土木工程材料试验.docx

天水师范学院工学院

《土木工程材料》
试验指导书

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概  述
土木工程材料是一门联系实际较强的学科。土木工程材料实验是本课程的重要组成部分和实践性教学环节，同时也是学习和研究土木工程材料的重要方法。
开设土木工程材料实验的目的有三：一是使学生熟悉主要土木工程材料的标准与规范，实验设备和基本土木工程材料的检测技术；二是使学生对具体材料的性状有进一步的了解，熟悉、验证、巩固与丰富所学的理论知识，三是进行科学研究的基本训练，培养学生严谨认真的科学态度，提高分析问题和解决问题的能力。
为了达到上述学习目的，学生应做到：
1．实验前做好预习，明确实验目的、基本原理及操作要点，并应对实验所用的仪器、设备、材料有基本了解。实验时，应注意三个方面的技术问题：一是抽样技术。各种材料的取样方法，一般在有关国家标准和技术规范中有所规定，实验时必须严格遵守，使实验结果具有充分的代表性和可靠性，以利于取得可靠的实验数据，做出可信的结论。二是测试技术。包括仪器的选择，试样的制备、测试条件及方法，要注意材料性质实验数据总是带有一定的条件性，即材料性质实验的测定值与实验时的种种条件有关。很多因素影响着材料性质的测定值。因此，为了取得可以进行比较材料性质的测定值，必须严格按照国家标准所规定的实验条件进行实验。三是实验数据的整理方法。材料的质量指标和实验所得的数据是有条件的，相对的，是与选样、测试和数据处理密切相关的。其中任何一项改变时，实验结果将随之发生或大或小的变化。因此，检验材料质量，划分等级标号时，上述三个方面均须按照国家规定的标准方法或通用的方法进行。否则，就不能根据有关规定对材料质量进行评定，或相互之间进行比较。
2．在实验的整个过程中要建立严密的科学工作秩序，严格遵守实验操作规程，注意观察实验现象，详细做好实验记录。要注意用电安全，使用玻璃器皿时要小心，要爱护实验设备，实验结束，擦洗干净所用的仪器与设备并摆放整齐。
3．认真填写实验报告。材料实验过程中，应认真按规定的记录表格记录实验数据，每次实验完毕，都必对实验数据加以整理，通过分析做出实验结论，须认真填写实验报告，计算时要注意单位，数据要有分析，问题要有结论。分析中应说明实验数据的精确度，结论要指出实验数据说明了什么问题。为了加深理论认识，在实验报告中，可以写上实验原理、影响因素、存在的问题以及自己的心得体会。写报告一定要认真，不要敷衍了事。
本土木工程材料实验指导书是按课程教学大纲的要求并结合工程实际需要选材，根据现行国家标准或其他规范、资料进行编写，并不包含所有土木工程材料实验的全部内容。同时，由于科学技术水平的进步和生产条件的不断发展，今后遇到本指导书所述实验以外的实验时，可查阅有关指导文件，并注意各种材料标准或规范的修订动态，以作相应修改。
    试验内容包括材料的基本性质、水泥、混凝土用集料、混凝土、建筑钢材、建筑砂浆、钢筋等主要试验。
实验一  土木工程材料基本性质实验
一、 水泥密度试验
1．试验目的：材料的密度是指在绝对密实状态下单位体积的质量。利用密度可计算材料的孔隙率和密实度。孔隙率的大小会影响到材料的吸水率、强度、抗冻性及耐久性等。
2．主要仪器设备
（1）李氏瓶 
（2）天平 
（3）筛子 
（4）鼓风烘箱 
（5）量筒、干燥器、温度计等。
    3．试样制备：将水泥用筛子除去筛余物，放到105～110℃的烘箱中，烘至恒重，再放入干燥器中冷却至室温。
    4．试验步骤
  （1）在李氏瓶中注入与试样不起反应的液体至凸颈下部，记下刻度数（cm3）。
  （2）用天平称取60～90g试样，用漏斗和小勺小心地将试样慢慢送到李氏瓶内（不能大量倾倒，防止在李氏瓶喉部发生堵塞），直至液面上升至接近20 cm3为止。再称取未注入瓶内剩余试样的质量，计算出送入瓶中试样的质量（g）。
  （3）用瓶内的液体将粘附在瓶颈和瓶壁的试样洗入瓶内液体中，转动李氏瓶使液体中的气泡排出，记下液面刻度（cm3）。
  （4）将注入试样后的李氏瓶中的液面读数，减去未注入前的读数，得到试样的密实体积（cm3）。
  5．试验结果计算  材料的密度按下式计算（精确至小数后第二位）：

式中  ——材料的密度（g/ cm3）；
      ——装入瓶中试样的质量（g）；
      ——装入瓶中试样的绝对体积（cm3）。
按规定，密度试验用两个试样平行进行，以其计算结果的算术平均值最后结果，但两个结果之差不应超过0.02 cm3。
二、砂、石密度实验（标准方法）
（一）集料试验取样的一般规定
1.在料堆上取砂样时，取样部位应均匀分布。取样前先将取样部位表层铲除，然后从不同部位抽取大致等量的砂8份，组成一组样品。将所取试样置于平板上，在潮湿状态下拌和均匀，并堆成厚度约为20mm的圆饼，然后沿互相垂直的两条直径把圆饼分成大致相等的四份，取其中对角线的两份重新拌匀，再堆成圆饼。重复上述过程，直至把样品缩分到试验所需的量为止。
2.在料堆上取石样时，取样部位应均匀分布。取样前先将取样部位表层铲除，然后从不同部位抽取大致等量的石子15份（在料堆的顶部、中部和底部均匀分布的15个不同部位取得）组成一组样品。试样也进行缩分。
（二）砂子表观密度实验
1、主要仪器设备
天平（称量1000g，感量1g）；容量瓶（500mL）；烧杯（500mL）；实验筛（孔径为4.75mm）；干燥器、烘箱（能使温度控制在105℃±5℃）、铝制料勺、温度计、带盖容器、搪瓷盘、刷子和毛巾等。
2、试样制备
将缩分至660g左右的试样，在温度为（105±5）℃的烘箱中烘干至恒量，待冷却至室温后，分成大致相等的两份备用。
3、实验步骤
（1）称取烘干试样m0＝300g，精确至1g。将试样装入容量瓶，注入冷开水至接近500mL刻度处，用手摇动容量瓶，使砂样充分摇动，排出气泡，塞紧瓶盖，静置24h。
（2）用滴管小心加水至容量瓶500mL刻度处，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称出其质量m1，精确至1g。
（3）倒出瓶内水和试样，洗净容量瓶，再向瓶内注入水温相差不超过2℃的冷开水至500mL刻度处。塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其质量m2，精确至1g。
4、结果评定
1）砂表观密度，按下式计算（精确至10kg/m3）：

式中    m0——试样的烘干质量，g；
m1——试样、水及容量瓶总质量，g;
m2——水及容量瓶总质量，g；
2）.砂的表观密度均以两次实验结果的算术平均值作为测定值，精确至10kg/m3；如两次实验结果之差大于20kg/m3时，应重新取样进行实验。
（三）石或碎石的表观密度试验(广口瓶法)
石子的表观密度是指不包括颗粒之间空隙在内，但却包括颗粒内部孔隙在内的单位体积的质量。
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。
1、主要仪器设备
1）天平。最大称量2kg，感量1g。
2）广口瓶。容积为1000mL，磨口并带有玻璃片。
3）筛(孔径4.75mm)、烘箱、搪瓷盘、毛巾、温度计等。
2、试样的制备
按规定取样，并缩分至略大于表1-1规定的数量，风干后筛除小于4.75mm的颗粒，然后洗刷干净，分为大致相等的两份备用。
表1-1 表观密度试验所需试样数量
最大粒径，mm
小于26.5
31.5
37.5
最少试样质量，kg
2.0
3.0
4.0

3、试验步骤
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，注入饮用水，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，向瓶中添加饮用水，直至水面凸出瓶口边缘。然后用玻璃片沿瓶口迅速滑行，使其紧贴瓶口水面。擦干瓶外水分后，称出试样、水、瓶和玻璃片总质量，精确至1g。
3）将瓶中试样倒入搪瓷盘，放入烘箱中于(105±5)℃下烘干至恒量，待冷却至室温后，称出其质量，精确至1g。
4）将瓶洗净并重新注入饮用水，用玻璃片紧贴瓶口水面，擦干瓶外水分后，称出水、瓶和玻璃片总质量，精确至1g。
4、结果评定
表观密度取两次试验结果的算术平均值，精确至10kg/m3；如两次试验结果之差大于20kg/m3，须重新试验。对颗粒材质不均匀的试样，如两次试验结果之差超过20kg/m3，可取4次试验结果的算术平均值。
（四）砂子的堆积密度实验
1、主要仪器设备
烘箱〔能使温度控制在（105±5）℃〕；天平（称量10kg，感量1g）；容量筒（内径108mm，净高109mm，筒底厚约5mm，容积为1L）；方孔筛（孔径为4.75mm筛一只）；垫棒（直径10mm，长500mm的圆钢）；直尺、漏斗（见图试1.1）或铝制料勺、搪瓷盘、毛刷等。

图试1.1  标准漏斗
1－漏斗；2－筛；3－20管子；4－活动门；5－金属量筒
2、试样制备
用搪瓷盘装取试样约3L，放在烘箱中于温度为（105±5）℃下烘干至恒量，待冷却至室温后，筛除大于4.75mm的颗粒，分成大致相等的两份备用。
3、实验步骤
1）松散堆积密度  取试样一份，砂用漏斗或铝制料勺，用漏斗或料勺将试样从容量筒中心上方50mm处徐徐倒入，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。然后用直尺沿筒口中心线向两边刮平（实验过程中应防止触动容量筒），称出试样和容量筒总质量m2，精确至1g。倒出试样，称取空容量筒质量m1，精确至1g。
2）紧密堆积密度  取试样一份，分两次装入容量筒。装完第一层后，在筒底垫放一根一定直径为10mm的垫棒，左右交替击地面各25次。然后装入第二层，第二层装满后用同样方法颠实（但筒底所垫钢筋的方向与第一层时的方向垂直），加试样直至超过筒口，然后用直尺沿筒口中心线向两边刮平，称出试样和容量筒总质量m2，精确至1g。
3）容重筒容积的校正方法  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，然后称出其质量，砂容量筒精确至1g，石子容量筒精确至10g。用下式计算筒的容积（mL，精确至1mL）：

式中  ——容量筒、玻璃板和水总质量，g；
——容量筒和玻璃板质量，g。
4、结果评定
1）松散堆积密度和紧密堆积密度分别按下式计算（kg/m3，精确至10kg/m3）：

式中  m2——试样和容量筒总质量，kg；
m1——容量筒质量，kg；
V——容量筒的容积，L。
以两次实验结果的算术平均值作为测定值。
2）松散堆积密度空隙率和紧密堆积密度空隙率按下式计算（精确至1％）：

式中  ——松散堆积密度，kg/m3；
——紧密堆积密度，kg/m3；
——表观密度，kg/m3。
（五）卵石或碎石的堆积密度试验
   测定干燥石子堆积密度并计算空隙率，借以评定石子质量的好坏。同时，石子的堆积密度也是混凝土配合比设计必需的重要数据之一。
1、仪器设备
1）台秤：称量10kg，感量10g。
2）磅秤：最大称量50kg或100kg，感量50g。
3）容量筒：其规格见表2-3。容量筒应先校正体积，将温度为(20±2)℃的饮用水装满容量筒，用玻璃板沿筒口滑移，使其紧贴水面并擦干筒外壁水分，然后称出其质量，精确至10g。用下式计算容积：
V=G1-G2
式中：V——容量筒容积，mL；
 G1——容量筒、玻璃板和水的总质量，g；
 G2——容量筒和玻璃板质量，g。

表1-2　容量筒的规格要求
最大粒径，mm
容量筒容积，L
容量筒规格
内径，mm
净高，mm
壁厚，mm
9.5,16.0,19.0,26.5
10
208
294
2
31.5,37.5
20
294
294
3
53.0,63.0,75.0
30
360
294
4

4）直尺、小铲等。
2、试样的制备
    按表1-3的规定取样。试样烘干或风干后，拌匀并分为大致相等两份备用。
 表2-4 堆积密度试验取样质量
石子最大粒径/mm
取样质量/kg
9.5、16.0、19.0、26.5
40
31.5、37.5
80
63.0、75.0
120

3、试验步骤
取试样一份，用小铲将试样从容量筒中心上方50mm处徐徐倒入，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。除去凸出容量筒表面的颗粒，并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，称出试样和容量筒的总质量，精确至10g。
4、试验结果
堆积密度取两次试验结果的算术平均值，精确至10kg/m3。空隙率取两次试验结果的算术平均值，精确至1%。
实验二   水泥性质实验
一、水泥实验的一般规定
1.取样方法，以同一水泥厂、同品种、同强度等级、同期到达的水泥进行取样和编号。一般以不超过100t为一个取样单位，取样应具有代表性，可连续取，也可在20个以上不同部位抽取等量的样品，总量不少于12kg。
2.取的试样应充分拌匀，分成两份，其中一份密封保存3个月，实验前，将水泥通过0.9mm的方孔筛，并记录筛余百分率及筛余物情况。
3.实验用水必须是洁净的淡水。
4.实验室温度应为（20±2）℃，相对湿度应不低于50%；湿气养护箱温度为（20±1）℃，相对湿度应不低于90%；养护池水温为（20±1）℃。
5.水泥试样、标准砂、拌和水及仪器用具的温度应与实验室温度相同。
二、水泥标准稠度用水量测定（标准法）
水泥的凝结时间和安定性测定等都与它们的用水量有关。为了便于检验，必须人为规定一个标准稠度，统一用标准稠度的水泥净浆进行检验。该试验的主要目的就是为凝结时间和安定性试验提供标准稠度的水泥净浆，也可用来检验水泥的需水性。
    水泥标准稠度用水量可用调整水量法或固定水量法测定，有争议时以调整水量法为准。
1.主要仪器设备
水泥净浆搅拌机（由主机、搅拌叶和搅拌锅组成）；标准法维卡仪〔主要由试杆和盛装水泥净浆的试模两部分组成（如图试1.4所示）〕；天平、铲子、小刀、平板玻璃底板、量筒等。

                            a

                            b
a）初凝时间测定用立式试模的侧视图     
b）终凝时间测定用反转试模的前视图

  c）标准稠度试杆        d）初凝用试针         e）终凝用试针
图试2.1  测定水泥标准稠度和凝结时间用的维卡仪
2.实验步骤
（1）调整维卡仪并检查水泥净浆搅拌机。使得维卡仪上的金属棒能自由滑动，并调整至试杆（见图试2.1c）接触玻璃板时的指针对准零点。搅拌机运行正常，并用湿布将搅拌锅和搅拌叶片擦湿。
（2）称取水泥试样500g，拌和水量按经验确定并用量筒量好。
（3）将拌和水倒入搅拌锅内，然后在5s～10s内将水泥试样加入水中。将搅拌锅放在锅座上，升至搅拌位，启动搅拌机，先低速搅拌120s，停15s，再快速搅拌120s，然后停机。
（4）拌和结束后，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，轻轻振动数次排出气泡，刮去多余净浆；抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上，调整试杆至与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝，然后突然放松，试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。
（5）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。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。
3.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水泥净浆。标准稠度用水量（P）以拌和标准稠度水泥净浆的水量除以水泥试样总质量的百分数为结果。
三、水泥净浆凝结时间测定
水泥加水拌和后形成水泥浆，水泥浆会逐渐失去可塑性而具有强度。从水泥加水起到开始失去可塑性的时间，称为初凝时间；从水泥加水起到完全失去可塑性并具有强度的时间，称为终凝时间。
1.主要仪器设备
标准法维卡仪〔将试杆更换为试针，仪器主要由试针和试模两部分组成（如图试2.1所示）〕；其他仪器设备同标准稠度测定。
2.实验步骤
（1）称取水泥试样500g，按标准稠度用水量制备标准稠度水泥净浆，并一次装满试模，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作为凝结时间的起始时间。
（2）初凝时间的测定。首先调整凝结时间测定仪，使其试针（见图试2.1d）接触玻璃板时的指针为零。试模在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定：将试模放在试针下，调整试针与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝，然后突然放松，试针垂直自由地沉入水泥净浆。观察试针停止下沉或释放使者30s时指针的读数。临近初凝时，每隔5min测定一次，当试针沉至距底板4mm±1mm时为水泥达到初凝状态。
（3）终凝时间的测定〔为了准确观察试针（见图试2.1e）沉入的状况，在试针上安装一个环形附件〕。在完成水泥初凝时间测定后，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15min测定一次，当试针沉入水泥净浆只有0.5mm时，既环形附件开始不能在水泥浆上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态。
（4）达到初凝或终凝时应立即重复一次，当两次结论相同时才能定为到达初凝或终凝状态。每次测定不能让试针落入原针孔，每次测定后，须将试模放回湿气养护箱内，并将试针搽净，而且要防止试模受振。
3.实验结果
（1）由水泥全部加入水中至初凝状态的时间为水泥的初凝时间，用“min”表示。
（2）由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用“min”表示。
四、水泥体积安定性的测定
造成水泥体积安定性不良的主要原因有游离氧化钙过多、氧化镁过多和掺入的石膏过多。对于氧化镁和石膏含量，规定水泥出厂时应符合要求。对游离氧化钙的危害作用，则通过沸煮法来检验。安定性检验分雷氏法和试饼法两种，有争议时以雷氏法为准。
1.主要仪器设备
雷式夹（由铜质材料制成，其结构见图试1.5。当用300g砝码校正时，两根针的针尖距离增加应在17.5mm±2.5mm范围内，见图试1.6）；雷式夹膨胀测定仪（其标尺最小刻度为0.5mm，见图试1.7所示）。沸煮箱（能在30min±5min内将箱内的实验用水由室温升至沸腾状态并保持3h以上，整个过程不需要补充水量）；水泥净浆搅拌机、天平、湿气养护箱、小刀等。

图试2.2 雷式夹示意图              图试2.3雷式夹校正图

图试2.4  雷式夹膨胀测定仪示意图
2.实验步骤
（1）测定前准备工作：每个试样需成型两个试件，每个雷式夹需配备两块质量为75g～85g的玻璃板，一垫一盖，并先在与水泥接触的玻璃板和雷式夹表面涂一层机油。
（2）将制备好的标准稠度水泥净浆立即一次装满雷式夹，用小刀插捣数次，抹平，并盖上涂油的玻璃板，然后将试件移至湿气养护箱内养护24h±2h。
（3）脱去玻璃板取下试件，先测量雷式夹指针尖的距离（A），精确至0.5mm。然后将试件放入沸煮箱水中的试件架上，指针朝上，调好水位与水温，接通电源，在30min±5min之内加热至沸腾，并保持3h±5min。
（4）取出沸煮后冷却至室温的试件，用雷式夹膨胀测定仪测量试件雷式夹两指针尖的距离（C），精确至0.5mm。
3.实验结果
当两个试件沸煮后增加的距离（C－A）的平均值不大于5.0mm时，既认为水泥安定性合格。当两个试件的（C－A）值相差超过4.0mm时，应用同一样品立即重做一次实验。再如此，则认为该水泥为安定性不合格。
实验三  水泥胶砂强度检验
根据国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）和（GB/T17671—1999）《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》的规定，测定水泥的强度，应按规定制作试件，养护，并测定其规定龄期的抗折强度和抗压强度值。
1、主要仪器设备
行星式胶砂搅拌机（是搅拌叶片和搅拌锅相反方向转动的搅拌设备，见图试3.1。胶砂试件成型振实台；试模（可装拆的三联试模，试模内腔尺寸为40mm×40mm×160mm，见图试3.2）；水泥电动抗折实验机；抗压实验机；抗压夹具，见图试3.3；套模、两个播料器、刮平直尺、标准养护箱等。

图试3.1胶砂搅拌机示意图            图试3.2 典型水泥试模
                       图试3.3 典型抗压夹具
2、实验步骤
（1）制作水泥胶砂试件
①水泥胶砂试件是由水泥、中国ISO标准砂、拌和用水按1︰3︰0.5的比例拌制而成。一锅胶砂可成型三条试体，每锅材料用量见表试3.1。按规定称量好各种材料。每锅胶砂的材料用量见表3.1。       

表试3.1
材料
水泥
中国ISO标准砂
水
用量，g
450±2
1350±5
225±1

②将水加入胶砂搅拌锅内，再加入水泥，把锅放在固定架上，升至固定位置，然后启动机器，低速搅拌30s，在第二个30s开始时，同时均匀的加入标准砂。再高速搅拌30s。停90s，在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片上和锅壁上的胶砂刮入锅内，在调整下继续高速搅拌60s。胶砂搅拌完成。各阶段的搅拌时间误差应在±1s内。
③将试模内壁均匀涂刷一层机油，并将空试模和套模固定在振实台上。
④用勺子将搅拌锅内的水泥胶砂分两次装模。装第一层时，每个槽里先放入300g胶砂，并用大播料器刮平，接着振动60次，再装第二层胶砂，用小播料器刮平，再振动60次。
⑤移走套模，取下试模，用金属直尺以近视90°的角度架在试模模顶一端，沿试模长度方向做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，并用同一直尺以近视水平的情况将试件表面抹平。
2.水泥胶砂试件的养护
①将成型好的试件连同试模一起放入标准养护箱内，在温度（20±1）℃，相对湿度不低于90%的条件下养护。
②养护到20～24h之间脱模（对于龄期为24h的应在破坏实验前20min内脱模）。将试件从养护箱中取出，用毛笔编号，编号时应将每个三联试模中的三条试件编在两龄期内，同时编上成型与测试日期。然后脱模，脱模时应防止损伤试件。对于硬化较慢的水泥允许24h后脱模，但须记录脱模时间。
③试件脱模后立即水平或垂直放入水槽中养护，养护水温为（20±1）℃，水平放置时刮平面朝上，试件之间留有间隙，水面至少高出试件5mm，并随时加水以保持恒定水位，不允许在养护期间完全换水。
④水泥胶砂试件养护至各规定龄期。试件龄期是从水泥加水搅拌开始起算。不同龄期的强度在下列时间里进行测定：24h±15min；48h±30min；72h±45min；7d±2h；＞28d±8h。
3.水泥胶砂试件的强度测定
水泥胶砂试件在破坏实验前15min从水中取出。揩去试件表面的沉积物，并用湿布覆盖至实验为止。先用抗折实验机以中心加荷法测定抗折强度；然后将折断的试件进行抗压实验测定抗压强度。
①抗折强度实验
将试件安放在抗折夹具内，试件的侧面与实验机的支撑圆柱接触，试件长轴垂直于支撑圆柱，见图试3.4。启动实验机，以（50±10）N/s的速度均匀地加荷直至试体断裂。记录最大抗折破坏荷载（N）。

图试3.4 抗折强度测定示意图
②抗压强度实验
抗折强度实验后的六个断块试件保持潮湿状态，并立即进行抗压实验。将断块试件放入抗压夹具（见图试3.3）内，并以试件的侧面作为受压面。启动实验机，以（2.4±0.2）kN/s的速度进行加荷，直至试件破坏。记录最大抗压破坏荷载（N）。
3、结果评定
（1）抗折强度
①每个试件的抗折强度精确至0.1Mpa;
②以一组三个试件抗折结果的平均值作为实验结果。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。实验结果，精确至0.1MPa。
（2）抗压强度
①每个试件的抗压强度精确至0.1Mpa;
②以一组三个棱柱体上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％，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均值作为结果。如果五个测定值中再有超过它们平均值±10％的，则此组结果作废。实验结果精确至0.1MPa。
实验四   混凝土用骨料试验-----筛分析实验
一、砂子的筛分析试验
通过砂子筛分试验，绘出颗粒级配曲线，并计算砂的细度模数，由此可以确定砂的级配好坏和粗细程度。砂的级配好坏和粒度大小，对于混凝土的水泥用量具有显著的影响。
1、主要仪器设备
电热鼓风干燥箱〔能使温度控制在（105±5）℃〕；方孔筛（孔径为150μm、300μm、600μm、1.18mm、2.36mm、4.75mm及9.50mm的筛各一只，并附有筛底和筛盖）；天平（称量1000g，感量1g）；摇筛机、搪瓷盘、毛刷等。
2、试样制备
按规定方法取样约1100g，放入电热鼓风干燥箱内于（105±5）℃下烘干至恒量，待冷却至室温后，筛除大于9.50mm的颗粒，记录筛余百分数；将过筛的砂分成两份备用。 注：恒量系指试样在烘干1h～3h的情况下，其前后两次质量之差不大于该项实验所要求的称量精度。
3、实验步骤
（1）称取试样500g，精确至1g。将试样倒入按孔径从大到小顺序排列、有筛底的套筛上，然后进行筛分。
（2）将套筛置于摇筛机上，筛分10min；取下套筛，按孔径大小顺序再逐个手筛，筛至每分钟通过量小于实验总量的0.1％为止。通过筛的试样并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起筛分；依次按顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。
（3）称取各号筛的筛余量，精确至1g。试样在各号筛上的筛余量不得超过按下式计算出的质量。超过时应按下列方法之一处理：

式中  G——在一个筛上的筛余量，g；
A——筛面面积，mm2；
d——筛孔尺寸，mm。
注：
（1）将该粒级试样分成少于按上式计算出的量，分别筛分，并以筛余量之和作为该号筛的筛余量。
（2）将该粒级及以下各粒级的筛余混合均匀，称出其质量，精确至1g。再用四分法缩分为大致相等的两份，取其中一份，称出其质量，精确至1g，继续筛分。计算该粒级及以下各粒级的分计筛余量时，应根据缩分比例进行修正。
4、结果评定
（1）计算分计筛余率：以各号筛筛余量占筛分试样总质量百分率表示，精确至0.1％。
（2）计算累计筛余率：累计未通过某号筛的颗粒质量占筛分试样总质量的百分率，精确至0.1％。如各号筛的筛余量同筛底的剩余量之和，与原试样质量之差超过1％时，须重新实验。
（3）砂的细度模数按下式计算（精确至0.01）：

式中  Mx——细度模数；
A1、A2、A3、A4、A5、A6——分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm、0.15mm筛的累计筛余百分率。
（4）累计筛余百分率取两次实验结果的算术平均值，精确至0.1％。细度模数取两次实验结果的算术平均值，精确至0.1；如两次实验细度模数之差超过0.20时，须重做实验。
二、石子的筛分析实验
1.、主要仪器设备
电热鼓风干燥箱〔能使温度控制在（105±5）℃〕；方孔筛〔孔径为2.36mm、4.75mm、9.50mm、16.0mm、19.0mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、63.0mm、75.0mm及90mm筛各一只，并附有筛底和筛盖（筛框内径为300mm）〕；台秤（称量10kg，感量1g）；摇筛机、搪瓷盘、毛刷等。
2=试样制备
按规定方法取样，并将试样缩分至略大于表试4.1规定的数量，烘干或风干后备用。
               颗粒级配所需试样数量                       表试4.1
最大粒径mm
9.5
16.0
19.0
26.5
31.5
37.5
63.0
75.0
最少试样质量，kg
1.9
3.2
3.8
5.0
6.3
7.5
12.6
16.0

3、实验步骤
（1）称取按表4.1规定数量的试样一份，精确至1g。将试样倒入按孔径大小从上到下组合、附底筛的套筛上进行筛分。
（2）将套筛置于摇筛机上，筛分10min；取下套筛，按筛孔尺寸大小顺序逐个手筛，筛至每分钟通过量小于试样总质量的0.1％为止。通过的颗粒并入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起过筛，按此顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。
注：当筛余颗粒的粒径大于19.00mm时，在筛分过程中，允许用手指拨动颗粒。
（3）称出各号筛的筛余量，精确至1g。
4、结果评定
（1）计算分计筛余百分率  以各号筛的筛余量占试样总质量的百分率表示，计算精确至0.1％。
（2）计算累计筛余百分率  该号筛的分计筛余百分率加上该号筛以上各分计筛余百分率之和，精确至1％。筛分后，如每号筛的筛余量与筛底的筛余量之和，与原试样质量之差超过1％时，需重新实验。
（3）根据各号筛的累计筛余百分率，评定该试样的颗粒级配。
试验五  普通混凝土技术性质试验
混凝土拌合物取样及试样制备
混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量，混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性。
混凝土拌合物试验包括取样及试样制备、和易性、表观密度等。依据规范为《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）。
一般规定
1.混凝土拌合物实验用料应根据不同要求，从同一盘或同一车运送的混凝土中取出，或在实验室用机械或人工单独拌制。取样方法和原则按《钢筋混凝土施工及验收规范》（GB50204－92）及《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107－87）有关规定进行。
2.在实验室拌制混凝土进行实验时，拌和用的集料应提前运入室内。拌和时实验室的温度应保持在（20±5）℃。
3.材料用量以质量计，称量的精确度：集料为±1％；水、水泥和外加剂均为±0.5％。混凝土试配时的最小搅拌量为：当集料最大粒径小于30mm时，拌制数量为15L；最大粒径为40mm时，拌制数量为25L。搅拌量不应小于搅拌机额定搅拌量的。
1、主要仪器设备
搅拌机；磅秤（称量50kg，感量50g）；天平（称量5kg，感量1g）；量筒（200mL、100mL各一只）；拌板（1.5m×2.0m左右）；拌铲、盛器、抹布等。
2、拌和方法
（1）按所定配合比备料，以全干状态为准。
（2）预拌一次，即用按配合比的水泥、砂和水组成的砂浆和少量石子，在搅拌机中涮膛，然后倒出多余的砂浆，其目的是使水泥砂浆先粘附满搅拌机的筒壁，以免正式拌合时影响混凝土的配合比。
（3）开动搅拌机，将石子、砂和水泥依次加入搅拌机内，干拌均匀，再将水徐徐加入。全部加料时间不得超过2min。水全部加入后，继续拌和2min。
（4）将拌合物从搅拌机中卸出，倒在拌板上，再经人工拌和1～2min，即可做拌合物的各项性能实验或成型试件。从开始加水时算起，全部操作必须在30min内完成。
一、混凝土拌合物性能实验
（一）和易性（坍落度）实验
采取定量测定流动性，根据直观经验判定粘聚性和保水性的原则，来评定混凝土拌合物的和易性。定量测定流动性的方法有坍落度法和维勃稠度法两种。坍落度法适合于坍落度值不小于10mm的塑性拌合物；维勃稠度法适合于维勃稠度在5～30s之间的干硬性混凝土拌合物。要求集料的最大粒径均不得大于40mm。本实验只介绍坍落度法。
1.主要仪器设备
坍落度筒（截头圆锥形，由薄钢板或其他金属板制成，形状和尺寸见图试5.1）；捣棒（端部应磨圆，直径16mm，长度650mm）；装料漏斗、小铁铲、钢直尺、抹刀等。

图试5.1  坍落度筒及捣棒
2.实验步骤
（1）湿润坍落度筒及其他用具，并把筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住两边的踏脚板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。
（2）把按要求取得的混凝土试样用小铲分三层均匀地装入坍落度筒内，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒插捣25次、插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，每次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度；插捣第二层或顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。
浇灌顶层时，混凝土应灌到高出筒口。插捣过程中，如混凝土沉落到低于筒口，则应随时添加。顶层插捣完后，刮去多余的混凝土，并用抹刀抹平。
（3）清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒，应在5～10s内完成；从开始装料至提起坍落度筒的整个过程应不间断地进行，并应在150s内完成。
（4）提起坍落度筒后，量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌合物的坍落度值（以mm为单位，读数精确至5mm）。如混凝土发生崩坍或一边剪坏的现象，则应重新取样进行测定。如第二次实验仍出现上述现象，则表示该混凝土和易性不好，应予以记录备查。见图试5.2。

图试5.2  坍落度实验示意图（mm）
（5）测定坍落度后，观察拌合物的下述性质，并记录：
粘聚性：用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，如果锥体逐渐下沉，表示粘聚性良好；如果锥体坍塌、部分崩裂或出现离析现象，表示粘聚性不好。
保水性：坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出，锥体部分的混凝土也因失浆而集料外露，则表明保水性不好；如无稀浆或只有少量稀浆自底部析出，则表明保水性良好。
（6）坍落度的调整
①在按初步配合比计算好试拌材料的同时，内外还须备好两份为调整坍落度用的水泥和水。备用水泥和水的比例符合原定水灰比，其用量可为原计算用量的5％和10％。
②当测得的坍落度小于规定要求时，可掺入备用的水泥或水，掺量可根据坍落度相差的大小确定；当坍落度过大，粘聚性和保水性较差时，可保持砂率一定，适当增加砂和石子的用量。如保水性较差，可适当增大砂率，即其它材料不变，适当增加砂的用量。
（二）混凝土拌合物体积密度实验
1.主要仪器设备
容量筒（集料最大粒径不大于40mm时，容积为5L；当粒径大于40mm时，容量筒内径与高均应大于集料最大粒径的4倍）；台秤（称量50kg，感量50g）；振动台（频率3000±200次/min，空载振幅为0.5±0.1mm）。
2.实验步骤
（1）润湿容量筒，称其质量m1（kg），精确至50g。
（2）将配制好的混凝土拌合物装入容量筒并使其密实。当拌合物坍落度不大于70mm时，可用振实台振实，大于70mm时用捣棒振实。
（3）用振动台振实时，将拌合物一次装满，振动时随时准备添料，振至表面出现水泥浆，没有气泡向上冒为止。用捣棒捣实时，混凝土分两层装入，每层插捣25次（对5L容量筒），每一层插捣完后可把捣棒垫在筒底，用双手扶筒左右交替颠击15次，使拌合物布满插孔。
（4）用刮尺齐筒口将多余的混凝土拌合物刮去，表面如有凹陷应予填平。将容量筒外壁擦净，称出拌合物与筒总质量m2（kg）。
3.结果评定
（1）混凝土拌合物的体积密度按下式计算（kg/m3，精确至10kg/m3）：

式中  m1——容量筒质量，kg；
m2——拌合物与筒总质量，kg；
——容量筒体积，L；可按实验二中的方法校正。

表5-1  混凝土砂率的观察方法
用抹刀抹混凝土面次数
抹面状态
判断
1～2
砂浆饱满，表面平整，不见石子
砂