1、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
2、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 (g/cm3) (均值）1 23.68 23.95 11.46 11.60 4.90 5.02 2278 1361.95 1.672 24.00 23.90 11.51 11.60 4.98 5.18 2350 1407.68 1.673 23.98 23
3、.95 11.50 11.42 4.95 4.98 2357 1363.58 1.731.69蒸压灰砂砖 长 宽 高 m/g V/cm3 (g/cm3) (均值）1 24.11 24.05 12.00 12.00 5.53 5.48 2932 1590.72 1.842 24.04 24.02 11.48 11.50 5.46 5.50 2848 1515.81 1.883 24.05 24.09 11.50 11.52 5.42 5.45 2844 1504.43 1.891.87烧结普通砖 长 宽 高 m/g V/cm3 (g/cm3) (均值）1 23.52 23.54 11.30 11
4、.48 5.02 5.08 2248 1353.43 1.662 23.87 23.83 11.42 11.45 5.00 4.98 2346 1360.90 1.721.693 23.56 23.62 11.48 11.52 4.98 5.04 2302 1359.14 1.696）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
5、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 10
6、5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=（M 1-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
7、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)100X100X1002)100
8、X100X100(垫胶皮)3)150X150X1504)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388 38.8392 39.21 100100100 360 36.038.0 环箍效应双倒锥破坏160 16.0172 17.22 100100100 （受压面垫胶皮） 180 18.017.1 竖向条状破坏704 31.3684 30.43 150150150 672 29.930.5 环箍效应双倒锥破坏28
9、2 28.2250 25.04 100100300 272 27.226.8 中间 45 度破坏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
10、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
11、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 MPaP 试件抗折荷载 单位 KNb、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 6.61C30 钢纤维混凝土 15.35 14.10 13.61 7.53C30 轻骨料混凝土 8.16 10.66 8.36 4.76C60 高强混凝土 18.42 18.21 19.09 9.75混凝土
12、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 45.2C30 钢纤维混凝土 492KN 480 KN 480 KN 48.4C30 轻骨料混凝土 424 KN 420 KN 416 KN 42.0C60 高强混凝土 770 KN 812KN 804 KN 79.52.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
13、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
14、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
15、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！
