《土木工程材料實驗》實驗指導書
南京航空航天大學土木工程系
2004.9
實驗一、水泥膠砂強度檢驗
（一）試驗目的
根據國家標準要求，測定水泥各齡期的強度，從而確定或檢驗水泥的強度等級。
（二）主要儀器裝置
水泥膠砂攪拌機、膠砂振實臺（檯面有卡具）、模套、試模（三聯模）、抗折試驗機、抗壓試驗機及抗折與抗壓夾具、刮平直尺等。
（三）試驗方法及步驟
1. 試驗前準備
（1）將試模擦淨，四周模板與底座的接觸面應塗黃油，緊密裝配，防止漏漿，內壁均勻刷一層薄機油。
（2）水泥與標準砂的質量比為1：3，水灰比為0.5。
（3）每成型三條試件需稱量水泥450±2g，標準砂1350±5g。拌合用水量為225±1ml。
（4）標準砂應符合國標要求。
2. 試件成型
（1）把水加入鍋裡，再加入水泥，把鍋固定。然後立即開動機器，低速攪拌30s後，在第二個30s開始的同時均勻地將砂子加入，把機器轉至高速再加拌30s。停拌90s，在第乙個15s內用一膠皮刮具將葉片和鍋壁上的膠砂，刮入鍋中間。
在高速下繼續攪拌60s。各個攪拌階段，時間誤差應在±1s之內。
（2）將空試模和模套固定在振實台上，用乙個適當勺子直接從攪拌鍋裡將膠砂分二層裝入試模，裝第一層時，每個槽內約放300g膠砂，用大播料器垂直架在模套頂部沿每個模槽來回一次將料層播平，接著振實60次。再裝入第二層膠砂，用小播平器播平，再振實60次。
（3）從振實台上取下試模，用一金屬直尺以近90?的角度架在試模模頂的一端，然後沿試模長度方向以橫向鋸割動作慢慢向另一端移動，一次將超過試模部分的膠砂刮去，並用同一直尺以近乎水平的情況下將試體表面抹平。
（4）在試模上作標記或加字條表明試件編號和試件相對於振實臺的位置。
（5）試驗前和更換水泥品種時，攪拌鍋、葉片等須用濕布抹擦乾淨。
3. 養護
（1）試件編號後，將試模放入霧室或養護箱（溫度20±1℃，相對濕度大於90%），箱內篦板必須水平，養護20～24h後，取出脫模，脫模時應防止試件損傷，硬化較慢的水泥允許延期脫模，但須記錄脫模時間。
（2）試件脫模後應立即放入水槽中養護，養護水溫為20±1℃，養護期間試件之間應留有間隙至少5mm，水面至少高出試件5mm，養護至規定齡期，不允許在養護期間全部換水。
4. 強度試驗
（1）齡期
各齡期的試件，必須在規定的3d±45min，7d±2h，28d±2h內進行強度測定。在強度試驗前15min將試件從水中取出後，用濕布覆蓋。
（2）抗折強度測定
① 每齡期取出3個試件，先做抗折強度測定，測定前須擦去試件表面水分和砂粒，清除夾具上圓柱表面粘著的雜物，試件放入抗折夾具內，應使試件側面與圓柱接觸。
② 調節抗折試驗機的零點與平衡，開動電機以50 n/s±10n/s速度加荷，直至試件折斷，記錄破壞荷載ff（n）。
③ 抗折強度按下式計算（精確至0.1mpa）：
式中：l——支撐圓柱中心距離（100mm）；
b、h——試件斷面寬及高均為40mm。
④ 抗折強度的結果確定是取3個試件抗折強度的算術平均值；當3個強度值中有乙個超過平均值的±10%時，應予剔除，取其餘兩個的平均值；如有2個強度值超過平均值的10%時，應重做試驗。
（3）抗壓強度測定
① 抗折試驗後的6個斷塊，應立即進行抗壓試驗，抗壓強度測定須用抗壓夾具進行，試體受壓斷面為40mm×40mm，試驗前應清除試體受壓面與加壓板間的砂粒或雜物；試驗時，以試體的側面作為受壓面，並使夾具對準壓力機壓板中心。
② 開動試驗機，控制壓力機加荷速度為2400n/s±200n/s，均勻地加荷至破壞。記錄破壞荷載fc（n）。
③ 抗壓強度按下式計算（精確至0.1mpa）。
式中：a為受壓面積，即40mm×40mm。
④ 抗壓強度結果的確定是取一組6個抗壓強度測定值的算術平均值；如6個測定值中有乙個超出6個平均值的±10%，就應剔除這個結果，而以剩下5個的平均值作為結果；如果5個測定值中再有超過它們平均數±10%的，則此組結果作廢。
（4）試驗結果分析
將試驗及計算所得到的各標準齡期抗折和抗壓強度值，對照國家規範所規定的水泥各標準齡期的強度值，來確定或驗證水泥強度等級。要求各齡期的強度值均不低於規範所規定的強度值。
實驗二、 砂石材料試驗
一、砂試驗
（一） 取樣方法與檢驗規則
1、砂的取樣
在料堆抽樣時，將取樣部位表層剷除，從料堆不同部位均勻取8份砂；從皮帶運輸機上抽樣時，應用接料器在皮帶運輸機的機尾的出料處，定時抽取大致等量的4份砂；從火車、汽車和貨船上取樣時，應從不同部位和深度抽取大致等量的8份砂。分別組成一組樣品。
2、主要儀器裝置
搖篩機、標準篩（孔徑為150μm、300μm、600μm、1.18mm、2.36mm、4.75mm和9.50mm的方孔篩）、天平、烘箱、淺盤、毛刷和容器等。
3、試樣製備
將四分法縮取的約1100g試樣，置於105±5℃的烘箱中烘至恒重，冷卻至室溫後先篩除大於9.50mm的顆粒（並記錄其含量），再分為大致相等的兩份備用。
4、試驗方法及步驟
（1） 準確稱取試樣500g（精確至1g）。
（2） 將標準篩按孔徑由大到小順序疊放，加底盤後，將試樣倒入最上層4.75mm篩內，加蓋後，置於搖篩機上，搖篩10min（也可用手篩）。
（3）將整套篩自搖篩機上取下，按孔徑大小，逐個用手於潔淨的盤上進行篩分，篩至每分鐘通過量不超過試樣總重的0.1%為止，通過的顆粒併入下一號篩內並和下一號篩中的試樣一起過篩。直至各號篩全部篩完為止。
各篩的篩餘量不得超過按下式計算出的量，超過時應按下列方法之一處理。
式中：m——在乙個篩上的篩餘量（g）；
a——篩面的面積（mm2）；
d——篩孔尺寸（mm）
① 將該篩孔篩餘量分成少於上式計算出的量，分別篩分，並以各篩餘量之和為該篩孔篩的篩餘量。
② 將該篩孔及小於該篩孔的篩餘混合均勻後，以四分法分為大致相等的兩份，取其中乙份，稱其質量（精確至1g）並進行篩分。計算重新篩分的各級分計篩餘量需根據縮分比例進行修正。
（4）稱量各號篩的篩餘量（精確至1g）。分計篩餘量和底盤中剩餘重量的總和與篩分前的試樣重量之比，其差值不得超過1%。
（5）試驗結果計算
1. 分計篩餘百分率——各篩的篩餘量除以試樣總量的百分率，精確至0.1%。
2. 累計篩餘百分率——該篩上的分計篩餘百分率與大於該篩的分計篩餘百分率之和，精確到1%。
（六）試驗結果鑑定
1. 級配的鑑定：用各篩號的累計篩餘百分率繪製級配曲線，或對照國家規範規定的級配區範圍，判定其是否都處於乙個級配區內。
注：除4.75mm和4.75篩孔外，其他各篩的累計篩餘百分率允許略有超出，但超出總量不應大於5%。
2. 粗細程度鑑定：砂的粗細程度用細度模數mx的大小來判定。
細度模數mx按下式計算，精確至0.01。
式中，a1、a2、a3、a4、a5、a6分別為4.75mm 、2.36mm、1.18mm、600μm 、300μm、150μm孔徑篩上的累計篩餘百分率。
根據細度模數的大小來確定砂的粗細程度。
當mx=3.7～3.1時為粗砂。
mx=3.0～2.3時為中砂。
mx=2.2～1.6時為細砂。
3. 篩分試驗應採用兩個試樣進行，取兩次結果的算術平均值作為測定結果，精確至0.1，若兩次所得的細度模數之差大於0.2，應重新進行試驗。
二、碎石或卵石試驗
（一） 取樣方法與檢驗規則
1. 石子的取樣
在料堆抽樣時，將取樣部位表層剷除，從料堆不同部位均勻取大致相等的15份石子；從皮帶運輸機上抽樣時，應用接料器在皮帶運輸機的機尾的出料處，抽取大致等量的8份石子；從火車、汽車和貨船上取樣時，應從不同部位和深度抽取大致等量的16份石子。分別組成一組樣品。
2. 四分法縮取試樣
將取石子試樣在自然狀態下拌勻後堆成錐體，在其上劃十字線，分成大致相等的四份，取其中對角線的兩份重新拌勻後，再按同樣的方法持續進行，直至縮分後的材料量略多於試驗所需的數量為止。
3. 檢驗規則
石子檢驗專案主要有顆粒級配、表觀密度、堆積密度與空隙率、含泥量和泥塊含量、針片狀顆粒含量、堅固性、強度、壓碎指標、鹼集料反應和有害物質。經檢驗後，其結果符合標準規定的相應要求時，可判為該產品合格，若其中一項指標不符合，則應從同一批品中加倍抽樣對該項進行複檢，複檢後指標符合標準要求時，可判該類產品合格，仍不符合標準要求時，則該批產品不合格
（二）石子的篩分析試驗
1. 目的
測定粗骨料的顆粒級配及粒級規格，對於節約水泥和提高混凝土強度是有利的，同時為使用骨料和混凝土配合比設計提供了依據。
2. 主要儀器裝置
搖篩機、圓孔篩（孔徑規格為2.36mm、4.75 mm、9.
50 mm、16.0 mm、19.0 mm、26.
5 mm、31.5 mm、37.5 mm、53.
0 mm、63.0 mm、75.0 mm和90mm）、托盤天平、台秤、烘箱、容器、淺盤等。
3. 試樣製備
從取回的試樣中用四分法縮取略大於表ⅰ-3規定的試樣數量，經烘乾或風乾後備用（所餘試樣做表觀密度、堆積密度試驗）。
4. 試驗方法與步驟
（1）按表ⅰ-3規定稱取烘乾或風乾試樣質量g，精確到1g。
（2）將篩按孔徑由大到小順序疊置，然後將試樣倒入上層篩中，置於搖篩機上固定，搖篩10min。
（3）按孔徑由大到小順序取下各篩，分別於潔淨的盤上手篩，直至每分鐘通過量不超過試樣總量的0.1%為止，通過的顆粒併入下一號篩中並和下一號篩中的式樣一起過篩。當試樣粒徑大於19.
0mm時，篩分時允許用手撥動試樣顆粒，使其通過篩孔。
（4）稱取各篩上的篩餘量，精確1g。在篩上的所有分計篩餘量和篩底剩餘的總和與篩分前測定的試樣總量相比，其相差不得超過1%
5．試驗結果的計算及鑑定
1. 分計篩餘百分率——各號篩上篩餘量除以試樣總質量的百分數（精確至0.1%）。
2. 累計篩餘百分率——該號篩上分計篩餘百分率與大於該號篩的各號篩上的分計篩餘百分率之總和（精確至1%）。
粗骨料的各篩號上的累計篩餘百分率應滿足國家規範規定的粗骨料顆粒級配範圍要求。
（三）石子的壓碎指標值試驗
石子的壓碎指標值用於相對的衡量石子在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力。工程施工單位可採用壓碎指標值進行質量控制。
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