1、建筑工程管理土木工程材料试验备课笔记土木工程材料的基本性质试验一、密度试验材料的密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。（一）主要仪器设备李氏瓶、筛子（孔径0.20mm或900孔/cm2）、量筒、烘箱、干燥器、物理天平、温度计、漏斗、小勺等（二）试样制备1. 将试样破碎、磨细，全部通过0.20mm孔筛后，放到1055的烘箱中，烘至恒重。2. 将烘干的粉料放入干燥器中冷却至室温待用。（三）试验方法及步骤1. 在李氏瓶中注入无水煤油至突颈下部，记下刻度（V1）。2. 用天平称取6090g试样（m1），用小勺和漏斗小心地将试样徐徐送入李氏瓶中（不能大量倾倒，会妨碍李氏瓶中空气排出或使咽喉位堵塞
2、），直至液面上升至20mL左右的刻度为止。3. 用瓶内的煤油将粘附在瓶颈和瓶壁的试样洗入瓶内煤油中，转动李氏瓶使煤油中气泡排出，记下液面刻度（V2）。4. 称取未注入瓶内剩余试样的质量（m2），计算出装入瓶中试样质量m。5. 将注入试样后的李氏瓶中液面读数V2减去未注前的读数V1，得出试样的的绝对体积V。（四）结果计算1. 按下式计算出密度 （精确至0.01 g/cm3）：2. 密度试验需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0.02g/cm3，否则重做。二、表观密度试验表观密度是指材料在自然状态下，单位体积（包括材料的绝对密实体积与内部封闭孔隙体积）
3、的质量。试验方法有容量瓶法和广口瓶法，其中容量瓶法用来测定砂的表观密度，广口瓶法用来测定石子的表观密度。以砂和石子为例分别介绍两种试验方法。（一）砂的表观密度试验（容量瓶法）1. 主要仪器设备。容量瓶（500mL）、托盘天平，干燥器、浅盘、铝制料勺、温度计、烘箱、烧杯等。2. 试样制备。将660g左右的试样在温度为1055的烘箱中烘干至恒重，并在干燥器内冷却至室温，分为大致相等的两份待用。3. 试验方法及步骤。（1）称取烘干的试样300g（m0），精确至1g，将试样装入容量瓶，注入冷开水至接近500mL的刻度处，摇转容量瓶，使试样在水中充分搅动，排除气泡，塞紧瓶塞。静置24h。（2）静置后用滴
4、管添水，使水面与瓶颈500mL刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称取其质量（m1），精确至1g。（3）倒出瓶中的水和试样，将瓶的内外表面洗净。再向瓶内注入与前面水温相差不超过2，并在1525范围内的冷开水至瓶颈500mL刻度线，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称取其质量（m2），精确至1g。4. 结果计算（1）按下式计算砂的表观密度（精确至10kg/m3）：（2）表观密度应用两份试样分别测定，并以两次结果的算术平均值作为测定结果，精确至10 kg/m3，如两次测定结果的差值大于20kg/m3时，应重新取样测定。（二）石子表观密度试验（广口瓶法）1. 主要仪器设备。广口瓶、烘箱、天平、筛子、浅盘、带
5、盖容器、毛巾、刷子、玻璃片等。2. 试样制备。将试样筛去4.75mm以下的颗粒，用四分法缩分（此方法见试验三“砂石材料试验”中的取样方法）至表-1规定的数量，洗刷干净后，分成大致相等的两份备用。表-1 表观密度试验所需试样数量最大粒径（mm）小于26.531.537.563.075.0最少试样质量（kg）2.03.04.06.06.03. 试验方法与步骤。（1）将试样浸水饱和后，装入广口瓶中，装试样时广口瓶应倾斜放置，然后注满饮用水，用玻璃片覆盖瓶口，以上下左右摇晃的方法排除气泡。（2）气泡排尽后，向瓶内添加饮用水，直至水面凸出到瓶口边缘，然后用玻璃片沿瓶口迅速滑行，使其紧贴瓶口水面。擦干瓶外
6、水分后，称取试样、水、瓶和玻璃片的质量（m1），精确至1g。（3）将瓶中的试样倒入浅盘中，置于1055的烘箱中干至恒重，取出放在带盖的容器中冷却至室温后称出试样的质量（m0），精确至1g。（4）将瓶洗净，重新注入饮用水，用玻璃片紧贴瓶口水面，擦干瓶外水分后称出质量（m2），精确至1g。4. 试验结果计算。 1. 按下式计算石子的表观密度（精确到10kg/m3）：2. 表观密度应用两份试样分别测定，并以两次结果的算术平均值作为测定结果，如两次结果之差大于20kg/m3，应重新取样试验；对颗粒材质不均匀的试样，如两次试验结果之差值超过20kg/m3，可取四次测定结果的算术平均值作为测定值。三、体积
7、密度试验体积密度是指材料在自然状态下，单位体积（包括材料孔隙和材料绝对密实体积之和）的质量。体积密度的测定分规则几何形状试样测定与不规则形状试样测定，其测定方法如下：（一）规则几何形状试样的测定（如砖）1. 主要仪器设备游标卡尺、天平、烘箱、干燥器等。2. 试样制备将规则形状的试样放入1055的烘箱内烘干至恒重，取出放入干燥器中，冷却至室温待用。3. 试验方法与步骤（1）用游标卡尺量出试样尺寸（试件为正方体或平行六面体时以每边测量上、中、下三个数值的算术平均值为准。试件为圆柱体时，按两个互相垂直的方向量其直径，各方向上、中、下量三次，直径取六次测定结果的平均值；按两个相互垂直的方向量其高度，分
8、别量四次，高度取四次测定结果的平均值），并计算出其体积（V0）。（2）用天平称量出试件的质量（m）。4. 结果按下式计算出体积密度（精确至10kg/m3）：（二）不规则形状试样的测定（如卵石等）此类材料体积密度的测定仍采用排液法（即砂石视密度的测定方法），其不同之处在于应将其表面涂蜡，封闭开口孔后，再用容量瓶法或广口瓶法进行测定。方法同（一）。四、堆积密度试验堆积密度是指粉状或颗粒状材料，在堆积状态下，单位体积（包括组成材料的孔隙、堆积状态下的空隙和密实体积之和）的质量。堆积密度的测定根据所测定材料的粒径不同，而采用不同的方法，但原理相同。以砂和石子为例介绍两种堆积密度的测定方法。（一）砂堆积
9、密度试验1. 主要仪器设备标准容器（金属圆柱形，容积为1L）、标准漏斗、台秤、铝制料勺、烘箱、直尺等。2. 试样制备用四分法缩取（见试验三“砂石材料试验”中的取样方法）砂样约3L，试样放入浅盘中，将浅盘放入温度为1055的烘箱中烘至恒重，取出冷却至室温，分为大致相等的两份待用。3. 试验方法及步骤 （1）称取标准容器的质量（m1）及测定标准容器的体积（ ）；将标准容器置于下料漏斗下面，使下料漏斗对正中心。 （2）取试样一份，用铝制料勺将试样装入下料漏斗，打开活动门，使试样徐徐落入标准容器（漏斗出料口或料勺距标准容器筒口为5cm），直至试样装满并超出标准容器筒口。 （3）用直尺将多余的试样沿筒口
10、中心线向两个相反方向刮平，称其质量（m2），精确至1g。 4. 试验结果计算 （1）试样的堆积密度按下列计算（精确至10kg/m3）：（2）堆积密度应用两份试样测定，并以两次结果的算术平均值作为测定结果。（二）石子堆积密度试验1. 主要仪器设备标准容器（根据石子最大粒径选取，见表-2）、台秤、小铲、烘箱、直尺等。表-2标准容器规格石子最大粒径（mm）标准容器（L）标准容器尺寸（mm）内径净高壁厚9.5，16.0，19.0，26.510208294231.5，37.520294294353.0，63.0，75.03036029442. 试样制备石子取样烘干或风干后，拌匀并将试样分为大致相等的两份
11、备用。3. 试验方法及步骤（1）称取标准容器的质量（m1）及测定标准容器的体积（）。（2）取一份试样，用小铲将试样从标准容器上方50mm处徐徐加入，试样自由落体下落，直至容器上部试样呈锥体且四周溢满时，停止加料。（3）除去凸出容器表面的颗粒，并以合适的颗粒填入凹陷部分，使表面凸起部分体积和凹陷部分体积大致相等。称取总质量，精确至10g。4. 试验结果计算（1）试样的堆积密度，按下列计算（精确至10kg/m3）：（2）堆积密度应用两份试样测定，并以两次结果的算术平均值作为测定结果。五、孔隙率、空隙率的计算（一）孔隙率计算孔隙率是指材料体积（V0）中，孔隙体积（V孔）所占的比例。材料的孔隙率P按下
12、式计算：式中：材料的密度；材料的体积密度。（二）空隙率的计算空隙率是指粉状或颗粒状材料的堆积体积（）中，颗粒间空隙体积（VK）所占的比例。材料的空隙率按下式计算：式中：材料颗粒的体积密度（当测定混凝土用骨料时，应取、）；材料的堆积密度。水泥试验一、水泥试验的一般规定（一）编号和取样以同一水泥厂、同品种、同强度等级编号和取样。编号根据水泥厂年生产能力规定（具体根据相关水泥标准），每一编号作为一取样单位。取样可以在水泥输送管道中、袋装水泥堆场和散装水泥卸料处或输送水泥运输机具上进行。取样应有代表性，可连续取，也可从20个以上不同部位抽取等量水泥样品，总数不少于12kg。（二）养护与试验条件养护室温
13、度应为201，相对湿度应大于90%；试验室温度应为202，相对湿度应大于50%。（三）对试验材料的要求1. 试样要充分拌匀，通过0.9mm方孔筛并记录筛余物的百分数。2. 试验室用水必须是洁净的饮用水。3. 水泥试样、标准砂、拌合水及试模等温度均与试验室温度相同。二、水泥细度检验（一）目的水泥细度测定的目的，在于通过控制细度来保证水泥的水化活性，从而控制水泥质量。（二）检验方法细度可用透气式比表面积仪或筛析法测定，主要介绍筛析法中的负压筛法、水筛法和手工干筛法。1. 负压筛法（1）主要仪器设备：负压筛0.08mm方孔、筛座、天平等。（2）试验方法步骤a. 筛析试验前，应把负压筛放在筛座上，盖上
14、筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压至40006000Pa范围内，喷气嘴上口平面应与筛网之间保持28mm的距离。b. 称取试样25g，置于洁净的负压筛中。盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛动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，用天平称量筛余物质量RS（g）。当工作负压小于4000Pa时，应清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。2. 水筛法 （1）主要仪器设备：筛子（0.08mm方孔）、筛座、喷头、天平等。（2）试验方法步骤 筛析试验前应检查水中无泥、砂，调整好水压及水筛架位置，使其能正常运转，喷头底面和筛网之间距离为3575mm。 称取水泥试样50g，置于
15、洁净的水筛中，立即用洁净水冲洗至大部分细粉通过，再将筛子置于筛座上，用水压为0.050.02MPa的喷头连续冲洗3min。 筛毕取下，将筛余物冲至一边，用少量水把筛余物全部移至蒸发皿（或烘样盘）中，等水泥颗粒全部沉淀后将水倾出，烘干后称其筛余物质量RS（g）。3. 手工干筛法（1）主要仪器设备：筛子（筛框有效直径为150mm，高50mm、方孔边长为0.08mm的铜布筛）、烘箱、天平等。（2）试验方法步骤：称取烘干试样50g倒入筛内，用一手执筛往复摇动，另一手轻轻拍打，拍打速度约为120次/min，其间每40次向同一方向转动60，使试样均匀分布在筛网上，直至每分钟通过量不超过0.05g时为止，称
16、取筛余物质量RS（g）。（三）试验结果计算1. 水泥试样筛余百分数按下式计算（精确至0.1%）：式中：F水泥试样的筛余百分数（%）；RS水泥筛余物的质量（g）；W水泥试样的质量（g）。2. 负压筛法与水筛法或手工筛法测定的结果发生争议时，以负压筛法为准。三、水泥标准稠度用水量试验（标准法和代用法）（一）目的标准稠度用水量是指水泥净浆以标准方法测定，在达到统一规定的浆体可塑性时，所需加的用水量，水泥的凝结时间和安定性都和用水量有关，因而此测定可消除试验条件的差异，有利于比较，同时为进行凝结时间和安定性试验作好准备。（二）标准法1、主要仪器设备标准稠度仪（滑动部分的总重量为3001g）、装净浆用试
17、模、净浆搅拌机等；2、试验方法与步骤 （1） 试验前准备试验前必须检查稠度仪的金属棒能否自由滑动，调整指至试杆接触玻璃板时，指针应对准标尺的零点，搅拌机运转正常。（2） 试验方法及步骤 用湿布擦抹水泥净浆搅拌机的筒壁及叶片； 称取500g水泥试样； 量取拌和水（按经验确定），水量精确至0.1mL，倒入搅拌锅； 5s10s内将水泥加入水中； 将搅拌锅放到搅拌机锅座上，升至搅拌位置，开动机器，同时徐徐加入拌和水，慢速搅拌120s，停拌15s，接着快速搅拌120s后自动停机。 拌和完毕，立即将净浆一次装入玻璃板上的试模中，用小刀插捣并轻轻振动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速将其放到稠度仪上，将试杆恰好
18、降至净浆表面，拧紧螺丝1s 2s后，突然放松，让试杆自由沉入净浆中，到30s时，记录试杆距玻璃板距离，整个操作过程应在搅拌后1.5min内完成。3、试验结果的确定调整用水量以试杆沉入净浆并距底板6mm1mm时的水泥净浆为标准稠度净浆，此拌和用水量即为水泥的标准稠度用水量（按水泥质量的百分比计）。如超出范围，须另称试样，调整水量，重做试验，直至达到6mm1mm时为止。（三）代用法1、主要仪器设备标准稠度仪（滑动部分的总重量为3002g）、装净浆用锥模、净浆搅拌机等。2、试验方法与步骤采用代用法测定水泥标准稠度用水量可用调整用水量法和固定用水量法中任一方法测定。（1） 试验前准备试验前必须检查测定
19、仪的金属棒能否自由滑动，试锥降至锥模顶面位置时，指针应对准标尺的零点，搅拌机运转正常。（2）试验方法及步骤 水泥净浆的拌制同标准法。 拌和用水量的确定。采用调整用水量方法时，按经验确定；采用固定用水量方法时用水量为142.5mL，水量精确至0.1mL。 拌和完毕，立即将净浆一次装入锥模中，用小刀插捣并轻轻振动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速将其放到试锥下面的固定位置上，将试锥锥尖恰好降至净浆表面，拧紧螺丝1s2s后，突然放松，让试锥自由沉入净浆中，到30s时，记录试锥下沉深度，整个操作过程应在搅拌后1.5min内完成。3、试验结果的计算与确定（1）调整用水量方法时结果的确定以试锥下沉深度为282
20、mm时的净浆为标准稠度净浆，此拌和用水量即为水泥的标准稠度用水量（按水泥质量的百分比计）。如超出范围，须另称试样，调整水量，重做试验，直至达到282mm时为止。（2）固定用水量方法时结果的确定根据测得的试锥下沉深度S（mm），按下面的经验公式计算标准稠度用水量P（%）。注：当试锥下沉深度小于13mm时，应采用调整用水量方法测定。四、水泥净浆凝结时间试验（一）目的测定水泥加水至开始失去可塑性（初凝）和完全失去可塑性（终凝）所用的时间，以评定水泥的凝结硬化性能。初凝时间可以保证混凝土施工过程（即搅拌、运输、浇注、振捣）的顺利完成。终凝时间可以控制水泥的硬化及强度增长，以利于下一道施工工序的进行。（
21、二）主要仪器设备凝结时间测定仪、试针和试模、净浆搅拌机等。（三）试验前准备将圆模放在玻璃板上，在模内侧稍涂一层机油，并调整凝结时间测定仪的试针，使之接触玻璃板时，指针对准标尺的零点。（四）试验方法及步骤1. 用标准稠度用水量拌制成水泥净浆，一次装入圆模，振动数次后刮平，然后放入标准养护箱内，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. 凝结时间测定：在加水后30min时进行第一次测定。 初凝时间的测定：测定时，从养护箱内取出试模，放到试针下，使试针与净浆面接触，拧紧螺丝1s2s后再突然放松，试针自由垂直地沉入净浆，观察试针停止下沉或释放指针30s时指针的读数。当试针下沉至距离底板4m
22、m1mm时，即为水泥达到初凝状态。最初测定时，应轻轻扶持试针的滑棒，使之慢慢下降，以防试针撞弯，但初凝时间必以自由降落的指针读数为准。 终凝时间的测定：测定时，试针更换成带环型附件的终凝试针。完成初凝时间测定后，立即将试模和浆体以平移的方式从玻璃板中取下，翻转180，直径小端向下放在玻璃板上，再放入养护箱中继续养护。当试针沉入浆体0.5mm，且在浆体上不留环型附件的痕迹时即为水泥达到终凝时间。当临近初凝时，每隔5min测定一次，临近终凝时，每隔15min测定一次，到达初凝或终凝时，应立即重复测一次；整个测试过程中试针沉入的位置距试模内壁大于10mm；每次测定不得让试针落于原针孔内，每次测定完毕
23、，须将试模放回养护箱内，并将试针擦净。整个测试过程中试模不得受到振动。（五）试验结果的确定初凝时间是指：自水泥全部加入水中时起，至初凝试针沉入净浆中距离底板4mm1mm时，所需的时间即为初凝时间。终凝时间是指：自水泥全部加入水中时起，至终凝试针沉入净浆中0.5mm，且不留环型痕迹时，所需的时间即为终凝时间。五、安定性试验安定性试验有标准法（雷氏夹法）和代用法（试饼法），当试验结果有争议时以雷氏夹法为准。（一）目的安定性是指水泥硬化后体积变化的均匀性，体积变化的不均匀会引起水泥石膨胀、开裂或翘曲等破坏现象，从而导致工程质量事故的发生，因此必须严格禁止安定性不良的水泥用于工程建设中。（二）主要仪器
24、设备沸煮箱、雷氏夹、雷氏夹膨胀值测量仪、水泥净浆搅拌机、玻璃板等。（三）试验方法及步骤1. 用标准稠度用水量拌制成水泥净浆，然后制作试件。（1）雷氏夹法制样：将预先准备好的雷氏夹，放在已擦过油的玻璃板上，并将已制好的标准稠度净浆一次装满雷氏夹，装模时一只手轻轻扶雷氏夹，另一只手用宽约10mm的小刀插捣数次，然后抹平，盖上稍涂油的玻璃板，接着将试件移至标准养护箱内养护242h。（2）试饼法制样：从制成的水泥净浆中取试样约150g，分成两等份，分别制成球形，放在涂过油的玻璃板上，轻轻振动玻璃板，并用湿布擦过的小刀，由边缘向饼的中央抹动，制成直径为7080mm，中心厚约10mm，边缘渐薄，表面光滑的
25、试饼，接着将试饼放入标准养护箱内养护242h。2. 调整好沸煮箱的水位，使之能在整个沸煮过程中都没过试件，并能保证在30 min5min内升至沸腾并恒沸180 min5min。3. 脱去玻璃板，取下试件。（1）当采用雷氏夹法时，先测量试件指针头端间的距离（A），精确到0.5mm，接着将试件放入水中试件架上，指针朝上，试件之间互不交叉，然后在30 min5min内加热至沸，并恒沸180 min5min。（2）当采用试饼法时，先检查试饼是否完整，在试饼无缺陷的情况下，将取下的试饼置于沸煮箱内水中的篦板上，然后在30 min5min内加热至沸，并恒沸180 min5min。煮毕，将水放出，待箱内温度
26、冷却至室温时，取出检查。（四）结果鉴定雷氏夹法鉴定：测量试件指针头端间的距离C，精确至0.5mm。当两个试件煮后增加距离（C-A）的平均值不大于5.0mm时，即安定性合格，反之为不合格。当两个试件的（C-A）值相差超过4mm时，应用同一样品立即重做一次试验。试饼法鉴定：目测试饼，若未发现裂缝，再用钢直尺检查也没有弯曲时，则水泥安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判别结果有矛盾时，为安定性不合格。六、水泥胶砂强度检验（一）目的根据国家标准要求，用软练胶砂法测定水泥各龄期的强度，从而确定或检验水泥的强度等级。（二）主要仪器设备行星式水泥胶砂搅拌机、胶砂振实台（台面有卡具）、模套、试模（三联模）、抗
27、折试验机、抗压试验机及抗折与抗压夹具、刮平直尺等。（三）试验方法及步骤1. 试验前准备（1）将试模擦净，四周模板与底座的接触面应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀刷一层薄机油。（2）水泥与标准砂的质量比为1：3，水灰比为0.5。（3）每成型三条试件需称量水泥4502g，标准砂13505g。拌合用水量为2251ml。（4）标准砂应符合GB/T17671-1999要求。2. 试件成型（1）把水加入锅里，再加入水泥，把锅固定。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，把机器转至高速再加拌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
28、中间。在高速下继续搅拌60s。各个搅拌阶段，时间误差应在1s之内。（2）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，每个槽内约放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播平，接着振实60次。再装入第二层胶砂，用小播平器播平，再振实60次。（3）从振实台上取下试模，用一金属直尺以近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。（4）在试模上作标记或加字条表明试件编号和试件相对于振实台的位置。（5）试验前和更换水泥品
29、种时，搅拌锅、叶片等须用湿布抹擦干净。3. 养护（1）试件编号后，将试模放入雾室或养护箱（温度201，相对湿度大于90%），箱内篦板必须水平，养护2024h后，取出脱模，脱模时应防止试件损伤，硬化较慢的水泥允许延期脱模，但须记录脱模时间。（2）试件脱模后应立即放入水槽中养护，养护水温为201，养护期间试件之间应留有间隙至少5mm，水面至少高出试件5mm，养护至规定龄期，不允许在养护期间全部换水。4. 强度试验（1）龄期各龄期的试件，必须在规定的3d45min，7d2h，28d2h内进行强度测定。在强度试验前15min将试件从水中取出后，用湿布覆盖。（2）抗折强度测定 每龄期取出3个试件，先做抗折强度测定，测定前须擦去试件表面水分和砂粒，清除夹具上圆柱表面粘着的杂物，试件放入抗折夹具内，应使试件侧面与圆柱接触。 调节抗折试验机的零点与平衡，开动电机以50 N/S10N/S速度加荷，直至试件折断，记录破坏荷载Ff（N）。 抗折强度按下式计算（精确至0.1MPa）：式中：L支撑圆柱中心距离（100mm）；b、h试件断面宽及高均为40mm。 抗折强度的结果确定是取3个试件抗折强度的算术平均值；当3个强度值中有一个超过平均值的10%时，应予剔除
