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1、第 1 页共 7 页建筑材料实验报告姓名：赵超同组人姓名：李阳学号：2009010213 班级：水工 91 实 验 课 时间：2011.4.27 实验名称：砂石实验1. 实验目的1.1.了解砂、石质量的控制指标和相关参数的获取方法。1.2.为下一步的混凝土配合比设计提供关于砂、石的基本参数。2. 实验内容2.1.测定两种粒级分布的碎石(5-10mm & 10-20mm)间以不同比例混合所获得的捣实密度变化规律 。使用 10 升的容量筒，全班分组分别以如下的质量比例配制20kg的石子，测定其捣实密度。原始粒径(mm) 混合比例 (质量比 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5-1
2、0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10-20 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 实验步骤如下：（1）称取容量筒自身的质量m1。（2）称取以捣实状态填充容量筒的试样和容量筒的总质量m2。（3）由容量筒中试样的质量 (m2- m1)和容量筒的体积 (V)计算捣实密度。=m2- m1V2.2.测定砂的表观密度。实验步骤如下：（1）称取烘干的试样300g(m0)，装入盛有半瓶冷开水的容量瓶中，摇动容量瓶，使试样充分搅动以排除气泡。第 2 页共 7 页（2）打开瓶塞并添加水，使得液面与瓶颈500ml 刻度线平齐。塞紧瓶塞，擦干外面水分，称量其质量m1。（3）倒出瓶中的水和试样
3、，清洗瓶内外，在装入上述相同的冷开水至瓶颈500ml刻度线处。塞紧瓶塞，擦干外面水分，称量其质量m2。（4）取水的密度为 1g/cm3，用下述公式计算砂的表观密度(0.01g/cm3) sand=m0 m0+ m2- m12.3.砂的筛分析。实验步骤如下：(1)准确称取经 105烘干的试样500g，倒入由上到下为5.0mm, 2.5mm, 1.25mm, 0.63mm,0.315mm,0.160mm和筛底的套筛中。人工摇动套筛，筛分5-10min。然后称取上述各级筛的筛余，精确至1g。(2)计算分计筛余百分率 (精确至 0.1%)。(3)计算累计筛余百分率Ai (精确至 0.1%)，绘制砂的筛
4、分曲线，确定该砂所属分区。(4)计算砂的细度模数 (精确至 0.01)。Mx=A2+ A3+ A4+ A5+ A6- 5A1100 - A1式中A1， ，A6分别为公称直径为 5.0，2.5，, ，0.160mm 的筛上的累积筛余。其中以 Mx=3.7-3.1 为粗砂， Mx=3.0-2.3 为中砂， Mx=2.2-1.6 为细砂， Mx=1.5-0.7 为特细砂来评定该砂的粗细程度。3. 实验结果及分析3.1. 测定两种粒级分布的碎石(5-10mm & 10-20mm) 间以不同比例混合所获得的捣实密度变化规律。【实验数据 ： 】骨料粒径 （5-10mm ）0 3 4 5 6 7 10 骨料
5、粒径（10-20mm ）10 7 6 5 4 3 0 捣实密度（ kg/m3)1555 1635 1680 1675 1625 1710 1545 捣实密度 ( kg/m3)= = = 1630 1720 = = 第 3 页共 7 页平均捣实密度1555 1635 1680 1653 1672 1710 1545 根据实验结果，以细石含量（%）为横轴，捣实密度（ kg/m3）为纵轴作出捣实密度的变化图如下：【数据分析】（一）观察现象及相关信息得出本次试验的结论图中横坐标代表细骨料所占总质量的比例，纵坐标为碎石的捣实密度。1.整体趋势：随着细石含量的增加，混合石子的捣实密度经历“先增加后减少”的
6、趋势。2.局部特点：本次试验的混合石子中捣实密度最大的细石含量约在6070% 之间。峰值可达到 1700kg/m3以上。3.在细石含量为 0（全部由 10-20mm粒径的粗石子构成）和100% （全部由 5-10mm粒径的细石子构成）时，捣实密度很低，只有1550kg/m3左右。（二）对实验结果的相关分析和思考对混合石子捣实密度先增后减的理解和解释：由单个粒径的石子组成的石子之间空隙比较大，通常我们以均匀球体进行假设，则不难想到，如果由粒径较小的石子填充到粒径较大的石子的空隙中时，在石子的表观体积不变的前提下，石子的质量会有所增加，这就直接导致石子的捣实密度的增加。当较小粒径石子过多时，多出来
7、的较小粒径石子自己堆积，堆152015401560158016001620164016601680170017200%20%40%60%80%100%捣实密度 细石含量曲线捣实密度 /kg/m3细石百分含量/%第 4 页共 7 页积密度小于 2 种碎石掺合的堆积密度。当较大粒径石子过多时，较小粒径石子不能完全填充较大粒径石子孔隙，捣实密度也会降低。在我们的实验中石子有两种粒径的石子组成，根据上述原理，单粒径时捣实密度最小，混合粒径时捣实密度有所增加，和实验结果相符。理论上混合石子捣实密度应随着细石的含量变化连续变化，此函数关系为一个单峰上凸函数，存在唯一的最大值点，但是由于实验中的实验数据较少
8、，而且实验人员的称量手段不同等原因，实验的曲线体现出一定的不规律性，但是不影响我们对实验结论的验证，如果在理论分析的基础上我们对实验数据进行适当的取舍，比如舍去40% 一组数据，那么实验结果将如下图所示，我们可以较清晰的看到，单峰性质。当然这也不能完全准确的反映捣实密度和细石含量的关系，具体实际的工程中还要通过具体实验和经验进行控制。根据混合石子理论猜想决定最佳细石含量的因素：首先，假定较细的石子粒径足够小，则该小粒径的石子可以将大粒径的空隙填满，这样，孔隙率减小，填充率高，就使得混合石子的捣实密度大大增加，如果小粒径的石子不足够小，则不能将较大粒径的石子的空隙填满，捣实密度的增加程度就不如小
9、粒径石子。所以大小粒径的粒径比例可能是一个影响因子。其次，由于实际石子中并非我们假定的均匀球体，而是呈现不规则的形状，可以想见如果石子的形状比较规则可以重复排列，则很有可能使得在一定的振捣条件下达到较大的捣实密度，即达到较小的孔隙率，较大的填充率，因此可以想见，石子的形状也是一个影响因子。再次，大小石子的密度不同也可能影响混合石子的捣实密度。1500155016001650170017500%20%40%60%80%100%捣实密度 细石含量曲线捣实密细石第 5 页共 7 页当然，还有可能与容器的边壁效应等其他一些因素相关。（三）对实验误差的思考与分析通过对上述的实验进行分析，本实验中存在着较
10、大误差，表现在以下几个方面：曲线并非单峰函数， 且去掉一个显然错误的结果后仍然有误差过大的嫌疑。实验数据过少，测得的点不足以描画一个较清晰曲线。分析原因如下： 整体上，不同小组对实验的要求和理解不同，导致测得的捣实密度具有不可避免的类似于“起点不同”的系统误差。这可能是实验误差产生的最主要原因。 鉴于时间原因和实验条件所限，各小组进行实验的过程中都有不同程度的混合不均匀的情况， 这使得实验的各组在进行自己组的测量的时候不能保证准确测量。各组测出的数据其可比较性本身较低。3.2. 测定砂的表观密度。【实验数据】：?(g) ?(g) ?(g) 300 837 652 则所测砂的表观密度为：sand
11、=m0m0+ m2- m1=300300 + 652 - 837= 2.61（g/cm3）结果分析：本实验的实验数据比较简单，在课余与其他组进行比对时发现实验数据相差不大，证明这个实验比较可控，定量性比较好。另外，此实验虽比较简单，仍有值得关注的细节，如：装砂时漏砂可能会导致实验的失败，加水需要注意冲砂并加至刻度线处等。本实验主要在于测定砂的表观密度，通过砂的表观密度和捣实密度，堆积密度作比较，体会砂的孔隙率的大小。3.3. 砂的筛分析第 6 页共 7 页【实验数据】沙筛分析结果筛孔尺寸（mm ） 分筛余量（g） 累计筛余量（g）分筛余百分率累计筛余百分率5.00 62 62 12.4% 12
12、.4% 2.50 81 143 16.2% 28.6% 1.25 52 195 10.4% 39.0% 0.630 56 251 11.2% 50.2% 0.315 153 404 30.6% 80.8% 0.16 60 464 12.0% 92.8% 筛底36 500 7.2% 100.0% 总质量500 100.0% 【数据处理与分析：】（1） 通过筛分曲线进行数据分析。实验的筛余总质量差小于5g，实验数据合格。 试验中所测砂的筛分曲线如下图（筛孔直径按正比刻画）： 将筛分析结果刻画在砂颗粒级配曲线上，得到砂的分区曲线如下：0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0
13、%70.0%80.0%90.0%100.0%012345砂筛分析结果砂筛分析结果筛孔直径 /mm第 7 页共 7 页（说明：其中的横坐标中的0、1、2、3、4、5 分别代表公称直径0.160、0.315、0.630、1.25、2.50、5.00mm。 ）根据线型的不同可以看出所得的实验砂基本处于二区砂区间内，根据粒径为0.630mm的百分率也可以判断该试验用砂属于二区砂。但该试验用砂并不完全在二区内，说明试验用砂不太合格，大粒径砂含量偏少。（2）通过计算细度模数分析实验数据。Mx=A2+ A3+ A4+ A5+ A6- 5A1 500 - A1=143 + 195 + 251 + 404 +
14、464 - 5 62500 - 62= 2.62由于实验所测量砂的细度模数Mx= 2.62，满足 2.3 Mx3.0，故可以判断：实验所测砂为中砂。本实验的总结：在操作过程中，由于砂使用的质量较小，所以筛得一定要充分，测量质量时要小心不让砂子（尤其是很小的筛孔留下的细沙）落到桌上。另外在记录数据的时候不能粗心大意，这一点我们组在做实验的过程中出现了比较严重的失误，导致筛砂结束核对质量时发现质量少了整整80 克，实验必须重新进行，造成了时间的浪费。通过本次实验，我学习了砂分析的基本方法，对砂石的空隙有了更深的理解，也掌握了一些基本的实验技能。0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00% 70.00%80.00%90.00%100.00%012345实验砂级配一区右一区左二区左二区右三区左三区右
