建筑材料基本性质的试验项目较多,对于各种不同的材料,测试的项目也不相同。通常进行的试验项目有密度、表观密度和吸水率。
1.1 密度试验
1.试验目的
材料的密度是指材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。了解材料的密度,可大致掌握材料的品质和性能;用来计算材料的孔隙率。
2.仪器与设备
李氏瓶(最小刻度值为0.1mL)、天平(感量为0.01g)、温度计、玻璃容器、烘箱、干燥器、小勺和漏斗等。
3.试验步骤
(1)将试样磨成粉末,通过900孔/cm2的筛,筛去筛余物,再将粉末放入105~110℃烘箱内,烘干至恒质量,再放入干燥器中冷却至室温。
(2)将不与试样起反应的液体倒入李氏瓶中,使液面达到0~1mL刻度之间。
(3)将李氏瓶置于盛水的玻璃容器中,使刻度部分完全进入水中,并用支架夹住以防李氏瓶浮起或歪斜。容器中的水温应与李氏瓶刻度的标准温度(20±2)℃一致。
(4)经30min,读李氏瓶内液体凹液面的刻度值V1(精确至0.1mL,以下同)。
(5)从玻璃容器中取出李氏瓶,用滤纸将液面以上的瓶颈内部吸干。
(6)用天平称取试样粉末70~80g(精确至0.01g,以下同),记为m1。用小勺和漏斗小心地将粉末徐徐送入李氏瓶中(要防止在瓶喉部发生堵塞),直至液面上升至20mL可读值左右为止。
(7)称出剩余试样的质量m2(g)。将李氏瓶倾斜一定角度并沿瓶轴旋转,使粉末中的气泡逸出。
(8)再将李氏瓶放入盛水的玻璃容器中,经30min,待瓶中液体温度与水温相同后,读液体凹液面的刻度值V2(mL)。
4.试验结果
(1)按下式计算密度ρ(精确至0.01g/cm3):
式中 m——李氏瓶中试样粉末的质量,g,即两次称量值m1、m2之差;
V——装入李氏瓶中试样粉末的绝对体积,cm3,即两次液面读数V2、V1之差。
(2)以两次试验结果的平均值作为密度的测定结果。两次试验结果的差值不得大于0.02g/cm3,否则应重新取样进行试验。
1.2 表观密度试验
1.试验目的
表观密度是指材料在自然状态下,单位体积的质量。通过表观密度可以估计材料的强度、导热性及吸水性等性质;用来计算材料的孔隙率、体积、质量及结构自重等。
2.仪器与设备
(1)天平(称量1000g,感量0.1g)、液体天平(阿基米德天平,感量0.01g)。
(2)游标卡尺(精度0.1mm)、烘箱、干燥器、石蜡、酒精等。
3.试验步骤
(1)对规则形状材料(如砖、石块、砌块等)。
1)将每组3块试件放入(105±5)℃的烘箱中烘干至恒质量,取出冷却至室温称质量m(g)。
2)用游标卡尺量出各试件的尺寸,并计算出其体积V(cm3)。
a.对于六面体试件,量尺寸时,长、宽、高各方向上须测量3处,取其平均值的a、b、c,则:
V0=abc
b.对于圆柱体试件,则在圆柱体上、下两个平行切面上及试件腰部,按两个互相垂直的方向量其直径,求6次的平均值d,再在互相垂直的两直径与圆周交界的4点上量其高度,求4次的平均值h,则:
3)结果计算。材料的表观密度ρ0按下式计算(精确至10kg/m3或0.01g/cm3):
试件结构均匀者,以3块试件平均值作为试验结果,各次结果的误差不得超20kg/m3或0.02g/cm3;如试件结构不均匀,应以5个试件结果的算术平均值作为测试结果,并注明最大、最小值。(www.daowen.com)
(2)对形状不规则材料(如碎石、卵石等)。
1)加工(或选择)长约20~50mm的试件5~7个,然后放入(105±5)℃的烘箱内烘干至恒质量,并在干燥器内冷却至室温。
2)取出1个试件,称出试件的质量m(精确至0.1g,以下同)。
3)将试件放入熔融的石蜡,1~2s后取出,使试件表面沾上一层蜡膜(膜厚不超过1mm)。
4)称出封蜡试件的质量m1(g)。
5)称出封蜡试件在水中的质量m2(g)。
6)检定石蜡的密度(一般为0.93g/cm3)。
其他试件的试验步骤同2)~5)。
7)试验结果。材料的表观密度ρ0按下式计算(精确至10kg/m3或0.01g/cm3):
试件结构均匀时,以3个试件结果的算术平均值作为试验结果,各次结果的误差不得超过20kg/m3或0.02g/cm3;如试件结构不均匀,应以5个试件结果的算术平均值作为试验结果,并注明最大、最小值。
1.3 孔隙率的计算
将已经求出的密度与表观密度(用同样的单位表示)代入下式,可计算出材料的孔隙率P(精确至0.01%):
1.4 吸水率试验
1.试验目的
材料的吸水率是指材料吸水饱和状态下,水的质量或体积与材料干燥质量或体积的比。材料吸水率的大小对其强度、抗冻性、导热性等性能影响很大,测定材料的吸水率,可估计其各项性能。现以石材为例,介绍测试方法。
2.仪器与设备
天平(1kg,感量为0.1g)、水槽、烘箱及干燥器等。
3.试验步骤
(1)将试件(石材)加工成边长为4~6cm的立方体试件或直径和高均为4~6cm的圆柱体试件。
(2)将试件放入105~110℃的烘箱中烘至恒质量,再放到干燥器中冷却至室温。
(3)干燥器中取出试件,称其质量m(g)。
(4)将试件放入水槽中,试件之间应留1~2cm的间隔,试件底部应用玻璃棒垫起,避免与槽底直接接触。
(5)将水注入槽中,使水面至试件高度的1/4处,2h后加水至试件高度的1/2,隔2h再加水至试件高度的3/4处,又隔2h加水至高出试件1~2cm,再经一昼夜后取出试件。
(6)用拧干的湿毛巾轻按试件表面,吸去试件表面的水分(不得来回擦拭),随即称量,称量后仍放回水槽中浸水。
以后每隔一昼夜用同样程序称取试件质量,直至试件浸水至恒定质量为止(一昼夜质量相差不超过0.05g),此时称得的试件质量为mb(g)。
4.试验结果
按下式计算吸水率:
式中 Wm——材料的质量吸水率;
mb——材料吸水饱和时的质量,g;
m——材料的干燥质量,g;
WV——材料的体积吸水率,%;
V0——材料在自然状态下的体积,cm3;
ρw——水的密度,g/cm3,一般取1.0g/cm3。
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