建筑材料基本性质实验.docx

建筑材料基本性质实验
李捷 2011010206 同组人：吴昊亮
一、实验目的：
1.巩固基本概念，学习材料基本参数的测定方法。
2.通过实验,会正确操作仪器设备。
3.了解砖和混凝土等材料的基本性能。
4．掌握材料吸水率的定义和测定方法
5 了解混凝土试件抗折应力—变形曲线的测定方法
二、实验内容：
1.蒸压灰砂砖、烧结普通砖、烧结页岩砖体积密度实验
2.蒸压灰砂砖、烧结普通砖、烧结页岩砖(30分钟)吸水率实验
3.混凝土抗压强度影响试验数值的因素（演示实验）
4 混凝土抗折强度实验 （演示实验）
实验详细内容：
1蒸压灰砂砖、烧结普通砖、烧结页岩砖体积密度实验
1）体积密度的概念
固体材料的质量与其总体积之比值称体积密度。
2）密度、堆积密度、表观密度等概念的区别
3）主要仪器设备
●电子秤
●尺子
●烘箱
4）实验步骤
●试件在105℃烘干至恒重（实验前已完成），称重M；
●用直尺量出试件的尺寸，并计算出其体积。对于六面体试件，每个试件的长宽高正反面各测一次。取其平均值得V=abc，单位为cm3
5）结果计算
烧结
页岩砖
长/cm
宽/cm
高/cm
m/g
V/cm3
γ(g/cm3)
γ(均值）
1
23.68
23.95
11.46
11.60
4.90
5.02
2278
1361.95
1.67
1.69
2
24.00
23.90
11.51
11.60
4.98
5.18
2350
1407.68
1.67
3
23.98
23.95
11.50
11.42
4.95
4.98
2357
1363.58
1.73
蒸压
灰砂砖
长
宽
高
m/g
V/cm3
γ(g/cm3)
γ(均值）
1
24.11
24.05
12.00
12.00
5.53
5.48
2932
1590.72
1.84
1.87
2
24.04
24.02
11.48
11.50
5.46
5.50
2848
1515.81
1.88
3
24.05
24.09
11.50
11.52
5.42
5.45
2844
1504.43
1.89
烧结
普通砖
长
宽
高
m/g
V/cm3
γ(g/cm3)
γ(均值）
1
23.52
23.54
11.30
11.48
5.02
5.08
2248
1353.43
1.66
1.69
2
23.87
23.83
11.42
11.45
5.00
4.98
2346
1360.90
1.72
3
23.56
23.62
11.48
11.52
4.98
5.04
2302
1359.14
1.69
6）数据分析
体积密度：材料的体积密度主要与材质和孔隙率有关。实验中所用三种砖成分相近（均以二氧化硅为主），因此主要考虑孔隙率的影响。
从实验数据中可看出，蒸压灰砂砖的体积密度明显大于另两种砖。
这是因为：
粘土砖是以砂质粘土为主要原料，在900-1000摄氏度左右进行烧结而成。由于其中的粘土被部分烧结，故具有较多的孔隙；
页岩砖是以页岩为主要原料，页岩的化学组成与粘土相近，但其颗粒细度不及粘土，故孔隙率也比较大；
灰砂砖是以石灰和天然砂为主要原料，在0.8MPa，175摄氏度的条件下蒸养6小时而成，由其中的Ca(OH)2与SiO2反应生产水化硅酸钙凝胶而产生强度。灰砂砖外观光洁整齐，均匀密实，孔隙率较小。
所以同样的体积下，灰砂砖的实体积更大，质量更大。因而体积密度更大。

2.蒸压灰砂砖、烧结普通砖、烧结页岩砖(30分钟)吸水率实验
1） 吸水率概念
材料能吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。
材料在吸水饱和时内部所吸水分的质量占干燥材料总质量的百分率。

2）仪器设备
●电子称
●烘箱
●水糟

3）实验步骤
●砖样在105℃烘干至恒重，称其质量M
●作好标记砖放入水槽中吸水30min
●取出试件，擦去表面的水称其质量M1

4) 结果计算公式:
W=（M1-M）/ M ×100%

5) 数据表格
类型
M/kg
M1/kg
质量吸水率W
蒸压灰砂砖
2.932
3.070
4.71%
烧结普通砖
2.248
2.616
16.37%
烧结页岩砖
2.278
2.676
17.48%

6）数据分析
质量吸水率：
质量吸水率主要有孔隙率决定，特别是开口孔隙率。从实验数据中可以看出，蒸压灰砂砖的质量吸水率明显小于另两种砖。
这是因为：
粘土砖是以砂质粘土为主要原料，在900-1000摄氏度左右进行烧结而成。由于其中的粘土被部分烧结，故具有较多的孔隙；
页岩砖是以页岩为主要原料，页岩的化学组成与粘土相近，但其颗粒细度不及粘土，故孔隙率也比较大；
灰砂砖是以石灰和天然砂为主要原料，在0.8MPa，175摄氏度的条件下蒸养6小时而成，由其中的Ca(OH)2与SiO2反应生产水化硅酸钙凝胶而产生强度。灰砂砖外观光洁整齐，均匀密实，孔隙率较小。
所以在建筑中选用灰砂砖可以有比较好的防水性能，而使用粘土砖，页岩砖要特别注意防水。但灰砂砖不宜用在高水流和高温(大于200摄氏度)的地区，以免发生Ca(OH)2的滤析及Ca(OH)2和水化硅酸钙凝胶的脱水分解。

3.混凝土抗压强度影响试验数值的因素（演示实验）
1)100X100X100
2)100X100X100(垫胶皮)
3)150X150X150
4)100X100X300

混凝土的组成材料相同,养护龄期一样,试块寸不同，形状不同、受压面约束状况不同情况下对实验数值的影响并观察破坏形状。

序号
试件尺寸
（mm）
抗压荷载
（KN）
抗压强度
(MPa)
抗压强度
平均值(MPa)
破坏
形状
1
100×100×100
388
38.8
38.0
环箍效应
双倒锥破坏
392
39.2
360
36.0
2
100×100×100 （受压面垫胶皮）
160
16.0
17.1
竖向条状破坏
172
17.2
180
18.0
3
150×150×150
704
31.3
30.5
环箍效应
双倒锥破坏
684
30.4
672
29.9
4
100×100×300
282
28.2
26.8
中间45度破坏
250
25.0
272
27.2

环箍效应示意图

试件尺寸的影响：
由第一，三，四组数据对比可知：在相同条件下，试件尺寸越大，抗压强度越低。
对第一，三组，主要是因为随着尺寸的增大，临界裂纹存在的几率增加。
对第一，四组，除了上面的原因，要考虑环箍效应。混凝土试样在受压时，在沿加荷方向发生纵向变形的同时，也按泊松比效应产生横向变形。由于试验机的上下压板的弹性模量比混凝土大5-15倍，而泊松比则不大于混凝土的两倍。所以，在荷载作用下，压板的横向应变小于混凝土的横向应变，从而在摩擦力的作用下对试件的横向膨胀起约束作用，对混凝土试件的测试强度也有提高作用。愈接近试样的端面，这种约束作用就愈大。在距离端面大约的范围以外，这种约束作用才消失。所以第四组试件的中间一段不受环箍效应的约束，强度降低。

承压面状态的影响：
由第一，二组数据对比可知：垫上胶皮后，抗压强度明显降低，破坏状态也不同。
主要是因为胶皮的弹性模量比混凝土小很多，受压是横向应变大于混凝土，破坏了环箍效应，反而施加给混凝土一个横向向外的力，使混凝土上下面均出现裂纹，呈现条状破坏。而一般情况由于环箍效应，混凝土试件中间破坏较两端严重，呈现双倒锥破坏。

4 混凝土抗折强度实验 （演示实验）
1）C30普通混凝土
2）C30钢纤维混凝土
3）C30轻骨料混凝土
4）C80高强混凝土
混凝土抗折试验加载方式

二．抗折强度
R=(3PL)/(2bh2)
R 试件抗折强度 单位 MPa
P试件抗折荷载 单位 KN
b、h试件的宽和高 单位 mm (在此试验中 L=350mm, b=h=100mm)
混凝土三点抗弯试验荷载-位移曲线

混凝土抗折最大破坏荷载数据（单位：KN）

1 (kN)
2 (kN)
3 (kN)
平均强度 (MPa)
C30普通混凝土
11.96
13.33
12.48
6.61
C30钢纤维混凝土
15.35
14.10
13.61
7.53
C30轻骨料混凝土
8.16
10.66
8.36
4.76
C60高强混凝土
18.42
18.21
19.09
9.75

混凝土抗压最大破坏荷载数据（单位：KN）

1
2
3
平均强度(MPa)
C30普通混凝土
440 KN
460 KN
455 KN
45.2
C30钢纤维混凝土
492KN
480 KN
480 KN
48.4
C30轻骨料混凝土
424 KN
420 KN
416 KN
42.0
C60高强混凝土
770 KN
812KN
804 KN
79.5

2.对断面形态的影响

C30轻骨料混凝土

C30普通混凝土

C30钢纤维混凝土

C80高强混凝土

结果分析：
强度等级的影响：
由C30普通集料混凝土和C80普通集料高强混凝土曲线的对比，可知：强度越高，极限抗压强度越高。
观察断面形态可知C30普通集料混凝土的断面不平整，是沿着过渡区的，骨料基本完好，而C80普通集料高强混凝土的断面平整，是穿过骨料的。
原因：对于C30普通集料混凝土，过渡区是明显的薄弱区，故破坏是沿着过渡区的，断面不平整。而C80普通集料高强混凝土的过渡区强度与骨料水泥石差不多，破坏就很均匀，断面显得平整。
骨料类型的影响：
由C30轻骨料混凝土和C30普通骨料混凝土的对比可知：轻骨料混凝土较普通集料混凝土：抗压强度稍有降低，韧性明显降低。轻集料混凝土的断面平整，穿过骨料，普通集料混凝土断面不平整，沿着过渡区。
分析原因：轻骨料混凝土的骨料强度较低（低于过渡区），故断面穿过轻骨料，显得平整。普通集料混凝土，过渡区是明显的薄弱区，故破坏是沿着过渡区的，断面不平整。
纤维含量的影响：
由C30普通骨料混凝土掺入钢纤维和C30普通混凝土的对比可知：掺入钢纤维后，抗压强度稍有增加，韧性明显增加。
C30普通骨料混凝土的断面不平整，是沿着过渡区的，C30普通集料混凝土掺入钢纤维的断面不平整，沿着过渡区，但是可以看到钢纤维被抽出。
原因：掺入钢纤维后，在试件达到极限荷载后，虽然混凝土已经破坏失效，但是由于钢纤维的作用，试件并不立即断裂，因而显出较好的韧性。

三．实验感受与收获
通过这次实验，我巩固了基本的测量方法，也了解到了砖和混凝土的基本性能，为以后的学习开了一个好头。而在演示实验过程中，我又一次体会到了土木工程实验强大的吸引力（试件被压碎的声音让我立刻想弄清破坏的原理），我希望以后更多的接触我们的实验设备，从实验中积极探索各个工程构件的原理，增强自己的动手操作能力。
在实验中，我还提高了合作意识。土木工程实验很多情况下是一个人不能独立完成的，需要每个人的力量。还有一个重要的教训就是课前做好充分的预习，就简单的说这一次的测量吧，我们组就对实验任务不是很清楚，导致测漏了两组数据，直到快下课了才发现，结果留下来继续完成实验，耽搁了老师的时间也耽搁了自己的时间。所以从现在的小组实验开始，我就努力和同组的同学通力协作，争取把实验做好。
总之，此次实验在知识上和心理上都很有收获，相信在老师的悉心指导下，我能在以后的实验能够学到更多的东西！