1、建筑材料的基本性質(zhì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.鞏固基本概念，學(xué)習(xí)材料基本參數(shù)的測(cè)定方法。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn),會(huì)正確操作儀器設(shè)備。3.了解磚和混凝土等材料的基本性能。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.蒸壓灰砂磚、燒結(jié)普通磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚體積密度實(shí)驗(yàn)2.蒸壓灰砂磚、燒結(jié)普通磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚(30分鐘)吸水率實(shí)驗(yàn)3.混凝土抗壓強(qiáng)度影響試驗(yàn)數(shù)值的因素（演示實(shí)驗(yàn)）4 混凝土抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn) （演示實(shí)驗(yàn)）三、實(shí)驗(yàn)詳細(xì)內(nèi)容：1、蒸壓灰砂磚、燒結(jié)粘土磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚體積密度實(shí)驗(yàn)（1）材料的密度、表觀密度、體積密度和堆積密度的定義密度：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱(chēng)為材料的密度0。材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積指不包括材料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)本身的

2、體積，亦稱(chēng)實(shí)體積。表觀密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱(chēng)為材料的表觀密度a。材料在自然狀態(tài)下的體積是指材料的實(shí)體積和材料內(nèi)部所含全部孔隙之和。體積密度：材料在包含實(shí)體積、開(kāi)口和封閉孔隙的狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱(chēng)為材料的體積密度v。堆積密度：散裝材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱(chēng)為堆積密度b。散粒材料在自然狀態(tài)下的體積，是指既含內(nèi)部的孔隙，又含顆粒之間孔隙在內(nèi)的總體積。（2）主要儀器設(shè)備電子秤（稱(chēng)量6kg，感量50g）直尺（精度1mm）烘箱等（3）實(shí)驗(yàn)步驟將磚在105烘干至恒重，取出冷卻至室溫（實(shí)驗(yàn)前已完成），稱(chēng)重M（kg）；用直尺量出試件的尺寸，并計(jì)算出其體積V（mm³）。對(duì)于六

3、面體試件，每個(gè)試件的長(zhǎng)寬高正反面各測(cè)一次，取其平均值。于是有：V=abc，單位為mm3根據(jù)體積密度的計(jì)算公式有： v=M / V×109 v：材料體積密度 單位：kg/m3M：材料質(zhì)量 單位：kg V：材料體積 單位：mm3 （4）數(shù)據(jù)處理種類(lèi)a/mmb/mmh/mmV/mm³m/kgv/kg/m³平均密度蒸壓灰砂磚2411175415226382.8681883.571913.642411145414835962.851921.012421165615720323.0441936.35燒結(jié)粘土磚2421115113699622.2821665.741710.22

4、381135113715942.3081682.712421134913399542.3881782.15燒結(jié)頁(yè)巖磚2341094912497941.9461557.061603.272321074811915521.9281618.062311114712051271.971634.68蒸壓灰砂磚：蒸壓灰砂磚適用于各類(lèi)民用建筑、公用建筑和工業(yè)廠房的內(nèi)、外墻，以及房屋的基礎(chǔ)。是替代燒結(jié)粘土磚的產(chǎn)品。蒸壓灰砂磚以適當(dāng)比例的石灰和石英砂、砂或細(xì)砂巖，經(jīng)磨細(xì)、加水拌和、半干法壓制成型并經(jīng)蒸壓養(yǎng)護(hù)而成。燒結(jié)普通磚：以砂質(zhì)粘土為主要原料，在9001000攝氏度左右進(jìn)行燒結(jié)而成。由于其中的粘土被部分燒結(jié)，

5、故具有較多空隙，所以吸水率較大。燒結(jié)頁(yè)巖磚：為一種新型建筑節(jié)能墻體材料，既可用于砌筑承重墻，又具有良好的熱工性能，符合施工建筑模數(shù)，減少施工過(guò)程中的損耗，損高工作效率；孔洞率達(dá)到35%以上，可減少墻體的自重，節(jié)約基礎(chǔ)工程費(fèi)用。與普通燒結(jié)多孔磚相比，具有保溫、隔熱、輕質(zhì)、高強(qiáng)和施工高效等特點(diǎn)。該產(chǎn)品以頁(yè)巖為原料，采用磚機(jī)高真空擠出成型、一次碼燒的生產(chǎn)工藝。（5）數(shù)據(jù)分析體積密度：材料的體積密度主要與材質(zhì)和孔隙率有關(guān)。實(shí)驗(yàn)中所用三種磚成分相近（均以二氧化硅為主），因此主要考慮孔隙率的影響。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可看出，蒸壓灰砂磚的體積密度明顯大于另兩種磚。這是因?yàn)椋赫惩链u是以砂質(zhì)粘土為主要原料，在900-1

6、000攝氏度左右進(jìn)行燒結(jié)而成。由于其中的粘土被部分燒結(jié)，故具有較多的孔隙；頁(yè)巖磚是以頁(yè)巖為主要原料，頁(yè)巖的化學(xué)組成與粘土相近，但其顆粒細(xì)度不及粘土，故孔隙率也比較大；灰砂磚是以石灰和天然砂為主要原料，在0.8MPa，175攝氏度的條件下蒸養(yǎng)6小時(shí)而成，由其中的Ca(OH)2與SiO2反應(yīng)生產(chǎn)水化硅酸鈣凝膠而產(chǎn)生強(qiáng)度?；疑按u外觀光潔整齊，均勻密實(shí)，孔隙率較小。所以同樣的體積下，灰砂磚的實(shí)體積更大，質(zhì)量更大。因而體積密度更大。2、 蒸壓灰砂磚、燒結(jié)普通磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚(30分鐘)吸水率實(shí)驗(yàn)（1）吸水率概念材料能吸收水分的性質(zhì)稱(chēng)為吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。分為體積吸水率及質(zhì)量吸水率兩種：A、

7、質(zhì)量吸水率：材料在吸水飽和時(shí)內(nèi)部所吸水分的質(zhì)量占干燥材料總質(zhì)量的百分率。B、 體積吸水率：材料在吸水飽和時(shí)，內(nèi)部所吸收水分的體積占干燥材料的自然體積的百分率。在工程中一般采取質(zhì)量吸水率。（2）儀器設(shè)備電子稱(chēng)（稱(chēng)量6kg，感量50g）烘箱水糟（3）實(shí)驗(yàn)步驟磚樣在105烘干至恒重，取出冷卻后稱(chēng)量其質(zhì)量M（kg）作好標(biāo)記磚放入水槽中吸水30min取出試件，擦去表面的水分并稱(chēng)量其質(zhì)量M1（kg）（4）結(jié)果計(jì)算: 由質(zhì)量吸水率的計(jì)算公式有：W=（M1M）/ M ×100%W 材料的質(zhì)量吸水率 M1 材料在吸水飽和狀態(tài)時(shí)的質(zhì)量 M 材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（5）數(shù)據(jù)處理種類(lèi)吸水前質(zhì)量M（kg）吸水

8、后質(zhì)量M（kg）吸水率 W蒸壓灰砂磚2.8682.9863.95%燒結(jié)粘土磚2.2822.61412.70%燒結(jié)頁(yè)巖磚1.9462.17210.41%（6）結(jié)果分析由于材料中水吸收的水分是通過(guò)開(kāi)口孔隙所吸入的，因此，材料的開(kāi)口孔隙率越大，則材料具有的吸水率越大，材料吸水飽和時(shí)的體積吸水率就是材料的開(kāi)口孔隙率。具有細(xì)微而聯(lián)通孔隙且孔隙率較大的材料吸水率較大；具有粗大孔隙的材料，雖然水分容易滲入，但僅能潤(rùn)濕孔隙表面而不在孔內(nèi)存留，因而吸水率不高；密實(shí)材料以及孔隙以封閉的孔隙為主的材料吸水率相對(duì)較低。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，蒸壓灰砂磚的質(zhì)量吸水率明顯小于另兩種磚。這是因?yàn)椋涸谌N磚中，燒結(jié)粘土磚的粘土

9、部分被部分燒結(jié)，具有較多的孔隙，且多為開(kāi)口孔隙，孔隙率最大，所以質(zhì)量吸水率最大；燒結(jié)頁(yè)巖磚的孔隙率次之，且其中的孔隙比燒結(jié)粘土磚的粗大，水分在其中存留的程度遠(yuǎn)低于燒結(jié)粘土磚，故其吸水率明顯小于燒結(jié)粘土磚；灰砂磚是以石灰和天然砂為主要原料，在0.8MPa，175攝氏度的條件下蒸養(yǎng)6小時(shí)而成，由其中的Ca(OH)2與SiO2反應(yīng)生產(chǎn)水化硅酸鈣凝膠而產(chǎn)生強(qiáng)度?；疑按u外觀光潔整齊，均勻密實(shí)，孔隙率較小。所以在建筑中選用灰砂磚可以有比較好的防水性能，而使用粘土磚、頁(yè)巖磚要特別注意防水。但灰砂磚不宜用在高水流和高溫(大于200攝氏度)的地區(qū)，以免發(fā)生Ca(OH)2的濾析及Ca(OH)2和水化硅酸鈣凝膠的脫

10、水分解。3、 混凝土抗壓強(qiáng)度影響試驗(yàn)數(shù)值的因素（演示實(shí)驗(yàn)）（1）材料的強(qiáng)度定義材料的強(qiáng)度是指材料在外力作用下，抵抗破壞的能力。（2）試驗(yàn)內(nèi)容本次試驗(yàn)主要觀察一下4種規(guī)格的試塊：1)100X100X1002)100X100X100(墊膠皮)3)150X150X1504)100X100X300混凝土的組成材料相同,養(yǎng)護(hù)齡期一樣,試塊寸不同，形狀不同、受壓面約束狀況不同情況下對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)值的影響并觀察破壞形狀。（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備：（4）抗壓強(qiáng)度計(jì)算材料的抗壓強(qiáng)度如下式所示：f=P/A （計(jì)算精確至0.1 MPa）其中f 試件抗壓強(qiáng)度 單位 MPa P 試件破壞荷載 單位 kN A 試件受壓面積 單位 mm2

11、（5）數(shù)據(jù)處理以下為老師課件提供的數(shù)據(jù)： 序號(hào)試件尺寸（mm）抗壓荷載（KN）抗壓強(qiáng)度(MPa)抗壓強(qiáng)度平均值(MPa)破壞形狀圖示1100×100×10038838.838.0呈雙倒錐破壞，受壓面光滑，中間部分破壞嚴(yán)重39239.236036.02100×100×100 （受壓面墊膠皮）16016.017.1由于此時(shí)無(wú)環(huán)箍效應(yīng)，呈現(xiàn)縱向裂紋，受壓面滿(mǎn)布裂紋17217.218018.03150×150×15070431.330.5呈雙倒錐破壞，受壓面光滑，中間部分破壞嚴(yán)重，極限荷載增大68430.467229.94100×1

12、00×30028228.226.8當(dāng)試塊的長(zhǎng)大于邊長(zhǎng)的 31/2倍時(shí)，呈剪切破壞，極限荷載降低25025.027227.2在這次試驗(yàn)中，我們得到的數(shù)據(jù)如下：序號(hào)試件尺寸（mm）抗壓荷載（KN）抗壓強(qiáng)度(MPa)1100×100×100340342100×100×100 （受壓面墊膠皮）110113150×150×15084637.64100×100×30022422.4（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析： 材料強(qiáng)度除與其組成結(jié)構(gòu)等在內(nèi)的因素有關(guān)外，還與試件的表面形態(tài)、尺寸和形狀、含水狀態(tài)、溫度環(huán)境和加載速度有關(guān)。在在本次

13、混凝土強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中，主要討論試件尺寸、承壓面狀態(tài)等試驗(yàn)因素都對(duì)混凝土試件極限抗壓強(qiáng)度和破壞形狀有影響。A、試件尺寸：試件尺寸不同、形狀不同，會(huì)影響試件的抗壓強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果。從表中數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)其他條件一定時(shí)，立方體的邊長(zhǎng)越大，試件極限抗壓強(qiáng)度越低；當(dāng)其他條件一定時(shí)，且底面形狀相同時(shí)，試件高度越大，極限抗壓強(qiáng)度越低?！碍h(huán)箍效應(yīng)”對(duì)混凝土試件抗壓強(qiáng)度有提高作用。在相同條件下，試件的尺寸越小，測(cè)得的強(qiáng)度值越高；而尺寸越大，強(qiáng)度值越小，原因有下：一、“環(huán)箍效應(yīng)”。二、由于大試件內(nèi)存在的孔隙、裂縫和局部軟弱等缺陷的幾率大些，試件受力時(shí)就容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，故測(cè)得的強(qiáng)度值小，而小試件則相反。因此試件的尺寸要嚴(yán)

14、格按標(biāo)準(zhǔn)要求。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBJ10787混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件為標(biāo)準(zhǔn)試件。B、承壓面狀態(tài)：當(dāng)混凝土受壓面上有油脂類(lèi)潤(rùn)滑物（膠皮）時(shí)，則在受壓時(shí)，由于壓板與試件間摩擦阻力小，使得試樣可以較自由的進(jìn)行橫向膨脹，這樣就在試樣的承壓面上產(chǎn)生了垂直于加載方向的拉應(yīng)力，試件將出現(xiàn)垂直裂紋而破壞（如表中所示），故測(cè)得的強(qiáng)度值小。同時(shí)試件表面如粗糙或不平整，會(huì)引起應(yīng)力集中而使測(cè)得的強(qiáng)度值大為降低。因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須取試件的平整光潔的表面。C、“環(huán)箍效應(yīng)”混凝土試樣在受壓時(shí)，在沿加荷方向發(fā)生縱向變形的同時(shí)，也按泊松比效應(yīng)產(chǎn)生橫向變形。由于試驗(yàn)機(jī)的上下壓板的彈性模量比混凝土大5-15

15、倍，而泊松比則不大于混凝土的兩倍。所以，在荷載作用下，壓板的橫向應(yīng)變小于混凝土的橫向應(yīng)變，從而在摩擦力的作用下對(duì)試件的橫向膨脹起約束作用，對(duì)混凝土試件的測(cè)試強(qiáng)度有提高作用。愈接近試樣的端面，這種約束作用就愈大。在距離端面大約的范圍以外，這種約束作用才消失。這種約束作用，稱(chēng)為環(huán)箍效應(yīng)。環(huán)箍效應(yīng)示意圖如下：各試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析： 由第一，二組就可以知道試件的承壓面光滑時(shí)，其抗壓強(qiáng)度會(huì)大幅減小，就是由于“環(huán)箍效應(yīng)”消失的影響。由第一，三，四組數(shù)據(jù)對(duì)比可知：在相同條件下，試件尺寸越大，抗壓強(qiáng)度越低。對(duì)第一，三組，主要是因?yàn)殡S著尺寸的增大，臨界裂紋存在的幾率增加。對(duì)第一，四組，除了上面的原因，要考慮環(huán)箍效

16、應(yīng)。具體來(lái)說(shuō)就是在試驗(yàn)機(jī)的壓板和試件承壓面之間存在橫向摩擦阻力，越靠近試件承壓面該摩擦阻力的影響越顯著，大約在距試件承壓面為(31/2)a/2（a為試件的邊長(zhǎng)）以外的部分，該摩擦阻力的影響即將消失，所以第四組試件的中間一段不受環(huán)箍效應(yīng)的約束，強(qiáng)度降低。4 、混凝土抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn) （演示實(shí)驗(yàn)）（1）試驗(yàn)內(nèi)容本次試驗(yàn)主要觀察一下4種規(guī)格的試塊：1）C30普通混凝土2）C30鋼纖維混凝土3）C30輕骨料混凝土4）C80高強(qiáng)混凝土（2）抗折強(qiáng)度的計(jì)算材料的抗折強(qiáng)度和試件的幾何外形及荷載的施加方式有關(guān)。對(duì)于矩形截面的條形試件，當(dāng)其二支點(diǎn)間的中間作用一集中荷載時(shí)，抗折極限強(qiáng)度的計(jì)算式如下：ftm=(3PL)

17、/(2bh2)ftm 試件抗折強(qiáng)度 單位 MPaP 試件抗折荷載 單位 NL 試件兩支點(diǎn)間距離 單位mmb、h試件的寬和高 單位 mm（3）試驗(yàn)數(shù)據(jù)本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下：混凝土抗折最大破壞荷載數(shù)據(jù)（單位：KN）123平均強(qiáng)度C30普通混凝土12.013.810.1C30鋼纖維混凝土14.014.513.9C30輕骨料混凝土8.26.58.1C80高強(qiáng)混凝土18.418.520.4混凝土抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)（單位：MPa）123平均強(qiáng)度C30普通混凝土40.637.240.237.3C30鋼纖維混凝土41.645.443.441.3C30輕骨料混凝土22.021.024.821.5C80高強(qiáng)混凝土95.2

18、101.091.491.1以下為各斷面的形態(tài)描述：（4）結(jié)果分析A、強(qiáng)度等級(jí)的影響：由C30普通集料混凝土和C80普通集料高強(qiáng)混凝土曲線的對(duì)比，可知：強(qiáng)度越高，極限抗壓強(qiáng)度越高。觀察斷面形態(tài)可知C30普通集料混凝土的斷面不平整，是沿著過(guò)渡區(qū)的，骨料基本完好，而C80普通集料高強(qiáng)混凝土的斷面平整，是穿過(guò)骨料的。原因：對(duì)于C30普通集料混凝土，過(guò)渡區(qū)是明顯的薄弱區(qū)，故破壞是沿著過(guò)渡區(qū)的，斷面不平整。而C80普通集料高強(qiáng)混凝土的過(guò)渡區(qū)強(qiáng)度與骨料水泥石差不多，破壞就很均勻，斷面顯得平整。B、骨料類(lèi)型的影響：由C30輕骨料混凝土和C30普通骨料混凝土的對(duì)比可知：輕骨料混凝土較普通集料混凝土抗壓強(qiáng)度稍有降低，韌性明顯降低。輕集料混凝土的斷面平整，穿過(guò)骨料，普通集料混凝土斷面不平整，沿著過(guò)渡區(qū)。分析原因：輕骨料混凝土的骨料強(qiáng)度較低（低于過(guò)渡區(qū)），故斷面穿過(guò)輕骨料，顯得平整。普通集料混凝土，過(guò)渡區(qū)是明顯的薄弱區(qū)，故破壞是沿著過(guò)渡區(qū)的，斷面不平整。C、纖維含量的影響：由C30普通骨料混凝土摻入鋼纖維和C30普通混凝土的對(duì)比可知：摻入鋼纖維后，抗壓強(qiáng)度稍有增加，韌性明顯增加。C30普通骨料混凝土的斷面不平整，是沿著過(guò)渡區(qū)的，C30普通集料混凝土摻入鋼纖維的斷面不平整，沿著過(guò)渡區(qū)，但是可以看到鋼纖維被抽出。分析原因：摻入鋼纖維