《建筑材料與檢測》教學教案

模塊一建筑材料與檢測基本知識

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單元一建筑材料概述

【知識目標】

1、了解材料定義、分類；

2、了解材料在工程中的地位、作用及發(fā)展趨勢。

一、建筑材料的定義及分類

1、定義：建筑材料是在建筑工程、水利工程、交通工程、地下工程、基礎工程等各

種土木工程中建造的建筑物、構(gòu)筑物所使用的各種原材料、半成品、建筑構(gòu)件及零配件的

總稱。

2、分類

1）按組成：無機材料、有機材料和復合材料三大類。

無機材料---鋼材、石材。

有機材料一一木材塑料涂料。

復合材料一一鋼纖維混凝土、水泥砂漿、鋼筋混凝土瀝青混合料。

2）按工程項目

（1）主體材料——建造主體工程的材料，水泥及其制品、混凝土及其預制構(gòu)件、砌

塊、墻體保溫材料等。

（2）裝修材料——用于建筑物室內(nèi)、室外，起裝飾和美化作用的材料，內(nèi)外墻裝飾+

室內(nèi)頂棚裝飾+室內(nèi)裝飾+配套設備、零配件（燈具、衛(wèi)生潔具、管件）。

3）按主要性能

（1）結(jié)構(gòu)性材料一構(gòu)成建筑物受力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)所用的材料。

（2）圍護性材料——用于建筑物圍護結(jié)構(gòu)的材料。

（3）功能性材料——擔負建筑物某些非承重功能的材料。

（4）裝飾性材料一起裝飾和美化作用的材料.防水防腐涂料、外墻飾面磚，彩色

涂料、水磨石、玻璃和陶瓷等。

二、建筑材料在建筑工程中的地位和作用

1、是建筑工程的物質(zhì)基礎，是工程質(zhì)量保障的前提。

2、影響或決定工程造價。一般工程的材料費占工程總造價的50%?60%,重要工程可

達70%?80%。

3、保障建筑物各種使用功能順利實現(xiàn)。

4、帶動和推進新技術(shù)、新工藝的發(fā)展，使建筑設計水平和施工工藝水平有新突破。

三、建筑材料的發(fā)展趨勢

1、輕質(zhì)高強方向

提高比強度，減小截面尺寸，降低自重，提高抗震性，實現(xiàn)高層化、大跨化和輕量化。

2、高性能方向

高性能長壽命建筑，降低材料消耗，如高性能混凝土一一易澆搗、易密實、不離析。

3、綠色、生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保方向

單元二建筑材料檢測的意義及相關(guān)規(guī)定

【知識目標】

1、了解檢測工作的法律法規(guī)及相關(guān)制度；

2、掌握質(zhì)量標準體系的分類及表示方法，能讀懂技術(shù)規(guī)范；

3、熟悉見證取樣和送檢工作流程。

一、建筑材料檢測的意義

1、檢測是實施工程科學化、規(guī)范化管理的重要手段和途徑。

2、檢測數(shù)據(jù)，是質(zhì)量的真實記錄，是指導、控制、評定質(zhì)量的必要依據(jù)，是評價工

程質(zhì)量缺陷、鑒定和預防工程質(zhì)量事故的手段。

二、建筑材料檢測的相關(guān)規(guī)定

1、檢測機構(gòu)的條件

同時具備兩個條件，一是要通過“計量認證”，二是要具有“檢測資質(zhì)證書”。

2、相關(guān)的法律法規(guī)

（1）《中華人民共和國建筑法》

（2）《建設工程質(zhì)量管理條例》

（3）《實驗室和檢查機構(gòu)資質(zhì)認定管理辦法》

（4）《建設工程質(zhì)量檢測管理辦法》

3、見證取樣送檢制度

（1）取樣，按照有關(guān)技術(shù)標準、規(guī)范，從檢驗（或檢測）對象中抽取實驗樣品的過

程。取樣工作必須由“見證人+取樣人”共同完成。

（2）送檢，將樣品從現(xiàn)場移交有檢測資格的單位承檢的過程。送檢工作必須由“見

證人+送檢人”共同完成。

檢測工作，必須遵循“見證取樣送檢制度:

見證單位——是建設單位或建設單位授權(quán)委托的本工程的監(jiān)理單位；

見證人——建設單位書面授權(quán)委派的本工程監(jiān)理單位的現(xiàn)場監(jiān)理人員1-2名擔任；

取樣人一施工單位的從事試驗檢測的工作人員。

4、見證取樣范圍及送檢程序

（1）見證取樣和送檢的范圍

涉及結(jié)構(gòu)安全的試塊、試件和材料，見證取樣和送檢的比例不得低于規(guī)定取樣數(shù)量的

30%,下列試塊、試件和材料必須實施見證取樣和送檢

①用于承重結(jié)構(gòu)的混凝土試塊；

②用于承重墻體的砌筑砂漿試塊；

③用于承重結(jié)構(gòu)的鋼筋及連接接頭試件；

④用于承重墻的磚和混凝土小型砌塊；

⑤用于拌制混凝土和砌筑砂漿的水泥；

⑥用于承重結(jié)構(gòu)的混凝土中使用的摻加劑；

⑦地下、屋面、廁浴間使用的防水材料；

⑧國家規(guī)定必須實行見證取樣和送檢的其他試塊、試件和材料。

（2）送檢程序

①）送檢之前，建設單位應向質(zhì)量監(jiān)督站和工程檢測單位遞交“見證單位和見證人員授

權(quán)書”。

②取樣人員在見證人的全程見證下，完成在施工現(xiàn)場的取樣和制作試件工作，并送至

檢測機構(gòu)檢測。

③送檢單位填寫檢測試驗委托單。

④檢測單位按委托單的有關(guān)要求實施檢測，完成檢測后，應在檢驗報告單備注欄中注

明見證單位和見證人姓名。

⑤當出現(xiàn)不合格項目時，檢測機構(gòu)要及時通知工程質(zhì)量監(jiān)督站和見證單位°影響結(jié)構(gòu)

安全的項目，應在24小時內(nèi)報告。

5、見證人員的基本要求和職責

1）見證人員的資格認證

（1）見證人員應由建設單位或該工程監(jiān)理單位中具備建筑施工專業(yè)初級以上技術(shù)職

稱和具有建筑施工專業(yè)知識的人員擔任。

（2）見證人員必須持證上崗。見證人員必須參加建設行政主管部門組織的見證取

樣人員資格考核，考核合格后經(jīng)建設行政主管部門審核頒發(fā)“見證取樣員”證書。

（3）見證人員對工程實行見證取樣、送檢時應有該工程建設單位簽發(fā)的見證人書面

授權(quán)書。見證人書面授權(quán)書由建設單位和見證單位書面通知施工膽位、檢測單位和負責該

項工程的質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)。

（4）見證人員的基本情況由當?shù)亟ㄔO行政主管部門備案，每隔3?5年換證一次。

2）見證人員的職責

（1）制定送檢計劃。

（2）必須現(xiàn)場見證，做好見證記錄，對見證工作負法律責任。

（3）見證人員必須對試樣進行監(jiān)護，并和送樣人員一起將試件送至檢測單位。

（4）見證人員必須在送驗委托單上簽字，以備檢測單位核驗。

（5）見證人員應具有良好的職業(yè)道德。廉潔奉公，秉公辦事，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)見證人員有

違規(guī)行為，發(fā)證單位有權(quán)吊銷“見證取樣員”證書。

三、建筑材料的技術(shù)標準體系

1、技術(shù)標準的分類

(1)國家標準一需要在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求。是國內(nèi)的最高標準。

(2)行業(yè)標準一全國性的某行業(yè)范圍內(nèi)的技術(shù)標準。當國家有相應標準頒布實施

時，該項行業(yè)標準即廢止。

(3)地方標準一沒有國家標準和行業(yè)標準，又需要在省、自治區(qū)、直轄市范圍內(nèi)

統(tǒng)一的技術(shù)標準。在公布國家或者行業(yè)標準之后，該地方標準即應廢止。

(4)企業(yè)標準一當企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，沒有國家標準和行業(yè)標準依據(jù)時，企業(yè)應當

制定企業(yè)標準(代號“QB”)，以作為組織生產(chǎn)的依據(jù)。

2、技術(shù)標準的表示

GB175—2007通用胃鹽水泥

代號順序號批準年代號名稱

編號

代號+編號+名稱。

強制性和推薦性兩種。

(1)強制性標準是國家要求對其規(guī)定的各項內(nèi)容必須無條件遵照執(zhí)行的標準。

(2)推薦性標準是國家鼓勵自愿采納、具有指導作用而又不宜強制執(zhí)行的標準。

3、建筑材料檢測常用的技術(shù)標準

(1)產(chǎn)品標準一如《鋼筋混凝土用鋼第2部分;熱軋帶肋鋼筋》(GB1499.2-2007)o

(2)方法標準一如《水泥取樣方法》。

(3)基礎標準一如《水泥命名定義和術(shù)語》。

單元三建筑材料檢測誤差及數(shù)據(jù)修約規(guī)則

一、建筑材料檢測誤差

1、檢測誤差一一測定值與被測對象的真實數(shù)值之間的差異。

2、誤差的主要原因：

(1)檢測人員誤差

個體感官鑒別能力、反應敏感程度、生理變化、檢測技術(shù)熟練程度、固有習慣等因素。

(2)儀器設備誤差

測量精度，不同材質(zhì)儀器設備的使用條件，儀器在設計、制造、安裝、校正等方面的

諄差

、0(3)環(huán)境誤差

環(huán)境因素與要求的標準環(huán)境不符所帶來的誤差。

(4)方法誤差

試驗方法選擇不盡合理或經(jīng)驗公式中各種系數(shù)的近似值選定不當?shù)纫鸬恼`差。

二、減小檢測誤差的途徑

1、取樣

(1)取樣方式：全樣檢測+抽樣檢測，常規(guī)檢查——抽樣檢查方式。

(2)代表性+隨機性。

代表性一一指保證抽取的子樣應代表母體的質(zhì)量狀況；

隨機性一一指保證抽取的子樣應由隨機因素決定而并非人為因素決定。

(3)抽樣操作方法因檢測對象而異，抽取樣品的數(shù)量視檢測內(nèi)容而異。

樣品的真實性和代表性直接影響到檢測數(shù)據(jù)的準確性和公正性。

2、制備試件

處理試樣、加工或成型，制備成標準試樣或試件。

3、選擇儀器設備

選取滿足一定精度要求的儀器設備，確保稱量或測量的準確性，減小試驗誤差°

4、選擇測試條件

(1)溫度

考慮：檢測對象+所用儀器

(2)濕度

濕度應控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。如濕度越大，測得的強度越低，

(3)試件形狀、尺寸及表面狀態(tài)

抗壓強度測定：同一待測對象，形狀相同的小試件強度比大試件強度為高；

當受壓面相同時，高寬比大的比高寬小的強度值??；

當受荷面粗糙不平整時，測定強度降低。

加荷速度越慢，測得的強度值越低：

受荷面有油或濕存水時，測定的強度值偏低。

二、檢測試驗數(shù)據(jù)的記錄及修約

(一)有效數(shù)字及數(shù)據(jù)記錄

1、有效數(shù)字

(1)可靠數(shù)字

直接能從儀器設備上讀取的準確數(shù)字叫做可靠數(shù)字；

(2)存疑數(shù)字

通過估讀得到的那部分數(shù)字叫做存疑數(shù)字。

(3)有效數(shù)字

帶有一位存疑數(shù)字的全部數(shù)字叫有效數(shù)字。

在有效數(shù)字中，從最左一位非零數(shù)字向右數(shù)而得到的位數(shù)就是有效位數(shù)；有效數(shù)字的

位數(shù)代表測量儀具的精度。例如，若記錄液體體積為15.00ml,則其有效數(shù)字的位數(shù)是四

位，表明是用精度為0.1ml的滴定管或吸管量取的，估讀至0.01ml。若寫成15.0mL則有

效數(shù)字是三位，通常是用精確度為1ml的小量筒量取，估讀至0.1ml。

2、試驗數(shù)據(jù)的記錄

(1)讀取及記錄試驗數(shù)據(jù)一一按照所用儀器設備的測量精度及數(shù)字修約規(guī)則進行，

應當也只允許保留一位可疑數(shù)字，絕不可隨意增加或減少數(shù)字的位數(shù)。

(2)檢測報告一一要按數(shù)字修約規(guī)則，對記錄的試驗數(shù)據(jù)進行整理、處理或計算，

而不可以直接把原始的記錄結(jié)果報告出來。

（二）數(shù)值修約及統(tǒng)計

1、數(shù)值修約規(guī)則

修約規(guī)則一一“四舍六入五留雙”。即擬舍去數(shù)字小于5即舍去、大于5則進1；恰好等

于5時，若5后有非零數(shù)字則進1；若5后皆為零時則看5前，5前為偶應舍去，5前為奇則進1”。

具體應用舉例說明如下：

（1）進舍規(guī)則

1）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小于5時，則舍去，保留其余各位數(shù)字不變。

例如:將15.2431修約到個位數(shù)。最左一位數(shù)2小于5,則直接舍去“2431”，修約結(jié)

果為15；同理，將15.2431修約到一個小數(shù)，得15.2o

2）擬舍棄數(shù)字的最左位數(shù)字大丁5,則進1,即保留數(shù)字的末位數(shù)字加1。

例如：將26.4843修約成三位有效數(shù)字。其最左一位數(shù)字8大于5,則向前進1,修約

結(jié)果為26.5。

3）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字是5,且其后有非“零”數(shù)字時進一，即保留數(shù)字的末

位數(shù)字加lo

例如：將1（）.5（X）1修約到個位數(shù)。其擬舍棄數(shù)字自左至右依次為“5001”，最左一位數(shù)

字是5,且其后有非“零”數(shù)字1,這時進1,得修約結(jié)果11。

4）擬舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字是5,且其后皆為“零”時，若所保留的末位數(shù)字為奇

數(shù)則進1;若所保留的末位數(shù)字為偶數(shù)（含0）,則舍去。

5）負數(shù)修約時，先將它的絕對值按上述規(guī)定進行修約，然后在修約值的前面加上負號。

6）所擬舍棄的數(shù)字，若為兩位以上的數(shù)字，不得連續(xù)修約。應根據(jù)保留數(shù)后邊（右邊）

第一個數(shù)字的大小，按上述規(guī)定“一次修約”出結(jié)果。

7）0.5單位修約

0.5單位修約指修約間隔為指定位數(shù)的0.5單位。修約規(guī)則是先將擬修約數(shù)值乘以2,

按指定位數(shù)依照進舍規(guī)則修約，所得數(shù)值再除以2。

例：將下列數(shù)字修約到個位數(shù)的0.5單位。

擬修約數(shù)值（A）乘以2(2A)2A修約值A修約值

60.25120.5012060.0

-60.75-121.50-122-61.0

2、數(shù)值統(tǒng)計

（1）算術(shù)平均值

當試驗次數(shù)極大地增加時，算術(shù)平均值接近真值。

算術(shù)平均值x的計算式:

X1+X2+x?+???+XX

X=n

（2）標準差

（X]—X）2+（，2—*）2+***+（X,z—X）2

（1-2）

n—1

通常情況下，標準差值越大，表明試驗數(shù)據(jù)的分散性越大，或離散性大，精密度越小。

單元四材料的基本性質(zhì)

一材料的物理性質(zhì)

（一）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)

1、材料的微觀體積構(gòu)成

（1）塊狀材料

礦質(zhì)實體、閉口孔隙（不與外界連通）和開口孔隙（與外界連通）三部分組成。

圖1-1材料微觀結(jié)構(gòu)示意圖

（a）材料微觀結(jié)構(gòu)組成示意圖；（b）材料質(zhì)量與結(jié)構(gòu)體積關(guān)系圖

（2）散粒狀或粉狀材料

如圖1-2所示：

堆積體積二顆粒的實體體積+顆粒的閉口孔隙體積+

顆粒的開口孔隙體積+顆粒間的空隙體積。

圖1—2堆積體積示意圖

（堆積體積=顆粒體積+空隙體積）

2、反映質(zhì)量和體積關(guān)系的參數(shù)一密度、表觀

密度、毛體積密度、堆積密度

（1）密度一材料在絕對密實狀態(tài)下（不含任何孔隙），單位體積（礦質(zhì)實體）具有

的質(zhì)量。

m

（2）表觀密度——在干燥狀態(tài)下，材料單位表觀體積（實體體積+閉口孔隙體積）所

具有的質(zhì)量。

表觀密度在計算砂、石在混凝土中的實際體積時有實用意義。

（3）毛體積密度一材料在自然狀態(tài)下，單位體積（礦質(zhì)實體+閉口孔隙+開口孔隙）

所具有的質(zhì)量。

（4）堆積密度一指散粒或粉狀材料，在自然堆積狀態(tài)下單位體積（礦質(zhì)實體+閉口

孔隙+開口孔隙+顆粒間空隙的體積）具有的質(zhì)量。

堆積密度用于計算材料用量、構(gòu)件的自重、配料及確定堆放空間。

3、孔隙率和密實度、空隙率和填充率

（1）孔隙率一一材料中孔隙體積（閉合孔+開口孔）占材料總體積（方質(zhì)實體+閉口

孔隙+開口孔隙）的百分率。

V-V

P=---------Jx100%x100%

V

（2）密實度一一材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充實的程度。即固體物質(zhì)的體積占總體積

的比例。

拉=匕xl00%=且xlOO%

（3）空隙率一一散?；蚍蹱畈牧项w粒之間的空隙體積占總體積的百分率。

P=乂二旦x100%=］一包X100%

匕Pa

（4）填充率一一散?；蚍蹱畈牧项w粒體積占其自然堆積體積的百分率。

1、材料的親水性與憎水性

材料的親水性或憎水性一一演濕角大小劃分。

潤濕角是在材料?、水和空氣的交點處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾

角。

7L

(a)親水性材料(b)憎水性材料

圖1?3材料潤濕示意圖

0W90°——親水性；e>90°——憎水材料。潤濕角0愈小，材料愈易被水潤濕。

2、吸水性

(1)含義：材料在浸水狀態(tài)下吸收水分的能力稱為吸水性。

(2)變示方法：

①質(zhì)量吸水率：材料吸水飽和時，所吸收水分的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率。

②體積吸水率：材料吸水飽和時，吸入水分的體積占干燥材料自然體積的百分率。

2、吸濕性

(1)含義：材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)稱為吸濕性。

(2)表示：含水率。

含水率為材料所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分數(shù)。計算：

3、耐水性

(1)含義：材料長期在飽和水作用下而不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。

(2)表示：軟化系數(shù)。即材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度與其在干燥狀態(tài)下的強

度的比值。計算。

(1)K款取值0~1,值越大，耐水性越好。

(2)常位于水中或潮濕環(huán)境中的重要建筑物，K軟沙.85；

(3)受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)，K軟允許稍有降低但不宜小于0.75。

(4)K欲大于0.80的材料為耐水材料。

4、抗凍性

（1）含義：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不

顯著降低的性能。

（2）表示：以抗凍標號或抗凍等級表示。

抗凍等級——D20、D25、D50、D100.D200、>D200等，分別表示此材料可承受20

次、25次、50次、100次、200次及多于20（）的凍融循環(huán)。

抗凍標號越高，其抗凍性越好，材料可經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)越多，耐久性越好。

（3）影響因素

材料的孔隙率及孔隙特征、凍前的吸水飽和程度、材料本身的強度以及凍結(jié)條件（如凍

結(jié)溫度、速度、凍融循環(huán)作用的頻繁程度）等有關(guān)。L

;

5、抗?jié)B性

（1）含義：材料在液體（水、油、酒精）的壓力作用II

II

下抵抗水滲透的性能。L,

（2）表示方式：

①滲透系數(shù)

圖1一材料透水示意圖

滲透系數(shù)越小，抗?jié)B性越強。一些防水材料（如油氈）

其防水性常用滲透系數(shù)表示。

②抗?jié)B等級

抗?jié)B等級——P4、P6、P8、P10……等，分別表示試件能承受0.4MPa、0.6MPa>0.8MPa、

l.OMPa……的水壓而不滲透?？?jié)B等級越高，抗?jié)B性越好。

二、材料的力學性質(zhì)

1、強度和比強度

（1）強度

強度是材料在應力（荷載）作用下抵抗破壞的（最大）能力。

（2）比強度

比強度是指按單位質(zhì)量計算的材料強度，其值等于材料的強度與其體積密度之比，。

2、彈性和塑性

（1）彈性

在彈性變形范圍內(nèi)，彈性模量E為常數(shù)，其值等于應力。與應變￡的比值，即

石=￡

彈性模量是衡量材料抵抗變形能力的一個指標，E越大，材料越不易變形。

（2）塑性

材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且

不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復的變形稱為塑性變形(或永久變形)。

3、脆性和韌性

(1)脆性

材料在外力作用下，直至斷裂前只發(fā)生很小的彈性變形，而不出現(xiàn)塑性變形就突然產(chǎn)

生破壞的性質(zhì)稱為脆性。

(2)韌性

材料在沖擊或動力荷載作用下，能吸收較大能量產(chǎn)生一定的塑性變形而不破壞的性質(zhì)

稱為韌性或沖擊韌性。

三、材料的耐久性

耐久性一一抗凍性、抗?jié)B性、抗化學侵蝕性、抗碳化性能、大氣穩(wěn)定性、抗老化、耐

磨性等多種性質(zhì)。

(二)耐久性的影響因素

常用建筑材料的耐久性影響因素和評價指標如表1-9所示。

表1-9影響材料耐久性的因素

建筑材料耐久性破壞因素破壞原因評價指標

壓力水滲透抗?jié)B等級

水凍融抗珠等級

水泥混凝土酸、堿、鹽水泥石化學腐蝕

碳化碳化深度

CO2、H2O

水、過量堿、活性SiO2堿■?骨料反應膨脹率

建筑鋼材H2O、O2、CL電化學腐蝕電位銹蝕率

建筑石材機械力、流水、泥沙磨損磨耗值、磨光值

瀝青陽光、空氣、水、紫外線老化—

防水卷材壓力水滲透滲透系數(shù)

瀝青混合料水滲透殘留穩(wěn)定度

(三)耐久等級的指標

耐久等級是衡量建筑物耐久程度的指標，具體用耐久年限表示。在《民用建筑設計通

則》(GB50352-2005)中對建筑物的耐久年限做如表1-1()的規(guī)定：

表1-10建筑物的耐久年限規(guī)定

耐久等級耐久年限適用范圍

一級100年以上重要的建筑和高層建筑

二級50?100年一般性建筑

三級25?50年次要的建筑（如住宅）

四級15年以下臨時性或簡易建筑

工作單元

任務一砂石取樣及試樣處理

一、取樣批的確定

1、在一列火車、一批貨船或一批汽車上取樣一一產(chǎn)地和規(guī)格均相同的砂石為一批，總數(shù)

不宜超過40（）nP或6001。

2、在料堆上取樣——以400m3或6001為一批。

3、以人工生產(chǎn)或用小型，具（如拖拉機等）運輸?shù)纳啊援a(chǎn)地和規(guī)格均相同的200m3或

300t為一批。

二、取樣方法

1、料堆上取樣，取樣部位應均勻分布。取樣前鏟除表層部分料，由各部位抽取大致相等

的試樣，砂共取8份，石子為16份，組成各自一組試樣。

2、從皮帶運輸機上取樣時，應在皮帶運輸機機尾的出料處，用接料器定時抽取砂4份、

石8份組成各自一組試樣。

3、從火車、汽車、貨船上取樣時，應從不同部位和深度抽取大致相等的砂8份，石16份

組成各自一組樣品。

三、取樣數(shù)量

對每一單項試驗；應不小于最少取樣的數(shù)量。須作幾項試驗時，如確能保證試樣經(jīng)一

項試驗后；不致影響另項試驗的結(jié)果，可用同組試樣，進行幾項不同的試驗。表1-11

是砂常規(guī)單項試驗的最小取樣量。

表1-11單項試驗取樣數(shù)量

序號試驗項目最少取樣數(shù)量/kg

1顆粒級配4.4

2含泥量4.4

3泥塊含量20.0

4表觀密度2.6

5松散堆積密度與空隙率5.0

四、試樣的處理

1、試樣的縮分：將試樣置于平板上，潮濕狀態(tài)下拌勻，堆成厚度約為2cm的“圓餅”,

沿互相垂直的兩條直徑，把“圓餅”分成大致相等的四份，取其對角的兩份重新拌勻，再

堆成“圓餅二

若為石子試樣，在自由狀態(tài)下拌混均勻，并堆成錐體，然后沿相互垂直的兩條直徑，

把錐體分成大致相等的4份。取其對角的兩份重新拌勻，再堆成鏈體。重復上述過程直至

縮分后材料的質(zhì)量，略多于進行試驗所必須的質(zhì)量為止。

2、試樣的包裝：每組試樣應采用能避免細料散失及防止污染的容器包裝，并附卡片

標明試樣編號、產(chǎn)地、規(guī)格、質(zhì)量、要求檢驗項目及取樣方法等。

任務二砂石表觀密度測定

一、砂表觀密度的測定(容量瓶法)

(一)試驗儀具與材料

1

1、容量瓶：500mlo

2、燒杯：500ml0

3、天平：稱量IKg,感量不大于0.1g。

4、烘箱：能控溫在105c±5℃。

5、冷開水。

6、其它：搪瓷盤、干燥器、溫度計、滴管、毛刷等。

(二)試樣制備

按規(guī)定取樣，并拌勻，四分法縮分至約660g,在105℃±5℃烘干至恒重，置于干燥

器中冷卻至室溫，分成大致相等的兩份備用。

(三)試驗步驟

1、稱取烘干的試樣約300g(mo),裝入容量瓶，注入冷開水至接近5(X)ml的刻度

處。

2、用手旋轉(zhuǎn)搖動容量瓶，使砂樣充分搖動，排除瓶內(nèi)氣泡。塞緊瓶塞，靜置24h。

3、用滴管小心加水至容量瓶500ml刻度線處，塞緊瓶塞，擦干瓶外水分，稱其總

質(zhì)量mi(g)o

4、倒出瓶內(nèi)水和試樣，洗凈容量瓶，再向容量瓶內(nèi)注水(水溫控制在15℃-25℃

范圍內(nèi)，且與上述水溫相差不超過2℃)至500ml刻度處，塞緊瓶塞，擦干瓶外水分，稱

其總質(zhì)量加2(g)o

(四)結(jié)果計算及要求

1、砂表觀相對密度按式1?23計算(計算至小數(shù)點后3位)：

(m、

Pa=--------0---------5

kmo+mi-m2J(1-23)

2、以兩次平行試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定值，如兩次結(jié)果之差值大于0.02g/cm3,

應重新取樣進行試驗。

表1.13細集料表觀密度試驗數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果處理

砂表觀密度

試驗砂烘干質(zhì)量砂+水+容量瓶質(zhì)量水+容量瓶質(zhì)量水的密度

Pa(g/m3)

次數(shù)”(g)叫(g)網(wǎng)(g)G(g/m3)

個別值平均值

1

2

二)石子表觀密度測定(網(wǎng)籃法)

（一）試驗儀器

1、液體天平：可懸掛吊籃測定石子的水中質(zhì)量，稱量應滿足試樣數(shù)量稱量要求，稱

量5kg,感量5g。如圖1-97所示

圖1-9網(wǎng)籃試驗裝置

2、吊籃：耐銹蝕的金屬材料制成，直徑和高為150mm左右，四周及底部用孔徑為

1mm?2mm的篩網(wǎng)編制成，具有密集的孔眼。

3、溢流水槽：在稱量水中質(zhì)量時能保持水面高度一定。

4、烘箱：能控溫105℃±5℃o

5、試驗篩：孔徑為4.75mm的篩一只。

其它用具：盛水容器（有溢流孔）、溫度計（0℃-100℃,分度為1℃）、刷子、毛巾

（純棉、潔凈）等。

（二）試樣制備

按規(guī)定取樣，并篩除公稱粒徑為4.75mm以下的顆粒，并縮分至每份略大于表1-14中

規(guī)定的數(shù)量（共取兩份），風干后篩除小于4.75mm的顆粒，沖洗干凈備用。

表1-14石子表觀密度實驗所需試樣最小質(zhì)量

公稱最大粒徑（mm）4.759.5161926.531.537.56375

每一份試樣的

0.81111.51.5233

最小質(zhì)量（Kg）

（三）試驗步驟

1、試樣裝入干凈的搪瓷盤中，注入潔凈的水，水面至少應高出試樣50mm,輕輕攪動

石料，使附著在石料上的氣泡完全逸出，在室溫下保持浸水24h。

2、將吊籃掛在天平的吊鉤上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水

槽的溢流孔，將天平調(diào)零。（吊籃的篩網(wǎng)應保證集料不會通過篩孔流失，對2.36mm?4.75mm

粗集料應更換更小孔的篩網(wǎng)；或在網(wǎng)籃中放入一個淺盤）。

3、調(diào)節(jié)水溫在15c?25℃內(nèi)，將試樣移入吊籃中（并用上下升降吊籃的方法排除氣

泡，每秒升降1次，升降高度為30?50mm）,稱取試樣在水中的質(zhì)量'（溢流水槽中的

水面高度由水槽的溢流孔控制維持不變）。

4、提起吊籃，將試樣倒入淺搪在盤中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。

5、取出淺盤，在干燥器中泠卻至室溫，稱取石子的烘干質(zhì)量g（一般，在烘箱中烘

烤的時間不得少于4h?6h°

6、取另一份石子進行平行試驗，取兩次平均值作為試驗結(jié)果。

（四）結(jié)果計算及要求

1、石子的表觀密度按式1?24計算：

（1-24）

2、以兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定值，兩次結(jié)果相差不得超過20Kg/m3。否則

應重新進行試驗，對顆粒材質(zhì)不均勻、兩次試驗結(jié)果超過規(guī)定誤差者，可取4次試驗的算

術(shù)平均值作為試驗結(jié)果。

3、試驗數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果處理見表1-15。

表1-15石子表觀密度試驗數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果處理

試驗石子的烘干質(zhì)量集料的水中的質(zhì)量石子表觀密度內(nèi)（g/cm3）

備注

（）

次數(shù)"0g串（g）個別值平均值

任務三砂石松裝堆積密度測定

一、砂的松裝堆積密度測定

（一）試驗儀器設備

1、容量筒：圓柱形金屬筒，容積約為1L。

2、臺秤：稱量lOKg,感量Igo

3、烘箱：能控制溫度在105℃±5℃。

4、方孔篩：孔徑為4.75mm篩一只。

5、漏斗。如圖1-10所示。

6、其它：直尺、淺搪瓷盤、料勺、帶三

腳架的金屬漏斗、鐵鏟。

（二）試驗準備工作

1、試樣的制備

按規(guī)定取樣，用搪瓷盤裝取試樣約3L,放在干燥箱中于105℃±5℃下烘干至恒重,

待冷卻至室溫后，篩除大于4.75mm的顆粒，分成大致相等的兩份備用。

2、容量筒容積的校正

將溫度為20℃±2℃的飲用水裝滿容量筒，用一玻璃板沿筒口推移，使其緊貼水面。

擦干筒外壁水分，然后稱取容量筒、水、玻璃板的合重。容量筒容積按式1-25計算：

V=m'2-m'i/pw（1-25）

（三）試驗方法步驟

1、稱取容量筒的質(zhì)量mo，go；

2、取試樣一份，用料勺或漏斗將試樣從容量筒中心上方50nm處徐徐倒入，讓試樣以

自由落體下落，當容量筒上部試樣呈錐體，且容量筒四周溢滿時，即停止加料。然后用直

尺沿筒口中心線向兩邊把多余的試樣去掉（實驗中嚴禁觸動容量筒）。

3、稱取容量筒及試樣的總質(zhì)量（/）（g）。

（四）試驗結(jié)果計算及要求

1、松裝密度按式1-26計算：

夕=（g一加。）

Y（1-26）

以兩次試驗結(jié)果的算術(shù)平均值作為測定值（精確至0.01g/cn?）。

2、空隙率按式1-27計算（精確至0.1%）:

〃=(1一紅)x100%

Pa(1-27)

3、試驗數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果處理見表l-16o

表1-16砂松裝密度試驗數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果處理

試

容量筒容量筒試樣+容量試樣松裝密度

試驗驗平均值

容積質(zhì)量筒質(zhì)量網(wǎng)質(zhì)量P備注

內(nèi)容次(g/cm3)

V（L）（或叫Mg）m（g）（g/cm3）

數(shù)

松裝堆積

1

密度

（g/cm3）2

二、碎石或卵石的堆積密度測定

（一）試驗儀具與材料

1、天平或臺秤：稱量10Kg,感量l（）g。

2、容量筒：金屬鐵圓筒，根據(jù)石子的最大粒徑，參考表1-17選取。

表1-17石子堆積密度實驗容量筒的規(guī)格要求

石子的最大粒徑容量筒的規(guī)格

容量簡的容積（L）簡壁厚度（mm）

（mm）內(nèi)徑（mm）凈高（mm）

DmaxW26.5102082942

31.5、37.5202942943

53、63、75303602944

3、烘箱：能控溫在105℃±5'C內(nèi)。

4、其它：直尺、平頭鐵鍬、玻璃板等。

（二）試樣準備

按規(guī)定取樣，用縮分法取具有代表性的試樣（質(zhì)量應符合試驗要求），在105℃±5℃

下的烘箱中烘干，或攤在清潔的地面上風干，拌勻后分成大致相等的兩份備用。

（三）試驗方法步驟

1、取料：取試樣一份置于平整干凈的水泥地上（或鐵板上）。

2、裝料：取試樣一份，用平頭鐵鍬將試樣鏟起，使石子自由落入容量筒內(nèi)。此時，

從鐵鍬的齊口至容量筒上口的距離應保持為50mm左右。裝滿容量筒除去凸出筒口表面的

顆粒，并以合適的顆粒填入凹陷部分，使表面稍凸部分和凹陷部分的體積大致相等，稱取

試樣和容量筒的總質(zhì)量m2,精確至10g。

3、容量筒容積的標定：同砂（此處略）。

（四）試驗結(jié)果計算及要求

1、計算容量筒的容積：同砂（此處略）。

2、松裝密度的計算：按式1?28計算，保留至小數(shù)點后兩位。

p=3ix］（）oo

v（1-28）

3、試驗數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果處理見表1-180

表1-18石子松裝密度試驗記錄表

堆積密度

試驗容量筒容積容量筒質(zhì)量容量筒和試樣質(zhì)量試樣質(zhì)量

P(Kg/cm3)備注

次數(shù)V（L）町（Kg）%（Kg）（Kg）

個別值平均值

模塊二無機膠凝材料及其性能檢測

【模塊概述】

1、膠凝材利——又稱膠結(jié)材料，是指能通過自身的物理和化學作用，把其他材料（散

粒狀、塊狀、粉狀、纖維狀1等）膠結(jié)成為具有一定強度的整體的材料。

2、按化學成分——有機膠凝材料+無機膠凝材料。

有機膠凝材利——以天然或合成高分子化合物為基本組成的一類膠凝材料（如瀝青）；

無機膠凝材利----以無機化合物為只要成分的一類膠凝材料。

氣硬性膠凝材料——只能在空氣中凝結(jié)硬化、保持并繼續(xù)發(fā)展其強度，適用于地上或

相對干燥的環(huán)境中，如石灰、石膏、水玻璃等；

水硬性膠凝材料——既能在空氣中，又能更好地在水中凝結(jié)硬化、保持并繼續(xù)發(fā)展其

強度，可廣泛地用于地上、地下潮濕的環(huán)境或水中，如各種水泥。

?學習單元

單元一水硬性膠凝材料

一、通用硅酸鹽水泥

（一）通用硅酸鹽水泥的定義及分類

1、定義一一以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。

2、分類一硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、

粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。

（二）通用硅酸鹽水泥的生產(chǎn)

1、原料

原料：「石灰質(zhì)（石灰石、白堊、石灰質(zhì)凝灰?guī)r）：提供CaO

J黏土質(zhì)（黏土、黃土、黏土質(zhì)頁巖）：提供Si。?、AI2O3、Fe2O3

［校正原料（黃鐵礦渣等）：補充上述化學成分。

2、工藝概述：

兩磨一燒一一即生料的磨細、生料的煨燒和熟料的磨細。

1）適當比例原料磨細

2）高溫下（1450℃）煨燒生料一?熟料

3）熟料+3%左右石膏，磨細

（三）通用硅酸鹽水泥的組分與材料

1、組分

1）組分

通用硅酸鹽水泥的組分詳見表3-2的規(guī)定。

2、材料

(1)硅酸鹽水泥熟料

水泥熟料是指由磨細的原料(又稱生料)在窯體中經(jīng)高溫燧燒所形成的燧燒產(chǎn)物。

表2-3硅酸鹽水泥熟料的主要礦物名，保

礦物名稱化學式簡式含量

?

硅酸三鈣3CaOSiQC3S36%?60%

?

硅酸二鈣2CaOSiaC2S15%?38%

鋁酸三鈣3CaO,Ai。CaA7%?15%

鐵鋁酸四鈣4CaO-Ai203?FeQ?CiAF10%?18%

<2)石膏

生產(chǎn)水泥時加入適量石膏，可以起到延緩水泥凝結(jié)時間的緩凝作用。

(3)活性混合材料

活性混合材料一一?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰等工業(yè)廢料。

(4)非活性混合材料

非活性混合材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的礦物質(zhì)材料，如石英砂、

石灰石、干粘土等。

(四)通用硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)和硬化

一)水泥熟料的水化

1、水化特性

水泥熟料與水發(fā)生的反應稱為水化。

表2-4各種熟料礦物單獨與水作用的性質(zhì)

成硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣

性質(zhì)(C3S)(C2S)(C3A)(CiAF)

水化速度較快慢快中

水化熱中低高中

早期高低較高較高

強度

后期高高較高較高

耐化學腐蝕中良差優(yōu)

---------舒圾上曲Uta------------.....塵........大小

器亞雷海圖瀟泄油雨出彼勿

水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)形態(tài)性能

水化硅酸鈣(CSH)(70%)凝膠體凝膠性強，強度高，不溶于水

水化鐵酸鈣(CFH)凝膠體呈絮凝狀，凝膠性差，強度低，難溶于水

氫氧化鈣(CH)(20%)板狀晶體強度較高，溶于水

水化鋁酸鈣(CaAHj立方晶體強度低，溶于水

水化硫鋁酸鈣(AFJ(7%)針狀晶體強度高，不溶于水，能提高水泥石早期強度

3、水化熱

伴隨著水化反應放出的熱量稱為水化熱。

同一種熟料礦物在不同齡期的水化熱不同；四種熟料礦物在同一齡期的水化熱也各不

相同，其中以C2s的放熱量最低。

4、活性混合材料的二次水化

水化反應的特點是“二次水化，

二）凝結(jié)與硬化

水泥加水拌和后，水化逐漸變稠開始失去可塑性的過程稱為初凝；當漿體稠度增大至

完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度時稱為終凝。

三）影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素

1、水泥熟料的礦物組成

硅酸鹽水泥各礦物成分的強度增長情況如圖2-3所示。

2、水泥細度

細度.水泥顆粒的粗細程度。越細，平均粒徑越小，比表面積越大，水化越迅速、越

充分，凝結(jié)硬化速度越快，早期強度越高。一般地，顆粒小于40um時具有較高的活性，

而大于100um時，活性較小。

3、拌和用水量

水泥水化的理論需水量一般約占水泥質(zhì)量的15%?25%,實際加水量占水泥質(zhì)量的

40%?70%o

4、石膏的摻量

延緩水泥水化進程。摻量過少，緩凝效果不明顯；摻量過大，生成大量的體積膨脹的

鈣磯石晶體，導致水泥安定性不良。

5、混合材料摻量

混合材料的摻量越多，水泥水化反應速度越慢，早期強度越低。

6、養(yǎng)護條件

條件一一溫度+濕度。濕度大，利于水化硬化，利于強度增長；濕度小干燥的環(huán)境，

不能充分水化，硬化也將停止，嚴重時會發(fā)生水泥石裂縫。

7、養(yǎng)護齡期

齡期是指從水泥加水拌和時起所經(jīng)歷的養(yǎng)護時間。

（五）通用硅酸鹽水泥的技術(shù)要求和技術(shù)標準

一）技術(shù)要求

1、物理性質(zhì)

（1）細度

水泥細度影響水化反應的活性。水泥顆粒越細，水化反應越快越完全，早期強度越高。

（2）凝結(jié)時間

①標準稠度用水量

標準稠度一一標準維卡儀的試桿在水泥凈漿中下落，距離玻璃底板（6±1）mm時的凈

漿稠度。標準稠度用水量一一達到標準稠度時，所需的拌和水質(zhì)量占水泥質(zhì)量的百分

比稱為標準稠度用水量。

②初凝時間和終凝時間

凝結(jié)時間分為初凝時間和終凝時間。

初凝時間是由水泥全部加入水中至水泥漿呈現(xiàn)初凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時間；

終凝時間是由水泥全部加入水中至水泥漿呈現(xiàn)終凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時間。

初凝狀態(tài)一一維卡儀的標準試