试验检测人员考试培训之材料科目课件-精品.ppt
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1、公路工程业务培训材料 第一部分集料(砂石材料)砂石材料试验内容集料试验项目重点强调五项试验,其中 针对粗集料的有密度试验、压碎试验、洛杉矶磨耗试验、针片状颗粒含量检测等; 针对细集料主要是指筛分试验; 通过这些试验的讨论,了解不同试验的基本原理、主要内容,从中掌握描述试验的基本方法.集料一些基本概念集料又可称为砂石材料,根据颗粒粒径大小,分为粗集料和细集料。粗细集料分类方法 不同用途采用不同划分界限: 用于水泥混凝土的粗细集料划分尺寸为4.75mm,而用于沥青混合料的粗集料划分尺寸为2.36mm;集料最大颗粒概念 集料最大粒径:能够使集料全部通过的(100通过率)最小标准筛筛孔尺寸; 集料公称
2、最大粒径:能够全部通过或允许有少量存留的(10090%通过率)最小标准筛筛孔尺寸.集料一些基本概念标准筛标准筛概念 根据最新规范要求,沿用多年的两套标准筛系统统一为一种规格,孔的形状全部为方孔,其中的孔径设置有: 75mm、63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、 26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm . 粗集料密度检测密度的概念 密度定义:在一定(温度)条件下物质单位体积材料的质量,采用公式可表示为: 密度的单位:克/立方厘米(g/cm3) 克/毫升(g/ml) 千克
3、/升(Kg/L) (103)千克/立方米(Kg/m3).mVt质量密度=(体积)粗集料密度检测基本概念针对不同情况,集料的密度有多种类型:真密度、表观密度、毛体积密度、表干密度和堆积密度等;其中试验检测强调重点是表观密度和毛体积密度的测试方法,前者采用水中重法测定,后者采用表干法测定;另一需关注的密度为堆积密度.粗集料密度检测表观密度检测表观密度:单位表观体积下的粗集料质量。 (表观体积材料实体体积(表观体积材料实体体积+闭口孔隙)闭口孔隙)试验需用主要仪器设备: 带下挂钩的电子称(注意可称量范围)、 贮水箱(带溢流口)、 网篮、 烘箱.粗集料密度检测表观密度检测分别称取粗集料悬浮在在水中和烘
4、干后的质量,由下式计算粗集料的表观密度:试验操作时注意:粗集料要充分饱水,使开口孔隙充满水;每次水中称重时水位高度要一致;这一检测原理的依据是浮力定律物质在水中受到浮力作用,浮力的大小取决于物体排开水的体积,而该体积正好就是被测物体体积,其在数值上等于被测物体分别在空气中称出的质量和在水中称出的质量差值.mmmmmm空气空气水表观密度空气水水空气水()/粗集料密度检测毛体积密度检测 毛体积密度:单位毛体积下的粗集料质量。 (毛体积材料实体体积闭口空隙体积(毛体积材料实体体积闭口空隙体积+开口孔隙体积)开口孔隙体积) 操作方法:分别称取粗集料在水中、表干状态和烘干后的质量,由下式计算毛体积密度:
5、 注意表干状态的操作要领:用拧干的湿毛巾擦拭,直至擦干集料表面的水膜光泽,但要留下开口孔中吸入的水分. mmm空气水毛体积密度表干水粗集料密度检测堆积密度检测根据集料装填方式的不同,堆积密度分为自然堆积状态下的松装密度,采用一定密实操作过程得到的紧装密度,而紧装密度又根据不同方法分为振实密度和捣实密度;注意不同堆积密度装填操作要求;根据上述密度得到集料(混合料)的一个重要指标空隙率:堆积密度表观毛体积空隙率(%)=(1-)100(或)压碎试验用于评价粗集料承载能力;注意:试验时所需材料数量的确定方法和加载方式;用于沥青混合料和用于水泥混凝土的压碎试验方法一致,都采用压碎到2.36mm以下粒径的
6、多少作为结果。但前者称为压碎值,后者称为压碎指标值,二者的换算关系为:压碎指标值 0.816压碎值5洛杉矶磨耗试验用于评价粗集料综合性能(抗磨耗、抗冲击和抗剪切等能力);注意根据粗集料公称最大粒径的不同,选用不同粒径粒径组合搭配进行试验;不同规格的粗集料操作过程大体一致;试验结果以小于1.7mm(筛孔)的颗粒数量占试验总量的百分数表示.针片状颗粒判断方法试验目的在于评定粗集料形状的好坏;良好的粗集料形状应该是接近球体或立方体,而细长或扁薄的颗粒性能欠佳,根据粗集料的不同用途采,用不同试验方法进行甄别判断;注意两种不同用途粗集料针片状颗粒的定义;关注不同判断方法的关键.用于混凝土粗集料针片状颗粒
7、检测针片状颗粒定义: 针状颗粒凡集料颗粒某一方向的尺寸超出所属粒级平均粒径的2.4倍时的颗粒; 片状颗粒凡集料颗粒某一方向的尺寸小于所属粒级平均粒径的0.4倍时的颗粒;用于水泥混凝土集料试验采用规准仪法; 针状规准仪 片状规准仪首先要确定每次试验时集料的数量;进行粗细不同颗粒的分级,其中共有6个级别;沥青混合料用粗集料针片状颗粒检测针片状颗粒定义:某一颗粒长度尺寸与厚度尺寸之比大于等于3时的颗粒;试验方法采用游标卡尺进行判断;试验的关键在于粗集料颗粒基准面的确定,颗粒长和高的量取方法.砂筛分试验细集料一般大多指砂,其最重要的试验是筛分试验;注意不同用途的砂的砂的筛分区别:通常采用干筛法,沥青混
8、合料用砂则要采用水筛法;采用标准套筛:从4.75mm至0.075mm,通常试验用砂质量500g;过筛要充分彻底:在过筛完成后,要逐一进行每个筛的单独操作,当每分钟筛出量不超过筛上剩余量的0.1%时,可认为该粒级过筛完成;要求试样总量与各筛存留量之和的差值不得超过总量的1%.筛分试验结果的用途(1)定量评价集料的级配状况筛分结果的计算: 分计筛余百分率 累计筛余百分率 通过百分率 (%)100iimM(%)iiAa(100)100iipA筛分试验结果的用途(2)砂的粗细程度判断 砂的粗度细度模数:当细度模数在3.73.1,为粗砂;当细度模数在3.02.3,为中砂;当细度模数在2.21.6,为细砂
9、。注意:该计算公式仅适用于混凝土用砂的细度模数计算,清楚该公式表达方式,所代表的含义,适用的对象.2.361.180.60.30.154.754.755100AAAAAAA细度模数筛分试验结果的用途(3)绘制级配曲线在直角坐标系中,通过百分率为纵坐标,筛孔尺寸(或颗粒粒径)为横坐标;其中纵坐标刻度从原点的0到最大的100%,而横坐标刻度严格讲应以各筛孔尺寸的0.45次方来表示,但实际操作则按等间距依次从小到大、从左到右标注.六. 矿料级配组成设计有关级配的概念级配类型连续级配在较宽的范围里不同粒径颗粒连续分布的级配;间断级配在粒径分布过程中,位于中间部位有一个或 连续若干粒径缺失的级配;开级配
10、在较窄且偏粗的范围内连续分布的级配;级配范围:作为控制集料级配状况的标准.五. 矿料级配组成设计级配设计概念设计方法 计算法、图解法、计算机辅助设计;设计条件1. 目标级配设计范围;2. 各规格矿料筛分结果。五. 矿料级配组成设计级配设计过程图解法设计主要步骤 1. 按一定比例绘制一个矩形框图,从左下到右上引对角线。纵边以常数尺度标出通过量刻度,并根据要求的级配通过量范围中值在横边上确定各筛孔孔径位置;2. 将各规格矿料筛分结果在框图中以折线的形式绘制在图中;3. 根据相邻两条折线的位置关系,依次确定不同规格矿料在合成级配中所占比例;4. 对所得比例进行验算,如果与所需的级配范围不完全相符,则
11、根据实际情况调整比例,直至合成级配完全满足级配要求.第二部分水泥和水泥混凝土水泥试验检测内容共计五项试验内容,包括: (1)水泥细度试验检测、 (2)水泥净浆标准稠度确定、 (3) 凝结时间测定、 (4)安定性检测、 (5)水泥胶砂强度试验。试验检测注意事项 (1) 哪些试验分为了标准法和代用法,两种方法相互间关系; (2) 判定试验结果的标准; (3) 影响试验结果准确性的主要因素; (4) 影响加载试验过程的两个因素加载速率和适宜的压力机量程选择; (5) 抗折抗压试验结果的数据处理.水泥技术性质概念物理性质细度定义:水泥颗粒的粗细程度,熟悉水泥细度对水泥品质的影响; 意义:合适的细度是保
12、证水泥水化和硬化效果的基本条件;标准稠度定义:指水泥净浆对标准试杆沉入时所产生的阻力达到规定状态时所具有的水和水泥用量的百分比。意义:是测定水泥凝结时间和安定性等试验结果具有可比性的基础。凝结时间定义:水泥浆从可塑状态到失去塑性所需的时间,分初凝和终凝。 意义:初凝时间太短,不利于正常施工;而终凝时间太长,一是不利于混凝土构造物早日投入使用,二是对需要支护模板的施工,会影响模板的拆卸和安装。水泥技术性质概念安定性 定义:表征硬化后的水泥浆体是否产生过量或不均匀的的体积变化,从而对水泥结构造成不利影响的现象。原因:造成水泥安定性不良的原因在于水泥中存在的游离氧化钙和游离氧化镁以及三氧化硫 .力学
13、性质 定义:水泥(胶砂)的抗折强度和抗压强度; 意义:是水泥的最核心指标.水泥试验检测水泥细度检测细度试验方法可分为筛析法和比表面积法;以往大多采用筛析法,但新的水泥技术国家标准要求硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行细度测定时则要采用比表面积法;筛析法又分为水筛法和负压筛法,其中水筛法是代用法,负压筛法是标准法;试验结果以水泥标准筛上的存留量占试验用水泥数量的百分数表示.水泥试验检测水泥细度检测当采用负压筛法时,注意负压筛仪的真空度要达到40006000Pa;水泥比表面积试验比表面积是指单位质量下物质的表面积,比表面积越大,物体颗粒越细;比表面积单位: m2/Kg,通常要求水泥的比表面积大于300
14、 m2/Kg.水泥比表面积试验操作根据公式确定试验用水泥质量:将水泥按一定方式装填在透气筒中,然后安放到U型管上;开动抽气泵,慢慢打开玻璃旋塞,使右侧玻璃管中的液面缓缓上升至第一道刻度线,关闭抽气泵和玻璃旋塞;当液面下降至第二道刻度线时开始计时,当液面到达第三道刻度线时停止计时,记录液面经过第二道和第三道刻度线所需的时间和试验时的温度;根据不同情况,通过公式计算出水泥的比表面积.(1)WpV水泥比表面积结果计算CCsTs当被测物质的密度、孔隙率与标准试样相同时,且试验的温度相差3,按下式计算:Ss T S=Ts当温度相差大于3,则按下式计算:Ss T S=水泥净浆标准稠度用水量试验方法该试验内
15、容也可分为标准法和代用法两种,其中标准法是维卡仪法,而代用法采用试锥法;两大类方法都是固定水泥用量500g,然后根据经验采用调整用水量的方法找出能够达到标准稠度时所需的用水量;水泥净浆标准稠度用水量试验方法 维卡仪法 试锥法 试验结果的判断方法:维卡仪法以维卡仪试杆贯入水泥浆离底板距离为61mm为准,试锥法以试锥贯入水泥浆深度在282mm为准.水泥净浆标准稠度用水量试验方法 代用法中的试锥法中还可采用固定用水量的方法进行,也就是称取水泥500g,加水142.5ml,搅拌后进行试验时,根据试锥贯入深度S(mm),通过下式计算得到标准稠度P(%): P()33.40.185S水泥凝结时间检测方法水
16、泥凝结时间试验分为初凝检测和终凝检测两个阶段;初凝时间和终凝时间检测采用不同试针,其中测终凝时间采用的试针带有一个环形附件。水泥凝结时间检测方法当加水搅拌到标准针贯入到水泥浆的深度离底板出现41mm距离时,所持续的时间就是初凝时间;当加水搅拌到试针贯入水泥浆的深度在0.51mm范围时所持续的时间就是终凝时间,根据环形附件在水泥浆表面的压痕来判断;两个时间均采用min表示.水泥安定性试验试验采用沸煮法进行,这种方法又可分为标准法雷氏夹法和代用法试饼法;试饼法判断方法是根据试饼沸煮后是否出现明显变形、或表面是否出现裂缝及破碎掉渣等现象来判断;沸煮时要求30min内开始沸腾,连续沸煮三小时中间不得补
17、加水。水泥安定性试验雷氏夹法判断方法:要求沸煮之后雷氏夹指针端部的距离(mm)与沸煮之前的端部距离之差的平均值不大于5mm,沸煮程序同试饼法;注意雷氏夹受力时指针打开程度是否标准,判断的方法是在300g砝码受力状态下,要求指针打开增加的距离为17.52.5mm,否则该雷氏夹不合格而弃用.水泥力学强度试验水泥力学强度试验采用水泥胶砂法,即按比例将水泥、水和标准砂混合在一起制成试样进行试验的方法;试件几何尺寸为4040160mm,在专用三联模中一次成型三根小梁试样;成型时每个三联模所需原材料数量为水泥 :水 :标准砂450g :225ml :1350g;水泥力学强度胶砂试样成型 胶砂搅拌设备 胶砂
18、振实设备水泥力学强度试验注意:养护条件:201 的水中养护;抗折和抗压试验操作方法,各自计算公式;抗折和抗压强度试验结果数据处理要求;加载速率要求及其对试验的影响;正确选择压力机量程的方法. 水泥力学加载试验 抗折加载设备 抗压加载设备水泥试验检测水泥力学强度试验抗折和抗压计算公式:注意试验单位的统一,其中荷载以N为单位,几何尺寸以mm为单位,强度则是MPa.2331.52PLPLfbhb抗折PfA抗压水泥试验检测水泥力学强度试验 试验数据处理抗折强度: (1)取三个试件的平均值; (2)当其中一个计算结果与平均值的差超过平均值的10%时,该值舍去,以剩余两个的平均值为结果;抗压强度: (1)
19、取6个试件的平均值; (2)当其中1个计算结果与6个平均值的差超过平均值的10%时,该值舍去,以剩余5个的平均值为结果; (3)当其中又有一个计算结果与5个平均值的差超过平均值的10%时,则试验作废.关于压力机操作加载速度应按规定的要求进行,例如水泥胶砂加载速度是2.40.2kN/s;压力机的量程选择:正确压力机的量程是指当估计所需最大荷载正好位于所选压力机量程的2080%之间的量程.(硅酸盐类)水泥技术标准水泥的技术标准分别依据物理性质、力学性质和化学性质等三个方面加以制定。水泥强度等级的判断 水泥强度等级的确定要从抗压和抗折两项强度指标和28d和3d两个龄期全面考虑,并依据28d抗压强度的
20、大小进行命名; 普通硅酸盐水泥的等级仅有两个,分别是42.5和52.5MPa.水泥品质判定规则取消废品水泥判定;当化学指标、凝结时间、安定性和强度符合要求时,判定为合格水泥;当上述项目中任何一项不符合标准时,判定为不合格水泥;取消不合格品判定中细度和混合材料掺加量的规定内容. 混凝土试验检测技术共强调四项试验,其中1、4两项为重点: (1)工作性检测坍落度试验和维勃稠度试验; (2)混凝土凝结时间试验; (3)密度检测试验; (4)强度试验抗压和抗弯拉强度试验;内容重点:(1) 每项试验操作过程;(2) 坍落度试验中评定工作性的方法;(3) 力学试验加载速率、适宜量程选择方法;(4) 抗压和抗
21、弯拉试验结果的数据处理.水泥混凝土工作性检测坍落度试验 工作性(和易性)概念工作性定义工作性又称和易性,包括流动性、可塑性、稳定性和易密性;影响工作性的因素包括内因和外因,内因主要有: (1) 原材料性质和特点; (2) 组成混凝土材料比例水灰比、用水量、砂率等; (3) 外加剂. 混凝土工作性试验坍落度法坍落度试验注意事项: 试验操作过程中装填方法和要求; 坍落度值(mm)所代表的含义; 粘聚性是如何检测的; 如何确定混凝土的保水性.混凝土工作性试验维勃稠度法维勃稠度法: 注意适用的条件、结果表示单位; 试验结构和坍落度之间的关系.水泥混凝土力学性质检测力学性质概念抗压强度: (1)立方体抗
22、压强度:是根据规范测得的强度平均值; (2)立方体抗压强度标准值:在标准试验条件下,满足保证率要求的强度值; (3)混凝土强度等级:当上述标准值达到并超过某一规定强度等级时,以大写字母C和该等级组合,就成为所谓该混凝土强度等级;抗弯拉强度:用于水泥混凝土板配合比设计指标;影响混凝土力学强度的因素: 水灰比、集料特性、浆集比、养护条件.混凝土力学强度试验混凝土拌合成型设备和试块 搅拌设备 振实台 立方体试模和试块 小梁试模和试块混凝土力学强度试验试件成型试件成型的关键是试件的密实过程,根据混凝土坍落度的差别,分别采用不同的方式方法:当坍落度在2570mm时,采用振动台密实成型,操作时既要密实,又
23、不能超振,以免水泥浆的流失;当坍落度超过70mm时,采用人共插捣密实成型;当坍落度小于25mm时,要用插捣棒来密实成型.混凝土力学试验加载设备 抗弯拉加载设备 抗压加载设备试验同样要注意加载速率、压力机量程的选择和试验数据处理,而且明白混凝土加载速率表达方式和操作方法.混凝土强度试验抗压或抗折强度试验时的加载方式:其中抗折试验采用三分点双荷载加载方法;两个力学试验结果计算方法:(1)取三个的平均值;(2)当其中一个结果与中间值的差超过中值的15%,取中值作结果;(3)当另一个结果与中值的差又超过中值的15%,则试验作废.PfA抗压2PLfbh抗折混凝土强度试验由于抗折试验的加载方式的特殊性,抗
24、折试验结果评定的特殊之处:(1)受力破坏位置:要求破坏位置位于两个加载点之间,如果有一个断裂面位于加载点外侧,以另外两个进行平均后作为结果,但前提是两个测值差不大于两个测值中较小值的15%。如果超出,则无效;(2)如果两个试件断裂位置都超出加载点之外,则试验无效.混凝土质量评定统计法:包括已知标准差法和未知标准差法;未知标准差法非统计法1,0.90cucu kfSf,min2,cucu kff,1.15cucu kff,min,0.95cucu kff混凝土配合比设计方法原材料要求水泥水泥品种根据混凝土构造物要求和环境特点确定;水泥强度等级与混凝土的强度等级相匹配:水泥强度等级是混凝土强度等级
25、的11.5倍。粗集料满足基本技术性质要求;注意粗集料公称最大粒径的限制要求;采用连续级配或间断级配时各自的优缺点;砂砂的级配分区,注意其中二区砂的特点;水含有较少的杂质,通常的生活用水均可.混凝土配合比设计方法概述混凝土配合比表达方式(1) 单位用量表达方式以1立方混凝土中各材料用量(Kg)表示;(2)相对用量表达方式水泥用量当作1,其它材料针对与水泥用量的相对值;配合比设计要求(1)强度要求提出一个比设计强度更高的配制强度;(2)工作性要求适宜的坍落度、良好的粘聚性和保水性;(3)耐久性要求通过最小水泥用量和最大水灰比保证耐久性;(4)经济性要求采用当地材料或替代物.混凝土配合比设计方法概述
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