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4.屈服强度和抗拉强度的测定
(1)调整试验机测力度盘的指针,使对准零点,并拨动副指针,使与主指针重叠。
(2)将试件固定在试验机夹头内,开动试验机进行拉伸。
(3)拉伸中,测力度盘的指针停止转动时的恒荷载,或第一次回转时的最小荷载,即为所求的屈服点荷载
(N),按下式计算试件的屈服点:
(如图9-2)
式中
:
屈服点(MPa);
屈服点荷载(N);
试件的公称横截面积(mm2)
当
>1000MPa时,应计算至10MPa;
为200~1000Mpa时,计算至5MPa;
<200MPa时,小数点数字按“四舍六入五单双法”处理。
(4)向试件连续施荷直至拉断,由测力度盘读出最大荷载
(N)。
按下式计算试件的抗拉强度
式中
抗拉强度(MPa);
最大荷载(N);
试件的公称横截面积(mm2)
计算精度的要求同
。
图9-2低碳钢受拉时应力-应变图
5.伸长率测定
(1)将已拉断试件的两段在断裂处对齐,尽量使轴线位于一条直线上。
如拉断处由于各种原因形成缝隙,则此缝隙应计入试件拉断后的标距部分长度内。
(2)如拉断处到邻近标距点的距大于1/3
时,可用卡尺直接量出已被拉长的标距长度
(mm)。
(3)如拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1/3
,按移位法确定
在长段上从拉断处O点取基本等于短段格数,得B点,接着取等于长段所余格数(偶数)之半得C点;
或者取所余格数(奇数)减1与加1之半,得到C与C1点,移位后的l1分别为AO+OB+2BC或AO+OB+BC+BC1(如图9-3所示)。
如果直接量测所求得的伸长率能达到技术条件的规定值,则可不采用移位法。
(4)伸长率按下式计算(精确至1%):
(或
)=(
)/
×
100%
式中
,
分别表示
=10a或
=5a时的伸长率;
原标距长度10a(5a)(mm);
试件拉断后直接量出或按移位法确定的标距部分长度(mm)(测量精确至0.1mm)。
(5)如试件在标距端点上或标距处断裂,则试验结果无效,应重做试验。
图9-3伸长率断后标距部分长度用移位法确定
(a)长段所余格数为偶数;
(b)长段所余格数为奇数
1.1.2钢筋冷弯试验
1.试验目的检定钢筋承受弯曲程度的弯曲变形性能,并显示其缺陷。
2.主要仪器设备压力机或万能试验机、具有不同直径的弯心。
3.试验步骤
(1)钢筋冷弯试件不得进行车削加工,试样长度通常按下式确定:
L≈5a+150(mm)(a为试件原始直径)
(2)半导向弯曲试样一端固定,绕弯心直径进行弯曲。
试样弯曲到规定的弯曲角度或出现裂纹、裂缝或断裂为止。
(3)导向弯曲
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,亦可先弯曲部分(如图9-4c),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。
此时可以加与弯心直径相同尺寸的衬垫进行试验。
3)试验应在平稳压力作用力下,缓慢施加试验压力。
两支辊间距离为(d+2.5a)±
0.5a,并且在试验过程中不允许有变化。
4)试验应在10~35℃或控制条件下23℃±
5℃进行。
4.结果评定弯曲后,按有关标准规定检查试样弯曲外表面,进行结果评定。
若无裂纹、裂缝或裂断,则评定试样合格。
图9-4钢筋冷弯试验图
9.2水泥试验
9.2.1水泥细度测定
1.试验目的用负压筛法、水筛法或手工干筛法对水泥细度进行测定。
2.试验设备负压筛析仪(由筛座、负压筛、负压源及收尘器组成)、水筛(水筛架和喷头)、干筛和天平等。
1)负压筛法
①试验前,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称取烘干水泥试件25g。
③将试件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,在此期间如有试件附着在筛盖上,可轻轻地敲击,使试件落下。
筛毕,用天平称量筛余物。
2)水筛法
①筛析试验前,应检查所用水,确保水中无泥、砂,调整好水压及水筛架的位置,使其能正常运转。
喷头底面与筛网之间的距离为35mm~70mm。
②称取试样50g,置于洁净的水筛中,立即用淡水冲洗至大部分细粉通过后,放在水筛架上,用水压为(0.05±
0.02)MPa的喷头连续冲洗3min。
筛毕,用少量水把筛余物冲至蒸发器中,等水泥颗粒全部沉淀后倒出清水,烘干并用天平称量筛余物。
3)手工干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。
试验步骤如下:
①称取试样50g,倒入干筛内。
②用一只手执筛往复摇动,另一只手轻轻拍打,拍打速度每分钟约120次,每40次向同一方向转动60°
,使试样均匀分布在筛网上,直至每分钟通过的试样量不超过0.05g为止。
③称量筛余物(称量精确至0.1g)。
4.结果计算
按下式计算水泥试样筛余百分率,计算结果精确至0.1%。
式中F—水泥试样的筛余百分率(%)。
Rs—水泥筛余物的重量(g)。
W—水泥试样的重量(g)。
试验结果记录表9-2
烘干水泥试件质量(g)
筛余试件质量(g)
水泥试件筛余百分数(细度)(%)
9.2.2水泥标准稠度用水量测定
1.仪器设备
(1)水泥净浆搅拌机(主要由搅拌锅、搅拌叶片、传动机构和控制系统组成)。
(2)测定水泥标准稠度和凝结时间的维卡仪(如图9-5所示),包括试杆和试模(如图9-6所示)。
图9-5测定水泥标准稠度和凝结时间的维卡仪图9-6试杆和试模
1.铁座;
2.金属圆棒;
3.松紧螺丝;
4.指针;
5.标尺
2.试验步骤
(1)湿布将搅拌锅和搅拌叶片擦湿,将拌合水(W)倒入搅拌锅内,然后在5~10s内小心将称好的500g水泥加入水中,将搅拌锅固定在搅拌机的锅座上,升至搅拌位置。
(2)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)结束后,立即将水泥净浆装入已置于玻璃底板上的试模中,用小刀插捣,轻轻振动数次,抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上,降低试杆直至与净浆表面正好接触,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。
3.试验结果
(1)杆沉入净浆并距底板6mm±
1mm的水泥净浆为标准稠度净浆。
(2)标准稠度用水量(P),按水泥质量的百分比计。
9.2.3水泥净浆凝结时间测定
1.仪器设备
(1)维卡仪:
测定凝结时间的仪器同测定标准稠度用水量仪器,只是取下试杆,用试针代替试杆。
(2)初凝和终凝用试针(如图9-7所示)。
图9-7测定水泥凝结时间用试针
(1)以标准稠度用水量,用500g水泥按规定方法拌制标准稠度水泥浆,一次装满试模,振动数次刮平,立即放入湿气养护箱中。
记录水泥全部加入水中的时间。
(2)初凝时间的测定:
试件在养护箱养护至加水30min时进行第一次测定。
测定时,将试模放到试针下,降低试针使之与水泥净浆表面接触,拧紧螺丝1s~2s后,突然放松,试针垂直自由地沉入水泥净浆,记录试针停止下沉或释放试针30s时指针的读数。
在最初测定操作时应轻轻扶持金属柱,使其徐徐下降,以防试针撞弯,但结果以自由下落为准。
(3)终凝时间的测定:
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180°
,直径大端向上,小端向下放在玻璃板上,再放入养护箱中继续养护,临近终凝时间每隔15min测定一次。
用同样测定方法,观察指针读数。
3.试验结果从水泥全部加入水中的时间起,至试针沉至距底板4mm±
1mm时所经过的时间为初凝时间;
至试针沉入试体0.5mm时,即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时所经过的时间为终凝时间。
9.2.4水泥胶砂流动度测定
1.试验目的测定水泥胶砂流动度。
2.试验设备水泥胶砂流动度测定仪,捣棒,小刀,刮平刀,卡尺(精度0.02mm)
(1)将按规定配制好的水泥胶砂分二层装入水泥胶砂流动度测定仪的模内。
第一层装至截圆锥模高的三分之一,用小刀在垂直两个方向划实十余次,再用捣棒自边缘到中心均匀捣15次。
接着装第二层水泥胶砂,装到高于园锥模约2cm,同样用小刀划实十余次,捣15次。
(2)捣压完毕,取下模套,用刮平刀将高出截圆锥模的胶砂刮平,刮平后将截圆锥模垂直向上轻轻提起。
打开电源开关,电机开始转动。
当上盘振动四次后,关闭电动开关。
电机继续以每秒一次的速度转动,共达30次。
(3)跳动完毕,用卡尺测量水泥胶砂底部扩散的相互垂直的两个方向直径的平均值,即为水泥在该用水量的胶砂流动度(mm)。
4.结果处理测定结果如不符合要求,则需改变水灰比重新试验,直到水泥胶砂流动度符合要求为止,即为所求的水灰比。
9.2.5水泥安定性试验
1.试验目的采用雷式法检验水泥的安定性。
用沸煮法检验水泥浆体硬化后体积变化是否均匀。
检验分雷氏法和试饼法,若两种方法有争议时以雷氏法为准。
2.试验设备水泥净浆搅拌机、天平、雷氏沸煮箱、养护箱、雷氏夹、玻璃片、机油
()1.采用标准稠度的用水量拌制水泥浆。
(2)将雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上,并立刻将试件装满试模,装模时一只手轻轻扶持试模,另一支手用宽约10mm的小刀插捣15次左右然后抹平,盖上稍擦油的玻璃板,接着立刻将试模移至养护箱内养护24
2小时。
(3)调整好沸煮箱内水位,能保证在沸煮过程中不需中途添水,从玻璃板上取下雷氏夹试件,先测量试件指针尖端的距离(A),精确到小数点后一位,接着将试件放入水中蓖板上,指针朝上,试件之间互不交叉,然后在30
5min内加热至沸并恒沸3h
5min。
(4)沸煮结束,放掉箱中热水,打开箱盖,待箱体冷却至室温,取出雷氏夹,测量试件指针尖端的距离(C),精确至小数点后一位。
4.记录结果计算试件煮后增加距离(C-A),试验两次,取平均值。
当不大于5.0mm时,认为水泥安定性合格。
当超过4mm时,应取同一样品立即重新做一次试验。
图9-9雷氏夹膨胀测定仪
1.底座;
2.模子座;
3.测弹性标尺;
4.立柱;
5.测膨胀值标尺;
6.悬臂;
7.悬丝;
8.弹簧顶扭
图9-8雷氏夹1.指针;
2.环模
9.2.6水泥胶砂强度试验
1.试验目的根据国家标准规定采用ISO胶砂法来检验并确定水泥的标号。
2.试验设备
(1)行星式水泥胶砂搅拌机:
搅拌叶和搅拌锅作相反方向转动。
(2)振实台:
由同步电机带动凸轮转动,使振动部分上升定值后自由落下,产生振动,振动频率为60次/(60±
2)秒,落距(15±
0.3)mm。
(3)试模:
可装拆的三连模,由隔板、端板和底座组成。
(4)套模:
壁高为20mm的金属模套,当从上向下看时,模套壁与试模内壁应该重叠。
(5)抗折强度试验机。
(6)抗压试验机及抗压夹具:
抗压试验机以200kN~300kN为宜,应有±
1%精度,并具有按(2400±
200)N/s速率的加荷能力;
抗压夹具由硬质钢材制成,受压面积为40mm×
40mm。
(7)两个播料器和金属刮平直尺。
3.试验材料
(1)标准砂标准砂应符合GB/T17671—1999中国ISO标准砂的质量要求。
(2)水泥水泥从取样到试验要超过24h以上时,应把它储存在密封的容器里。
(3)水仲裁试验或其它重要试验用蒸馏水,其它试验可用自来水。
4.试验步骤
(1)试件成型
1)成型前将试模擦净,用黄油等密封材料涂覆试模的外接缝,试模的内表面应涂上一薄层机油。
2)按下表称取试验材料(g)
表9-3
水泥
标准砂
水
450±
2
1350±
5
225±
1
3)胶砂搅拌:
试验前或更换水泥品种时,将搅拌锅、叶片和下料漏斗等用湿布抹擦干净。
水泥胶砂拌和的操作程序如下:
先把水倒入锅内,再加入水泥,然后把锅固定在底座上,上升至固定位置后立即开动搅拌机,低速搅拌30s后,在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入,再高速拌和30s。
停拌90s(在停拌的第一个15s内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中),再在高速下拌和60s。
各搅拌阶段的时间误差≯1s。
4)试件制备:
胶砂搅拌后应立即成型。
先把空试模和模套固定在振实台上,将搅拌好的胶砂用小勺均匀地装入下料漏斗中,开动振动台,振动120±
5s停止。
取下试模,用刮平刀以近似90度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,并用刮平刀以近乎水平的情况将试体表面抹平。
接着对试模编号。
(2)试样的养护将试模放入养护箱养护(温度20±
3℃,相对湿度大于90%),箱内蓖板必须水平,养护24±
2h后取出脱模,脱模时应防止试件损伤。
试件脱模后即放入20±
2℃的水中养护,试件之间间隔或试件上表面的水深≥5mm。
任何到龄期的试体应在试验前15min从水中取出。
擦去试体表面沉淀物,并用湿布覆盖到试验为止。
试件龄期是从水泥加水搅拌时算起,不同龄期强度试验应在下列时间里进行。
24h±
15min48h±
30min72h±
45min7d±
2h28d±
8h
(3)强度试验
1)抗折强度试验
将试体的一个侧面放在试验机支撑圆柱面上,试件长轴垂直于支撑圆柱,通过加荷圆柱以50N/s±
10N/s的速率均匀地加在棱柱体相对侧面上,直至折断。
保持两上半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验。
抗折强度按下式计算,精确到0.01MPa;
fv=3FL/2bh2
式中:
fv:
抗折强度(MPa)
F:
破坏载荷(N)
L:
支撑圆柱中心距(100mm)
b﹑h:
试件的宽与高,均为40mm。
抗折强度测定结果取三块试件平均值并取整数,当三个强度值中有一个超过平均值的±
10%时,应予剔除,以其余两个数字取平均值作为抗折强度试验结果,如有两个试件的测定结果超过平均值的±
10%时,应重作试验。
2)抗压强度试验
抗折强度试验后的两个断块应立即进行抗压试验。
抗压试验须用抗压夹具进行,试件受压面为40mm×
试验前应清除试件的受压面与加压板间的砂粒或杂物,试验时以试件的侧面作为受压面,并使夹具对准压力机压板中心。
抗压强度按下式计算,计算精确到0.1MPa;
fc=F/A
fc:
抗压强度(MPa)
F:
A:
受压面积40×
40(mm2)
六个抗压强度结果中剔除最大﹑最小两个数值,以剩下四个的平均值作为抗压强度测定结果。
5.记录结果
(1)试验记录及结果表9-4
试
体编
号
抗折强度
抗压强度
破坏
载荷
P(N)
支点
间距
L(mm)
试体尺寸
抗折
强度
fv(MPa)
P(N)
受压
面积
S(mm2)
抗压
fact(MPa)
泥
等
级
宽度
(mm)
高度
(mm)
(2)结果分析
9.2.7水泥胶砂耐磨性测定
1.试验目的测定水泥胶砂耐磨性
2.试验设备水泥胶砂耐磨试验机,刮平刀,天平
(1)开机前检查水泥胶砂耐磨试验机各部件是否转动灵活,机内添加润滑油。
(2)平面朝下,将标准试件放至耐磨机水平转动盘上,做好定位标记,并用夹具轻轻固紧。
(3)定为200N(不加砝码),电器控制箱上转数设定为30转,并将吸尘装置调整至试件上方,然后开机预磨。
(4)取下试件,用天平称量,此为试件原始质量(g1),扫净粉末,清除水平转盘上残留颗粒。
(5)清除过的试件再次放回水平转盘上原安装位置放平,固紧。
按试验要求决定压头负荷,再开磨40转,取下试件,称重(g2),为磨损后的质量。
4.记录结果磨损量G=(g1-g2)/0.0125(kg/m2)
式中0.0125为磨损面积。
以三块试件实验结果取平均值。
其中超过平均值15%的应于剔除,剔除一块,取余下两块的平均值,剔除两块应重新试验。
9.3混凝土用砂和石试验
9.3.1密度实验
1.试验目的测定材料在绝对密实状态下单位体积所具有的质量。
2.试验设备比重瓶、烧杯、小勺、漏斗、天平(称量1kg,感量0.01g)。
(1)试件制备:
将试件研碎,通过900孔/cm2的筛,除去筛余物,放在100±
5℃烘箱中烘至恒重,放入干燥器中备用。
(2)在比重瓶中注入水至突颈下部刻线零以上少许,如图9-10,记下初始读数V1
(3)用天平称取60~90g试件,用小勺和漏斗将试件徐徐送入比重瓶中,直至液面上升至20ml刻度左右。
算出装入比重瓶内的试件的体积v。
(4)排除比重瓶中气泡,记下液面刻度V2,如图9-10,称取剩余的试件质量,算出装入比重瓶内的试件质量m(g)。
(5)计算:
密度
=m/v(g/cm3)(精确至0.01)
式中m:
装入瓶中试件的质量;
v:
装入瓶中试件的体积。
4.记录结果表9-5
试验次数
装入瓶内试件质量(g)
试件体积(cm3)
密度(g/cm3)
初始质量
剩余质量
比重瓶中试件质量
瓶中液面初始读数V1
加试件后液面读数V2
试件体积V2-V1
实验值
平均值
注:
按规定试验应做两次,两次结果相差不应大于0.02g/cm3。
图9-10李氏瓶
9.3.2表观密度试验
1.试验目的测定材料在自然状态下(包括内部孔隙)单位体积所具有的质量。
2.试验设备游标卡尺(精度0.1mm)、天平(感重0.1g)、烘箱、干燥器
(1)将试件放置在100±
5℃烘箱中烘至恒重。
(2)用卡尺测量试件尺寸(每边测量三次取平均值),并计算出体积Vo(cm3)
(3)称取试件质量m(g)
(4)计算:
0=m/Vo(g/cm3)(精确到0.01)式中m:
试件质量Vo:
试件体积
4.记录结果表9-6
试件编号
试件质量(g)
试件尺寸(cm)
表观密度(g/cm3)
长
宽
高
3
按规定试验表观密度取三块试件的算术平均值作为评定结果
9.3.3砂的堆积密度试验
1.仪器设备天平(称量10kg,感量1g)、容量筒(圆柱形金属筒,容积为1L,内径108mm,净高109mm,壁厚2mm)、烘箱、方孔筛(孔径为4.75mm的筛一只)、垫棒(直径10mm,长500mm的圆钢)、直尺、漏斗、料勺、浅盘等。
2.试验步骤
(1)将经过缩分并烘干后约3L的试样过4.75mm筛后,分成大致相等的两份。
称容量筒的质量m1。
(2)堆积密度:
取样一份,用漏斗或铝制料勺,将试样从容量筒中心上方50mm处徐徐倒入,直至试样装满并超出容量筒筒口,然后用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反的方向刮平,称其质量(m2)。
(3)紧密密度:
取试样一份,分两层装入容量筒。
装完一层后,在筒底垫放一根直径为10mm的圆钢,将筒按压,左右交替颠击地面各25次,然后再装入第二层;
第二层装满后,用同样方法颠实(但筒底所垫圆钢的方向与第一层放置方向垂直);
加料超过筒口,然后用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两边刮平,称其质量(m2)。
(4)容量筒校正:
以温度为(20±
2)℃的饮用水装满容量筒,用玻璃板沿筒口滑移,使其紧贴水面。
擦干筒外壁水分,称其质量m2′(kg)。
倒出水并称擦干后容量筒和玻璃板的质量m1′(kg)。
用下式计算筒的容积。
V0′=m2′-m1′
3.结果计算与评定
(1)堆积或紧密密度按下式计算(精确至10kg/m3)。
公式ρ′=(m2-m1)/V′×
1000Kg/m3
式中m1——容量筒的质量(kg)。
m2——容量筒和砂总质量(kg)。
V0′——容量筒的容积(L)。
以两次试验结果的算术平均值作为测定值。
(2)砂的空隙率P'
按下式计算(精确至1%)。
P′=(1-P0′÷
ρ0)×
100%
式中P0′——砂的堆积密度(kg/m3)。
ρ0——砂的表观密度(kg/m3)。
9.3.4石子堆积密度试验
1.仪器设备台秤(称量50kg,感量50g)、容量筒(规格见表表9-7)。
容量筒规格表9-7
石子最大粒径(mm)
容量筒容积(L)
容量筒内径(mm)
容量筒净高(mm)
9.5、16.0、19.0、26.5
208
294
31.5、37.5
53.0、63.0、75.0
30
360
2.试验步骤按规定取样,烘干或风干后,拌匀分两份备用。
(1)堆积密度:
称容量筒的质量m1,用取样铲将试样从容量筒上方50mm处使试样以均匀、自由落体状装入容量筒,使之呈锥体,除去凸出筒口表面的颗粒,以合适的颗粒填入凹陷部分,使表面稍凸起部分和凹陷部分的体积大致相等,称取试样和容量筒总质量m2(kg)。
(2)紧堆密度:
取制备好的试样一份,分三次装入容量筒,每装完一层,在筒底垫放一根直径为16mm的钢筋,按住筒口或把手,左右交替击地面25次,但筒底所垫钢筋的方向应与装前一
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