在吸水饱和状态下所吸收水分的质量占材料绝干质量的百分率。吸收水分的质量占材料绝干质量的百分率。 即：即： wm=(msw/m)100%=(msw-m) /m100% 式中：式中：wm 材料的质量吸水率（材料的质量吸水率（%）；）；

11、msw材料吸水饱和时所吸入的水材料吸水饱和时所吸入的水 质量（质量（g或或kg）；）； m 材料的绝干质量（材料的绝干质量（g或或kg）；）； msw材料吸水饱和时的质量材料吸水饱和时的质量 （g或或kg）。）。 体积吸水率体积吸水率材料在吸水饱和状态下所吸收水材料在吸水饱和状态下所吸收水 分的体积占绝干材料自然体积的百分率：即分的体积占绝干材料自然体积的百分率：即wv=(vsw/v0)100%=(msw-m)/w/v0100% 式中：式中：wv 材料的体积吸水率（材料的体积吸水率（%）；）； vsw材料吸水饱和时所吸入的水的体材料吸水饱和时所吸入的水的体 积（积（cm3或或m3）；）； v0

12、绝干材料在自然状态下的体积绝干材料在自然状态下的体积 （cm3或或m3）；）； m材料的绝干质量（材料的绝干质量（g或或kg）；）； msw 材料吸水饱和时的质量（材料吸水饱和时的质量（g或或kg）。）。 w 水的密度（水的密度（g/cm3）。常温下取）。常温下取 1g/cm3。 2. 吸湿性 材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性，吸湿性的大小用“含水率”表示。 含水率材料含水质量占干燥材料质量的百分数，即 w=(mw-m ) /m100%； 式中: w材料的含水率（%）； mw 材料含水时的质量（g或kg）； m 材料的绝干质量（g或kg）。3. 耐水性 材料长期在饱和水作用下不破

13、坏，其强度也不降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用“软化系数”表示，即 kso=fsw/fd 式中: kso材料的软化系数； fsw材料在吸水饱和状态下的 抗压强度（mpa）； fd材料在干燥状态下的抗压 强度（mpa）。 通常软化系数大于0.85的材料称为耐水材料。铁路用石材kso0.85。4. 抗冻性 材料在吸水饱和状态下抵抗多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性。抗冻性用“抗冻标号”表示，如d25、d50、。 混凝土、砂浆抗冻标号合格评定指标：冻至规定次数其强度损失25%，且质量损失5%为合格。 砖抗冻标号合格评定指标：冻至规定次数其质量损失2%，且冻后裂缝长度不超过

14、规定值为合格。5. 抗渗性 材料在水等液体压力作用下抵抗渗透的性质称为抗渗性（亦称不透水性）。材料的抗渗性通常用“渗透系数”表示，也可用“抗渗等级”表示。 如混凝土、砂浆的抗渗等级通常用p表示，计算公式为： p=10h-1 式中: p抗渗等级； h6个试件中3个渗水时的水压力 （mpa）。基本概验 三、材料的软化点、闪火点、着火点 1. 软化点 沥青等材料加热时，从塑态到流态的起点温度称为软化点。 2. 闪火点 沥青等材料加热到软化点后会由于热分解而产生挥发性气体与空气混合，在一定条件下与火焰接触初次发出兰色闪光时的温度称为闪火点。 3. 着火点着火点 又称燃点。沥青等材料加热到闪火点又称燃点

15、。沥青等材料加热到闪火点后，温度再上升与火接触而产生的火焰持后，温度再上升与火接触而产生的火焰持续燃烧续燃烧5s以上时的这个开始燃烧的温度称以上时的这个开始燃烧的温度称着火点。着火点。基本概验 四、材料的强度强度的定义 材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力称为强度，一般均指极限强度。 根据外力的作用方式不同，材料强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度等。1. 抗压、抗拉、抗剪强度抗压、抗拉、抗剪强度公式：公式： r=p/a 式中：式中： r抗压、抗拉、抗剪强度抗压、抗拉、抗剪强度 （mpa）； p材料受压、拉、剪破坏时的材料受压、拉、剪破坏时的 荷载（荷载（n）；）； a材料受力面

16、积材料受力面积（mm2）。 抗压强度抗压强度是大小相同、方向相对、是大小相同、方向相对、作用在同一轴线上的两个力的作用结果；作用在同一轴线上的两个力的作用结果； 示图：示图：pp 抗拉强度是大小相同、方向相反、作用在同一轴线上的两个力的作用结果；示图：pp 抗剪强度抗剪强度是大小相同、方向相对、作是大小相同、方向相对、作用在两个相邻截面上的两个力的作用结果。用在两个相邻截面上的两个力的作用结果。示图：pp2. 抗弯强度（抗折强度）抗弯强度（抗折强度） 公式：公式： r折=3pl/2bh2 式中式中 ：r折 抗折强度（抗折强度（mpa）； p 抗折时破坏荷载抗折时破坏荷载（n）； l两支点间距离

17、两支点间距离（mm）； b试件截面宽度试件截面宽度（mm）； h试件截面高度试件截面高度（mm）。 抗弯强度（抗折强度）抗弯强度（抗折强度）是两支点上截是两支点上截面为矩形的条形试件中间加一集中荷载所作面为矩形的条形试件中间加一集中荷载所作用的结果。用的结果。 示图：示图：p 3. 简支梁受弯构件在均布荷载或集中荷载简支梁受弯构件在均布荷载或集中荷载作用下的弯矩计算和最大弯矩所在的位置。作用下的弯矩计算和最大弯矩所在的位置。 分析方法为： 截：将梁假想截为两节； 留：在将梁假想截为两节后，任意留 下一节；qrarbl 在任意留下一节中示出所有受力，并标在任意留下一节中示出所有受力，并标注力的名

18、称与方向。一般规定：垂直方向的注力的名称与方向。一般规定：垂直方向的力力y以向上为正，向下为负；水平方向的力以向上为正，向下为负；水平方向的力x以向左为正，向右为负；弯矩以向左为正，向右为负；弯矩m以顺时针以顺时针转为负，逆时针转为正。转为负，逆时针转为正。示图：示图： x=0 rax+rbx=0 rax=rbx=0 ya=0 ql/2-rby=0 rby=ql/2 yb=0 ray-ql/2=0 ray=ql/2qxmcrama=0 qx/2x-mc=0 mc=qx/2x =qx2/2 当 x=l/2 时 mc =qx2/2=q(l/2)2/2=ql2/8 最大 mmax=ql2/8式中 ：

19、 mmax最大弯矩（nm）；q 均布（线）荷载（n/m）； l 跨距（两支点间间距）（m）。最大弯矩mmax在梁正中部位。 均布荷载（线荷载）时，弯矩按下均布荷载（线荷载）时，弯矩按下式计算：式计算： mmax=ql2/8rarblp x=0 rax+rbx=0 rax=rbx=0 ya=0 pl/2-lrby=0 rby=p/2 yb=0 lray-pl/2=0 ray=p/2 集中荷载时xramcpma=0 px-mc=0 mc=px 当 x=l/2 时 mc =px=p(l/2)=pl/2 最大 mmax=pl/2式中式中 : x集中荷载p到支点的距离（m）；l两支点间的距离（m）；mm

20、ax 最大弯矩（nm）；p集中荷载（n）。最大弯矩mmax在梁正中部位。基本概验基本概验五、工程试验常用法定五、工程试验常用法定计量单位简介计量单位简介1. 国际单位制（国际单位制（si）基本单位）基本单位量量名称名称符号符号长度长度米米m m质量质量千克千克kgkg时间时间秒秒s s2. 国际单位制（国际单位制（si）导出单位）导出单位量量名称名称符号符号面积面积平方米平方米m m2 2体积体积立方米立方米m m3 3速度速度米每秒米每秒m/sm/s加速度加速度米每二次方秒米每二次方秒m/sm/s2 2密度密度千克每立方米千克每立方米kg/mkg/m3 3力（荷载）力（荷载）牛顿牛顿n n压

21、强（强度）压强（强度）帕斯卡帕斯卡papa或或n/mn/m2 23. 国际单位制（国际单位制（si）词头）词头中文名中文名符号符号因数因数举例举例兆兆m m10106 6mpampa（n/mmn/mm2 2）千千k k10103 3kgkg厘厘c c1010-2-2cmcm毫毫m m1010-3-3mmmm微微1010-6-6mm4. 力的法定计量单位换算力的法定计量单位换算 1kgf9.80665n9.8n 1kgf/cm29.8n/10-4m2 =9.8n104/m2 =1060.098n/m2 = 0.098mpa 1m2=100cm100cm=104cm2 1cm2=1m2/104=1

22、0-4m2基本概验基本概验六、数据处理常识1.平均值 算术平均值：算术平均值： x =（x1+x2+xn）/n=xi/n 式中: x算术平均值算术平均值x1、x2、xn各个 数据值；数据值； xi 各个数据值的总和；各个数据值的总和； n 数据值的总个数。数据值的总个数。 算术平均值用于度量一批数据的中间位置。算术平均值用于度量一批数据的中间位置。 .均方根平均值： s=(x12+x22+xn2)/n =xi2/ n 式中 : s 各个数据值的均方根平均值； x1、x2、xn各个数据值； xi2 各个数据值平方的总和； n 数据值的总个数。 .加权平均值：加权平均值： m=(x1f1+x2f2

23、+xnfn ) (f1+f2+fn) =xifi/fi 式中式中: m 加权平均值；加权平均值； x1、x2、xn各个数据值；各个数据值； f1、f2、fn各个数据值的权数；各个数据值的权数； xifi 各个数据值的加权总和；各个数据值的加权总和； fi 各个数据值的权数总和。各个数据值的权数总和。2.误差 测量误差是指测量结果与真值之差；测量误差是指测量结果与真值之差； 真值，即真实值，是指在一定条件下被测量真值，即真实值，是指在一定条件下被测量客观存在的实际值。有规定真值（如：客观存在的实际值。有规定真值（如：1米等于光米等于光在真空中在真空中1/299792458秒时间间隔内所经路径的长

24、秒时间间隔内所经路径的长度），相对真值（按净度不同分为若干等级）。度），相对真值（按净度不同分为若干等级）。 测量误差可分为系统误差、随机误差测量误差可分为系统误差、随机误差 和过失误差三种。和过失误差三种。 系统误差是在同一条件下多次重复测试同一量时，误差系统误差是在同一条件下多次重复测试同一量时，误差 的数值和正负号有较明显的规律性。的数值和正负号有较明显的规律性。 随机误差在同一条件下多次重复测试同一量时，出现误随机误差在同一条件下多次重复测试同一量时，出现误 差的数值和正负号没有有明显的规律性。差的数值和正负号没有有明显的规律性。 过失误差明显的歪曲测试结果，如：测错、读错、记错、过失

25、误差明显的歪曲测试结果，如：测错、读错、记错、 计算错误等。计算错误等。 误差来源一般可分为：仪器误差、误差来源一般可分为：仪器误差、 试剂误差、个人误差、环境误差和操作误试剂误差、个人误差、环境误差和操作误差五个方面。差五个方面。a.范围误差（极差） 即最大值和最小值之差，计算式为： s极=xmax-xmin 式中 ： s极范围误差（极差）； xmax数据中的最大值； xmin数据中的最小值。b.算术平均值误差算术平均值误差 即各数据与算术平均值之差的的绝对值总和的算术平均值， 计算式为： s=（ x1-x + x2-x + xn-x ）/n = xi-x /n 式中： s 算术平均值误差；

26、 x1、x2、xn各个数据值； x 算术平均值； n 数据值的总个数； xi-x 各个数据值与平均值之差的绝对值的 总和；c.均方根误差（亦称标准离差、标准差或均方差）均方根误差（亦称标准离差、标准差或均方差） 是评价离散性大小的指标，计算式为：s=(x1- x均)2+(x2-x均)2+(xn-x均)2/(n-1) =（xi-x均）2/（n-1） =（xi2- n x均2）/（n-1） 推导： s=（xi-x均）2/（n-1） =(xi2-2xix均+ x均2)/(n-1) =xi2-2xix均+x均2/(n-1) =xi2-2x均xi +x均2/(n-1) =xi2- n x均(2xi/n

27、)- x均/(n-1) =xi2- n x均(2 x均- x均)/(n-1) =(xi2- n x均2)/(n-1) 式中: s 均方根误差； x1、x2、 、xn各个数据值； x均各个数据值的算术平均值； n 数据值的总个数； (xi-x均)2各个数据与平均值之差的 总和。3.变异系数 是表示数据相对波动大小的值。变 异系数越大，产品稳定性越差，反之亦 然。计算试为： cv=(s/ x)100 （%） 式中: cv变异系数（%）； s标准差； x数据的算术平均值。4.数字修约规则（1）术语 修约间隔系确定修约保留位数的一种方式。修约间隔一经确定，修约值即应为该数值的整数倍。 如：指定修约间隔

28、为0.1，修约值即应在0.1的整数倍中选取，相当于将数值修约到一位小数。 若指定修约间隔为100，修约值即应在100的整数倍中选取，相当于将数值修约到“百”位。 有效位数有效位数可按下列两种方法确定： a 对没有小数位且以若干个零结尾的数值，其有效 位数定位时，用从非零数字最左一位向右数得到的位数 减去无效零（即仅为定位用的零）的个数，即为有效位 数。 如：将35000取三位有效位数时，写为350102， 最右两个零为无效零，以102定位；取两位有效位数 时，写为35103，最右三个零为无效零，以103定 位。 b 对其他十进位数（包括整数和带小数），从非零数字最左一位向右数所得到的位数，就是

29、有效位数。 如：将0.32、3.2、0.032、0.0032均为两位有效位数，0.0320为三位有效位数，12.490为五位有效位数，10.00为四位有效位数，35000为五位有效位数。 （2）“四舍六入五单双”法则 适应于修约到100、10、1、0.1、 0.01。具体规定如下： 在拟舍弃的数字中： 第一个数5（不含5）时则舍去，保 留数末位数值不变；如：将14.243修约到 0.1为14.2。 第一个数5（不含5）时则进一，保 留数末位数值加一；如：将26.484修约到 0.1为26.5。 第一个数=5： 5后面不全为零时则进一，保留数位 数值加一；如：将1.0501修约到0.1为1.1。

30、 5后面全为零时： 保留数末位数为奇数值时加一；如： 将0.3500修约到0.1为0.4。 保留数末位数为偶数值（含“0”）时舍去；如：将1.0500修到0.1为1.0。 拟舍弃的数若为两位以上的数，不得连续多次（包括两次）修约。 如：将14.146修约到0.1，正确修约为14.1；若按14.14614.1514.2 进行修约，即为连续修约。 负数修约时，先将它大绝对值 按上述规定进行修约，然后在修约值 前面加上负号。 （3） “25、75分”法则即“25及以 下改零，75及以上进一，26、74之间改 成五”。 适应于修约到5、0.5、0.05 具体规定如下： 在拟保留的数字中，其末位连同 拟

31、舍弃数字中的首位组合起来“25”时，则将拟保留数字中的末位数字改为“0”；如：将1.25修约到0.5为1.0。 在拟保留的数字中，其末位连同 拟舍弃数字中的首位组合起来“75”时，则向拟保留数字中的末位的前位进一， 末位数字改为“0”；如：将1.75、1.92修 约到0.5均为2.0。 在拟保留的数字中，其末位连同 拟舍弃数字中的首位组合起来在“2674”之间时，则将拟保留数字中的末位数字改为“5”；如：将1.32、1.73修约到0.5均为1.55.有效数字运算规则 加法和减法加法和减法 有效数字加减运算时，所得的和或差 的有效数字保留位数，应以小数点后位数 最少的一组数字为准。在进行计算时，

32、参 与运算的各值应比小数点后位数最少的一 组数多保留一位小数，该位小数的数字由 其以右第一位数字按“四舍六入五单双”原 则处理后得到。 例： 计算 25.25+2.525+0.2525+0.02525 25.25+2.525+0.2525+0.02525 =25.25+2.525+0.252+0.025 =28.052 =28.05 乘法和除法乘法和除法 有效数字乘除时，所得乘积或商的有 效位数，应以百分误差最大或有效位数最 少的那一组数为准。在进行计算时，参与 运算的各值应较确定的数位按 “四舍六入 五单双” 原则处理后多保留一位。所得乘 积或商的准确度不应小于精确度最大的那 一组数。例1：

33、计算12.720.045 12.720.045 =12.70.045 =0.5715 =0.57 其中：12.72的误差为12.720.01（是由 12.71512.725修约得来），其百分误差为：（0.01/12.72）100%=0.78%。 0.045的误差为0.0450.001（是由0.04450.0454修约得来），其百分误差为：（0.001/0.045）100%=2.22%（百 分误差最大、有效位数最少）。例2： 计算0.0012340.015 0.0012340.015 =0.001230.015 =0.0000184 =0.000018 （或0.1810-4、1.810-5、 1810-6） 乘方与开方乘方与开方 有效数字乘方、开方时，结果的有 效位数与原数字的有效位数相同。 谢 谢 ！2006年试验学习班钢材、工程用水、年试验学习