建筑實(shí)驗(yàn)報(bào)告-材料基本性質(zhì)

建筑材料實(shí)驗(yàn)報(bào)告水工91趙超2009010213【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹快柟袒靖拍睿瑢W(xué)習(xí)基本參數(shù)的測(cè)定方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)習(xí)所用儀器設(shè)備的操作方法。了解磚和混凝土等材料的基本性能?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】蒸壓灰砂磚、燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚體積密度實(shí)驗(yàn)蒸壓灰砂磚、燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚(30分鐘)吸水性實(shí)驗(yàn)混凝土抗壓強(qiáng)度影響試驗(yàn)數(shù)值的因素（演示實(shí)驗(yàn)）混凝土抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)（演示實(shí)驗(yàn)）【實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容】體積密度實(shí)驗(yàn)取干燥的，外表完整的蒸壓灰砂磚、燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚各三塊，分別測(cè)量其長(zhǎng)、寬、高的長(zhǎng)度，稱出每種（三塊）磚的質(zhì)量，m(g)，求出其體積密度。再取平均值得三種磚的平均密度。計(jì)算公式如下：吸水性的測(cè)定比較取干燥的，外表完整的蒸壓灰砂磚、燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚各一塊，分別稱出其質(zhì)量m，之后將三個(gè)磚塊浸入水槽中30分鐘后取出，用擰干的濕毛巾將磚塊擦干，再次稱量其質(zhì)量為m1（g），按如下所示公式計(jì)算其質(zhì)量吸水性參數(shù)（由于磚的吸水率是磚在水中浸泡二十四小時(shí)后才取出，實(shí)驗(yàn)條件所限，磚塊只在水中浸泡了30分鐘，所以該處所得的Wm并不是吸水率，只能稱為比較不同類磚的比較吸水性能的吸水性參數(shù)）混凝土抗壓強(qiáng)度影響試驗(yàn)數(shù)值的因素（演示實(shí)驗(yàn)）以不同的加荷速率對(duì)不同尺寸（100X100X100,150X150X150,100X100X300）和不同承載面狀態(tài)（在100X100X100的受壓面上墊膠皮）的試件進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，觀察并記錄試件的極限抗壓值，討論以上因素對(duì)極限抗壓強(qiáng)度的影響?；炷量拐蹚?qiáng)度實(shí)驗(yàn)（演示實(shí)驗(yàn)）把預(yù)制好的混凝土試件（100mm×100mm×400mm）采用四點(diǎn)彎曲模式置于200kN電液伺服控制抗折試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)紀(jì)錄的數(shù)據(jù)繪制試件的應(yīng)力-變形曲線?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析】蒸壓灰砂磚、燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁(yè)巖磚體積密度實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表格由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，應(yīng)用根據(jù)公式：計(jì)算得到三種磚的體積密度如下表所示：磚類型編號(hào)質(zhì)量m（g）長(zhǎng)a（cm）寬b（cm）高c（cm）體積密度ρ（g/cm）平均體積密度（g/cm）蒸壓灰砂磚1274024.011.55.41.841.882289524.111.55.41.933266724.011.55.21.86燒結(jié)黏土磚1244424.111.35.21.731.712233623.711.45.01.733235323.711.25.31.67燒結(jié)頁(yè)巖磚1253524.011.55.01.841.732242723.911.75.11.703222724.011.44.91.66實(shí)驗(yàn)結(jié)論：蒸壓灰砂磚密度〉燒結(jié)頁(yè)巖磚密度〉燒結(jié)粘土磚密度。吸水性的測(cè)定比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格及實(shí)驗(yàn)結(jié)果吸水性的比較進(jìn)水前質(zhì)量m1（g)出水后質(zhì)量m2(kg)質(zhì)量差（m2-m1)吸水性參數(shù)（％）蒸壓灰砂磚274028851455.29%黏土燒結(jié)磚2444283338915.92%燒結(jié)頁(yè)巖磚2353277342017.85%由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制，只能對(duì)磚試樣進(jìn)行30分鐘的吸水實(shí)驗(yàn)，所測(cè)得的吸水性參數(shù)并非磚試樣的材料吸水率，但是這個(gè)參數(shù)也能很充分地反映三種磚的吸水性能，結(jié)果為：燒結(jié)頁(yè)巖磚〉燒結(jié)粘土磚〉蒸壓灰砂磚。且可以知道，蒸壓灰砂磚的吸水性比其他兩種小的多。實(shí)驗(yàn)結(jié)論吸水性能：燒結(jié)頁(yè)巖磚〉燒結(jié)粘土磚〉蒸壓灰砂磚?；炷量箟簭?qiáng)度影響試驗(yàn)數(shù)值的因素實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格序號(hào)試件尺寸（mm）抗壓荷載（KN）抗壓強(qiáng)度(MPa)抗壓強(qiáng)度平均值(MPa)破壞形狀1100×100×10038838.838.039239.236036.02100×100×100（受壓面墊膠皮）16016.017.117217.218018.03150×150×15070431.330.568430.467229.94100×100×30028228.226.825025.027227.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1、2組實(shí)驗(yàn)結(jié)果接觸面的狀態(tài)對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度有影響：第1組，儀器壓力施加面直接接觸試件，測(cè)得混凝土抗壓強(qiáng)度比第2組儀器壓力施加面墊膠皮測(cè)得混凝土抗壓強(qiáng)度大一倍多。接觸面狀態(tài)對(duì)受壓面破壞狀態(tài)有影響：1號(hào)受壓面無(wú)裂紋，呈雙倒錐破壞；而2號(hào)受壓面也出現(xiàn)明顯的裂紋，試件整體破壞。這兩種不同點(diǎn)的產(chǎn)生原因主要是環(huán)箍效應(yīng)。經(jīng)查找相應(yīng)資料，得到：混凝土試件在壓力機(jī)上受壓時(shí)，在沿加荷方向發(fā)生縱向變形的同時(shí)，也按泊松比效應(yīng)產(chǎn)生橫向膨脹。而鋼制壓板的橫向膨脹較混凝土小，因而在壓板與混凝土試件受壓面形成磨擦力，對(duì)試件的橫向膨脹起著約束作用，這種約束作用稱為"環(huán)箍效應(yīng)"。正是這種約束作用使得試件產(chǎn)生了如上所述的性能改變。使混凝土試件的測(cè)試強(qiáng)度有所提高。而且愈接近試樣的端面，這種約束作用應(yīng)該愈大。當(dāng)接觸面墊上膠片時(shí)，環(huán)箍效應(yīng)被大大削弱，此時(shí)測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值要小很多。在荷載作用下，壓板（材料為膠皮，比混凝土的彈性模量小得多）的橫向應(yīng)變必須符合混凝土的橫向應(yīng)變，從而在摩擦力的作用下對(duì)試件的橫向膨脹起約束作用較小，對(duì)混凝土試件的測(cè)試強(qiáng)度提高作用不大。因而測(cè)得的混凝土的強(qiáng)度相對(duì)1號(hào)小得多。②分析1、3組實(shí)驗(yàn)結(jié)果由表顯然可知：尺寸較大的額3號(hào)試樣的強(qiáng)度小于尺寸較小的1號(hào)試樣的強(qiáng)度。試分析原因：大體積試件中間部分所受摩擦阻力影響較小，故其測(cè)定的強(qiáng)度值較小試件要低；同時(shí)，試件較大時(shí)，其中出現(xiàn)缺陷的機(jī)會(huì)也較大，這也是大試件強(qiáng)度較低的原因之一。③分析第1、4組實(shí)驗(yàn)結(jié)果由表顯然可知：高度較小的1號(hào)試樣的強(qiáng)度大于高度較大的4號(hào)試樣。由于環(huán)箍效應(yīng)。受壓面積相同時(shí)，高度越大，中間部分收摩擦阻力影響越小，極限抗壓強(qiáng)度測(cè)得值越低?；炷量拐蹚?qiáng)度實(shí)驗(yàn)（演示實(shí)驗(yàn)）數(shù)據(jù)表格和實(shí)驗(yàn)圖像混凝土抗折最大破壞荷載數(shù)據(jù)（單位：KN）123平均強(qiáng)度C30普通混凝土12.013.810.112.0C30鋼纖維混凝土14.014.513.914.1C30輕骨料混凝土8.26.58.17.6C80高強(qiáng)混凝土18.418.520.419.1混凝土抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)（單位：MPa）123平均強(qiáng)度C30普通混凝土40.637.240.237.3C30鋼纖維混凝土41.645.443.441.3C30輕骨料混凝土22.021.024.821.5C80高強(qiáng)混凝土95.2101.091.491.1四種混凝土試樣抗折試驗(yàn)結(jié)果及分析：混凝土在受折的時(shí)候呈現(xiàn)出相應(yīng)的抗折強(qiáng)度，斷裂特性也有明顯的不同，實(shí)驗(yàn)中只看到C30輕骨料混凝土的破壞，其破壞的時(shí)候骨料也被破壞，出現(xiàn)在斷裂面上。通過(guò)以上表格中的數(shù)據(jù)，可以看到，標(biāo)號(hào)相同的混凝土中鋼纖維混凝土抗折和抗壓強(qiáng)度均最大，而且高出標(biāo)號(hào)相對(duì)值最大。但是從絕對(duì)值上看，標(biāo)號(hào)高的高強(qiáng)混凝土的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均最大，這與混凝土的制作材料以及配合比等有關(guān)，以下是查閱資料獲得的結(jié)果：C30混凝土：試件受彎時(shí)，裂縫擴(kuò)展，骨料的存在阻礙了裂縫的延伸擴(kuò)張。達(dá)到最大荷載后，結(jié)構(gòu)本身已經(jīng)開(kāi)裂，曲線仍能平滑地逐漸下降，由于過(guò)渡區(qū)相對(duì)強(qiáng)度較低。其斷面較光滑，且沿著骨料相對(duì)邊界。C30輕骨料混凝土：顆粒內(nèi)部的孔隙數(shù)量多、骨料密度小兩點(diǎn)大大減弱了混凝土的強(qiáng)度；同時(shí)，骨料的強(qiáng)度低于普通骨料強(qiáng)度。當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生裂縫時(shí)，骨料抵抗裂縫的延伸和擴(kuò)大的能力較低，因此輕骨料混凝土有較大的脆性，當(dāng)受到極限荷載時(shí)結(jié)構(gòu)瞬間就會(huì)被破壞。C30鋼纖維混凝土：由于鋼纖維的加入使得微裂紋的擴(kuò)散受到巨大阻礙，圖中可以看出，其強(qiáng)度有一些增長(zhǎng)，但其韌性增加幅度較大。因此當(dāng)荷載達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)，為裂紋的擴(kuò)張并不很迅速，而是緩慢下降。C80高強(qiáng)混凝土：高強(qiáng)混凝土在制備過(guò)程中采用了一系列措施加強(qiáng)了混凝土過(guò)渡區(qū)的性能，大大提高了它的強(qiáng)度，所以雖然它的曲線形狀接近輕骨料混凝土曲線形狀，但強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于輕集料混凝土。由圖中也可以看出高強(qiáng)混凝土的韌性并不好，在達(dá)到極限強(qiáng)度后易突然破壞。其斷面也是隨著骨料相斷裂，這一點(diǎn)和輕骨料混凝土是相似的。實(shí)驗(yàn)思考與總結(jié)密度異常的思考：經(jīng)過(guò)查找資料，我發(fā)現(xiàn)大多數(shù)情況下，三者的體積密度的關(guān)系為：蒸壓灰砂磚密度〉燒結(jié)粘土磚密度〉燒結(jié)頁(yè)巖磚密度，這與我自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合，于是我對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)第一塊燒結(jié)頁(yè)巖磚的密度較大，出現(xiàn)異常，而且經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)觀察可以看到，主要差距為該塊磚的質(zhì)量導(dǎo)致的，考慮到實(shí)驗(yàn)所用的質(zhì)量測(cè)量?jī)x器精度較高，初步分析，可能為該塊磚內(nèi)部有密度較大的質(zhì)量塊所致，將此塊磚的數(shù)據(jù)去掉，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以得到，從而有蒸壓灰砂磚密度〉燒結(jié)粘土磚密度〉燒結(jié)頁(yè)巖磚密度，與大多數(shù)情況相符。分析比較四組實(shí)驗(yàn)的材料破壞形狀試樣破壞形狀分別為：1、2均為典型的沿45°方向進(jìn)行破壞，得到的是對(duì)頂截錐形破壞試樣，如下圖a，b。3號(hào)試樣（墊膠皮）則幾乎沿受壓方向進(jìn)行破壞，受壓面有很多裂紋。形狀如下圖c。4號(hào)試樣在兩受壓段基本上沿45°方向進(jìn)行破壞，在中間練成一片，整體上看相當(dāng)于沿對(duì)角線發(fā)生了破壞。 a b c思考形成原因如下：試樣產(chǎn)生的破壞都是由于其最大切應(yīng)力或最大壓應(yīng)力