土木工程材料 实验指导书及报告 教学班级 姓 名 学 号 (必须填) 组 别 指导教师 兰州交通大学 2015.7
土木工程材料 实验指导书及报告 教学班级_______________ 姓 名_______________ 学 号 （必须填） 组 别_______________ 指导教师_______________ 兰州交通大学 2015．7
◇ 录 1.水泥性能实验 1水泥性能实验报告 4 2.混凝土用砂实验 .6 2砂性能实验报告 8 3.混凝土用石实验 3.石子的性能实验报告… .13 4.混凝土性能实验 .14 4.混凝土性能实验报告 .17 5.钢筋实验. .19 5.钢筋力学性能实验报告 .20 参编人员：张粉芹孟芳周立霞于本田霍曼琳王起才赵彦华
目 录 1.水泥性能实验.................................................................................................... 1 1.水泥性能实验报告............................................................................................ 4 2.混凝土用砂实验................................................................................................ 6 2 砂性能实验报告................................................................................................ 8 3.混凝土用石实验................................................................................................ 9 3.石子的性能实验报告...................................................................................... 13 4.混凝土性能实验.............................................................................................. 14 4.混凝土性能实验报告...................................................................................... 17 5.钢筋实验.......................................................................................................... 19 5.钢筋力学性能实验报告.................................................................................. 20 参编人员：张粉芹 孟芳 周立霞 于本田 霍曼琳 王起才 赵彦华
1.水泥性能实验 1.1水泥细度实验（负压筛法） (1)实验目的 水泥细度是水泥的一个重要技术指标，水泥的许多性质都与细度有关，并且细度影响水泥的产 量与能耗。 (2)主要仅器设备 负压筛：负压筛由圆形筛框和筛网组成。筛框直径为142mm,高为25mm,筛孔为0.080mm 负压筛析仪：由筛座、负压筛、负压源及收尘器组成。其中筛座由转速为(3042)mn的喷气 嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等组成。负压为4000一6000Pa,喷气嘴的上口平面与筛网之间 距离为28mm。 (3)实验步骤 )筛析前，把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，调节负压在4000-600Oa范围内。 2)称取试样25g,放进负压筛中，盖上盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛析2mm,筛析过程 中，轻轻地敲打盖上附着的试样使其落下，停机后，用天平称量筛余物。 (4)实验结果计算 水泥试样筛余百分数按下式计算（准确至0.1%） a-(me/me)x100% 式中：a一一水泥试样的筛余百分数，%： m2一一水泥筛余物的质量，g: m一 一水泥试样的质量，g。 1.2水泥标准稠度用水量实验（试杆法） (1)实验目的 水泥的凝结时间和体积安定性都与用水量有很大关系。为消除实验条件带来的差异，测定凝结 时间和体积安定性时，必须采用具有标准稠度的水泥净浆。本实验的目的就是测定水泥净浆达到标 准稠度时的用水量，为测定水泥的凝结时间和体积安定性做准各。 (2)主票仪要设各 标准法维卡仪：标准试杆有效长度为(50±1)mm,有效直径本为(100.5)mm的圆柱形耐腐 蚀金属制成。试模由耐腐蚀并有足够硬度的金属制成。试模深(400.2)mm，顶内径中为(650.5) mm、底内径中为(750.5)mm的截项圆锥体。每只试模配一个厚度≥2.5mm的平板玻璃片。 水泥净浆搅拌机：由搅拌锅和搅拌叶片组成。 量水器（最小刻度0.1ml,精度1%）：天平（精度1g) (3)实验步骤 )实验前检查：维卡仪金属棒应能自由活动，试维调至顶面位置时，指针应对准标尺零点，净 浆搅拌机运转正常。 2)水泥净浆的拌制：用湿布将水泥净浆搅拌机的搅拌锅及叶片擦湿后，将量好的拌和水倒入搅 拌锅内，然后在5~10s内将称好的500g水泥试样倒入搅拌锅内。将锅放到搅拌机的锅座上，升至搅 拌位置再开动机器，搅拌过程为，慢速搅拌120s,停拌15s,接者快速搅拌120s结束。搅拌过程可 以选自动或手动任何一种方式。 注意不要中途取锅和改变搅拌方式 3)拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已放在玻璃片上的试模中，用小刀插捣，轻轻振 捣数次，刮去多余的净浆，抹平：将试模放到维卡仪上，并将中心定在试杆下方，调整试杆至水泥 -1-
- 1 - 1.水泥性能实验 1.1 水泥细度实验(负压筛法) （1）实验目的 水泥细度是水泥的一个重要技术指标，水泥的许多性质都与细度有关，并且细度影响水泥的产 量与能耗。 （2）主要仪器设备 负压筛 :负压筛由圆形筛框和筛网组成。筛框直径为 142mm，高为 25 mm，筛孔为 0.080 mm。 负压筛析仪:由筛座、负压筛、负压源及收尘器组成。其中筛座由转速为（30±2）r/min 的喷气 嘴、负压表、控制板、微电机及壳体等组成。负压为 4000～6000Pa，喷气嘴的上口平面与筛网之间 距离为 2～8 mm。 （3）实验步骤 1) 筛析前，把负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，调节负压在 4000~6000Pa 范围内。 2 )称取试样 25g，放进负压筛中，盖上盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛析 2min，筛析过程 中，轻轻地敲打盖上附着的试样使其落下，停机后，用天平称量筛余物。 （4）实验结果计算 水泥试样筛余百分数按下式计算(准确至 0.1%) a=(mc2/mc1)×100% 式中：a——水泥试样的筛余百分数，%； mc2——水泥筛余物的质量，g； mc1——水泥试样的质量，g。 1.2 水泥标准稠度用水量实验（试杆法） （1）实验目的 水泥的凝结时间和体积安定性都与用水量有很大关系。为消除实验条件带来的差异，测定凝结 时间和体积安定性时，必须采用具有标准稠度的水泥净浆。本实验的目的就是测定水泥净浆达到标 准稠度时的用水量，为测定水泥的凝结时间和体积安定性做准备。 （2）主要仪器设备 标准法维卡仪:标准试杆有效长度为（50±1）mm，有效直径φ为（10±0.5）mm 的圆柱形耐腐 蚀金属制成。试模由耐腐蚀并有足够硬度的金属制成。试模深（40±0.2）mm ，顶内径φ为（65±0.5） mm、底内径φ为（75±0.5）mm 的截顶圆锥体。每只试模配一个厚度≥2.5mm 的平板玻璃片。 水泥净浆搅拌机:由搅拌锅和搅拌叶片组成。 量水器（最小刻度 0.1ml，精度 1%）；天平（精度 1 g） （3）实验步骤 1) 实验前检查：维卡仪金属棒应能自由活动，试锥调至顶面位置时，指针应对准标尺零点，净 浆搅拌机运转正常。 2) 水泥净浆的拌制：用湿布将水泥净浆搅拌机的搅拌锅及叶片擦湿后，将量好的拌和水倒入搅 拌锅内,然后在 5～10s 内将称好的 500 g 水泥试样倒入搅拌锅内。将锅放到搅拌机的锅座上，升至搅 拌位置再开动机器，搅拌过程为，慢速搅拌 120s，停拌 15 s，接着快速搅拌 120 s 结束。搅拌过程可 以选自动或手动任何一种方式。注意不要中途取锅和改变搅拌方式。 3) 拌和结束后，立即将拌制好的水泥净浆装入已放在玻璃片上的试模中，用小刀插捣，轻轻振 捣数次，刮去多余的净浆，抹平；将试模放到维卡仪上，并将中心定在试杆下方，调整试杆至水泥
浆面刚刚接触，拧紧螺丝1~2s后，然后突然放松，使试杆自由地沉入水泥浆中。在试杆停止沉入 或释放试杆30s时记录试杆与底板的距离，整个过程在1.5m内完成。升起试杆后，将试杆擦净。 (4)实验结果 试杆沉入净浆与底板距(6仕1)mm的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和用水量为该水泥标准稠 度用水量P,按水泥质量的百分比计。 1.3水泥体积安定性实验（试饼法） (1)实验目的 检验水泥浆体在硬化时体积变化的均匀性，以确水泥的品质。采用沸煮法，用以检验游离氧化 钙造成的体积安定性不良 (2)主要仪器设备 沸煮箱，水泥净浆搅拌机，标准养护箱，天平，量水器。 (3》牢黔步家 1)测定前的准备工作：采用饼法时一个样品需准备两块100mm×100mm的玻璃板，玻璃板表面 需涂上一薄后 2)水泥标准稠度净浆的制备：称取500g(精确至1g)水泥，水用标准稠度用水量，用水泥净浆 搅拌机搅拌，方法同前： 3)试饼的成型方法：将制好的标准稠度水泥净浆取出一部分后分成两等份，使之成球形，放在 准备好的玻璃片上，将其做成直径0-80mm、中心厚约10mm,边缘渐薄、表面光滑的试饼（标记教 学班、组号)，接着将试饼放入标准养护箱内养护(24+2)： 4)沸煮：调整好沸煮箱内的水位，保证在整个沸煮过程中水都漫过试件，中途不能加水。然后 脱去玻璃片取下试饼先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检查原因，确证无外因时，试饼已属不 合格产品不必沸煮)，在试饼无缺陷的情况下，放入沸煮箱的水中篦板上，在(30吐5)m内加热至 沸并恒沸180mint5min: )试件的检验：沸煮结束，放掉箱中热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判定 (4)实验结米 目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲的试饼为安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判 定有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。 1.4水泥胶砂强度实验(IS0法) (1)实验目的 检验水泥的强度， 确定水泥的强度等级。 (2)主要仪器设备 水泥胶砂搅拌机，胶砂振实台，试模及下料漏斗 (3)实验步骤 )试件成型 A成型前将试模擦净，四周的模板与底座的接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均 匀涂一薄层机油。 B水泥与标准砂的质量比为1：3。水灰比：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水 泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥均为0.5。 C.每成型三条试件需称量水泥(4502)g,标准砂(13505)g,硅酸盐水泥、矿渣水泥、普通 火山灰才 泥 、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥用水量为225m D.将搅拌锅、搅拌叶片用湿布擦湿并处于待工作状态，将225ml水加入锅里，再加入水泥，把 锅放在固定架上，上升至固定位置，将1350g砂子装入漏斗，开动搅拌机。搅拌过程为：低速搅拌30s .2-
- 2 - 浆面刚刚接触，拧紧螺丝 1～2 s 后，然后突然放松，使试杆自由地沉入水泥浆中。在试杆停止沉入 或释放试杆 30 s 时记录试杆与底板的距离，整个过程在 1.5 min 内完成。升起试杆后，将试杆擦净。 （4）实验结果 试杆沉入净浆与底板距（6±1）mm 的水泥净浆为标准稠度净浆。其拌和用水量为该水泥标准稠 度用水量 P，按水泥质量的百分比计。 1.3 水泥体积安定性实验（试饼法） （1）实验目的 检验水泥浆体在硬化时体积变化的均匀性，以确水泥的品质。采用沸煮法，用以检验游离氧化 钙造成的体积安定性不良。 （2）主要仪器设备 沸煮箱, 水泥净浆搅拌机, 标准养护箱, 天平,量水器。 （3）实验步骤 1) 测定前的准备工作:采用饼法时一个样品需准备两块 100mm×100mm 的玻璃板，玻璃板表面 需涂上一薄层油； 2) 水泥标准稠度净浆的制备:称取 500g（精确至 1g）水泥，水用标准稠度用水量，用水泥净浆 搅拌机搅拌，方法同前； 3) 试饼的成型方法:将制好的标准稠度水泥净浆取出一部分后分成两等份，使之成球形，放在 准备好的玻璃片上，将其做成直径 70～80mm、中心厚约 10mm,边缘渐薄、表面光滑的试饼(标记教 学班、组号)，接着将试饼放入标准养护箱内养护（24±2）h； 4) 沸煮:调整好沸煮箱内的水位，保证在整个沸煮过程中水都漫过试件，中途不能加水。然后 脱去玻璃片取下试饼先检查试饼是否完整（如已开裂翘曲要检查原因，确证无外因时，试饼已属不 合格产品不必沸煮），在试饼无缺陷的情况下，放入沸煮箱的水中篦板上，在（30±5）min 内加热至 沸并恒沸 180min±5min； 5) 试件的检验:沸煮结束，放掉箱中热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判定。 （4）实验结果 目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲的试饼为安定性合格，反之为不合格。当两个试饼判 定有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。 1.4 水泥胶砂强度实验（ISO 法） （1）实验目的 检验水泥的强度，确定水泥的强度等级。 （2）主要仪器设备 水泥胶砂搅拌机, 胶砂振实台, 试模及下料漏斗 （3）实验步骤 1) 试件成型 A.成型前将试模擦净，四周的模板与底座的接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均 匀涂一薄层机油。 B.水泥与标准砂的质量比为 1:3。水灰比：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水 泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥均为 0.5。 C.每成型三条试件需称量水泥（450±2）g，标准砂（1350±5）g，硅酸盐水泥、矿渣水泥、普通 硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合硅酸盐水泥用水量为 225ml。 D.将搅拌锅、搅拌叶片用湿布擦湿并处于待工作状态，将 225ml 水加入锅里，再加入水泥，把 锅放在固定架上，上升至固定位置，将 1350 g 砂子装入漏斗,开动搅拌机。搅拌过程为:低速搅拌 30s
后，仪器自动加砂30s,然后高速搅拌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)。然后高速下继续搅拌60s,结束共计240s。各个搅拌阶段，时间误差应 在±s内. E用振实台成型：把试模固定在振实台上，将搅拌好的胶砂分两层装入试模。装 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，沿每个模槽将料层播平，振实60次。再装 入第二层胶砂，用小播料器播平，再振60次。移走模套，从振实台上取下试模，用金属直尺以近似 90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，并慢慢向另一端移动，将超过试棋 部分的胶砂刮去，并将试件抹平，接着在试件上作标记（标记教学班、组号）。 2)试件的脱模及养扩 将作好标记的试模放入雾室或湿箱的水平架上养护，湿空气应能与试模各边接触。养护时不应 将试模放在其他模上。直到养护规定的龄期时取出脱模。脱模前，对试件编号。两个以上龄期的试 件，在编号时应将同一试模中的三条试件分在二个以上龄期内。小心地用塑料锤或皮榔头对试件脱 模。对24h龄期的，在破型实验前20mn内脱模。龄期24h以上的，在成型20~24h之间脱模。试 件脱模后立即放入恒温（即201℃）水槽的水中养护。试件放置在不易腐烂的篦子上，试件之间应 留有间隙 恒温水槽内的水面至少高出试件5mm,养护水每两周换一次。 (4)强度实验 1)龄期 根据各龄期的抗折强度和抗压强度实验结果评定水泥的强度等级。 各龄期的试件必须在下列时间内讲行强度实哈： 龄期 时间 时间 24h*15mir 7d±2h 3d 3d±45min 28d 28d±8h 试件从水中取出后，在强度实验前应用湿布覆盖。 2)抗折强度实验 每龄期取出三条试件先做抗折强度实验。实验前擦去试件表面的水分和砂粒，清除夹具上的杂 物，试件放入抗折夹具内，应使侧面与圆柱接 。试件放入前应使杠杆成平衡状态。试件放入后调 整夹具，使杠杆在试件折断时尽可能地接近平衡位置。抗折实验加荷速度为(50壮5)N/s。 抗折强度按下式计算： R=15FL/3 式中：R -抗折强度，MPa(精确至0.1MPa): 支撑圆柱中心距，（即10mm): 棱柱体正方形截面的边长，mm。 根据上式计算出的抗折强度，以三块试件的平均值为实验结果。当三个强度中有一个超过平均 值±10%时，应剔除，以余下的两块计算平均值，并作为抗折强度实验结果。有两个超过平均值±10% 时，则此组结果作废 3)抗压强度实 A.抗折强度实验后的六个断块应立即进行抗压强度实验。抗压实验须用抗压夹具做。实验前清 除试件受压面与加压板间的砂粒或杂物。实验时以试件的侧面作为受压面，试件的底面靠紧夹具， 并使夹具对准压力板中心 B.压力机加荷速度应控制在(2400200)Ns的范围内，在接近破坏时更应严格控制。 C,抗压强度：按下式计算 Rc=Fc/A 式中：Rc一一抗压强度，MPa(精确至0.1MPa): -3
- 3 - 后，仪器自动加砂 30s，然后高速搅拌 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)。然后高速下继续搅拌 60s,结束共计 240s。各个搅拌阶段，时间误差应 在±1s 内。 E.用振实台成型：把试模固定在振实台上，将搅拌好的胶砂分两层装入试模。装第一层时，每 个槽里约放 300 g 胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部，沿每个模槽将料层播平，振实 60 次。再装 入第二层胶砂，用小播料器播平，再振 60 次。移走模套，从振实台上取下试模，用金属直尺以近似 90°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，并慢慢向另一端移动，将超过试模 部分的胶砂刮去，并将试件抹平，接着在试件上作标记(标记教学班、组号)。 2）试件的脱模及养护 将作好标记的试模放入雾室或湿箱的水平架上养护，湿空气应能与试模各边接触。养护时不应 将试模放在其他模上。直到养护规定的龄期时取出脱模。脱模前，对试件编号。两个以上龄期的试 件，在编号时应将同一试模中的三条试件分在二个以上龄期内。小心地用塑料锤或皮榔头对试件脱 模。对 24h 龄期的，在破型实验前 20min 内脱模。龄期 24h 以上的，在成型 20～24h 之间脱模。试 件脱模后立即放入恒温（即 20±1℃）水槽的水中养护。试件放置在不易腐烂的篦子上，试件之间应 留有间隙，恒温水槽内的水面至少高出试件 5mm，养护水每两周换一次。 （4）强度实验 1）龄期 根据各龄期的抗折强度和抗压强度实验结果评定水泥的强度等级。 各龄期的试件必须在下列时间内进行强度实验： 龄期 时间 龄期 时间 1d 24h±15min 7d 7d±2h 3d 3d±45min 28d 28d±8h 试件从水中取出后，在强度实验前应用湿布覆盖。 2）抗折强度实验 每龄期取出三条试件先做抗折强度实验。实验前擦去试件表面的水分和砂粒，清除夹具上的杂 物，试件放入抗折夹具内，应使侧面与圆柱接触。试件放入前应使杠杆成平衡状态。试件放入后调 整夹具，使杠杆在试件折断时尽可能地接近平衡位置。抗折实验加荷速度为（50±5）N/s。 抗折强度按下式计算： Rf=1.5FfL/b3 式中：Rf——抗折强度，MPa（精确至 0.1 MPa）； Ff——破坏荷载，N； L——支撑圆柱中心距，（即 10mm）； B——棱柱体正方形截面的边长，mm。 根据上式计算出的抗折强度，以三块试件的平均值为实验结果。当三个强度中有一个超过平均 值±10%时，应剔除，以余下的两块计算平均值，并作为抗折强度实验结果。有两个超过平均值±10% 时，则此组结果作废。 3）抗压强度实验 A.抗折强度实验后的六个断块应立即进行抗压强度实验。抗压实验须用抗压夹具做。实验前清 除试件受压面与加压板间的砂粒或杂物。实验时以试件的侧面作为受压面，试件的底面靠紧夹具， 并使夹具对准压力板中心。 B.压力机加荷速度应控制在（2400±200）N/s 的范围内，在接近破坏时更应严格控制。 C.抗压强度：按下式计算： Rc=Fc/A 式中：Rc——抗压强度，MPa（精确至 0.1 MPa）；