1、项目三普通混凝土试验百色职业学院 百色职业学院建筑材料检测校内实训指导书校内编委： 银金灿 李建国 蓝太政 企业编委： 韦秀暖 黄炳棋 百色职业学院土建教研组 广西大兴建设有限公司 2016年联合编制 前言建筑材料实验是重要的实践性教学环节，是建筑材料教学的重要组成部分。通过实验能够丰富建筑材料的理论知识，加深对材料知识的理解；从而更好地掌握建筑材料知识，为今后从事施工、设计、科学研究打下良好的基础。 本指导书是根据央财支持我院建设特色项目内容编写，结合校企合作、及现有实训室设备专门制定的、符合百色地区、百色职业学院建筑材料检测类的方案，建筑企业工程师指导，以实验目的、实验操作、实验报告为主。
2、供全校开设建筑材料课的老师、实验室人员及同学使用。 由于本指导书为初次编写，编者水平有限，有不妥之处，敬请批评指正。学生实验规则 一、学生实验前，必须按实验指导书的要求做好预习，明确实验目的、方法和步骤，做好准备工作，经教师检查后方可进行实验。迟到者，不得参加实验。 二、学生听从教师指导，严肃认真地进行实验，实事求是地做好实验记录。实验结束时把实验记录交指导教师审阅签名。 三、实验时不准动用与实验无关的仪器设备，不得动用他组的仪器、工具、元件与材料。 四、实验时要注意安全，严格遵守操作规程进行实验，遇到事故要立即采取安全措施，并及时向指导教师报告。 五、做完实验必须整理好仪器、设备，清扫实验场
3、所，经教师检查后，方可离开实验室。 六、实验报告必须自己独立完成，不符合要求的实验报告退回重做。 七、因无故旷课、迟到缺做的实验，一律不予补做，成绩为零。 八、实验室内必须保持安静，不准高声喧哗，不准吸烟，不准随地吐痰和乱抛纸屑杂物。 九、爱护仪器、设备和工具。节约水、电和材料。因责任事故损坏仪器、设备和工具 者，均应检查其原因，做出书面检查报告，并视具体情节按规定赔偿。 十、凡违反实验室有关规定者，教师将提出批评，必要时令其停做实验。情节严重者，教师要及时向有关领导报告，以便作出处理。基础知识在建筑施工中，要对大量的原材料和半成品进行试验，取得大量数据，对这些数据进行科学的分析，能更好的评价
4、原材料或工程质量，提出改进工程质量，节约原材料的的意见，现简要介绍常用的数理统计方法。1 平 均 值 1算术平均值 这是最常用的一种方法，用来了解一批数据的平均水平，度量这些数据的中间位置。 式中 算术平均值； Xl，X2，Xn各个试验数据值； X各试验数据的总和； n试验数据个数。 2均方根平均值 均方根平均值对数据大小跳动反映较为灵敏，计算公式如下： S=式中 S各试验数据的均方根平均值； Xl，X2，Xn各个试验数据值； X2各试验数据平方的总和； n试验数据个数。 3加权平均值 加权平均值是各个试验数据和它的对应数的算术平均值。计算水泥平均标号采用加权平均值。计算公式如下： 式中 X加
5、权平均值； Xl，X2，Xn各试验数据值； 各试验数据值和它的对应数乘积的总和。 g各对应数的总和。2 误差计算1.范围误差范围误差也叫极差，是试验值中最大值和最小值之差。例如：三块砂浆试件抗压强度分别为5.21，5.63，5.72MPa，则这组试件的极差或范围误差为：5.72-5.21=0.51MPa2算术平均误差算术平均误差的计算公式为：式中 a算木平均误差； Xl，X2，Xn各试验数据值；试验数据值的算术平均值； n试验数据个数， 绝对值。 例：三块砂浆试块的抗压强度为5.21，5.63，5.72 MPa，求算术平均误差。 解：这组试件的平均抗压强度为5.52 MPa，其算术平均误差为：
6、 3均方根误差（标准离差、均方差） 只知试件的平均水平是不够的，要了解数据的波动情况，及其带来的危险性，标准离差(均方差)是衡量波动性(离散性大小)的指标。标准离差的计算公式为：式中S标准离差(均方差)， Xl，X2，Xn各试羞数据值， 试验数据值的算术平均值； n实验数据个数。例：某厂某月生产10个编号的325矿渣水泥，28d抗压强度为37.3、35.0、38.4、35.8、36.7、37.4、38.1，37.8，36.2，34.8MPa，求标准离差。解：10个编号水泥的算术平均强度MPa Xl X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X1037.5 35.0 38.4 35.8 3
7、6.7 37.4 38.1 37.8 36.2 34.8 0.5 1.8 1.6 -1.0 -0.1 0.6 1.3 1.0 -0.6 2.00.25 3.24 2.56 1.0 0.01 0.36 1.69 1.0 0.36 4.0 =14.47标准离差MPa3数值修约规则试验数据和计算结果都有一定的精度要求，对精度范围以外的数字，应按属数值修约规则(GB81787)进行修约简单概括为：“四舍六入五考虑，五后非零应进一，五后皆零视奇偶，五前为偶应舍去，五前为奇则进一”。1在拟舍弃的数字中，保留数后边(右边)第一个数小于5(不包括5)时，则舍去。保留数的末位数字不变。例如：将14.2432 修
8、约后为14.22在拟舍弃的数字中保留数后边(右边)第一个数字大子5(不包括5)时，则进一。保留数的末位数字加一。 例如：将26.4843修约到保留一位小数。 修约前26.4843修约后26.53在拟舍弃数字中保留数后边(右边)第一个数字等于5，5后边的数字并非全部为零时，则进一。即保留数末位数字加一。 例如：将1.0501修约到保留小数一位。 修约前：1.0501 修约后：1.14在拟舍弃的数字中，保留数后边(右边)第一个数宇等于5，5后边的数字全部为零时，保留数的末位数字为奇数时则进一，若保留数的末位数字为偶数(包括“0”)则不进。 例如：将下列数字修约到保留位小数。 修约前0.3500 修
9、约后0.4 修约前0.4500 修约后0.4 修约前1.0500 修约后1.05所拟舍弃的数字，若为两位以上数字，不得连续进行多次(包括二次)修约。应根据保留数后边(右边)第个数字的大小，按上述规定次修约出结果例如：将15.4546修约成整数： 正确的修约是： 修约前15.4546 修约后15不正确的修约是：修约前 一次修约 二次修约 三次修约 四次修约（结果） 15.4546 15.455 15.46 15.5 164可疑数据的取舍在一组条件完全相同的重复试验中，当发现有某个过大或过小的可疑数据时，按数理统计方法给认鉴别并决定取舍。最常用的方法是“三倍标准离差法”。其准则是 3。另外还有规定
10、 2时则保留，但需存疑，如发现试件制作，养护，试验过程中有可疑的变异时，该试件强度值应予舍弃项目一 建筑材料力学试验试验一 金属材料拉伸试验（一）低碳钢与铸铁拉伸试验实验目的1、测定低碳钢的屈服强度REh 、ReL及Re 、抗拉强度Rm 、断后伸长率A和断面收缩率Z 。2、测定铸铁的抗拉强度Rm和断后伸长率A。3、观察并分析两种材料在拉伸过程中的各种现象（包括屈服、强化、冷作硬化和颈缩等现象），并绘制拉伸图。4、比较低碳钢（塑性材料）与铸铁（脆性材料）拉伸机械性能的特点。使用设备液压万能试验机、游标卡试样本试验采用经机加工的直径d =10 mm的圆形截面比例试样，其是根据国家试验规范的规定进行
11、加工的。它有夹持、过渡和平行三部分组成（见图21），它的夹持部分稍大，其形状和尺寸应根据试样大小、材料特性、试验目的以及试验机夹具的形状和结构设计，但必须保证轴向的拉伸力。其夹持部分的长度至少应为楔形夹具长度的3/4（试验机配有各种夹头，对于圆形试样一般采用楔形夹板夹头，夹板表面制成凸纹，以便夹牢试样）。机加工带头试样的过渡部分是圆角，与平行部分光滑连接，以保证试样破坏时断口在平行部分。平行部分的长度Lc按现行国家标准中的规定取Lo+d ，Lo是试样中部测量变形的长度，称为原始标距。实验原理按我国目前执行的国家标准GB/T 2282010金属材料室温拉伸试验方法的规定，在室温1035的范围内进
12、行试验。将试样安装在试验机的夹头中，然后开动试验机，使试样受到缓慢增加的拉力（应根据材料性能和试验目的确定拉伸速度），直到拉断为止，实验时，测量软件能够实时的绘出实验时力与变形的关系曲线（图示）。应当指出，试验机自动绘图装置绘出的拉伸变形L主要是整个试样（不只是标距部分）的伸长，还包括机器的弹性变形和试样在夹头中的滑动等因素。由于试样开始受力时，头部在夹头内的滑动较大，故绘出的拉伸图最初一段是曲线。1、低碳钢（典型的塑性材料）当拉力较小时，试样伸长量与力成正比增加，保持直线关系，拉力超过FP后拉伸曲线将由直变曲。保持直线关系的最大拉力就是材料比例极限的力值FP 。在FP的上方附近有一点是Fc，
13、若拉力小于Fc而卸载时，卸载后试样立刻恢复原状，若拉力大于Fc后再卸载，则试件只能部分恢复，保留的残余变形即为塑性变形，因而Fc是代表材料弹性极限的力值。当拉力增加到一定程度时，试验机的示力指针（主动针）开始摆动或停止不动，拉伸图上出现锯齿状或平台，这说明此时试样所受的拉力几乎不变但变形却在继续，这种现象称为材料的屈服。低碳钢的屈服阶段常呈锯齿状，其上屈服点B受变形速度及试样形式等因素的影响较大，而下屈服点B则比较稳定（因此工程上常以其下屈服点B所对应的力值FeL作为材料屈服时的力值）。确定屈服力值时，必须注意观察读数表盘上测力指针的转动情况，读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力FeH（上屈
14、服荷载）和不计初瞬时效应时屈服阶段中的最小力FeL（下屈服荷载）或首次停止转动指示的恒定力FeL（下屈服荷载），将其分别除以试样的原始横截面积（S0）便可得到上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。即ReH= FeH/S0 ReL = FeL/S0屈服阶段过后，虽然变形仍继续增大，但力值也随之增加，拉伸曲线又继续上升，这说明材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称为材料的强化。在强化阶段内，试样的变形主要是塑性变形，比弹性阶段内试样的变形大得多，在达到最大力Fm之前，试样标距范围内的变形是均匀的，拉伸曲线是一段平缓上升的曲线，这时可明显地看到整个试样的横向尺寸在缩小。此最大力Fm为材料的抗拉强度力值
15、，由公式Rm=Fm/S0 即可得到材料的抗拉强度Rm。如果在材料的强化阶段内卸载后再加载，直到试样拉断，则所得到的曲线如图所示。卸载时曲线并不沿原拉伸曲线卸回，而是沿近乎平行于弹性阶段的直线卸回，这说明卸载前试样中除了有塑性变形外，还有一部分弹性变形；卸载后再继续加载，曲线几乎沿卸载路径变化，然后继续强化变形，就像没有卸载一样，这种现象称为材料的冷作硬化。显然，冷作硬化提高了材料的比例极限和屈服极限，但材料的塑性却相应降低。当荷载达到最大力Fm后，示力指针由最大力Fm缓慢回转时，试样上某一部位开始产生局部伸长和颈缩，在颈缩发生部位，横截面面积急剧缩小，继续拉伸所需的力也迅速减小，拉伸曲线开始下
16、降，直至试样断裂。此时通过测量试样断裂后的标距长度Lu和断口处最小直径du，计算断后最小截面积（Su），由计算公式、 即可得到试样的断后伸长率A和断面收缩率Z。2、铸铁（典型的脆性材料）脆性材料是指断后伸长率A5 的材料，其从开始承受拉力直至试样被拉断，变形都很小。而且，大多数脆性材料在拉伸时的应力应变曲线上都没有明显的直线段，几乎没有塑性变形，也不会出现屈服和颈缩等现象（如图22b所示），只有断裂时的应力值强度极限。铸铁试样在承受拉力、变形极小时，就达到最大力Fm而突然发生断裂，其抗拉强度也远小于低碳钢的抗拉强度。同样，由公式Rm=Fm/S0 即可得到其抗拉强度Rm，而由公式则可求得其断后伸
17、长率A。试验步骤一、拉伸试验操作1、试样准备测量试样原始尺寸，圆试样直径d0用精度0.01的千分尺测量，板坯试样和圆状试样都分别在标距长度的中部及两端处分三部分进行测量，圆形试样应在两个相互垂直方向上各测一次，取其平均值，选用三处测得横截面积中的最小值，计算试样的横截面积（保留四位有效数字）。试样的尺寸公差和形状公差应符合有关要求。按要求打上相应长度的标距。2、顺序开机运行软件，进入联机状态；顺序开机：显示器打印机计算机启动试验软件液压源；3、进入试验窗口选择设置好的试验方案；点击试验软件主界面上方工具栏内的“试验”按钮，在下拉菜单中选择对应的试验方案。点击工具栏上“数据板”按钮旁的下拉箭头，
18、在出现的试验类型列表中选择合适的项目。如图，我们选择“金属材料室温拉伸试验(GB228-2002)”。4、设置好试验用户参数:测量试样尺寸，输入相关试验参数；点击数据板上的新建按钮（请参见数据板说明），将出现新建窗口（如下），新建窗口包含两个选项卡，分别为模板输入选项和成批输入选项选择试验方法，可以选择单一控制模式来做试验，比如位移或力控制，选择其中的一种控制模式，确定控制速度。如果是复合控制，以标准金属拉伸试验为例，用户在选择拉伸控制模式以后，还必须设置一些必要的控制参数。如下图选择下方的“控制过程设置向导”来设置合适的控制参数。点击它，就出现下图：这个向导会引导您一步一步设置好控制参数，请
19、您仔细阅读每一步的说明后再作出正确的选择，否则，您的试验可能不能正确的完成。完成所有设置后，点击“完成”按钮（完成按钮只有在最后一步才会出现，如果你在设置过程中选择“取消”按钮，那么，之前所有的设置都不会保存），系统将根据您的设置自动生成三步控制过程并显示出来。5、装好合适的夹块，根据试样长度调整下横梁位置；6、启动油泵电机；7、安装拉伸试样，先夹紧试样的一端，然后升降下横梁到合适的位置，力值清零，然后夹紧试样的别一端。位移或变形值清零；8、点击试验窗口“运行”按钮，进入试验状态，关闭回油阀，打开送油阀，顺时针旋转手动阀手轮进行加荷，直至试样断裂，设备会自动保存试验数据，关闭送油阀。9、启动油
20、泵，取下试样，打开回油阀，使活塞退回到底。试件破坏后，关闭试验窗口，试验结束时，系统会自动分析试验曲线，在力-变形曲线上标出各标志点，同时，将分析结果发送到数据板，这时，用户可以直接在数据板看到分析结果。如果自动分析不能满足用户的要求，用户就必须人工分析数据，也可以等所有的试件试验完成以后再统一分析进行数据处理，编写打印实验报告。10、重复以上步骤进行第二件，第三件等试样实验。全部实验结束后退出试验软件，依次关闭打印机、计算机、试验机。清理实验现场，仪器设备，并将所用的仪器设备全部恢复原状。试验数据记录（参考记录表格）表21、试样原始尺寸材 料标 距L0/mm直 径 d0/mm原始横截面面积
21、S0/mm2截面截面截面12平均12平均12平均低碳钢铸 铁材 料上屈服荷载FeH下屈服荷载FeL屈服荷载Fe最大荷载 Fm低 碳 钢铸 铁 表22、试验数据记录 单位：KN表23、试样断后尺寸材 料标 距Lu/mm断后伸长LuL0/mm 断后缩颈处最小直径du/mm断后最小横截面积Su/mm212平均低碳钢铸 铁数据处理材 料上屈服强度ReH/MPa下屈服强度ReL/MPa抗拉强度Rm/MPa断后伸长率A/断面收缩率Z/低碳钢铸 铁实验报告要求1、进行数据处理，求出低碳钢及铸铁的各项力学性能指标。2、绘出低碳钢及铸铁试样断裂后的形状示意图和曲线示意图。3、按标准格式写出完整的实验报告（内容一
22、定要完整全面）。备注：计算机自动绘制的FL图必须随报告一起交上思考题1、什么叫比例试样？它应满足什么条件？国家为什么要对试样的形状、尺寸、公差和表面粗糙度等做出相应的规定？2、参考试验机自动绘图仪绘出的拉伸图，分析低碳钢试样从加力至断裂的过程可分为哪几个阶段？相应于每一阶段的拉伸曲线各有什么特点？*3、为什么不顾试样断口的明显缩小，仍以原始截面积S0计算低碳钢的抗拉强度Rm呢？4、有材料和直径均相同的长试样和短试样各一个，用它们测得的断后伸长率、断面收缩率、下屈服强度和抗拉强度是否基本相同？为什么？5、低碳钢试样拉伸断裂时的荷载比最大荷载Fm要小，按公式R=F/S0计算，断裂时的应力比Rm小。
23、为什么应力减小后试样反而断裂？*6、铸铁试样拉伸试验中，断口为何是横截面？又为何大多在根部？7、对于低碳钢材料的拉伸试验，当其断口不在标距长度中部三分之一区段内时，为什么要采用断口移中法测量断后标距？*8、由拉伸试验测定的材料机械性能在工程上有何使用价值？（二）钢筋拉伸试验钢筋原材试件的取样规则：（1）组批规则：钢筋应按批进行检查和验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格的钢筋组成。钢筋取样应从同一厂家、同一批号（钢筋原材每60t为一批，不足60t也为一批）、同一规格的钢筋中任选的2根钢筋，分别截取规定数量。取样时应先将钢筋原材端部去掉不小于500mm后再截取试件。（2）取样方法：每批钢筋的
24、检验项目，取样方法和试验方法应符合下表的规定：钢筋种类每组试件数量拉伸试验弯曲试验热轧带肋钢筋2根2根热轧光圆钢筋2根2根（3）试件要求拉伸试件的长度L，分别按下式计算后截取：拉伸试件：；式中：L、分别为拉伸试件和冷弯试件的长度（mm）；L0拉伸试件的标距（mm）；h、h1分别为夹具长度和预留长度（mm），h1（0.51）a；a钢筋的公称直径（mm）。对于光圆钢筋一般要求夹具之间的最小自由长度不小于350mm；对于带肋钢筋，夹具之间的最小自由长度一般要求：时，不小于350mm；时，不小于400mm；时，不小于500mm。执行标准：GB228-2010试验室温度：10-35测定钢筋的实际直径、屈
25、服强度、抗拉强度、伸长率、拉应力与应变之间关系， 仪器设备1、微机控制电液伺服万能试验机。2、游标卡尺（0-150mm），精度0.015mm3、钢筋打点标距仪，或手挫刀试验操作1. 根据试样的公称直径和标准中规定的抗拉强度力学性能特征值（本文表1），估算钢筋最大拉力时的力值处于万能试验机量程的20%80%之间。2.根据委托单检查取回有标识的钢筋原材试验样品的数量，用游标卡尺对钢筋直径进行核实，尺量试样长度。规范填写原始记录，并对原始记录进行编号。3.拉伸试验所取的钢筋原材试样用自动打点机进行打点标记原始标距，原始标距的标记应准确到1%。 钢筋拉伸试验试件a试样原始直径；L0标距长度；h1取（0
26、.51）a；h夹具长度4. 接通电源，打开软件控制箱，用控制电脑登录试验采集软件，显示菜单选项，选择拉伸试验钢筋力学性能，点击运行按钮在显示的对话框中将样品钢筋的试验编号、直径、进场数量、出场批号、取样长度、取样日期等基本信息进行输入，输入完成后仔细核对，5开动油泵 ,打开万能试验机防护网门，根据钢筋直径的不同选泽合适的夹具，将试样夹于钳口中心位置，在夹持试件时根据试样长度上下移动下钳口工作平台选定合适的位置，保证钢筋被夹具完全夹紧。6关闭试验机防护网门和回油阀，用鼠标单击软件中数值清零键，数值清零后再单击运行按钮，按要求加荷速度加载（应力速度在6-60MPa/s），直至试样断裂，取下断裂后试
27、样，打开回油阀使工作台回落到初始位置。7测量断后标距：1）为了测定断后伸长率应使用分辨力足够的量具测定断后标距，并准确到0.25mm。应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测试断后标距。2以断裂处为中心点，向两边各数1/2原标距长度所对应的标记格数。原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一情况方为有效。但断后伸长率大于或等于规定值，不管断裂位置处于何处测量均为有效。3）如断裂处与最接近的标距标记的距离小于原始标距的三分之一时，可采用GB/T228.1-2010附录H规定的位移法测定断后标距）， 用移位法计算标距
28、8读取软件采集的下屈服时拉力和拉伸过程中的最大拉力（力值修约到0.1kN）准确记录在原始记录中。9.对试验数据进行计算，计算钢筋原材的屈服强度（MPa），抗拉强度（MPa），及断后伸长率(%)。（强度性能值修约至1MPa；断后伸长率修约至0.5%）。1) 屈服强度Rel（Mpa）： Rel = 1000Fel/S0 2) 抗拉强度Rm(Mpa）: Rm= 1000Fm/S0 3) 断后伸长率A(%) : A = (L-L0) / LO100% 注：Rel-屈服强度（Mpa）Rm-抗拉强度(Mpa）A- 断后伸长率 (%)S0-钢筋公称横截面积（mm2）Fel-屈服拉力（KN）Fm-最大拉力（K
29、N）L-断后标距（mm） L0-原始标距 （mm）10填写打印试验报告。根据GB 1499.1-2008和GB 1499.2-2007标准钢筋的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等力学性能特征值应符合下表的规定。下表所列各力学性能特征值，可作为交货检验的最小保证率。 表 1钢 筋级 别强度等级代号公称直径（mm）屈服点（Mpa）抗拉强度（Mpa）伸长率（）不小于R2358-2023537025RL3358-2533551016RL33528-4033549016RL4008-2540057014RL40028-4040057014RL54010-2554083510RL54028-3254083510对钢筋牌号后加E的（例如：HRB400E）该类钢筋还应满足以下a）、b）、c）的要求外，其他要求与相对应的已有牌号钢筋相同。a）钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25。b）钢筋实测屈服强度与上表规定的屈服强度特征值之比不大于1.30。c）钢筋的最大力总伸长率不小于9%。强度
