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建筑材料试验报告 姓名： 学号： 课程名称： 宋晓璐 2006010158 同组人姓名： 班级： 周亦威 结63 实验课时间： 20071106 第一课 建筑材料的基本性质实验 1. 实验目的 1.1. 掌握材料密度、体积密度和表观密度的定义和测定方法 1.2. 掌握材料吸水率的定义和测定方法 1.3. 掌握材料强度的分类和影响因素 1.4. 了解混凝土试件荷载-挠度曲线的测定方法 2. 实验内容 2.1. 测定蒸压灰砂砖、烧结粘土砖和烧结页岩砖的体积密度和质量吸水率 预备知识： 材料密度是指材料在绝对密实状态下(仅包含实体积)单位体积的质量。材料表观密度是指材料在自然状态下（含实体积和封闭空隙）单位体积的质量。材料体积密度是指材料在包含实体积、开口和封闭空隙的状态下，单位体积的质量。本实验测材料的表观密度。 材料的吸水率可分为： 质量吸水率：材料在吸水饱和时，内部吸收水分的质量占干燥材料总质量的百分率。 体积吸水率：材料在吸水饱和时，内部吸收水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。 质量吸水率与体积吸水率之间的关系：wv=wmρ0（ρ0为材料的表观密度） 三种砖的组成、烧成制度和特性： 粘土砖：以砂质粘土(主要化学成分是SiO2，Al2O3和Fe2O3)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w的孔隙，且多为开口孔隙，所以吸水率较大。 页岩砖：以页岩为主要原料，页岩的化学组成与粘土相近，但因其颗粒细度不及粘土，故塑性较差，制砖时常需掺入一定量的粘土，以增加可塑性。 灰砂砖：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。但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。 1
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2.1.1. 测定蒸压灰砂砖、烧结粘土砖和烧结页岩砖的体积密度实验步骤 （1）测定砖的质量m。 （2）用直尺测量试件的尺寸（精确至mm）并计算其体积。对六面体的试件，需在长、宽、高各个方向测定三处，取其平均值并计算体积V。 （3）材料的体积密度=m/V；单位kg/m3。(精确至10 kg/m3) 2.1.2. 测定蒸压灰砂砖、烧结粘土砖和烧结页岩砖的质量吸水率实验步骤 （1）测定砖的初始质量m0。 （2）将试件放入容器并逐次加水，以使得试样中的开放空隙均被水所填充。 （3）30分钟后，取出试件，抹去表面水分以使其处于饱和面干状态，称量其质量m1。 （4）使用如下公式计算砖的质量吸水率 (精确至0.01%)： wm?m1?m0m02.2. 观察加荷速率、试件尺寸和承压面状态对混凝土试件抗压强度和破坏状态的影响 这是老师演示的实验，分别用五块混凝土试件考察了加荷速率、试件尺寸和承载面状态对混凝土试件极限抗压强度影响。 （1）考察加荷速率和承载面状态的影响：三块尺寸相同（100*100*100mm）的混凝土试件，第一块和第二块直接承压，加荷速率分别为5kN/s和10kN/s；第三块试件上下表面都垫上胶片承压，加荷速率为5kN/s。记录仪器测出的极限抗压强度。 （2）考察试件尺寸的影响：分别用两块不同尺寸（150*150*150mm和100*100*300mm）的试件直接承压， 150*150*150mm的试件使用加荷速率11.25kN/s，100*100*300mm的试件使用加荷速率5kN/s（用100*100mm底面承压），记录仪器测出的极限抗压强度。 2.3. 用Toni 200kN抗折试验机演示混凝土试件荷载-挠度曲线的测定方法 这也是老师演示的实验，使用设备为德国Toni 2071型伺服控制抗折试验机（最大量程：200kN；可进行力控制加载或位移控制加载）。使用试样为尺寸为100*100*450mm的混凝土试样。测试时试样跨距为300mm。三点加载，使用如下的公式计算混凝土的极限抗折强度。 f3?3Pl2bh2 3. 实验结果及分析 3.1. 测定蒸压灰砂砖、烧结粘土砖和烧结页岩砖的体积密度和质量吸水率实验结果 3.1.1. 实验数据处理 2
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（1） 页岩砖：初始质量m0=2.422kg，吸水后质量m1=2.592kg 测量次序 长/cm 宽/cm 高/cm 1 23.39 11.12 5.08 2 23.45 11.05 5.01 3 23.29 11.10 4.98 平均值/cm 23.38 11.09 5.02 体积V/cm3 1301.61 可得页岩砖密度ρ= m0/V=1.86×103kg/m3，质量吸水率 w m ? 1 0 =7.02% （2） 粘土砖：初始质量m0=2.452kg，吸水后质量m1=2.581kg 测量次序 长/cm 宽/cm 高/cm 1 23.93 11.38 5.21 2 23.96 11.48 5.23 3 23.79 11.29 5.20 平均值/cm 23.89 11.38 5.21 体积V/cm3 1416.43 m?mm0可得页岩砖密度ρ= m0/V=1.73×103kg/m3，质量吸水率 w m ? =5.26% （3） 灰砂砖：初始质量m0=2.963kg，吸水后质量m1=3.077kg 测量次序 长/cm 宽/cm 高/cm 1 24.09 11.47 5.48 2 24.10 11.50 5.42 3 24.06 11.51 5.44 平均值/cm 24.08 11.49 5.45 体积V/cm3 1507.90 m1?m0m0可得页岩砖密度ρ= m0/V=1.97×103kg/m3，质量吸水率 m1?m0w? m =3.85% m0材料类别与密度和质量吸水率关系用直方图表示如下： 材料类别与密度关系直方图200019501900185018001750170016501600页岩砖粘土砖灰砂砖材料类型与质量吸水率关系直方图密度8.00%7.00%6.00%5.00%4.00%3.00%2.00%1.00%0.00%质量吸水率页岩砖粘土砖灰砂砖 3
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3.1.2. 结果及分析： 实验结论：（1）材料表观密度从大到小排列为蒸压灰砂砖>烧结页岩砖>烧结粘土砖。 （2）质量吸水率从大到小排列为烧结页岩砖>烧结粘土砖>蒸压灰砂砖。 对结果的分析： （1）材料的表观密度是自然状态下单位体积的质量，自然状态下的体积指材料真实体积与材料内部所含空隙之和，因此影响材料表观密度的两大因素为本身材质和孔隙率的大小。 从第一页的预备知识可知，三者的主要材料均为二氧化硅，蒸压灰砂砖以磨细SiO2与Ca(OH)2在蒸压条件下水热合成水化硅酸钙凝胶，结构均匀密实，外观光洁整齐孔隙率低，所以实际体积占全部体积的比例大，所以表观密度就大了。烧结的砖孔隙率取决于煅烧的温度和时间，所以波动性较大。而页岩砖页岩密度略大于混合材料密度，所以页岩砖密度稍大于粘土砖密度。 （2）材料通过开口孔隙吸入水分，所以开口孔隙越大，吸水率越大。烧结页岩砖表面最粗糙，孔隙率最大，所以吸水率最高，粘土砖次之，而灰砂砖均匀密实，外观光洁整齐孔隙率低，所以吸水率最小。 所以蒸压灰砂砖的防潮性能最好，但也不宜用在高水流和高温(大于200摄氏度)的地区。而用页岩砖和粘土砖时应注意做好防潮措施。 3.2. 加荷速率、试件尺寸和承载面状态对混凝土试件极限抗压强度影响的测试结果 所得数据表格如下： 考察因素 加荷速率 5kN/s(0.5MPa/s) 加荷速率 & 承压面状态 10kN/s(1.0MPa/s) 5kN/s(0.5MPa/s) 11.25kN/s(0.5MPa/s) 150*150*150mm 试件尺寸 5kN/s(0.5MPa/s) 100*100*300mm 直接接触 346.4 有错位，剪切破坏 100*100*100mm 试件尺寸 承压面状态 直接接触 直接接触 垫胶片 直接接触 极限荷载 （kN） 396.5 419.0 121.0 806.0 破坏后形态 双倒锥形裂纹 双倒锥形裂纹 承压面出现蛛网状裂纹，竖向裂开 双倒锥形裂纹 分析所得数据和现象，可以得出以下结论： （1）当试件尺寸和承压面状态不变时，加荷速率越大，混凝土试件极限抗压强度越大。 （2）当试件尺寸和加荷速率不变时，若在承压面上垫上胶片，其抗压强度明显减小。 （3）当加荷速率和承压面状态不变时，承压面面积越大，抗压强度越大，而高宽比越大，抗压强度越小。
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对结果的分析： （1）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，这就是环箍效应。离压板越远，环箍效应越小。当混凝土的受压面光滑（如垫胶片）时，压板与试件之间的摩擦力减小，环箍效应减小，所以试件出现垂直裂纹，强度降低。 （2）当高宽比相同，承压面积越大时，环箍效应越小，而体积大的试件存在孔隙裂缝等的几率也较大，所以强度小。而当承压面积一样，高宽比加大时，承压面容易与水平面产生微小倾角，而且试件内部剪切应力增大，而环箍效应只在一定范围内存在，高度增加，环箍效应减小，抗压强度也减小。 3.3. 用Toni 200kN抗折试验机测定混凝土试件荷载-挠度曲线实验结果 （1）总体图示： 2500020000 C80 normal agg C30 normal agg C30 normal agg with fiber C30 light agg10000荷载(N)150001000050000012500000.00.10.20.30.4 0.50.60.70.8345 位移(mm) 5
报告一-建筑材料基本性质(song)
