土木工程材料实验教学指导书

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1、土木工程材料实验教学指导书英文名称：Materials of Civil Engineering深圳大学建筑与土木工程学院土木系土木工程材料试验指导书1. 前言1.1试验目的：通过材料的常规试验操作，了解试验设备、操作步骤，掌握材料质量的检验方法及相关的标准和规范要求，熟悉测试原理，为今后合理使用、正确鉴别、检测材料及进行科学研究奠定基础，并通过试验加深理解和进一步巩固所学过的理论知识。竖立“四培养”观念。即培养学生独立进行材料质量检验的能力；培养学生严谨的认真的科学态度；培养学生善于思考，勇于探索，独立分析问题和解决问题的能力，培养学生分工明确，互相协作的精神。1.2试验要求：1、注意的问题

2、（1）在了解建筑材料技术性能和质量标准的基础上，理解其含义，才能更好地理解其标准。要求试验前必须予习，并提出相关问题（思考题）让学生带着问题予习，思考。 （2）不同材料的取样方法、试样数量等不尽相同，应加以区别。 （3）检验方法是试验的重点之一，是鉴别材料质量和手段，是试验课的重要环节，直接影响测试数据，必须要求学生以严密的工作，严谨的态度，严格的操作等科学思想对待整个试验过程。 （4）试验报告是试验课内容之一，应该有创新，有新意，能提出问题，并培养独立分析和解决问题的能力。 2试验技能训练试验予习报告：试验之前进行予习，初步了解内容、目的、基本原理，感悟理论与实践的区别，找出问题，这样可带着

3、问题进行试验，加深印象，加深理解。试验报告：实验该掌握的内容基本体现在实验报告中。其试验报告的形式可以不同，但内容基本一致，有试验名称、试验内容、试验目的、试验原理、测试数据、数据处理、结果评定及分析等，同时要求在试验报告中反映出予习报告中提出的问题，新观点的提出并设想解决方案，总之，试验中应启发学生发散思维，善于思考，勇于创新。1.3试验数据处理： 1误差理论 （1） 误差的概念：做任何一项试验时，所测定的数据必然有误差，尽管所使用的仪器设备，试验方法，试验条件相同，但测试结果往往存在与被测体实际状况之间的差异，造成这种差异的原因是众多的，如仪器本身精度，测试人员的技术水平，测试环境等，对测

4、试结果都不会存在完全一致的影响，这种测试结果与真值（因真实值无法确定，通常取与之接近的实际值代替）之间的差异称为测量误差，这种误差的存在具有必然性和普遍性。一般称之为误差公理，即测量结果都有误差，误差自始自终存在于一切科学试验和测量的过程中。 （2）误差的种类：误差来源于设备误差，测量误差，环境误差，人员误差，方法误差等多方面，但就其性质可分为三类：系统误差：在测量过程中不发生改变或遵循一定规律变化的误差，称为系统误差。如天平砝码不准确产生测量始终恒定不变的仪器误差；测试人员生理特点造成读数偏高，偏低误差；仪器度盘指针偏心造成每转一周误差相同的周期性变化的误差等，这种误差的产生原因明确误差大小

5、可确定。通过产生原因的分析，采取有关措施，就可消除中减弱系统误差，避免对测试结果的影响。通常所说的准确度就是反映系统误差大小的程度。过失误差（粗大误差，粗误差）：由于操作者本身的主观原因（如责任心差，工作不认真，过度疲劳等而造成操作失误，读数错误，计算错误等误差）或测量仪器自身不合格等造成的误差称为过失误差或粗误差，这种误差是无规律的，超出规定条件下产生的，导致试验结果是错误的。因此这种误差必须消除，凡含有过失误差的数据均应舍去。偶然误差（随机误差）：随机误差是指在测试过程中反复测量同一量值时，误差以不确定的方式变化，没有规律性，其大小和特点随机变化的误差。产生随机误差的原因有客观条件的偶然变

6、化，仪器结构不稳定，试样本身不均匀等，这种误差的特点是变化频繁，复杂，无法掌握其规律。任何测试中的随机误差是无法消除和避免的，而且其变化大小无法控制和测定。但可以通过大量试验找出误差的分布规律，用统计法对数据分析和处理后，确定误差的范围，得出最可靠的结果。通常所说的精密度就是反映随机误差的大小程度。可见，精密度和准确度的综合影响可反映出测量值与真值的接近程度，测量值与真值越接近，可以说测量值的精确度越高，系统误差和偶然误差就越小，精密度、准确度、精确度从不同角度反映了测试误差，但意义不同。2数据处理数字修约：各种测量，计算的数值都需要按相关的计量规则进行数字修约。数字修约时应遵循以下规则。（1

7、）在拟舍去部分的数字中，若左边第一个数字小于5（不包括5），则舍去，即拟保留的末位数字不变；例：将54.343修约到只保留一位小数，则在54.343中，拟舍去数字为43，拟保留数字为54.3，拟保留数字的未位数（修约数字）为3，据上条规则，拟舍去数字中左边第一个数字为4，小于5，则舍去。拟保留的末位数不需要修约即不变，仍为3。则修约结果为51.3。（2）在拟舍去部分的数字中，若左边第一个数字大于（不包括5），则进一，即拟保留的末位数字加一；例：将54.383修约到只保留一位小数，按上条规则，拟舍去数字左边第一个数字为8，大于5则进一，拟保留的末位数3需修正，则加1为4，修约结果为54.4。 （

8、3）在拟舍去部分的数字中，若左边第一个数字等于5而其右边的数字并非全部为零，则进一，即所拟保留的末位数字加一；例：将54.3501修约到只保留一位小数，拟舍去部分数字中501左边第一个数字等于5，而右边的数字01并不全是零，则进一，拟保留的数字中51.3的末位数3需修正为4，则修约结果为54.4。 （4）在拟会去部分的数字中，若左边第一个数字等于5而其右边数字皆为零，所拟保留的未位数若为奇数则进一，若为偶数（包括0）则不进；例：将54.3500修约到只保留一位小数。拟舍去部分左边第一个数字等于0，而右边数字皆为零，拟保留数字54.3中未位数为3，是奇数则进一，3修正为4，则修约结果为54.4，

9、例：将54.8500。修约到只保留一位小数，则修约结果为54.8。以上修约规则称为“四舍六入五成双法则”，记忆口决：五下舍去五上进。单收双弃指五整。（5）所舍去数字若为两位以上数字，不得连续修约；例：将53.4586修约为整数，应修约为53，而不能修约为54（53.45953.4653.554） （6）凡标准中规定有界数值时，不允许采用数字修约的方法；例：含水率测定中，2次测定值与平均值之差不得大于0.3%，即最大差值0.03，而不能将0.031修约为0.03。数字记录：在所有的试验中都离不开数据记录，而数字记录的正确与否，影响到计算精度，所以也应按相应的规则进行记录。 记录测量数据时，只保留

10、一位可疑（不确定）数字。在数据计算时，当有效数字（指测量中实际能测得的数字）确定之后，其余数字应按修约规则一律舍去。当表示精确度（通常反映综合误差大小的程度）时，一般只取一位有效数字。试验一 水泥技术性能检验试验要求（1）试验室温度为17 25，相对温度大于50%。养护室温度为202，相对温度大于90%。（2）试验用水应是洁净的淡水，有争议时也可采用蒸馏水。（3）水泥试样就充分搅拌均匀，并通过0.9mm方孔筛，记录其筛余物情况。（4）试验用材料、仪器、用具的温度与试验室一致。一、水泥细度（80um筛筛析法）检验GB1345-19911、试验原理及方法通过80um筛析法测量筛网上所得筛余量（即大

11、于80um的颗粒含量）占试样总质量的百分数来表示水泥样品的细度。细度检验方法有负压筛法，水筛法和干筛法三种。GB175-1992，GB1344-1992，当三种检验方法测试结果发生争议时，以负压筛法为准。本指导书针对干筛法。2、试验目的及标准通过80um筛析法测定筛余量，评定水泥细度是要达到标准要求，若不符合标准要求，该水泥视为不合格。GB175-1999、GB1344-1999GB12958-1999规定，普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥，火山灰硅酸盐水泥，粉煤灰硅酸盐水泥，复合硅酸盐水泥等，80um方孔筛筛余量不得超过10%。3、主要仪器（1）负压筛：采用边长为0.080mm方孔铜死筛网，并

12、附有透明的筛盖。（2）天平、最大感量100g,分度值不大于0.05g。（3）负压筛仪。4、试验步骤要点及注意事项（1）试样经烘干至恒量后，冷却至室温过筛（0.9mm方孔筛），称取25g试样。（2）将试样置于洁净负压筛上，盖上筛盖。（3）启动负压筛并连续筛析2min, 期间如有式样黏附于筛盖，可轻轻敲打筛盖使其落下。（4）筛毕取下，用天平称取筛余物的质量，精确至 0.05g。注意事项：筛子必须保持洁净，定期检查。5、数据处理及试验结果（1）水泥试样筛余百分数按下式计算：F =Rs /m100式中：F 水泥试样的筛余百分数%Rs水泥筛余物的质量g。m水泥试样的质量g。结果计算至0.1%（2）结果评

13、定当水泥筛余百分数F10%时为合格。 二、水泥标准稠度用水量检验GB/T1346-20011、试验原理及方法水泥标准稠度的净浆对标准试杆（或试锥）的沉入具有一定阻力，通过试验不同的含水量水泥净浆的穿透性，以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量。水泥标准稠度用水量的测定有两种方法即标准法和代用法。2、试验目的和标准水泥的凝结时间、安定性均受水泥浆稠稀的影响，为了不同水泥具有可比性， 水泥必须有一个标准稠度，通过此项试验测定水泥浆达到标准稠度时的用水量，作为凝结时间和安定性试验用水量的标准。GB/T1346-2001规定，当采用代用法时；以试锥下沉深度28 mm2mm时的净浆为标准稠度净浆，其拌合

14、水量为该水泥的标准稠度用水量（调整水量法）或标准稠度用水量P=33.40.185S（不变水量法）。本指导书针对代用法。3、主要仪器（1）水泥净浆搅拌机（2）代用法维卡仪（3）量水器（最小刻度为0.1Ml，精度1%）天平（分度值不大于1g最大称量不小于1000g）4、试验步骤要点及注意事项 （1）水泥净浆的拌制同标准法（1）、（2）条 （2）采用代用法测定水泥标准稠度用水量时，可采用调整水量法或不变水量法，采用调整水量法时拌和水据经验确定，采用不变水量法时拌和水用142.5ml。 （3）水泥净浆搅拌结束后，立即将拌和好的水泥浆装入锥模中，用小刀插捣，轻振数次，刮去多余的净浆，抹平后迅速放至试锥下

15、面固定的位置上，将试锥与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝1s-2s后，突然放松，让试锥垂直自由沉入净浆中，到试锥停止下沉或释放试锥30s时，记录试锥下沉深度。注意事项：（1）锥卡仪的金属棒能自由滑动；（2）调整至试锥（柱）接触锥模顶面（玻璃板）时指针时对准零点；（3）沉入深度测定应在搅拌后1.5min的内完成；（五）数据处理及试验结果用调整水量方法测定时，以试锥下沉深度为28mm2mm时的净浆为标准稠度净浆，其拌和水量为该水泥的标准稠度用水量（P），水泥质量百分比计。用不变水量方法测定时，据试锥下沉深度S（mm）按下式计算得标准稠度用水量（P）%。P = 33.40.185S标准稠度用水量也可从仪器上对应的标尺上读取，当S13mm时，应改用调整水量法测定。三、水泥凝结时间检验GB/T1346-2001*（演示）（一）试验原理及方法通过测定试针沉入标准稠度水泥净浆至一定深度所需的时间来表示水泥初凝和终凝时间。