建築材料實驗報告
實驗名稱： 材料基本性質實驗
班號： 結 9 3 實驗日期： 2010. 11. 01
實驗者： 同組人：
成績評定：
教師簽字：
評閱日期：
建築材料的基本性質
一、 實驗目的：
1. 鞏固基本概念，學習基本引數的測定方法；
2. 通過實驗,學習所用儀器裝置的操作方法；
3. 了解磚和混凝土等材料的基本效能。
二、 實驗內容：
預備知識：三種磚的組成、燒成制度和特性
粘土磚：以砂質粘土(主要化學成分是sio2，al2o3和fe2o3)為主要原料，在900-1000攝氏度左右進行燒結而成。由於其中的粘土被部分燒結，故具有較多的孔隙，且多為開口孔隙，所以吸水率較大。
頁岩磚：以頁岩為主要原料，頁岩的化學組成與粘土相近，但因其顆粒細度不及粘土，故塑性較差，製磚時常需摻入一定量的粘土，以增加可塑性。
灰砂磚：以石灰和天然砂為主要原料，在0.8mpa，175攝氏度的條件下蒸養6小時而成，由其中的ca(oh)2與sio2反應生產水化矽酸鈣凝膠而產生強度。
灰砂磚外觀光潔整齊，均勻密實。但不宜用在高水流和高溫(大於200攝氏度)的地區，以免發生ca(oh)2的濾析及ca(oh)2和水化矽酸鈣凝膠的脫水分解。
1、蒸壓灰砂磚、燒結粘土磚、燒結頁岩磚體積密度實驗
1) 體積密度的概念
2) 實驗步驟
3) 結果計算γ=m/(a×b×c)
2. 蒸壓灰砂磚、燒結粘土磚、燒結頁岩磚(30分鐘)吸水率實驗
1) 吸水率概念：
材料能吸收水分的性質稱為吸水性。吸水性的大小由吸水率示。
2) 計算公式: w=（m1-m）/ m ×100%
w：材料吸水率
m1：材料在吸水飽和狀態的重量
m： 材料在乾燥狀態下的重量
3) 測出不同磚的吸水率，每種磚測一塊
3. 混凝土抗壓強度影響試驗數值的因素（演示實驗）
1) 100×100×100mm
2) 100×100×100(墊膠皮)mm
3) 150×150×150mm
4) 100×100×300mm
混凝土的組成材料相同，養護齡期一樣，試塊寸不同，形狀不同、受壓面約束狀況不同情況下對實驗數值的影響。對觀察到的現象(破壞形狀)，計算出的強度進行分析。
4. 混凝土抗折強度實驗（演示實驗）
1） c30普通混凝土
2） c30鋼纖維混凝土
3） c30輕骨料混凝土
4） c80高強混凝土
觀察抗折試件破壞的全過程。計算4類混凝土試件的抗折強度，比較破壞狀況(脆性、塑性)。
三、 實驗步驟：
1. 蒸壓灰砂磚、燒結粘土磚、燒結頁岩磚體積密度實驗
1) 觀察三種磚外型上的差別，注意其表面的粗糙程度；
2) 每類磚取其中的三塊，用直尺測量每塊磚的長、寬、高，每個資料測2次，取其平均值記錄下來；
3) 用電子天平測量每塊磚的密度。
2. 蒸壓灰砂磚、燒結粘土磚、燒結頁岩磚(30分鐘)吸水率實驗
1) 分別取三種磚各一塊，測量質量；
2) 將3塊磚完全泡入水中；
3) 浸泡30分鐘後將磚取出，擦乾表面積水；
4) 用電子天平分別稱量每塊浸泡過的磚的質量。
3. 混凝土抗壓強度影響試驗數值的因素（觀察演示實驗）
在實驗機上對不同的4組混凝土塊進行壓力試驗，記錄試驗資料，觀察壓過之後混凝土的破壞情況。
4. 混凝土抗折強度實驗（演示實驗）
在實驗機上對4組不同的混凝土柱進行彎折實驗，記錄應力應變曲線，觀察斷面情況。
四、 實驗資料及分析
1. 蒸壓灰砂磚、燒結粘土磚、燒結頁岩磚體積密度實驗
實驗資料：
實驗結論：
從上面的**可以看出，蒸壓灰砂磚體積密度最大，燒結頁岩磚與燒結粘土磚體積密度較接近，但黏土磚稍大一些。
實驗分析：
參照體積密度的定義，體積密度低，可以歸結為物質本身的密度低，或是物質結構疏鬆，內部的孔洞較多。從對這三種磚的外部觀察可以看出，蒸壓灰砂磚最為細膩，表面孔洞較少，而燒結粘土磚較為粗糙，燒結頁岩磚最為粗糙，表面就可以看見很多大而疏鬆的孔狀結構。因此，蒸壓灰砂磚的密度最大，而燒結頁岩磚、燒結粘土磚密度較小。
參考資料：
密度（真密度）、體積密度、假密度（表觀密度）、堆積密度
1） 密度：質量與其真體積之比值稱為密度，也叫真密度。
2） 假密度：質量與其假體積（物質體積+閉口氣孔體積）之比值叫假密度，也叫表觀密度。
3） 體積密度：材料的質量與其總體體積之比值稱為體積密度（又稱顯密度）。
4） 堆積密度：散粒材料在自然堆積狀態下單位體積的重量稱為堆積密度。
2. 蒸壓灰砂磚、燒結普通磚、燒結頁岩磚(30分鐘)吸水率實驗
實驗結論：
從中可以看出，蒸壓灰砂磚的吸水率明顯低於另外兩種磚，而燒結普通磚的吸水率比燒結頁岩磚的吸水率稍大一點。
實驗分析：
結合上一實驗的資料可以發現：材料的體積密度越大，那麼它的吸水率就越小。因為體積密度和孔洞的多少有一定關係。
蒸壓灰砂磚的體積密度大，材料內部結構密實，孔洞較少，因此吸水率較小。燒結粘土磚和燒結頁岩磚體積密度較小，因此吸水率也較小。
參考資料：
1、 孔隙率、空隙率、孔洞率
1) 孔隙率：是指材料體積內孔隙體積佔材料總體積的百分率。
2) 空隙率：空隙率是指散粒材料在某容器的堆積體積中，顆粒之間的空隙體積佔堆積體積的百分率。
3) 孔洞率（空心率）：空心磚和空心砌塊孔洞和槽的體積總和與按外尺寸算出的體積之比的百分率。
2、 吸水率
材料能吸收水分的性質稱為吸水性，吸水性的大小由吸水率表示。
其中：w：材料吸水率 m1：材料在吸水飽和狀態的重量 m：材料在乾燥狀態下的重量
3. 混凝土抗壓強度影響試驗數值的因素（演示實驗）
環箍效應示意圖
實驗結論：
從上面的實驗資料可以看出，在其他條件相同的情況下，試件橫截面積越大，縱向高度越大，抗壓強度越小，而受壓面墊膠皮的一組，抗壓強度也小。
而且在不同條件下，混凝土的破壞性狀也不同。單純的立方體塊破壞之後呈現對頂截錐的形狀，而受壓面墊膠皮的一組呈現豎直方向的斷裂紋路。
實驗分析：
第一組的試件，在接觸面上試件和鋼製壓板之間產生摩擦力，阻止了接觸面附近的裂紋產生。而在遠離接觸面的試件中部，橫向膨脹致使微裂紋產生並擴大，最終撐破混凝土外皮。由於破壞從接觸面到試件中部是擴大的，所以最終的破壞形狀呈對頂截錐形。
第二組試件，由於膠皮的彈性模量較小，使得膠皮可以隨著混凝土一起脹開，不能阻止接觸面的裂開，環箍效應失效。接觸面和中部一起脹開，形成自上而下的完整的縱向裂紋。
第三組試件，立方體和第一組的成比例，但體積大於第一組。由於所有的試件內部都存在缺陷，由於第三組試件體積較大，致使它相對於第一組出現缺陷的機會增多。在同樣的實驗條件下，也就越容易產生破壞。
第四組的試件，由於其縱向長度很大，而環箍效應是隨從接觸面到中部距離的增加而減小的，致使其中部承受了比第一組試件更大的力，更容易產生裂紋，所以抗壓強度也就比第一組小了。
參考資料：
環箍效應④：混凝土試件在壓力機上受壓時，在沿加荷方向發生縱向變形的同時，也按泊松比效應產生橫向膨脹。而鋼製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，對試件的橫向膨脹起著約束作用，這種約束作用稱為「環箍效應」。
「環箍效應」對混凝土抗壓強度有提高作用。離壓板越遠，「環箍效應」小，在距離試件受壓面約0.866α（α為試件邊長）範圍外這種效應消失。
4. 混凝土抗折強度實驗（演示實驗）
實驗資料：
混凝土抗折最大破壞荷載資料（單位：kn）
混凝土抗壓強度資料（單位：mpa）
實驗結論：
混凝土抗折最大破壞荷載和混凝土抗壓強度從高到低是：c80高強混凝土、c30鋼纖維混凝土、c30普通混凝土、c30輕骨料混凝土。
1.混凝土強度等級越大，極限荷載越大。但是隨著等級的加大，混凝土的脆性也加大，表現為，當荷載超過了極限時應力鬆弛現象明顯減弱，反而是突然碎掉。斷裂時破壞速度越快，破壞程度越大。
2.骨料越重，曲線過極限荷載後下降得越緩
3.加入纖維後能明顯地使曲線過極限強度後下降變緩，破會劇烈程度明顯降低。
4.隨著混凝土強度等級的提高和纖維的加入，斷面上骨料剝離的現象明顯減弱
實驗分析：
c30普通混凝土的斷裂沒有什麼特別之處。從最後的斷面來看，斷裂處集中在過渡區，可見破壞從最脆弱的過渡區開始的。
c80的強度高於c30。混凝土的強度和其彈性呈反相關，強度越高，其塑性越高，在受到較大荷載時越容易發生突然斷裂。因此，比較偏向於顯示塑性特徵而不是彈性特徵，因此它的斷裂也最為突然而且猛烈。
從斷面也可以發現，c80的裂紋穿過了部分的骨料。這是因為c80漿體以及過渡區的強度已經足夠高，相比之下骨料的強度較小，裂縫已經能穿透骨料。
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