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《建筑材料实验》

实  验  指  导  书 

适用专业: 应用化学

 闽江学院 化工 系

    年    月

前 言
建筑材料实验是重要的实践性学习环节, 是课堂教学的延续和提高, 丰富建筑材料的理论知识。根据教学内容选材, 结合企业生产一线, 开展建材常规实验内容, 也可进行新型建筑材料的开发。经过实验预期达到三个目的:
1、 熟悉、 验证、 巩固所学的理论知识;
2、 了解所使用的仪器设备, 掌握所学建筑材料的实验方法;
3、 可让学生更深刻地掌握各种材料的技术性能, 对常见的材料具有独立进行质量检验的能力。
在实验中培养提出问题、 分析问题、 解决问题的能力、 提高学生独立思考和分析解决实际问题的能力、 培养学生团结合作、 吃苦耐劳精神与良好的职业素质。增强实际动手能力, 毕业时达到该专业应有的水平和素质。
目 录
1、 实验一 密度实验( 李氏密度瓶法) ························································3
2、 实验二 水泥细度测定( GB1345-1991) ···················································5
3 、 实验三 水泥用水量、 凝结时间测定( GB/T1346- 1) ·····························7
4 、 实验四 水泥安定性的测定( GB/T1346- 1) ······································9
5 、 实验五 砂料筛分实验、 视密度实验、 堆积密度实验( GB/T1468- ) ········11
实验一  密度实验
实验学时: 3
实验类型: ( 验证、 综合、 设计)
实验要求: ( 必修、 选修)
1．实验目的  材料的密度是指在绝对密实状态下单位体积的质量。利用密度可计算材料的孔隙率和密实度。孔隙率的大小会影响到材料的吸水率、 强度、 抗冻性及耐久性等。
2．主要仪器设备
( 1) 李氏瓶  ( 2) 天平  ( 3) 筛子  ( 4) 鼓风烘箱  ( 5) 量筒、 干燥器、 温度计等。
3．试样制备 
将试样研碎, 使之全部磨细能经过0.25mm筛孔的试样, 放到105～110℃的烘箱中, 烘至恒重, 再放入干燥器中冷却至室温。
 4．实验步骤
   ( 1) 在李氏瓶中注入与水泥试样不起反应的液体至凸颈下部( 0~1刻度) , 记下刻度数( cm3) 。将李氏瓶放在盛水的容器中, 在实验过程中保持水温为20℃。
   ( 2) 用天平称取60～90g试样, 用漏斗和小勺小心地将试样慢慢送到李氏瓶内( 不能大量倾倒, 防止在李氏瓶喉部发生堵塞) , 直至液面上升至接近20 cm3为止。再称取未注入瓶内剩余试样的质量, 计算出送入瓶中试样的质量( g) 。
   ( 3) 用瓶内的液体将粘附在瓶颈和瓶壁的试样洗入瓶内液体中, 转动李氏瓶使液体中的气泡排出, 记下液面刻度( cm3) 。
   ( 4) 将注入试样后的李氏瓶中的液面读数, 减去未注入前的读数, 得到试样的密实体积( cm3) 。
    5．实验结果计算  材料的密度按下式计算( 精确至小数后第二位) :

式中  ——材料的密度( g/ cm3) ;
      ——装入瓶中试样的质量( g) ;
      ——装入瓶中试样的绝对体积( cm3) 。
按规定, 密度实验用两个试样平行进行, 以其计算结果的算术平均值最后结果, 但两个结果之差不应超过0.02 cm3。
注: 煤油要进行过滤回收。
实验二 水泥细度测定( 筛析法)
实验学时: 3
实验类型: ( 验证、 综合、 设计)
实验要求: ( 必修、 选修)
1．实验目的  经过实验来检验水泥的粗细程度, 作为评定水泥质量的依据之一; 掌握GB/T1345— 《水泥细度检验方法( 80um筛筛析法) 》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) 实验筛  ( 2) 负压筛析仪( 3) 水筛架和喷头  ( 4) 天平 
4．实验步骤
( 1) 负压筛法。
1) 筛析实验前, 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。
2) 称取试样25g, 置于洁净的负压筛中。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筛盖上, 可轻轻地敲击, 使试样落下。筛毕, 用天平称量筛余物。
3) 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。
( 2) 水筛法
1) 筛析实验前, 应检查水中无泥、 砂, 调整好水压及水筛架的位置, 使其能正常运转。喷头底面和筛网之间的距离为35～75㎜。
2) 称取试样50g, 置于洁净的水筛中, 立即用洁净的水冲洗至大部分细粉经过后, 放在水筛架上, 用水压为( 0.05±0.02) Mpa的喷头连续冲洗3min。
3) 筛毕, 用少量水把筛余物冲至蒸发皿中, 等水泥颗粒全部沉淀后小心将水倾出, 烘干并用天平称量筛余物。
( 3) 手工干筛法
在没有负压筛析和水筛的情况下, 允许用手工干筛法测定, 操作方法如下:
1) 称取水泥试样50g倒入干筛内。
2) 用一只手执筛往复摇动, 另一只手轻轻拍打, 拍打速度约120次/min, 每40次向同一方向转动60°, 使试样均匀分布在筛网上, 直至每分钟经过的试样量不超过0.05 g为止。
3) 称最筛余物。
5．实验结果计算  水泥细度按试样筛余百分数( 精确至0.1%) 计算。

式中  ——水泥试样的筛余百分数( %) ;
——水泥筛余物的质量( g) ;
——水泥试样的质量( g) 。
实验三 水泥标准稠度用水量、 凝结时间的测定实验
实验学时: 3
实验类型: ( 验证、 综合、 设计)
实验要求: ( 必修、 选修)
1．实验目的  掌握GB1346—89及GB1346— 《水泥标准稠度用水量》的测试方法。测定水泥达到初凝和终凝所需的时间( 凝结时间以试针沉入水泥标准稠度净浆至一定深度所需时间表示) , 用以评定水泥的质量。掌握GB1346—89及GB1346— 《水泥凝结时间》的测试方法, 正确使用仪器设备。
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) 湿气养护箱 
3．实验方法及步骤
1.水泥标准稠度用水量的测定
标准法
1) 实验前检查  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( ) , 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。
实验结果计算
  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( ) , 以水泥质量的百分比计, 按下式计算。

2. 水泥凝结时间的测定
( 1) 实验前准备  将圆模内侧稍涂上一层机油, 放在玻璃板上, 调整凝结时间测定仪的试针接触玻璃板时, 指针应对准标准尺零点。
( 2) 以标准稠度用水量的水, 按测标准稠度用水量的方法制成标准稠度水泥净浆后, 立即一次装入圆模振动数次刮平, 然后放入湿汽养护箱内, 记录开始加水的时间作为凝结时间的起始时间。
( 3) 试件在湿气养护箱内养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时, 从养护箱中取出圆模放到试针下, 使试针与净浆面接触, 拧紧螺丝1-2s后突然放松, 试针垂直自由沉入净浆, 观察试针停止下沉时指针的读数。临近初凝时, 每隔5min测定一次, 当试针沉至距底板( 4±1) mm即为水泥达到初凝状态。从水泥全部加入水中至初凝状态的时间即为水泥的初凝时间, 用”min”表示。
( 4) 初凝测出后, 立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板上取下, 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养护。
( 5) 取下测初凝时间的试针, 换上测终凝时间的试针。
( 6) 临近终凝时间每隔15min测一次, 当试针沉入净浆0.5mm时, 即环形附件开始不能在净浆表面留下痕迹时, 即为水泥的终凝时间。
( 7) 由开始加水至初凝、 终凝状态的时间分别为该水泥的初凝时间和终凝时间, 用小时( h) 和分钟( min) 表示。
( 8) 在测定时应注意, 最初测定的操作时应轻轻扶持金属棒, 使其徐徐下降, 防止撞弯试针, 但结果以自由下沉为准; 在整个测试过程中试针沉入净浆的位置距圆模至少大于10mm; 每次测定完毕需将试针擦净并将圆模放入养护箱内, 测定过程中要防止圆模受振; 每次测量时不能让试针落入原孔, 测得结果应以两次都合格为准。
实验结果的确定与评定 
( 1) 自加水起至试针沉入净浆中距底板( 4±1) mm时, 所需的时间为初凝时间; 至试针沉入净浆中不超过0.5mm( 环形附件开始不能在净浆表面留下痕迹) 时所需的时间为终凝时间; 用小时( h) 和分钟( min) 来表示。
( 2) 达到初凝或终凝状态时应立即重复测一次, 当两次结论相同时才能定为达到初凝或终凝状态。
评定方法: 将测定的初凝时间、 终凝时间结果, 与国家规范中的凝结时间相比较, 可判断其合格性与否。
实验四 水泥安定性的测定实验
实验学时: 3
实验类型: ( 验证、 综合、 设计)
实验要求: ( 必修、 选修)
1．实验目的 安定性是指水泥硬化后体积变化的均匀性情况。经过实验可掌握GB1346—89及GB1346— 《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) 其它同标准稠度用水量实验。
3．实验方法及步骤
( 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
1) 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。
2) 雷氏夹试件的制备  将预先准备好的雷氏夹放在已稍擦油的玻璃板上, 并立即将已制好的标准稠度净浆装满试模, 装模时一只手轻轻扶持试模, 另一只手用宽约10mm的小刀插捣15次左右, 然后抹平, 盖上稍涂油的玻璃板, 接着立即将试模移至湿汽养护箱内养护( 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实验用水, 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( ) , 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) 实验结果的判别 
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。
2) 雷氏夹法判别  测量试件指针尖端间的距离( ) , 记录至小数点后1位, 当2个试件煮后增加距离( ) 的平均值不大于5.0mm时, 即认为该水泥安定性合格, 否则为不合格。当2个试件沸煮后的( ) 超过4.0mm时, 应用同一样品立即重做一次实验。再如此, 则认为该水泥安定性不合格。
实验五  砂料实验
实验学时: 4
实验类型: ( 验证、 综合、 设计)
实验要求: ( 必修、 选修)
一、 筛分析实验
1．实验目的  经过实验测定砂的颗粒级配, 计算砂的细度模数, 评定砂的粗细程度; 掌握GB/T14684— 《建筑用砂》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) 标准筛( 2) 天平 ( 3) 鼓风烘箱  ( 4) 摇筛机。( 5) 浅盘、 毛刷等。
3．试样制备  按规定取样, 用四分法分取不少于1000g试样, 并将试样缩分至250g, 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9.50mm的颗粒( 并算出其筛余百分率) , 分为大致相等的两份备用。
 4．实验步骤
( 1) 准确称取试样200g, 精确到1g。
  ( 2) 将标准筛按孔径由大到小的顺序叠放, 加底盘后, 将称好的试样倒入最上层的4.75mm筛内, 加盖后置于摇筛机上, 摇约10min。
  ( 3) 将套筛自摇筛机上取下, 按筛孔大小顺序再逐个用手筛, 筛至每分钟经过量小于试样总量0.1%为止。经过的颗粒并入下一号筛中, 并和下一号筛中的试样一起过筛, 按这样的顺序进行, 直至各号筛全部筛完为止。
( 4) 称取各号筛上的筛余量, 试样在各号筛上的筛余量不得超过200g, 否则应将筛余试样分成两份, 再进行筛分, 并以两次筛余量之和作为该号的筛余量。
 5．实验结果计算与评定
  ( 1) 计算分计筛余百分率: 各号筛上的筛余量与试样总量相比, 精确至 0.1%。
  ( 2) 计算累计筛余百分率: 每号筛上的筛余百分率加上该号筛以上各筛余百分率之和, 精确至0.1%。筛分后, 若各号筛的筛余量与筛底的量之和同原试样质量之差超过1%时, 须重新实验。
( 3) 砂的细度模数按下式计算, 精确至0.1。

式中    ——细度模数;
、 …——分别为4.75, 2.36, 1.18, 0.60, 0.30, 0.15mm筛的累计筛余百分率。
( 4) 累计筛余百分率取两次实验结果的算术平均值, 精确至1%。细度模数取两次实验结果的算术平均值, 精确至0.1; 如两次实验的细度模数之差超过0.20时, 须重新实验。
二、 砂的表观密度测定实验
1．实验目的  经过实验测定砂的表观密度, 为计算砂的空隙率和混凝土配合比设计提供依据。掌握GB/T14684— 《建筑用砂》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) 容量瓶  ( 2) 天平  ( 3) 鼓风烘箱 ( 4) 其它 
3．实验制备   试样按规定取样, 并将试样缩分至660g, 放在烘箱中于( 105±5) ℃下烘干至恒量, 待冷至室温后, 分成大致相等的两份备用。
4．实验步骤
( 1) 称取上述试样40~60g, 装入容量瓶, 注入冷开水至接近100mL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颈刻100mL刻度线处, 塞紧瓶塞, 擦干瓶外水分, 称其质量, 精确至1g。
( 2) 将瓶内水和试样全部倒出, 洗净容量瓶, 再向瓶内注水至瓶颈100mL刻度线处, 擦干瓶外水分, 称其质量, 精确至0.1g。实验时室温度应在20℃～25℃。
 5．实验结果计算与评定
 ( 1) 砂的表观密度按下式计算, 精确至10kg/m3;

式中  ——砂的表观密度, kg/m3;
      ——水的密度, 1000 kg/m3;
      ——烘干试样的质量, g;
      ——试样、 水及容量瓶的总质量, g;
      ——水及容量瓶的总质量, g。
 ( 2) 表观密度取两次实验结果的算术平均值, 精确至10kg/m3; 如两次实验结果之差大于20 Kg/m3, 须重新实验。
三、 砂的堆积密度测定实验
1．实验目的  经过实验测定砂的堆积密度, 为混凝土配合比设计和估计运输工具的数量或存放堆场的面积等提供依据。掌握GB/T14684— 《建筑用砂》的测试方法, 正确使用所用仪器与设备。
 2．主要仪器设备
  ( 1) 鼓风烘箱 ( 2) 容量筒  ( 3) 天平 ( 4) 标准漏斗  ( 5) 直尺、 浅盘、 毛刷等。
 3．实样制备  按规定取样, 用搪瓷盘装取试样约3L, 置于温度为( 105±5) ℃的烘箱中烘干至恒量, 待冷却至室温后, 筛除大于4.75mm的颗粒, 分成大致相等的两份备用。
 4．实验步骤
( 1) 堆积密度的测定  取一份试样, 用漏斗或料勺, 从量筒中心上方50mm处慢慢装入, 等装满并超过筒口后, 用钢尺或直尺沿筒口中心线向两个相反方向刮平( 实验过程应防止触动容量瓶) , 称出试样与容量筒的总质量, 精确至1g。
( 2) 称出量筒的质量, 精确至1g。
5．实验结果计算与评定 
( 1) 砂的松散或紧密堆积密度按下式计算, 精确至10kg/m3;

式中  ——砂的松散或紧密堆积密度, kg/m3;
      ——试样与容量筒总质量, g;
      ——容量筒的质量, g;
       ——容量筒的容积, L。
   ( 2) 堆积密度取两次实验结果的算术平均值, 精确至10kg/m3。