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建筑材料试验指导书 | 教学文件
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试验1    水泥技术性能试验

 

(1)试验目的及依据

测定水泥的细度、标准稠度用水量、凝结时间、安定性及胶砂强度等主要技术性质,作为评定水泥质量及强度等级的主要依据。

本试验根据B1345-91《水泥细度检验方法(80um筛筛析法)》、GB/T1346 - 2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》和GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行。                 

(2)水泥试验的一般规定

1)同一试验用的水泥应在同一水泥厂出产的同品种、同强度等级、同编号的水泥中取样。

2)试验水泥从取样至试验要保持24h以上时,应把它贮存在基本装满和密封的容器里。容器应不与水泥发生反应。

3)水泥试样应充分拌匀,且用0.9mm方孔筛过筛。

4)试验时温度应保持在20℃±2℃,相对湿度应不低于50%。养护箱温度为20℃+1℃,相对湿度不低于90%。试体护池水温度应在20℃+1℃范围内。

5)试验用水必须是洁净的淡水。水泥试样、标准砂、拌合用水及试模等的温度应与试验室温度相同。

(3)水泥细度(演示)。

细度检验有负压筛法、水筛法和干筛法三种,在检验中,如负压筛法与其他方法的测定结果有争议时,以负压筛法为准。

本处介绍负压筛法。用筛网上所得筛余物的质量中试样原始质量的百分数表示水泥样品的细度。

1)主要仪器设备

A.     负压筛,方孔边长为0.08mm

B.      负压筛析仪

C.      天平: 最大称量100g,分度值不大于0.05g

2)试验步骤

A.筛析试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,调节负压至4000~6000Pa范围内.

B.试样25g置于洁净的负筛中,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,可轻轻敲击,使试样落下。筛毕,用天平 称量筛余物,精确至0.05 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。

3)试验结果计算

水泥试样筛余百分数按下式计算(结果精确至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 。                                             

(4)水泥标准稠度用水量测定(标准法)

1)水泥净浆搅拌机;维卡仪(见试图1-1);量水器和天平等。

2)实验步骤

A. 试验前必须做到:维卡仪的金属棒能自由滑动;调整维卡仪的金属棒至试杆接触玻璃板时指针对准零点;搅拌机运转正常等。

B.水泥浆的拌制 

 试图1-1 测定水泥标准稠度和凝结时间用的维卡仪

(a)初凝时间测定用立式模的侧视图;(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

用水泥净浆搅拌机搅拌,搅拌锅和搅拌片先用湿布擦过。将拌和水倒入搅拌锅内,然后在5~10s内小心将称好的500g水泥加入水中,防止水和水泥溅出。拌和时,先将锅放到搅拌机锅座上,升至搅拌位置,启动搅拌机,低速搅拌120 s,停拌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。

C.标准稠度用水量的测定

拌合结束后,立即将拌好的净浆装入锥模内,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维卡仪上,并将其中心定在试杆下,降低试杆直至与水泥净浆表面接触。拧紧螺丝1~2s后,突然放松,使试杆垂直自由地沉入净浆中。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的1.5min 内完成。

D.试验结果判定

以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm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 ),按水泥抽量的百分比计。

(5)水泥凝结时间测定

1)主要仪器设备

水泥净浆搅拌机;标准法维卡仪;试针和圆模(试图1-2);量水器;天平。
 

试图1-2  维卡仪试针及圆模

2)实验步骤

A.测定前准备工作:调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃时,刻度指针对准零点。

B.试件的制备:以标准稠度用水量按标准稠度用量试验相同的方法制成标准稠度净浆,并立 即一次装满试模,振动数次后刮平,立即放入湿养护箱内,记录水泥全部加入水中的时间为凝结时间的起始时间。

C.初凝时间的测定

试件在湿气养护到加水后30 min时进行第一次测定。测定时,从湿气养护箱中取出试模放到试针下,降低试针与水泥净浆面接触。拧紧螺丝1~2s后,突然放松,试针垂直自由沉入净浆,观察试针停止下沉或释放杆30s时指针的读数。当试针沉至距底板4mm±1mm时,为水泥达到初凝状态。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。

D.终凝时间的测定                                             

为了准确观测试针沉入的状况,在终凝针上安装了一个环形附件(见试图1-2)。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,再放入湿气养护箱中继续养护。临近终凝时间每隔15 min测定一次,当试针沉入试体0.5mm时,即环形附件开始不能在试件上留下痕迹时,为水泥达到终凝状态的时间为水泥的终凝时间,用“min”表示。   

E.测定时注意事项

a.在最初测定操作时应轻轻扶持金属棒,使其徐徐下降,以防试针撞弯,但测定结果以自由下落为准。

b.在整个测试过程中试针沉入的位置至少要距试模内壁10mm。

c.临近初凝时,每隔5min测定一次,到达初凝或终凝状态时应立即重复一次,当两次结论相同时,才能定为到达初凝或终凝状态。

d.每次测定不得让试针落入原针孔,每次测定完毕须将试针擦净,并将试模放回湿气养护箱内,整个测定过程中要防止圆模受振。

(6)安定性试验

安定性试验可以用标准法(雷氏法)和代用法(试饼法),有争议时以标准法为准。雷氏法是测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后的膨胀值。试饼法是观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化来检验水泥的体积安定性。

1)主要仪器设备

水泥净浆搅拌机;沸煮箱;雷氏夹(试图1-3a);雷氏夹膨胀值测定仪(标尺最小刻度为1mm,试图1-3b;量水器;天平。

试图1-3  雷氏夹膨胀值测定

2)标准法(雷氏法)试验步骤

A、测定前的准备工作

试验前按试图1-3方法检查雷氏夹的质量是否符合要求。

每个试样需成型两个试件,每个雷氏夹需配备质量约75-85g的玻璃板两块,凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹内表面都要稍稍涂上一层油。

B、水泥标准稠度净浆的制备与凝结时间试验相同。

C、雷氏夹试件的成型

将预先准备好的雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上,并立刻将已制好的标准稠度净浆装满雷氏夹;装浆时一只手轻轻扶持雷氏夹,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,立即将试模移至养护箱内养护24h±2h。

D、沸煮

调整好沸煮箱内的水位,使其能保证在整个沸煮过程中都超过试件,不需中途添补试验用水,同时能保证在30min±5min内加热至恒沸。

脱去玻璃板取下试件,先测量雷氏夹指针尖端间的距离(a),精确到0.5mm(试图1-3a)。接着将试件放入沸煮箱水中的试件架上,指针朝上,然后在30min±5min内加热至沸,并恒温180min±5min。

E、结果判别

沸煮结束后,放掉沸煮箱中热水,打开箱盖,待箱体冷却至室温,取出试件进行判别(试图1-3c)。测量雷氏夹指针尖端距离(c),准确至0.5mm(试图1-3c),当两个试件沸煮后增加距离(c-a)的平均值不大于5.0mm时,即认为该水泥安定性合格,当两个试件的(c-a)值相差超过4.0mm时,应用同一水泥立即重做一次试验。再如此,则认为该水泥为安定性不合格。

3)代用法(试饼法)试验步骤

A、测定前的准备工作

每个样品需要准备两块约100mm×100mm的玻璃板,凡与水泥净浆接触的玻璃板都要稍稍涂上一层油。

B、试饼的成型方法

a、将制好的标准稠度净浆取出一部分分成两等份,每份约75g,使之成球形,放在预先准备好的玻璃板上。

b、轻轻振动玻璃板并用湿布擦过的小刀由边缘向中央抹,做成直径70-80mm,中心厚约10mm,边缘渐薄,表面光滑的试饼。

c、接着净试饼放入湿气养护箱内养护24h±2h。

C、沸煮

a、调整好沸煮箱内的水位,使其能保证在整个沸煮过程中都超过试件,不需中途添补试验用水,同时能保证在30min±5min内加热至恒沸。

b、脱去玻璃板取下试饼,在试饼无缺陷的情况下,将试饼放在沸煮箱内水中的篦板上,然后在30min±5min内加热至沸,并恒沸180min±5min。

D、结果判别

沸煮结束后,即放掉沸煮箱中热水,打开箱盖,待箱体冷却至室温,取出试件进行判别。目测试饼未发现裂缝,用直尺检查也没有弯曲(使钢直尺和试饼底部紧靠,以两者间不透光为不弯曲)的试饼为安定性合格,反之为不合格。当两个试饼判别结果有矛盾时,该水泥的安定性也为不合格。

(7)水泥胶砂强度试验

1)适用范围和主要仪器设备

试验标准适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥以及石灰石硅酸盐水泥的抗折与抗压强度的检验。其他水泥采用本标准时必须探讨该标准规定的适用性。

试验筛;水泥胶砂搅拌机;水泥胶砂振实台;抗折强度试验机;抗压试验机;试模等。

2)水泥胶砂的制备

A、配料

水泥胶砂试验用材料的质量配合比应为:

         水泥:标准砂:水=1:3:0.5

一锅胶砂成型3条试体,每锅用料量为:水泥450g 2g,标准砂1350g 5g,拌合用水量225g 1g。按每锅用料量称好各材料。

B、搅拌

使搅拌机处于等工作状态,然后按以下的程序进行操作:

a、将水加入搅拌锅里,再加入水泥,把锅放在固定架上,上升至固定位置

b、立即开动机器,低速搅拌30S后,在第二个31S开始的同时均匀地将砂子加入。当各级砂是分装时,从最粗粒级开始,依次将所需的每级砂加完。把机器转至高速再拌30S

c、停拌90S,在停拌的第一个15S内用一胶皮刮具将叶片锅壁上的胶砂刮入锅中间,在高速下继续搅拌60S,各个搅拌阶段,时间误差应在1S以内。

3)试件的制备

试件尺寸应是40mm×40mm×160mm的棱柱体。试件用振实台成型。

A. 用振实台成型

a、胶砂制备后立即进行成型。

b、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两层装入试模。

c、装第一层时,每个槽里约放300g胶砂,用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模糟来回一次将料层播平,接着振实60次。

d、再装第二层胶砂,用小播料器播平,再振实60次。

e、移走模套,从振实台上取下试模,用一金属刮平尺以近90度的角度架在试模顶的一端,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。

f、用同一直尺以近水平的情况下将试体表面抹平。

g、在试模上做标记或加字条标明试件编号和试件相对于实物的位置。

4)试件养护

A、脱模前的处理及养护:立即将作好标记的试模放入雾室或湿箱水平架子上养护,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。一直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做其他标记,两个龄期以上的试体,在编号时应将同一试模中的3条试体分在两个龄期内。

B、脱模

脱模时可用塑料锤或橡皮榔头或专门的脱模器。对于24h龄期的,应在破型试验前20min内脱模,对于24h以上龄期的应在成型后20~24h之间脱模。如经24h 养护,会因脱模对强度造成损害时,可以延迟至24h以后脱模,但需注明。已确定作为24h龄期试验(或其他不下水直接做试验)的已脱模试件,应用湿布覆盖至做试验时为止。

C、水中养护

将做好标记的试件立即水平或竖向放在20℃±1℃水中养护,水平放置时刮平面应朝上。试件放在不易腐烂的篦子上,并彼此间保持一定的间距,以让水与试件的六个面接触。养护期间试件之间间隔以试体上表面的水深不得小于5mm。除24h龄期或延迟至48h脱模的试体外,任何到龄期的试体应在破型试验前15min从水中取出,擦去试体表面沉积物,并用湿布覆盖至试验为止。

D、强度试验试体的龄期

试体龄期是从水泥加入搅拌开始时算起。不同龄期强度试验时间应符合试表1-1的规定。

试表1-1  水泥胶砂强度试验时间

龄期

24h

48h

3d

7d

>28d

试验时间

24 h±15min

48h±30 min

72 h±45

7d±2 h

>28d±8 h

 

5)强度试验

A、一般规定

用规定的设备以中心加荷法测定抗折强度。

在折断后的棱柱体上进行抗压试验,受压面是试体成型的两个侧面,面积为40mm×40mm。

B、抗折强度试验

将试体一个侧面放在试验机支撑圆柱上,试体长轴垂直于支撑圆柱,通过加荷圆柱以50N/s±10 N/s的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上,直至折断。

保持两个半截棱柱体处于潮湿状态直至抗压试验。

抗折强度Rf以MPa表示,按下式进行计算(精确至0.1MPa);

R=

式中Ff—折断时施加于棱柱体中荷载,N;

L—支撑圆柱之间的距离,L=100 mm ;

b—棱柱体正方形截面的边长mm,b =40 mm;

本试验以一组3个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。当3个强度值中有超过平均值±10%时,应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。

C、抗压强度测定

抗压强度试验规定的仪器,在半截柱体的侧面进行。

半截棱柱体中心与压力机压板受压中心差应在0.5 mm内,棱柱体露在压板外的部分约有10mm 。

在整个加荷过程中以2400N/S±200 N/S 的速率均匀地加荷直至试件破坏。

抗压强度Rc以Mpa为单位,按下式计算(精确0.1Mpa);

Re=

式中Fc—破坏载,N;

A—受压部分面积,mm2(40mm×40mm=1600mm2).

以一组3个棱柱体上得到的6个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果.如6个测定值中有一个超过6个平均值的±10%时,就应剔除这个结果,而以剩下5个的平均数为结果。如果5个测定值中再有超过它们平均数±10%的,则此组结果作废。

 

 

试验2   烧结普通砖强度等级的确定

(一)试验目的

烧结普通砖唯一力学性能要求就是抗压强度,根据它确定烧结普通砖的强度等级。通过本试验初步熟悉材料抗压强度的试验方法和材料试验机的使用方法。

(二)试验方法

用随机抽样法选10块砖.将试样切断或锯成两块半截砖,断开的半截砖长不得小于100mm.将已断开的半截放置在室温水中浸10~20min后取出,并以断口相反方向叠放,中间抹以厚度不超过5mm的425号普通水泥净浆,上下面抹以不超过3mm的水泥净浆.制成的试件须相互平行,并垂直于侧面,如图试-2.试件应在不低于10℃的不通风室内养护3d再进行试验.

图试-2 烧结普通砖强度测定

(三)仪器与设备

压力试验机(300~500KN)、切砖器、量尺、镘刀等。

(四)试验步骤

1、测量每个试件连接面或受压面的长、宽尺寸各两个,分别取其平均值,精确至1.0mm。

2、将试件平放在加压板的中央,垂直于受压面加荷,应均匀平稳,不得发生冲击或振动。加荷速度为(5±0.5)KN/S直至试件破坏为止,记录破坏荷载P。

(五)试验结果

1、每块试件的抗压强度f按下式计算,精确至0.1Mpa;

f=   

试中:f—烧结普通砖的抗压强度, Mpa;

P—破坏荷载,N;

L—试件受压面(连接面)的长度,mm;

B—试件受压面(连接面)的宽度, mm;

2、试验结果以抗压强度平均值 表示:

          

式中:n—试件数,n=10;

fi—单块砖试件抗压强度测定值,Mpa。

3、计算10块的抗压强度的变异系数 :

 

式中:S=

4、评定砖的强度等级

(1) ≤0.21时,按平均强度f及强度标准值fk评定(见表2-2), fk= -1.8S;

(2) >0 .21时,按平均强度f及单块最小抗压强度值评定。

(六)试验结论

1、试验结论

(按国家标准评定该砖的强度等级)

 

 

试验3  建筑用砂石试验

 

(1)实验目的与依据

对建筑用砂、石进行试验,评定其质量,为普通混凝土配合比设计提供原材料参数。

建筑用砂试验依据为国家标准GB/T14684—2001《建筑用砂》;建筑用石试验依据为国家标准GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》。

(2)取样与处理

1)    取样

在料堆上取样时,取样部位上、中、下分布,取样前先将取样部位表层除去,然后从不同部位抽取大致等量,然后搅拌均匀。

2)试样处理:

四分法:将所取样品放在平整 洁净的平板上,在潮湿状态下拌合均匀,并摊成厚计约为20mm的圆饼,然后沿相互垂直的两条直径把圆饼分成大致相等的4份,取其对角的两份重新搅匀,再堆成圆饼。重复上述过程,直至把样品缩分到试验所需量为止。

(3)砂的筛分析试验

1)  主要仪器设备

鼓风烘箱:能使温度控制在105℃±5℃;

天平:称量1000g,感量1g;

方孔筛:孔径为0.15mm, 0.3mm, 0.6mm, 1.18mm, 2.36mm, 4.75mm及9.50mm的筛各一只,并附有筛底和筛盖;

摇筛盘,毛刷等。

2)  试样制备

按规定取样,并将试样缩分至约1100g,放在烘箱中于105℃±5℃下烘干到恒量,待冷却至室温后,筛除大于9.50mm,颗粒(并算出筛百分率),分为大致相等的两份备用。

3)  实验步骤

A.称取试样500g精确到1g。将试样倒入按孔径大小从上到下组合的筛(附筛底)上,然后进行筛分。

B.将筛置于摇筛机上,摇10min;取下筛,按筛孔大小顺序再逐个用手筛,筛至每分钟通过量小于试样总量0.1%为止。通过的试样并入下一号筛中,并和下一号筛中的试样一起过筛,这样顺序进行,直至各号筛全部筛完为止。

4)  试验结果评定

筛分析试验结果按下列步骤计算:

A、计算分计筛余百分率:各号筛上的筛余量与试样总质量之比,计算精确至0.1%;

B.计算分计筛余百分率:该号筛上的筛余百分率加上该号筛以上各筛余百分率之和,计算精确至0.1 为止。筛分后,如每号筛的筛余量与筛底的余量之和同原试样质量之差过1%,须重新试验。

C.砂的细度模数 可按下式计算,精确至0.01:  

 

式中 ——细度模数; 

D.累计筛余百分率取两次试验结果的算术平均值,精确至1%。细度模数取两次试验结果的算术平均值,精确至0.1;两次试验的细度模数之差大于0.20时,须重新试验。

(4)砂的表观密度和堆积密度试验

1)砂的表观密度试验

A.  仪器设备

鼓风烘箱:能使温度控制在105℃ +5℃ ;

天平:称量10kg或1000g,感量1g;

容量瓶:500mL;

干燥器、搪瓷盘、滴管、毛刷等。

B.   试样制备:

试样制备可参照前述的取样与处理方法。并将试样缩分至约660g,放在烘箱中于105℃ +5℃ 下烘干至恒量,待冷却至室温后,分为大致相等的两份备用。

C.   试验步骤

a. 称取试样G0=300g ,精确至1g。将试样装入有半满水的容量瓶,注入冷开水至接近500mL的刻度处,用手旋转摇动容量瓶,使砂样充分摇动,排除气泡,塞紧瓶盖,静置24h。然后用滴管小心加水至容量瓶500ml的刻度处,塞紧瓶塞,擦干瓶外水分,称出其质量G2,精确至1g。

b. 倒出瓶内水和试样,洗净容量瓶,再向容量瓶内注水至500ml的刻度处,塞紧瓶塞,擦干瓶外水分,称出其质量G1,精确至1g。

D、结果计算与评定

砂的表观密度按下式计算,精确至0.01g/cm3:

 

式中  ρ0 ——表观密度,g/cm3

ρ ——水的密度,1.0g/cm3

G0 ——烘干试样的质量,g;

G1 ——试样,水及容量瓶的总质量,g;

G2 ——水及容量瓶、砂的总质量,g。

表观密度取两次试验结果的算术平均值,精确至0.01g/cm3;如两次试验结果之差大于0.02 g/cm3,须重新试验。

2)砂的堆积密度试验

A、仪器设备

鼓风烘箱:能使温度控制在105℃±5℃;

天平:称量10kg,感量1g;

容量筒:圆柱形金属筒,内径108mm,净高109mm,壁厚2mm,筒底厚约5mm,容积为1L;

方孔筛:孔径为4.75mm的筛一只;

直尺、漏斗或料勺、搪瓷盘、毛刷等。

B、试样制备

试样制备可参照前述的取样与处理方法

C、试验步骤

a. 用搪瓷盘装取试样约3L,放在烘箱中于105℃±5℃下烘干至恒量,待冷却至室温后,筛除大于4.75mm的颗粒,分为大致相等的两份备用。

b. 松散堆积密度:取试样一份,用漏斗或料勺从容量筒中心上方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堆体,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(试验过程应防止触动容量筒),称出试样和容量筒的总质量,精确至1g。

D、结果计算与评定

a. 松堆积密度按下式计算,精确至10kg/m3

 

式中  ρ1 ——松堆积密度,kg/m3

G1 ——容量筒和试样总质量,g;

G2 ——容量筒质量,g;

V——容量筒的容积,L。

堆积密度取两次试验结果的算术平均值,精确至10kg/m3

b. 空隙率按下式计算,精确至1%:

 

式中  V0——空隙率,%;

ρ1 ——试样的松散堆积密度,kg/m3;

ρ0 ——试样表观密度,kg/m3

空隙率取两次试验结果的算术平均值,精确至1%。

(5)石的表观密度

1)石的表观密度试验

A、仪器设备

鼓风烘箱:能使温度控制在105℃±5℃;

天平:称量10kg,感量1g;

广口瓶:1000ml,磨口,带玻璃片;

方孔筛:孔径为4.75mm的筛一只;

温度计、搪瓷盘、毛巾等。

B、试样制备

试样制备可参照前述的取样与处理方法。

C、试验步骤

a. 按规定取样(见表2-1),并缩分至略大于规定的数量,风干后筛余小于4.75mm的颗粒,然后洗刷干净,分为大致相等的两份备用。

试表2-1  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

63.0

75.0

最少试样质量/kg

2.0

3.0

4.0

6.0

6.0

 

b. 将试样浸水饱和,然后装入广口瓶中。装试样时,广口瓶中装半满水,并应倾斜放置,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;

c. 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G2,精确至1g。

d. 将瓶中试样倒入浅盘,放在烘箱中于105℃±5℃下烘干至恒量,待冷却至室温后,称出其质量G0,精确至1g。

e. 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G1,精确至1g。

需要说明的是:试验时各项称量可以在15~25℃范围内进行,但从试样加水静止的2h起至试验结束,其温度变化不应超过2℃。

D、结果计算与评定

a. 表观密度按下式计算,精确至0.01g/cm3

 

式中ρ0 ——表观密度,g/cm3;

G0 ——烘干后试样的质量,g;

G1 ——试样、水、瓶和玻璃片的总质量,g;

G2 ——水、瓶和玻璃片的总质量,g;

ρ ——水的密度,1g/cm3

b. 表观密度取两次试验结果的算术平均值,两次试验结果之差大于0.02g/cm3,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0.02g/cm3,可取4次试验结果的算术平均值。

(6) 吸水率试验步骤

a. 将试样从水中取出,用湿布抹去表面水份,立即称取石子的质量(mg),精确至1g。

b. 取试样放入电热鼓风干燥箱内,在105℃±5℃下烘至恒质(m0)。

c. 结果计算与评定

吸水率按下式计算(以质量百分率表示):

 

式中  WR——吸水率,%;

m0——试件烘干后质量,g;

mg——试件吸水后质量,g。

 

 

 

试验4  (综合设计试验)普通混凝土配合比设计试验

(1)试验目的与要求

本综合设计试验目的:了解普通混凝土配合比设计的全过程,培养综合设计试验能力,熟悉混凝土拌合物和易性和混凝土强度的试验方法。

根据提供的工程条件和材料,依据JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》设计出符合工程要求的普通混凝土配合比。

(2)工程和原材料条件

某工程的现浇钢筋混凝土梁(不受风雪影响。)

混凝土设计强度等级为C20、C25、C30,要求强度保证率为95%。

施工要求坍落度为70~80 mm(施工现场混凝土由机械搅拌,机械振捣)。

该施工单位无历史统计资料。

原材料:1)普通水泥:强度等级32 .5;表观密度ρ=3.1g/cm3;2)中砂uf=2.4;3)卵石D=5~40mm;4)自来水。

问题与讨论

[问题1-1] 如何根据已知的工程和原材料条件符合要求的普通混凝土配合比?

提示:(1)原材料性能试验,包括水泥性能试验、砂性能试验、石性能试验;(2)计算配合比;

(3)配合比的试配;(4)配合比的调整和确定;(5)确定施工配合比。

[问题1-2] 配合比计算有哪些步骤?

提示:配合比计算按书本有关内容进行。

[问题1-3] 为什么要进行配合比的试配?配合比试配时应测定哪些指标,如何测定?当各指标达不到要求时,如何调整?

提示:参阅有关内容。

[问题1-4] 为何配合比试配时要检验混凝土的强度?为什么检验强度时至少采用三个不同的配合比?制作混凝土强度试件时,还应测定哪些指标?为什么?

提示:参阅本书有关内容。

 

 

 

 

 

普通混凝土配合比设计试验步骤提示

(1)原材料性能试验

1)水泥性能试验:包括安定性试验;胶砂强度试验等。试验方法参照试验1进行。

2)砂性能试验:砂的表观密度测定、堆积密度测定以及筛分析试验参照试验3。

3)石性能试验:石的表观密度测定、堆积密度测定以及筛分析试验参照试验3。

(2)计算初步配合比

根据给定的工程条件、原材料和试验测得的原材料性能进行配合比计算,计算依据JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》规定进行。

将每立方米混凝土中水、水泥、砂和石子的用量全部求出,供试配用。

(3)配合比的拌和试验

测定流动性、粘聚性、保水性,并调节符合要求。

配合比拌和试验参照试验5进行。

(4)配合比的调整和确定

根据强度试验结果,绘出f- 图,然后从图找出满足试验强度要求的 ,再根据 、SP、W0求试验室配合比。

配合比的调整和确定(试配)参照附一进行。

 

 

附一、普通混凝土试验

(1)试验依据

本试验依据GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》相关规定进行。

(2)混凝土拌合物试样制备

1)主要仪器设备

搅拌机;磅秤(称量50kg);天平(称量5kg,精度1g);量筒(200cm3);拌板;拌铲;盛器等。

2)拌制混凝土的一般规定

A、拌制混凝土的原材料应符合技术要求,并与施工实际用料相同,在拌合前,材料的温度应与室温(应保持在20℃±5℃)相同,水泥如有结块现象,应用64孔/cm2筛过筛,筛余团块不得使用。

B、在决定用水量时,应扣除原材料的含水量,并相应增加其他各种材料的用量。

C、拌制混凝土的材料用量以质量计,称量的精确度:集料为±1%,水、水泥及混凝土混合材料为±0.5%。

D、拌制混凝土所用的各种用具(如搅拌机、拌合铁板和铁铲、抹刀等),应预先用水湿润,使用完毕后必须清洗干净,上面不得有混凝土残渣。

3)拌合方法

A、人工拌合

将称好的砂料、水泥放在铁板上,用铁铲将水泥和砂料翻拌均匀,然后加入称好的粗集料(石子),再将全部拌合均匀。将拌合均匀的拌合物堆成圆锥形,在中心作一凹坑,将称量好的水(约一半)倒入坑中,勿使水溢出,小心拌合均匀。再将材料堆成圆锥形作一凹坑,倒入剩余的水,继续拌合。每翻一次,用铁铲在全部拌合物面上压切一次,翻拌一般不少于6次。拌合时间(从加水算起)宜5~10min。

B、机械拌合法

按照所需数量,称取各种材料,分别按石、水泥、砂依次装入料斗,开动机器徐徐将定量的水加入,继续搅拌2~3min,将混凝土拌合物倾倒在铁板上,再经人工翻拌二次,使拌合物均匀一致后用作试验。

混凝土拌合物取样后应立即进行坍落度测定试验或试件成型。从开始加水时算起,全部操作须在30min内完成。试验前混凝土拌合物应经人工略加翻拌,以保证其质量均匀。

(3)拌合物稠度试验

混凝土拌合物的和易性是一项综合技术性质,很难用一种指标能全面反映其和易性。通常是以测拌合物稠度(即流动性)为主,并辅以直观经验评定粘聚性和保水性,来确定和易性。混凝土拌合物的流动性用“坍落度和维勃稠度”指标表示。本处介绍坍落度的测定。

1)主要仪器设备

坍落度筒(试图4-1);捣棒;拌板;铁锹;小铲、钢尺等。

2)试验步骤

试图4-1  坍落度筒及捣棒

A、准备工作:湿润坍落度筒及底板,在坍落度筒内壁和底板上应无明水。底板应放置在坚实水平面上,并把筒放在底板中心,然后用脚踩住二边的脚踏板,坍落度筒在装料时保持固定的位置。

B、把按要求取得的混凝土试样用小铲分三层均匀地装放筒内,使捣实后每层高度为筒高的1/3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,各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,插捣第二层和顶层时,捣棒应插透本层至下一层的表面2-3cm;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。

C、清除筒边底板上的混凝土后,垂直平稳地提起坍落度筒。坍落度筒的提离过程应在5~10s内完成;从开始装料到提起坍落度筒的整个进程应不间断地进行,并应在150s内完成。

D、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,结果表达精确至5mm);坍落度筒提离后,如试件发生崩坍或一边剪坏现象,则应重新取样进行测定。如第二次仍出现这种现象,则表示该拌合物和易性不好,应予记录备查。

E、观察坍落后的混凝土试体的粘聚性及保水性。粘聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的拌合物锥体侧面轻轻敲打,此时如果锥体逐渐下沉,则表示粘聚性良好,如果锥体倒坍、部分崩裂或出现离析,即表示粘聚性不好。保水性以混凝土拌合物稀浆析出的程度来评定,坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出,锥体部分的拌合物也因失浆而骨料外露,则表明此混凝土拌合物的保水性不好;如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出,则表明此混凝土拌合物保水性良好。

F、含砂情况:分为多、中、少,以中为好。

“多”——用抹刀抹1~2下可抹平。

“中”——用抹刀抹5~6下可抹平。

“少”——用抹刀抹8~9下才能抹平。

G:棍度:在做坍落度时,根据用捣棒插捣用力大小判断,分难、中、易,以中为最好。

“难”——用力很大,很难插捣;

“中”——用力适中;

“易”——用力很少;

H、和易性调整:上述检测内容必须全部符合要求,缺一不可。否则要调整。上述各指标是相互矛盾、相互联系的,调整时要综合考虑。

流动性调节:流动性太小,保持 变,增加水泥浆量,每增加1cm落度,增加水泥浆2%~5%。流动性太大,保持砂率不变,增加砂,石用量;

保水性、粘聚性调整:增大砂量。

(4)拌合物表观密度试验

1)     主要仪器设备

容量筒;台秤;振动台;捣棒等。

2)     试验步骤

A、湿布把容量筒内外擦干净,称出筒质量( ),  精确至50g 。

B、混凝土的装料及捣实方法应根据拌合物的稠度而定。坍落度不大于70mm的混凝土,用振动台振实为宜,大于70mm的用捣实为宜。

a.采用捣棒捣实:应根据容量筒的大小决定分层与插捣次数。用5 L容量筒时,混凝土拌合物应分两层装入,每层的插捣次数应大于25次。

b.采用振动台振实时,应一次将混凝土拌合物灌到高出容量筒口,装料时可用捣棒稍加插捣,振动过程中如混凝土沉落到低于筒口,则应随时添加混凝土,振动直至表面出浆为止。

C、用刮尺齐筒口将多余的混凝土刮去,表面如有凹陷应填平。将容量筒外壁擦净,称出混凝土与容量筒总质量( ), 精确至50g。

3)试验结果计算

混凝土拌合物表观密度

式中V——容量的容积,L0

(5)立方体抗压强度试验

本试验根据国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。

本试验采用立方体试件,以同一龄期者为一组,每组至少为3个同时制作并同样养护的混凝土试件。试件尺寸根据集料的最大粒径按试表5-1选取。

试表5-1 试件尺寸及强度换算系数

试件尺寸/mm

集料最大粒径/mm

抗压强度换算系数

100×100×100

31.5

0.95

150×150×150

40

1

200×200×200

63

1.05

 

1)主要仪器设备

压力试验机;振动台;试模;捣棒;小铁铲;金属直尺;抹刀等。

2)试件制作

A.试件制作符合下列规定:

a.每一组试件所用的混凝土拌合物应由同一次拌合物中取出。

b.制作前, 应将试模洗干净并将试模的内表面涂以一薄层矿物油脂或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。

B.试件制作步骤

a.取样或拌制好的混凝土拌合物应至少用铁锨再来回拌合3次。

b.用振动台拌实制作试件应按下述方法进行:

Ⅰ.将混凝土拌合物一次装入试模,装料时应用抹刀沿各试模壁插捣,并使混凝土拌合物高出试模口;

Ⅱ.试模应附着或固定在振动台上,振动时试模不得有任何跳动,振动应持续到表面出浆为止,不得过振。

c.用人工插捣制作试件应按下述方法进行:

Ⅰ.混凝土拌合物应分两层装入试模,每层的装料厚度大致相等;

Ⅱ.插捣应按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。在插捣底层混凝土时,捣棒应达到试模底面;插捣上层时,捣棒应贯穿上层后插入下层20~30mm。插捣时捣棒应保持垂直,不得倾斜。然后应用抹刀沿试模内壁插拔数次;

Ⅲ.每层插捣次数按在10 000mm2面积内不得少于12次;

Ⅳ.插捣后应轻轻敲击试模四周,直到插捣棒留下的空洞消失为止。

3)试件的养护

A.试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面。

B.采用标准养护的试件,应在温度为20℃±5℃的环境下静置1昼夜至2昼夜,然后编号、拆模。拆模后应立即放入温度为20℃±2℃,相对湿度为95%以上的标准养护室中养护,或在温度为20℃±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中养护。标准养护室内的试件应放在支架上,彼此间隔为10~20mm,试件表面应保持潮湿,并不得被水直接冲淋。

4)抗压强度试验

A.试件自养护室取出后,随即擦干并量出其尺寸(精确至1mm),据以计算试件的受压面积A(单位为mm2

B.将试件安放在下承压板上,试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验机下压板中心对准。开动试验机,当上压板与试件接近时,调整球座,使接触均衡。

C.加压时,应连续而均匀地加荷,加荷速度应为:

混凝土强度等级低于C30时,取0.3~0.5Mpa/s;

混凝土强度等级大于C30时,取0.5~0.8Mpa/S。

当试件接近破坏而迅速变形时,停止调整试验机油门,直至试件破坏,记录破坏荷载F(单位为N)。

5)试验结果计算

A.混凝土立方体试件抗压强度 按下式计算(结果精确到0.1MPa):

                                

B. 强度值的确定应符合下列规定:

a. 3个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值(精确至0.1MPa);

b. 3个测定值中的最小值或最大值中有一个与中间值的差异超过中间值的15%,则把最大及最小值一并舍除,取中间值作为该组试件的抗压强度值。

c. 如最大和最小值与中间值的差均超过中间值的15%,则此组试件的试验结果无效。

C.混凝土强度等级<C60时,用非标准试件测得到强度值匀应乘以尺寸换算系数,其值为对200mm×200mm×200mm试件为1.05;对100mm×100mm×100mm试件为0.95。当混凝土强度等级≥C60时,宜采用标准试件;使用非标准试件时,尺寸换算系数应由试验确定。

(6)通过试验结果,确定满足强度要求的水灰比:

1)  在一张计算纸上先绘一坐标,x轴为 ,y轴为强度;

2)  把试拌时三个水灰比( ±0.05 )的配比相应的强度绘出三点 ,  即: ,  ~ , ,  。

3)  根据上述三点作一直线,

4)  根据上图及试配要求的强度找出你所要求的水灰比。

(7)试验室配合比确定:

上述各试验求出了满足流动性所要求的用水量 ,满足粘聚性要求的砂率 ,及满足强度要求的 及砼的表观密度 ,即已知 , 求配合比。

 

 

 

 

 

 

试验5  (综合设计实验2)砂破损性测强与非破损性

        测强比较,及回弹法专用测强曲线的制定

(1)试验目的与要求:

本综合设计试验目的:了解破损性测强与非破损性测强的种类,熟悉回弹法测强的全过程;通过同一砼的破损性试验结果与非破损性—回弹法检测结果的比较,了解其精确度及优缺点;培养综合设计能力及根据试验数据制定数学模型(经验公式)的能力。

要求:回弹法测强结果受到不同地区材料种类影响很大,要求学生根据给定的本地材料,依据《回弹法检测砼抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2001)制定回弹法专用测强曲线。

(2)条件:1、专用回弹测强曲线要求适用于C20~C30区间的常态砼;

           2、原材料为本地区的普通水泥,中河砂,卵石。

(3)试验步骤及提示:

1)配合比设计:结合综合设计实验一进行,要进行3~5个水灰比的配合比设计及拌和。

2)砼拌和及试件成型:结合综合设计实验一进行,每一配合比成型一组试件。

3)回弹检测:每个试件进行回弹检测。方法见附后的砼回弹法检测指导书;

4)破损性测强:把上述回弹过的试件,进行破坏性试验,得出每个试件的抗压强度。方法见综合设计试验一中的砼抗压强度试验指导书;

5)通过回弹值查《回弹法检测砼抗压强度技术规程》JGJ/23-2001得各试件的回弹强度值,把上述结果与破坏性试验相应试件的抗压强度比较,了解回弹法测强的精确度及优缺点。

6)建立砼抗压强度fi与回弹值Ri关系的数学模型:

①fi~Ri关系,在C20~C30的区间内,为线相关,设其数学模型为f= a+bR

②求回归系数a、b值

 

 

其中: 。

③得fi~Ri关系的数学模型为:

 

④线相关符合性检验:

 

r 的绝对值越接近1,表明线性关系越好。

 

 

附二:混凝土非破损试验

 

混凝土非破损检验方法又称无损检验,它可对同一试件进行多次重复测试而不损坏试件,可以直接而迅速地测定混凝土的强度、内部缺陷的位置和大小,还可以判断混凝土结构物遭受破坏的程度等。这是用破损检验方法难以办到的,因而无损检验在工程中得到普遍的重视和应用。

用于混凝土无损检验的方法很多,通常有超声波法、回弹法、拔出法、取芯法、放射线法、谐振法、电测法及表面波法等,还可采用两种或两种以上的综合方法。

(一)混凝土强度回弹法检验

采用附有拉簧和一定尺寸的金属弹击杆的中型回弹仪,以一定的能量弹击混凝土表面,以弹击后回弹的距离值,表示被测混凝土表面的硬度。根据混凝土表面硬度与强度的关系,估算混凝土的抗压强度,作为检验混凝土质量的一种辅助手段。

1、主要仪器设备

(1)中型回弹仪。标称动能为2.207J,其构造见图5-1;

 

 

 

 

图5-1  回弹仪构造图

(2)钢钻。洛氏硬度RHC为60±2。

2、试验步骤

(1)回弹仪率定。将回弹仪垂直向下在钢钻上弹击,取三次的稳定回弹值进行平均,弹击杆应分四次旋转,每次旋转约90℃,弹击杆每旋转一次的率定平均值均应符合80±2的要求。否则不能使用。

(2)将砼试件放置于压力机上,加压到50~100KN,然后恒定荷载。

(3)测面应平整光滑,必要时可用砂轮作表面加工,测而应自然干燥。

(4)在试件相对的两个侧面进行回弹,每侧面弹8个测点,共16点。点与试件边缘及点与点间距离>20mm,不能重复回弹。

(5)将回弹仪垂直对准混凝土表面并轻压回弹仪,使弹击杆伸出、挂钩挂上弹击锤;将回弹仪弹击杆垂直对准测试点,缓慢均匀地施压,待弹击锤脱钩冲击弹击杆后,弹击锤即带动指针向后移动直至到达一定位置时,即读出回弹值(精确至1)。

3、试验结果处理

(1)回弹值计算。从测区的16个回弹值中分别剔除3个最大值和3个最小值,取其余10个回弹值的算术平均值,计算至0.1,作为该测区水平方向测试的混凝土平均回弹值。

(2)回弹值测试角度及浇筑面修正,若测试方向为非水平方向和检测面为浇筑面或底面时,按有关规定先进行角度修正,然后再进行浇筑面修正。

(3)碳化深度修正,混凝土表面碳化后其硬度提高,回弹值将增大,当碳化深度大于或等于0.5mm时,其回弹值应按有关规定进行修正。

(4)根据室内试验建立的强度与回弹值关系曲线,查得构件测区混凝土强度值。在无专用测强曲线和地区测强曲线情况下,可按国家行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23-2001)中的统一测强曲线,由回弹值与碳化深度求得测区混凝土强度。

(5)计算构件混凝土强度平均值(精确至0.1MPa)和强度标准差(精确至0.1MPa),最后计算出构件混凝土强度推定值(Mpa),精确至0.1Mpa。

 

 

试验6  砂浆试验(演示)

(1)试验目的与依据

本试验用于工业与民用建筑用砂浆的基本性能试验。本试验按JGJ70《建筑砂浆基本性能试验方法》进行。

(2)砂浆拌合物试样制备

1)主要仪器设备

砂浆搅拌机;铁板(拌合用,约1.5mm×2mm,厚约3mm);磅秤(称量50kg,精度50g);台秤(称量10kg,精度5g);拌铲;量筒;盛器等。

2)一般规定

A.试验室拌制砂浆进行试验所用材料应与现场材料一致,拌合时试验室的温度应保持在20℃±5℃。

B.拌制砂浆时材料称量精度是:水泥、外加剂为0.5%;砂、石灰膏、粘土膏等为1%。

C.拌制前应将搅拌机、铁板、拌铲、抹刀等工具表面用水润湿,注意铁板上不得有积水。

3)拌和方法

机械拌合方法

按配合比先拌适量砂浆,使搅拌机内壁粘附一薄层砂浆,使正式拌合时的砂浆配合比成分准确。搅拌的用料总量不宜少于搅拌机容量的20%。称出各材料用量,将砂、水泥装入搅拌机内。开动搅拌机,将水徐徐加入(混合砂浆需将石膏或粘土膏用水稀释至浆状),搅拌约3min。

(3)砂浆稠度测定

砂浆稠度试验主要是用于确定配合比或施工过程中控制砂浆稠度,从而达到控制用水量的目的。

1)主要仪器设备

砂浆稠度仪(试图6-1);捣棒;台秤;拌锅;拌板;量筒;秒表等。

2)试验步骤

A.将盛浆容器和试推表面用湿布擦净,检查滑杆能否自由滑动。

试图6-1  砂浆稠度仪

B.将拌好的砂浆一次装入容器内,使砂浆表面低于容器口约10mm,用捣棒自容器中心向边缘插捣25次,轻击容器5~6次,使砂浆表面平整,立即将容器置于稠度测定仪的底座上。

C.放松试锥滑杆的制动螺丝,使试锥尖端与砂浆表面接触,拧紧制动螺丝,将齿条测杆下端接触滑杆上端,并将指针对准零点。

D.突然松开制动螺丝,使试锥自由沉入砂浆中,同时计时,10s时立即固定螺丝,将齿条测杆下端接触滑杆上端,从刻度盘上读出下沉深度(精确至1mm),即为砂浆的稠度值。

E.圆锥筒内的砂浆,只允许测定一次稠度,重复测定时,应重新取样。

以两次测定结果的算术平均值作为砂浆稠度测定结果,如两次测定值之差大于20mm,应另取砂浆搅拌后重新测定。

(4)砂浆分层度测定

分层度试验是用于测定砂浆拌合物在运输、停放、使用过程中的离析、泌水等内部组分的稳定性。

1)主要仪器设备

分层度测定仪(如试图6-2);水泥胶砂振动台;其他仪器同砂浆稠度试验。

2)试验步骤

a.将砂浆拌合物按砂浆稠度试验方法测定稠度。

b. 将砂浆拌合物一次装入分层度筒内,用木锤在容器四周距离大致相等的四个不同地方轻敲1~2次,如砂浆沉落到分层度筒口以下,应随时添加,然后刮去多余的砂浆,并用抹刀抹平。

c.静置30min后,去掉上节200mm砂浆,剩余的100mm砂浆倒出放在拌合锅内拌2min,再按稠度试验方法测定其稠度。前后测得的稠度之差即为该砂浆的分层度值(单位为mm)。

取两次试验结果的算术平均值为砂浆分层度值。两次分层度试验值之差大于20mm时,应重做试验。

(5)砂浆抗压强度试验

1)主要仪器设备

试模(内壁边长70.7mm);压力试验机;捣棒(直径10mm,长350mm,端部磨圆);刮刀等。

2)试件制作

A.将无底试模放在预先铺有吸水性较好的新闻纸(或其他未粘过胶凝材料的吸水性较好的纸)的普通砖上(砖的吸水率不小于10%,含水率不大于2%),试模内壁涂刷薄层机油或其他脱模剂。
    B.向试模内一次注满砂浆,用捣棒均匀由外向里按螺旋方向插捣25次,然后在四侧用刮刀沿试模壁插捣数次,砂浆应高出试模顶面6~8mm。当砂浆表面开始出现麻斑状态时(约15~30min),将高出模口的砂浆沿试模顶面削去抹平。

3)试件养护

试件制作后应在20℃±5℃温度环境下停置24h±2h,当气温较低时,可适当延长时间,但不应超过48h。然后将试件编号、拆模,并在标准养护条件下,继续养护至28d±3d,然后进行试压。

标准养护条件是:

水泥混合砂浆应为温度相对温度20℃±3℃,相对湿度60%~80%;

水泥砂浆和微沫砂应为温度20℃±3℃,相对湿度大于90%。

4)抗压强度测定步骤

A、试件从养护地点取出后,应尽快进行试验,以免试件内部的温度和湿度发生显著的变化。

B、先将试件擦干净,测量尺寸,并检查其外观。试件尺寸测量精确至1mm,并据此计算试件的承压面积(A),并把试件置于压力机的下压板上。

C、开动压力机,当上压板与试件接近时,调整球座,使接触面均衡受压。加载应均匀而连续,加载速度应为0.5~1.5KN/S(砂浆强度不大于5Mpa时,取下限为宜;大于5Mpa 时,取上限为宜),当试件接近破坏而开始迅速变形时,停止调整压力机进油阀,直至试件破坏,记录破坏荷载(F)。

5)试验结果计算

A、单个试件的抗压强度按下式计算(精确至0.1Mpa):

 

B、砂浆抗压强度试验值按下面方式判定:

砂奖立方体抗压强度以六个试件值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值,平均值计算精确至0.1Mpa。当6个试件的最大值或最小值与平均值之差超过20%时,以中间4个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值。

 

 

 

试验七  建筑钢材试验

(1)试验目的及依据

测定钢材的屈服强度、抗拉强度与伸长率,注意观察拉力与变形之间的关系,检验钢材的力学及工艺性能,据此评定钢材的强度等级。

检验钢筋承受规定弯曲程度的变形性能,确定其可加工性能,并显示其缺陷。

本试验依据GB 232 —1999《金属材料弯曲试验方法》、GB 228—2002《金属材料  室温拉伸试验方法》进行。

(2)取样方法

自每批钢筋中任意抽取两根,于每根距端部50mm处各取一套试样(两根试件)。在每套试样中取一根作拉力试验,另一根作冷弯试验。试验应在20℃±10℃的温度下进行,如试验温度超出这一范围,应在试验记录和报告中注明。

(3)拉伸试验

1)原理

试验是用拉力拉伸试样,一般拉至断裂,测定建筑钢材的一项或几项力学性能。

除非另有规定,试验一般在室温10~35℃范围内进行。对温度要求严格的试验,试验温度应为23℃±5℃。

2)主要仪器设备

万能试验机:应为1级或优于1级准确度,游标卡尺;钢筋打印机。

3)试样

A.试件制作和准备

拉伸试验用钢筋试件不进行车削加工,根据钢筋直径 确定试件的标距长度。原始标距 或 ,如钢筋长度比原始标距长许多,可以标出相互重叠的几组原始标距(试图6-1)。

 

 

 


 

试图6-1  钢筋拉伸试件

B.夹持方法

应使用例如楔形夹头、螺纹夹头等合适的夹具夹持试样。确保夹持的试样受轴向拉力的作用。

4)屈服强度( )

指针方法:试验时,读取测力度盘指针首次回转指示的最小力或首次停止转动指示的恒定力。将其分别除以试样原始横截面积( )得到屈服强度。

屈服强度按下式计算:

            

式中 ——试样发生屈服荷载,kN;

  ——原始横截面积,mm2

5)抗拉强度( )的测定

从测力度盘,读取过了屈服阶段之后的最大力;对于呈现无明显屈服(连续屈服)现象的金属材料,从测力度盘,读取试验过程中的最大力。

抗拉强度( )按下式计算:

          

式中 ——最大力,kN;

——原始横截面积,mm2

6)断后伸长率( )的测定

为了测定断后伸长度,应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上,并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距。

应使用分辨力优于0.1mm的量具或测量装置测定断后标距( ),准确到±0.25mm。

断裂处与最接近的标距标记的距离大于原始标距的1/3时,可用卡尺直接量出已被拉长的标距长度 (精确至0.1mm)。

如拉断处到邻近的标端点的距离不大于原始标距长度的1/3时,可按下述位移法确定 :在长段上,从拉断处 点取基本等于短段格数,得 点;接着取长段所余格数(偶数,试图6-2a)之半,得 点;或者取所余格数(奇数,试图6-2b)减1与加1之半,得 与 点。位移后的 分别为 或者 。

 

 

 

 

 

 

试图6-2  用位移法测量断后标距

断后伸长率A可按下式计算:

             

式中   ——断后标距,mm;

——原始标距,mm。

(4)冷弯试验

1)原理

弯曲试验是在弯曲装置上经受弯曲塑性变形,不改变加力方向,直至达到 规定的弯曲角度。

2)主要仪器设备

试验机或压力机;弯曲装置;游标卡尺等。

3)试验程序

A.钢筋冷弯试件不得行车削加工,试件长度通常按下式确定:

               

B.弯曲

a.试样放置于两个支点上,将规定的直径的弯心在试样的两个支点中间施加压力,使试样弯曲到规定的角度,如(6-3)图或出现裂纹、裂缝或断裂为止。

 

 

 

 

 


 

试图6-3  弯曲试验示意图

b.试验应在平衡压力作用下,缓慢施加压力。两支辊间距离为 ,并且在试验过程中不允许有变化。

 

 

 

 

 

试验八   石油沥青试验(演示)

(1)   试验目的及依据

测定石油沥青的针入度 、软化点、延度主要技术性质,作为评定石油沥青的牌号主要依据。

本试验按JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定进行。

(2)   软化点测定

方法概要:将规定质量的钢球放在内盛规定尺寸金属杯的试样盘上,以恒定的加热速度加热此组件,当试样软到足以使被包在沥青中的钢球下落规定距离(25.4mm)时,则此时的温度作为石油沥青的软化点,以温度(℃)表示。

1)主要仪器设备与材料

沥青软化点测定仪(如试图7-1);电炉

 

 

 

 

 

 

 

试图7-1  软化点试验示意图

甘油滑石粉隔离剂(以质量计甘油2份、滑石粉1份)、新煮沸过的蒸馏水;甘油。

2)试验准备

A将试样环置于涂有甘油滑石粉隔离剂的试样底板上。将预先脱水的试样加热熔化,不断搅拌,以防止局部过热,加热温度不得高于试样估计软化点100℃,加热时间不超过30min。用筛过滤。将准备好的沥青试样徐徐注入试样环内至略高出环面为止。

如估计软化点在120℃以上时,则试样环和试样底板(不用玻璃板)均应预热至80~100℃。

B、试样在室温冷却30min后,用环夹夹着试样杯,并用热刮刀刮除环面上的试样,务使与环面齐平。

3)试验步骤

A、试样软化点在80℃以下者:

a、将装有试样的试样环连同试样底板置于5℃±0.5℃水的恒温水槽中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中。

b、烧杯内注入新煮沸并冷却至5℃的蒸馏水,水面略低于立杆上的深度标记。

c、从恒温水槽中取出盛有试样的试样环放置在支架中层板的圆孔中,套上定位环;然后把整个环架放入烧杯中,调整水面至深度标记,并保持水温为5℃±0.5℃。环架上任何部分不得附有气泡。将0℃~80℃的温度计由上层板中心孔垂直插入,使端部测温头与试样环下面平齐。

d、将盛有水和环架的烧杯移至放有石棉网加热炉具上,然后将钢球放在定位环中间的试样中央,并开始加热,使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升5℃±0 .5℃。在加热过程中,应记录每分钟上升的温度值,如温度上升速度超过此范围时,则试验应重作。

e、试样受热软化逐渐下坠,至与下层底板表面接触时,立即读取温度,准确至0.5℃。

B、试样软化点在80℃以上者:

a、将装有试样的试样环连同试样底板置于装有32℃±1℃甘油的恒温槽中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于甘油中。

b、在烧杯内注入预先加热至32℃的甘油,其液面略低于立杆上的深度标记。

c、从恒温槽中取出装有试样的试样环,按A的方法进行测定,准确至1℃。

4)试验结果

同一试样平行试验两次,当两次测定值的差值符合重复性试验精密度要求时,取其平均值作为软化点试验结果,准确至0.5℃

当试样软化点小于80℃时,重复性试验的允许差为1℃,复现性试验的允许差为4℃;当试样软化点等于或大于80℃时,重复性试验的允许差为2℃,复现性试验的允许差为8℃。

(3)   延度测定

方法概要:本方法适用于测定石油沥青的延度。石油沥青的延度是用规定的试件在一定温度下以一定速度拉伸到断裂时的长度,以cm表示。非经特殊说明,试验温度为25℃±0.5℃,延伸速度为5cm/min±0.25cm/min.

1)主要仪器设备与材料

延度仪(配模具)(试图7-2);水浴(容量至少为10L,能保持试验温度变化不大于 0.1℃);温度计(0~50℃,分度0.1℃和0.5℃各1支);瓷皿或金属皿(熔沥青用);筛(筛孔为0.3~0.5 mm 的金属网);砂浴或可控制温度的密闭电炉。甘油-滑石粉隔离剂(甘油2份、滑石粉1份,按质量计)。

 

 

 

 

 

 

 

 

试图7-2  延度试验示意图

 

2)试验准备

A、将隔离剂拌合均匀,涂于磨光的金属板上和模具侧模的内表面,将模具组装在金属板上。

B、将除去水分的试样,在砂浴上小心加热并防止局部过热,加热温度不得高于估计软化点100℃,用筛过滤,充分搅拌,勿混入气泡。然后将试样呈细流状,自模的一端至另一端往返倒入,使试样略出模具。

C、试件先在15~30℃的空气冷即30min,然后放入25℃±0.1℃的水浴中,保持30min 取出,用热刀将高出模具的沥青刮去,使沥青面与模面齐平。沥青的刮法应自模的中间刮向两面,表面应刮得十分光滑。将试件边同金属板再浸入25℃±0 .1℃的水浴 中1~1.5h。

D、检查延度仪拉伸速度是否符合要求。移动滑板使指针对准标尺的零点。保持水槽中水温为25℃±0.5℃。

3)试验步骤

A、试件移至延度仪水槽中,将模具两端的孔分别套在滑板及槽端的金属柱上,水面距试件表面应不小于25mm ,然后去掉侧模。

B、确认延度仪水槽中水温为25℃±0.5℃时,开动延度仪,观察沥青的拉伸情况。在测定时,如发现沥青细丝浮于水面或沉入槽底时,则就在水中加入乙醇或食盐水调整水的密度,至与试件的密度相近后,再进行测定。

C.试件拉断时指针所指标尺上的读数,即为试样的延度,以cm表示。在正常情况下,试件应拉伸成尖状,在断裂时实际横断面为零。如不能得到上述结果,则应报告在此条件下无测定结果。

4)试验结果处理

取平行测定3个结果的平均值作为测定结果。若3次测定值不在其平均值的5%以内,但其中两个较高值在平均值的5%以内,则弃去最低测定值,取两个较高值的平均值作为测定结果。

(4)针入度测定

本方法适用于测定针入度小于350的石油沥青的针入度。

方法概要:石油沥青的针入度以标准针在一定的荷重、时间及温度条件下,垂直穿入沥青试样的深度来表示,单位为0.1mm。如未另行规定,标准针、针连杆与附加砝码的总重量为100g±0.05g,温度为25℃,贯入时间为5s。

1)主要仪器设备

试图7-3  针入度计

针入度计(试图7-3);标准针(应由硬化回火的不锈钢制成,其尺寸应符合规定);试样皿;恒温水槽(容量不小于10L,能保持温度在试验温度的±0.1℃范围内);筛(筛孔为0.3~0.5mm的金属网);温度计(液体玻璃温度计,刻度范围0~50℃,分度为0.1℃);平底玻璃皿;秒表;砂浴或可控温度的密闭电炉。

2)试验准备

A.将预先除去水分的沥青试样在砂浴或密闭电炉上小心加热,不断搅拌,加热温度不得超过估计软化点100℃。加热时间不得超过30min,用筛过滤除去杂质。加热、搅拌过程中避免试样中混入空气泡。

B.将试样倒入预先选好的试样皿中,试样深度应大于预计穿入深度100mm。

C.试样皿在15~30℃的空气中冷却1~1.5h(小试样皿)或1.5~2h(大试样皿),防止灰尘落入试样皿。然后将试样皿移入保持规定试验温度的恒温水浴中。小试样皿恒温1~1.5h,大试样皿恒温1.5~2h。

D.调节针入度仪使之水平。检查针连杆和导轨,以确认无水和其他外来物,无明显摩擦。用三氯乙烯或其他溶剂清洗标准针,并拭干。把标准针插入针连杆,用螺丝固紧。按试验条件,加上附加砝码。

3)试验步骤

A.取出达到恒温的盛样皿,并移入水温控制在试验温度±0.1℃(可用恒温水槽中的水)的平底玻璃皿中的三腿支架上,试样表面以上的水层高度不小于10mm。

B.将盛有试样的平底玻璃皿置于针入度计的平台上。慢慢放下针连杆,用适当位置的反光镜或灯光反射观察,使针尖刚好与试样表面接触。拉下活杆,使与针连杆顶端轻轻接触,调节刻度盘或深度指示器的指针指示为零。

C.开动秒表,在指针正指5s的瞬间,用手紧压按钮,使标准针自由下落贯入试样,经规定时间,停压按钮使针停止移动。

D.拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端接触,读取刻度盘指针或位移指示器的读数,准确至0.1mm。

E.同一试样平行试验至少3次,各测定点之间与盛样皿边缘的距离不应少于10mm。每次试验后应将盛样皿的平底玻璃皿放入恒温水槽,使平底玻璃皿中水温保持试验温度。每次试验应换一根干净标准针或将标准针用蘸有三氯乙烯溶剂的棉花或布擦干净,再用干棉花或布擦干。

F.测定针入度大于200的沥青试样时,至少用3支标准针,每次试验后将针留在试样中,直至3次平行试验完成后,才能把标准针取出。

G.测定针入度指数PI时,按同样的方法在15℃,25℃,30℃(或5℃)3个或3个以上(必要时增加10℃,20℃等)温度条件下分别测定沥青的针入度,但用于仲裁试验的温度条件应为5个。

4)试验结果

同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在下表允许偏差范围内时,计算3次试验结果的平均值,取整数作为针入度试验结果,以0.1mm为单位。当试验值不符要求时,应重新进行。

试表7-1  针入度测定允许差值

针入度/0.1mm

0~49

50~149

150~249

250~500

允许差值/0.1mm

2

4

12

20

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