13建筑材料实验指导书讲解

实验要求

一、实验目的

《建筑材料》是一门理论联系实际的专业基础课程。除应对课堂讲授的理论知识理解和掌握外，还需通过实验这一实践性教学环节，让学生到实验室进行现场操作，做到理论与实践相结合，增强感性认识，提高动手能力，培养学生进行质量检测和控制的能力。

二、实验要求：

1．实施试验的能力

（1）以严肃的态度、严格的作风、严谨的方法进行试验。

（2）明确各项试验的目的和实验的原理，选择正确的试验方法。

（3）按试验规程的要求进行试验操作。

（4）在试验课前应进行预习,准备好记录表格，试验数据的记录。

（5）试验数据的处理，试验结果的分析与评定；

（6）试验报告的编写；

2．实验时要集中思想，认真地听指导教师讲解，仔细观察，如实地记录各种实验数据，积极思考分析，不得马虎从事。不得抄袭他人的实验记录。努力培养独立进行科学实验的能力。

3．爱护仪器、工具，节约水、电、实验材料，凡损坏仪器工具等，并视具体情节，按章进行处理。

4．实验室内必须保持安静，不准吵闹、打逗，不准高声谈笑，不准乱抛纸屑杂物，不准随意摆弄与本次实验无关的仪器设备。

5．实验结束后，学生应整理好实验室仪器设备，做好清洁工作，经指导教师或实验人员检查后，方可离开实验室。

建筑材料试验

建筑材料试验是建筑材料课程的重要组成部分，它是由感性认识到理性认识的重要过程。通过试验预期达到三个目的：一是熟悉、验证、巩固所学的理论知识；二是了解所使用的仪器设备，掌握所学建筑材料的试验方法；三是可让学生更深刻地掌握各种材料的技术性能，对常用的材料具有独立进行质量检验的能力。

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、砌墙砖、石油沥青等主要试验。

一、水泥的基本性质试验

1.1 水泥标准稠度用水量试验

1．试验目的通过试验测定水泥净浆达到水泥标准稠度（统一规定的浆体可塑性）时的用水量，作为水泥凝结时间、安定性试验用水量之一；掌握GB1346—2001《水泥标准稠度用水量》的测试方法，正确使用仪器设备，并熟悉其性能。

2．主要仪器设备

（1）水泥净浆搅拌机

（2）标准法维卡仪

（3）天平

（4）量筒

3．试验方法及步骤

（1）标准法

1）试验前检查仪器金属棒应能自由滑动，搅拌机运转正常等。

2）调零点将标准稠度试杆装在金属棒下，调整至试杆接触玻璃板时指针对准零点。

3）水泥净浆制备用湿布将搅拌锅和搅拌叶片擦一遍，将拌合用水倒入搅拌锅内，然后在5～10s内小心将称量好的500g水泥试样加入水中（按经验找水）；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，慢速搅拌120s，停拌15s，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中，接着快速搅拌120s 后停机。

4）标准稠度用水量的测定拌和完毕，立即将水泥净浆一次装入已置于玻璃板上的圆模内，用小刀插捣、振动数次，刮去多余净浆；抹平后迅速放到维卡仪上，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，然后突然放松，让试杆自由沉入净浆中。以试杆沉入净浆并距底板（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的标准稠度用水量（P），按水泥质量的百分比计。升起试杆后立即擦净。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。

（2）代用法

1）仪器设备检查 稠度仪金属滑杆能自由滑动，搅拌机能正常运转等。

2）调零点 将试锥降至锥模顶面位置时，指针应对准标尺零点。

3）水泥净浆制备 同标准法。

4）标准稠度的测定 有调整水量法和固定水量法两种，可选用任一种测定，如有争议时以调整水量法为准。

①固定水量法 拌和用水量为142.5mL 。拌和结束后，立即将拌和好的净浆装入锥模，用小刀插捣，振动数次，刮去多余净浆；抹平后放到试锥下面的固定位置上，调整金属棒使锥尖接触净浆并固定松紧螺丝1～2s ，然后突然放松，让试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。在试锥停止下沉或释放试锥30s 时记录试锥下沉深度（S ）。整个操作应在搅拌后1.5min 内完成。

②调整水量法 拌和用水量按经验找水。拌和结束后，立即将拌和好的净浆装入锥模，用小刀插捣、振动数次，刮去多余净浆；抹平后放到试锥下面的固定位置上，调整金属棒使锥尖接触净浆并固定松紧螺丝1～2s ，然后突然放松，让试锥垂直自由地沉入水泥净浆中。当试锥下沉深度为（28±2）mm 时的净浆为标准稠度净浆，其拌和用水量即为标准稠度用水量（P ），按水泥质量的百分比计。

4．试验结果计算

（1）标准法

以试杆沉入净浆并距底板（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的标准稠度用水量（P ），以水泥质量的百分比计，按下式计算。

%100?=

水泥用量拌和用水量P

（2）代用法 1）用固定水量方法测定时，根据测得的试锥下沉深度S （mm ），可从仪器上对应标尺读出标准稠度用水量（P ）或按下面的经验公式计算其标准稠度用水量（P ）（%）。

S P 185.04.33-=

当试锥下沉深度小于13mm 时，应改用调整水量方法测定。

2）用调整水量方法测定时，以试锥下沉深度为（28±2）mm 时的净浆为标准稠度净浆，其拌和用水量为该水泥的标准稠度用水量（P ），以水泥质量百分数计，计算公式同标准法。

如下沉深度超出范围，须另称试样，调整水量，重新试验，直至达到（28±2）mm 为止。

1.2 水泥安定性的测定试验

1．试验目的

安定性是指水泥硬化后体积变化的均匀性情况。通过试验可掌握GB1346—2001《水泥安定性》的测试方法，正确评定水泥的体积安定性。

安定性的测定方法有雷氏法和试饼法，有争议时以雷氏法为准。

2．主要仪器设备

（1）沸煮箱

（2）雷氏夹

（3）雷氏夹膨胀值测定仪

（4）其他同标准稠度用水量试验。

3．试验方法及步骤

（1）测定前的准备工作若采用饼法时，一个样品需要准备两块约100mm×100mm的玻璃板；若采用雷氏法，每个雷氏夹需配备质量约为75～85g的玻璃板两块。凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹表面都要稍稍涂上一薄层机油。

（2）水泥标准稠度净浆的制备以标准稠度用水量加水，按前述方法制成标准稠度水泥净浆。

（3）成型方法

试饼成型将制好的净浆取出一部分分成两等份，使之成球形，放在预先准备好的玻璃板上，轻轻振动玻璃板，并用湿布擦过的小刀由边缘向中间抹动，做成直径为70-80mm、中心厚约10mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，然后将试饼放入湿汽养护箱内养护（24±2）h。

（4）沸煮

1）调整沸煮箱内的水位，使试件能在整个沸煮过程中浸没在水里，并在煮沸的中途不需添补试验用水，同时又保证能在（30±5）min内升至沸腾。

2）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，接着将试件放入沸煮箱水中的试件架上，指针朝上，试件之间互不交叉，然后在（30±5）min内加热至沸，并恒沸3h±5min。

沸煮结束，即放掉箱中的热水，打开箱盖，待箱体冷却至室温，取出试件进行判别

（5）试验结果的判别

1）饼法判别目测试饼未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲时，则水泥的安定性合格，反之为不合格。若两个判别结果有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。

1.3水泥胶砂强度检验

1．试验目的检验水泥各龄期强度，以确定强度等级；或已知强度等级，检验强度是否满足规范要求。掌握国家标准GB/T17671—1999《水泥胶砂强度的测定方法（ISO法）》，正确使用仪器设备并熟悉其性能。

2．主要仪器设备

（1）胶砂搅拌机

（2）试模

（3）胶砂振实台

（4）抗折强度试验机

（5）抗压试验机

（6）抗压夹具

（7）刮平尺、养护室等

3．试验步骤

（1）试验前准备成型前将试模擦净，四周的模板与底板接触面上应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀刷一薄层机油。

（2）胶砂制备试验用砂采用中国ISO标准砂，其颗粒分布和湿含量应符合GB/T17671—1999的要求。

1）胶砂配合比试体是按胶砂的质量配合比为水泥:标准砂:水=1:3:0.5进行拌制的。一锅胶砂成三条试体，每锅材料需要量为：水泥(450±2)g；标准砂(1350±5) g；水（225±1）mL。

2）搅拌每锅胶砂用搅拌机进行搅拌。可按下列程序操作：①胶砂搅拌时先把水加入锅里，再加水泥，把锅放在固定架上，上升至固定位置。②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；把机器转至高速再拌30s。③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，刮入锅中间，在高速下继续搅拌60s，各个搅拌阶段的时间误差应在±1s以内。

（3）试体成型试件是40mm×40mm×160mm的棱柱体。胶砂制备后应立即进行成型。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，每个槽里约放300g胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部沿每一个模槽来回一次将料层播平，接着振实60次。再装第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。移走模套，从振实台上取下试模，用一金属直尺以近似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）试体的养护

1）脱模前的处理及养护将试模放入雾室或湿箱的水平架子上养护，湿空气应能与试模周边接触。另外，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时取出脱模。脱模前用防水墨汁或颜

料对试体进行编号和做其他标记。，二个龄期以上的试体，在编号时应将同一试模中的三条试体分在二个以上龄期内。

2）脱模脱模应非常小心，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20-24h之间脱模。

3）水中养护将做好标记的试体水平或垂直放在（20±1）℃水中养护，水平放置时刮平面应朝上，养护期间试体之间间隔或试体上表面的水深不得小于5mm。

（5）强度试验

1）强度试验试体的龄期试体龄期是从水加水开始搅拌时算起的。各龄期的试体必须在表1规定的时间内进行强度试验。试体从水中取出后，在强度试验前应用湿布覆盖。

表1 各龄期强度试验时间规定

2）抗折强度试验

①每龄期取出3条试体先做抗折强度试验。试验前须擦去试体表面的附着水分和砂粒，清除夹具上圆柱表面粘着的杂物，试体放入抗折夹具内，应使侧面与圆柱接触。

②采用杠杆式抗折试验机试验时，试体放入前，应使杠杆成平衡状态。试体放入后调整夹具，使杠杆在试体折断时尽可能地接近平衡位置。

③抗折试验的加荷速度为（50±10）N/s。

3）抗压强度试验

①抗折强度试验后的断块应立即进行抗压试验。抗压试验须用抗压夹具进行，试体受压面为40mm×40mm。试验前应清除试体受压面与压板间的砂粒或杂物。试验时以试体的侧面作为受压面，试体的底面靠紧夹具定位销，并使夹具对准压力机压板中心。

②压力机加荷速度为（2400±200）N/s。

4．试验结果计算及处理

（1）抗折试验结果：

抗折强度按下式计算，精确到0.1Mpa。

311/5.1b L F R =

式中 1R ——水泥抗折强度，Mpa ；

1F ——折断时施加于棱柱体中部的荷载，N ；

L ——支撑圆柱之间的距离，100mm ；

b ——棱柱体正方形截面的边长，40mm ；

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

（2）抗压试验结果：

抗压强度按下式计算，精确至0.1Mpa 。

A F R c c =

式中 c R ——水泥抗压强度，Mpa ；

c

F ——破坏时的最大荷载，N ； A ——受压部分面积，mm 2（40mm×40mm=1600 mm 2）。

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出6个平均值的±10%，就应剔出这个结果，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%，则该组结果作废。

二、普通混凝土实验

2.1、 普通混凝土拌合物实验室拌和方法

1．试验目的 学会混凝土拌合物的拌制方法，为测试和调整混凝土的性能，进行混凝土配合比设计打下基础。

2．主要仪器设备

（1）混凝土搅拌机

（2）磅秤

（3）天平

（4）拌和钢板等。

3．拌和方法 按所选混凝土配合比备料。拌和间温度为（20±5）℃。

（1）人工拌和法

1）干拌将拌和钢板与拌铲用湿布润湿后，将砂平摊在拌和板上，再倒入水泥，用拌铲自拌和板一端翻拌至另一端，如此反复，直至拌匀；加入石子，继续翻拌至均匀为止。

2）湿拌在混合均匀的干拌和物中间作一凹槽，倒入已称量好的水（约一半），翻拌数次，并徐徐加入剩下的水，继续翻拌，直至均匀。

3）拌和时间控制拌和从加水时算起，应在10min内完成。

（2）机械拌和法

1）预拌拌前先对混凝土搅拌机挂浆，即用按配合比要求的水泥、砂、水及少量石子，在搅拌机中搅拌（涮膛），然后倒出多余砂浆。其目的是防止正式拌和时水泥浆挂失影响到混凝土的配合比。

2）拌和向搅拌机内依次加入石子、水泥、砂子，开动搅拌机搅动2～3min。

3）将拌和物从搅拌机中卸出，倒在拌和钢板上，人工拌和1～2min。

2.2 普通混凝土拌合物工作性（和易性）试验———混凝土的坍落度试验

1．试验目的通过测定骨料最大粒径不大于37.5mm、坍落度值不小于10mm的塑性混凝土拌合物坍落度，同时评定混凝土拌合物的粘聚性和保水性，为混凝土配合比设计、混凝土拌合物质量评定提供依据；掌握GB/T50080—2002《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》的测试方法，正确使用所用仪器与设备，并熟悉其性能。

2．主要仪器设备

（1）坍落度筒

（2）捣棒

（3）直尺、小铲、漏斗等。

3．试验步骤

（1）每次测定前，用湿布湿润坍落度筒、拌和钢板及其他用具，并把筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住2个脚踏板，使坍落度筒在装料时保持位置固定。

（2）取拌好的混凝土拌和物15L，用小铲分3层均匀地装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的1/3左右。每层用捣棒沿螺旋方向在截面上由外向中心均匀插捣25次。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。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，则应随时加料，顶层插捣完毕后，刮去多余混凝土，并用镘刀抹平。

（3）清除筒边底板上的混凝土后，垂直平稳地提起坍落度筒。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过程应不间断地进行，并应150s内完成。

4．试验结果确定与处理

（1）提起坍落度筒后，立即量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差，即为该混凝土拌和物的坍落度值。混凝土拌和物坍落度以mm 为单位，结果精确至1mm 。

（2）坍落度筒提离后，如混凝土发生崩坍或一边剪坏现象，则应重新取样再测定。如第二次试验仍出现上述现象，则表示该混凝土拌和物和易性不好，应予记录备查。

（3）观察坍落后的混凝土试体的粘聚性和保水性。粘聚性的检查方法是用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，此时，如果锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好，如果锥体倒塌、部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。保水性以混凝土拌和物中稀浆析出的程度来评定。如坍落度筒提起后无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示此混凝土拌和物保水性良好；坍落度筒提起后如有较多的稀浆从底部析出且锥体部分的混凝土也因失浆而骨料外露，则表明此混凝土拌和物的保水性能不好。

（4）和易性的调整

1）当坍落度低于设计要求时，可在保持水灰比不变的前提下，适当增加水泥浆量。

2）当坍落度高于设计要求时，可在保持砂率不变的条件下，增加集料的用量。

3）当出现含砂量不足，粘聚性、保水性不良时，可适当增加砂率，反之减小砂率。

2.3 普通混凝土拌合物的表观密度试验

1．试验目的 测定混凝土拌和物捣实后的单位体积重量（即表观密度），以提供核实混凝土配合比计算中的材料用量之用。掌握《普通混凝土拌和物性能试验方法》GB/T50080—2002，正确使用仪器设备。

2．主要仪器设备

（2）台秤

（3）振动台

（4）捣棒等。

3．试验步骤

（1）用湿布把容量筒内外擦干净，称出其重量，精确至50g ；

（2）混凝土的装料及捣实方法应视拌和物的稠度而定。一般来说。坍落度不大于70mm 的混凝土，用振动台振实为宜；大于70mm 的用捣棒捣实为宜。

（3）用刮刀将筒口多余的混凝土拌和物刮去，表面如有凹陷应予填平。将容量筒外壁擦净，称出混凝土与容量筒总重，精确至50g 。

4．试验结果计算 混凝土拌和物的表观密度按下式计算，精确至kg/m3。

100012?-=

V m m h γ 式中 h γ——混凝土的表观密度，kg/m 3；

m——容量筒的质量，kg；

1

m——容量筒和试样总质量，kg；

2

V——容量筒的容积，L。

2.4 普通混凝土立方体抗压强度试验

1．试验目的掌握GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验标准》及GBJ107—87《混凝土强度检验评定标准》，根据检验结果确定、校核配合比，并为控制施工质量提供依据。

2．主要仪器设备

（1）压力试验机

（2）混凝土搅拌机

（3）振动台

（4）试模

（5）养护室

（6）捣棒、金属直尺等。

3．试件制作

（1）制作试件前应检查试模，拧紧螺栓并清刷干净，在其内壁涂上一薄层矿物油脂。一般以3个试件为一组。

（2）试件的成型方法应根据混凝土拌和物的稠度来确定。

1）坍落度大于70mm的混凝土拌和物采用人工捣实成型。将搅拌好的混凝土拌和物分两层装入试模，每层装料的厚度大约相同。插捣时用钢制捣棒按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。插捣底层时，捣棒应达到试模底面；插捣上层时，捣棒应贯穿下层深度约20～30mm。并用镘刀沿试模内侧插捣数次。每层的插捣次数应根据试件的截面而定，一般为每100cm2截面积不应少于12次。捣实后，刮去多余的混凝土，并用镘刀抹平。

2）坍落度小于70mm的混凝土拌和物采用振动台成型。将搅拌好的混凝土拌和物一次装入试模，装料时用镘刀沿试模内壁略加插捣并使混凝土拌和物稍有富裕，然后将试模放到振动台上，振动时应防止试模在振动台上自由跳动，直至混凝土表面出浆为止，刮去多余的混凝土，并用镘刀抹平。

4．试件养护

（1）采用标准养护的试件成型后应覆盖表面，以防止水分蒸发，并在温度（20±5）℃下静置一昼夜至两昼夜，然后拆模编号。再将拆模后的试件立即放在温度为（20±3）℃、湿度为90%以上的标准养护室的架子上养护，彼此相隔10～20mm。

（2）无标准养护室时，混凝土试件可放在温度为（20±3）℃的不流动水中养护，水的pH 值不应小于7。

（3）与构件同条件养护的试件成型后，应覆盖表面，试件的拆模时间可与实际构件的拆模时间相同，拆模后试件仍需保持同条件养护。

5．试验步骤

（1）试件从养护地点取出后，应尽快进行试验，以免试件内部的温湿度发生显著变化。

（2）先将试件擦拭干净，测量尺寸，并检查外观，试件尺寸测量精确到1mm ，并据此计算试件的承压面积。

（3）将试件安放在试验机的下压板上，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，当上板与试件接近时，调整球座，使接触均衡。

（4）混凝土试件的试验应连续而均匀地加荷，混凝土强度等级低于C30时，其加荷速度为0.3～0.5MPa/s ；若混凝土强度等级高于或等于C30时，则为0.5～0.8MPa/s 。当试件接近破坏而开始迅速变形时，停止调整试验机油门，直到试件破坏，并记录破坏荷载。

（5）试件受压完毕，应清除上下压板上粘附的杂物，继续进行下一次试验。

6．试验结果计算与处理

（1）混凝土立方体试件抗压强度按下式计算，精确至0.1Mpa 。

A P f cu

式中 cu f ——混凝土立方体试件的抗压强度值，MPa ；

P ——试件破坏荷载，N ；

A ——试件承压面积，mm 2。

（2）以3个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值。如3个测值中最大值或最小值中有1个与中间值的差值超过中间值的15%时，则把最大或最小值舍去，取中间值作为该组试件的抗压强度值。如最大值和最小值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果作废。

（3）混凝土立方体抗压强度是以150mm×150mm×150mm 的立方体试件作为抗压强度的标准值，其他尺寸试件的测定结果应乘以尺寸换算系数。200mm×200mm×200mm 试件，其换算系数为 1.05；100mm×100mm×100mm 试件，其换算系数为0.95。