新型建筑材料

实验指导书、报告、习题集

班    级_______________

姓    名_______________

学    号_______________

兰州交通大学

目           录

1.新型混凝土配合比设计实验…………………………………………02

2基准混凝土与掺外加剂混凝土强度的对比试验 ……………………07

3.防水卷材性能试验……………………………………………………09

新型混凝土思考题………………………………………………………12

新型墙体材料思考题……………………………………………………16

新型防水及密封材料思考题……………………………………………17

高分子材料思考题………………………………………………………18

新型装饰材料思考题……………………………………………………19

1.新型混凝土配合比设计实验

随着建筑业的发展，高强混凝土、高性能混凝土、大体积混凝土、泵送混凝土、流态混凝土、纤维混凝土等新型混凝土越来越多地应用于混凝土工程中。该项目的开设旨在教师的指导下，激发学生的自学积极性，通过查阅相关资料及实验实践探讨上述新型混凝土的配合比设计，尤其是分析外加材料对混凝土性能的影响。通过此项实验，使学生能更加深入地理解土木工程结构材料的含义，在此基础上，按照工程对材料的性能要求，通过查找资料及实验来分析问题、解决问题，提高学生的动手能力及自学能力，培养学生进行初步科学研究的能力。

由于各类混凝土实验内容有不一致之处，在这里只列出部分内容供参考。

1.1 混凝土配合比设计资料

（1）混凝土强度等级：

（2）混凝土原材料：

水泥：

     品种：                                强度等级：

砂：

   种类：                                  级配：     区

   表观密度：                              细度模数：

   堆积密度：

石：

    种类：                                 表观密度：

    最大粒径：                             堆积密度：

    空隙率：                              

（3）混凝土的坍落度要求：       mm

    （4）根据耐久性要求允许的最大水灰比及最小水泥用量：

    （5）混凝土初步配合比：

1立方米混凝土各种材料用量：=    kg      =    kg     =     kg   

=    kg   =    kg  =    kg

配合比：                      

试拌12L混凝土各种材料用量：

        kg        kg         kg         kg

=     kg    =    kg

1.2 混凝土的拌和

（1）试验目的 学会混凝土拌合物的拌制，为测定和调整混凝土的性能、进行混凝土配合比设计做好准备。

（2）主要仪器设备 磅秤、天平、拌和钢板、钢抹子、量筒、拌铲等。

（3）拌和步骤

1）按所定的配合比备料，以干燥状态为基准，根据所设计的初步配合比，称取混凝土拌和物所需各材料用量。

2）将拌板和拌铲用湿巾湿润后，将砂倒在拌板上，然后加入水泥，用拌铲自拌板一端拌至另一端，如此反复，直至充分混合，颜色均匀，再放入称好的粗骨料与之拌和，继续翻拌，直至混合均匀为止。

3）将干混合料堆成锥形，在中间作一凹槽，将已称量好的水，倒入一半左右（勿使水流出），然后仔细翻拌并徐徐加入剩余的水，继续翻拌，每翻拌一次，用铲在混合料上铲切一次。最后加入外加材料继续拌和直到均匀。

4）测试过程力求动作敏捷，拌和时间从加水算起，应符合标准规定：

拌合物体积为30L以下时4～5min。

拌合物体积为30～50L时5～9min。

拌合物体积为51～75L时9～12min。

5）拌好后，应立即做和易性试验或试件成型，从开始加水算起，全部操作须在30min内完成。

1.3基准混凝土与掺外加剂混凝土和易性的对比试验

本方法适用于集料最大粒径不大于40mm、坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定。

（1）试验目的

通过测定及比较基准混凝土与掺外加剂混凝土拌合物流动性，观察其粘聚性和保水性，综合分析掺外加剂对混凝土和易性的影响程度，作为调整新型混凝土配合比和控制混凝土质量的依据。

    （2）主要仪器设备

台秤：称量50kg、感量50g；天平：称量5kg，感量1g；拌板（1.5m×2.0m左右）、量筒（200ml左右一个、2000ml左右两个）、拌铲等；标准坍落度筒：金属制圆锥体形，底部内径200mm，顶部内径100mm，高300mm，壁厚大于或等于1.5mm；弹头形捣棒：Φ16×600mm；装料漏斗；直尺、抹刀、小铲等。

先拌基准混凝土，测定和易性后掺入外加材料再测和易性或分两次拌和分别测定和易性。

（3）试验步骤

    1）将润湿后的坍落度筒放在不吸水的刚性水平底板上，然后用脚踩住两边的脚踏板，使坍落度筒在装料时位置固定。

2）将已拌匀的混凝土试样用小铲分层装入筒内，数量控制在经插捣后层厚为筒高的1/3左右。每层用捣棒插捣25次，插捣应沿螺旋方向由外向中心进行，各次插捣点在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可以稍稍倾斜；插捣底层时捣棒应贯穿整个深度；插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面以下。

插捣顶层前，应将混凝土灌满高出坍落度筒，如果插捣使拌合物沉落到低于筒口，应随时添加使之高于坍落度筒顶，插捣完毕，用捣棒将筒顶搓平，刮去多余的混凝土。

清理筒周围的散落物，小心地垂直提起坍落度筒，特别注意平稳，不让混凝土试体受到碰撞或震动，筒体的提离过程应在5～10s内完成。从开始装料到提起坍落度筒的操作不得间断，并应在150s内完成。

3）流动性测定：将筒放在拌合物试体一侧（注意调整整个操作基面要保持同一水平面），立即测量筒顶与坍落后拌合物试体最高点之间的高度差，以mm表示，即为该混凝土拌合物的坍落度值。如图1所示。当混凝土拌合物的坍落度大于220mm时，提起坍落度桶后，静置5min，量测坍落度试验扩展开来的混凝土拌和物的最大直径及与其成直角的另一个直径，在这两个直径之差小于50mm的条件下，取其平均值作为坍落扩展度值，可参考图2进行和易性评价。

图2 混凝土拌和物工作性的简易评价

sl－坍落度（slump）；sf－坍落流动度（slump flow）

4）保水性目测：坍落度筒提起后，如有较多稀浆从底部析出，试体则因失浆使集料外露，表示该混凝土拌合物保水性能不好。若无此现象，或仅只少量稀浆从底部析出，而锥体部分混凝土试体含浆饱满，则表示保水性能良好，并作记录。可参考图1进行粘聚性评价。

5）粘聚性目测：用捣棒在已坍落的混凝土锥体一侧轻轻敲打，锥体渐渐下沉表示粘聚性良好；反之，锥体突然倒塌，部分崩裂或发生石子离析，表示粘聚性不好，并作记录。

6）和易性调整：按计算备料的同时，另外还需备好两份为调整坍落度所需的材料量，该数量应是计算试拌材料用量的5%或10%。

基准混凝土若测得的坍落度小于规定的坍落度值，可在保持水灰比W/C不变的同时，增加5%或10%（或更多，按经验确定）的水泥、水的用量。若测得的坍落度大于规定的坍落度值，可在保持砂率不变的同时，增加5%或10%（或更多，按经验确定）的砂、石用量。若粘聚性或保水性不好，则需适当调整砂率，并尽快拌和均匀，重新测定，直到和易性符合要求为止。

掺外加剂的混凝土在上述调整的基础上还可调整外加剂的掺量来达到要求。

当坍落度筒提起后，若发现拌合物崩坍或一边剪切破坏，应立即重新拌和重新试验，第二次试验又出现上述现象，则表示该混凝土拌合物和易性不好，应予以记录备查。

（4）结果评定

    1）混凝土拌合物和易性评定，应按试验测定值和试验目测情况综合评议。其中坍落度至少要测定两次，并以两次测定值之差不大于20mm的测定值为依据，求算术平均值作为本次试验的测定结果（精确至5mm）。

2）记录下调整前后拌合物的坍落度、保水性、粘聚性以及各材料实际用量，并以和易性符合要求后的各材料用量为依据，对混凝土配合比进行调整，求基准配合比。

1.3混凝土拌合物的和易性试验报告

试验记录及结论

讨论题：分析影响及改善新型混凝土和易性的因素？

2基准混凝土与掺外加剂混凝土强度的对比试验

（1）试验目的

对比基准混凝土和掺外加剂混凝土的强度，分析外加剂对混凝土强度的影响程度。

（2）主要仪器设备

磅秤、天平、拌和钢板、刚抹子、量筒、拌铲、压力试验机、刚垫板、标准养护室（温度20±2℃，相对湿度大于95%）、振捣台、捣棒、小铁铲、金属直尺、镘刀等。

（3）试验步骤

1）试件制备

选择同规格的试模三只组成一组。将试模拧紧螺栓并清刷干净，内壁涂薄层矿物油，编号待用。按前述要求拌好混凝土，将拌合物一次装入试模并稍高出模口，用镘刀沿试模内壁略加插捣后，移至振动台上，开动振动台，震动至表面呈现水泥浆为止，刮去多于拌合物并用镘刀沿模口抹平。成型后的试件应覆盖，防止水份蒸发，并在室温（20±5）℃环境中静止1～2昼夜（不得超过两昼夜），拆模编号（标记教学班、组号）。

2）拆模后的试件按立即放在标准养护室内养护。试件在养护室内置于架上，试件间距应保持10～20mm，并避免用水直接冲刷。

3）基准混凝土与掺外加剂混凝土分别成型试件

4）测定抗压强度值

试件从养护地点取出后，应尽快进行试验，以免试件内部的温湿度发生显著变化。

a、将试件擦试干净，测量尺寸，并检查外观。试件尺寸测量精确至1mm，据此计算试件的承压面积。如实测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm，可按公称尺寸进行计算。

b、将试件安放在试验机的下板上，试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验机下压板中心对准。

c、在强度等级不小于C60的抗压强度实验时，试件周围应设防裂网罩。如压力试验机上下压板不符合刚垫板要求，必须使用刚垫板。

d、开动试验机，当上压板与试件接近时，调整球座，使接触均衡。

e、应连续而均匀地加荷，预计混凝土强度等级﹤C30时，加荷速度每秒0.3～0.5MPa；混凝土强度等级≥C60时，加荷速度每秒0.8～1.0MPa。当试件接近破坏而开始迅速变形时，停止调整试验机油门，直至试件破坏，然后记录破坏荷载。

（4）抗压强度结果计算

试件的抗压强度（MPa）按下式计算，即

式中   -------破坏荷载，N;

       -------试件承压面积，.

    取三个试件测值的算术平均值作为该组试件的立方强度代表值（精确至0.1MPa）。如果三个测试值中的最大值或最小值中有一个与中间值的差异超过中间值的15%，则把最大值和最小值一并舍去，取中间值作为该组试件的抗压强度代表值；如果最大值和最小值与中间值的差异均超过了15%，则该组试验结果无效。

2基准混凝土与掺外加剂混凝土强度的对比试验

         试验日期          室内温度            室内相对湿度           

（1）试验记录

基准混凝土的强度

试件成型日期：               养护龄期         d        养护条件         

（2）试验数据处理：

（3）结论：

讨论题：分析影响新型混凝土强度的因素？

3.防水卷材性能试验

    防水卷材是主要的防水材料。近年来，为了提高防水质量，开发了高聚物改性沥青防水卷材及高分子材料防水卷材。该项目的开设旨在通过实验测定、比较不同类防水卷材的低温柔度、拉伸强度、耐热度的指标，分析改善新型防水卷材的性能对防水工程的意义。通过此项实验，使学生能更加深入地理解土木工程防水材料的相关内容，并使学生的动手能力、自学能力、分析问题、解决问题的能力得到提高，创新精神得到锻炼。

3.1耐热度试验

（1）试验目的 测定不同类防水卷材的耐热度，以评定其物理性质。

（2）主要仪器设备

电热恒温箱：带有热风循环装置；温度计：0～150℃，最小刻度0.5℃；干燥器：Φ250～300mm；表面皿：Φ60～80mm；天平：感量0.001g；试件挂钩：洁净无锈的细铁丝或回形针。

（3）试验步骤

1）在每块试件距短边一端1cm处的中心打一小孔。

2）将试件用细铁丝或回形针穿挂好试件小孔，放入已定温（一般为80℃）至标准规定温度的电热恒温箱内。试件的位置与箱壁的距离不应小于50mm，试件间应留一定距离，不致粘结在一起，试件的中心与温度计的水银球应在同一水平位置上，距每块试件下端10mm处，各放一表面皿用以接受流淌下的沥青物质。

（4）试验结果

在规定温度下加热2h后，取出试件及时观察并记录试件表面有无涂盖层滑动和集中性气泡（集中性气泡指破坏防水卷材涂盖层原形的密集气泡）。

3.2防水卷材拉力试验

（1）试验目的 测定不同类防水卷材的拉力，以比较和评定其物理性能。

（2）主要仪器设备 拉力机：测量范围0~1000N(或0~2000N)，最小读数为5N，夹具夹持宽度不小于5cm；量尺：精确度0.1cm。

（3）试验条件 试验温度为252℃。拉力机在无荷情况下，空夹具自动下降速度为40~50mm/min。

（4）试验步骤

1）将试件置于拉力试验相同温度的干燥处不少于1h。

2）调整好拉力机后，将定温处理的试件夹持在夹具中心，并不得歪扭，上下夹具之间的距离为180mm，开动拉力机使受拉试件被拉断为止。

读出拉断时指针所指数即为试件的拉力。如试件断裂处距夹具小于20mm时，该试件试验结果无效，应在同一样品上另行切取试件，重作试验。

（5）结果评定 以6个试件的算术平均值作为试验结果。

3.3防水卷材低温柔度试验

（1）试验目的 测定各类防水卷材的柔度，以评定及比较其物理性能。

（2）主要仪器设备

柔度弯曲器：Φ25mm、Φ20mm、Φ10mm金属圆棒或R为12.5mm、10mm、5mm的金属柔度弯板；低温箱。

（3）试验步骤

1）将呈平板状无卷曲试件和圆棒（或弯板）同时放入低温箱（温度按防水卷材要求温度确定）。

2）试件经30min处理后，自箱中取出，立即沿圆棒（或弯板）用手在2s时间内按均衡速度弯曲成180°。

（4）结果评定

用肉眼观察试件表面有无裂纹。

3防水卷材性能试验报告

3.1防水卷材耐热度测定        试验日期：

试验记录及结论

3.3防水卷材柔度测定        试验日期：

试验记录及结论

讨论题：分析改善沥青防水卷材性能的方法？

3.2防水卷材拉力测定       试验日期：

试验记录及结论

新型混凝土思考题

1.         简述矿物外加剂改善混凝土性能的原理？

2.         分析矿粉对混凝土和易性、强度、耐久性、体积稳定性的影响趋势？

3.         分析粉煤灰对混凝土和易性、强度、耐久性、体积稳定性的影响趋势？

4.         分析硅灰对混凝土和易性、强度、耐久性、体积稳定性的影响趋势？

5.         分析常用减水剂的作用机理及效果？

6.         简述引气剂对混凝土性能的影响及注意事项？

7.         比较常用类型早强剂的作用效果及存在问题？

8.         分析缓凝剂对工程的意义及使用注意事项？

9.   从原材料、配合比等方面简述高强混凝土的配制技术？

10.  高性能混凝土耐久性包括哪些方面内容？简述其含义及评价指标？

11.  分析控制高性能混凝土收缩及开裂的措施？

12.  从微观组成及结构分析高性能混凝土与普通混凝土的不同点？

13.  从原材料、配合比、施工方面谈谈泵送混凝土的配制技术？

14.  从原材料、配合比、施工方面谈谈钢纤维混凝土的配制技术？

新型墙体材料思考题

1.         灰砂砖、粉煤灰砖与烧结黏土砖相比，有何优势与不足？

2.         分析各类砌块组成、性能、应用特点？

3.         谈谈各类轻质墙板组成、性能及应用？

高分子材料思考题

1.         简述塑料的组成及所起的作用？

2.         谈谈建筑塑料的特点、产品及用途？

3.   谈谈胶粘剂常用的品种及特点？

4.         分析比较溶剂型涂料与乳液型涂料的组成及特点？内墙涂料、外墙涂料各自发展方向？

新型防水及密封材料思考题

1.         防水卷材有哪些基本性能要求，常用技术指标为什么？

2.         比较各类防水卷材的性能特点？

3.         谈谈密封材料的常用品种及特点？

4.         谈谈刚性防水材料的配制技术？

新型装饰材料思考题

1.   从所用原材料、生产工艺、产品特点几方面比较砖、釉面砖、墙地砖的异同点？

2.         简述玻璃的基本性质的特点？

3.   安全玻璃有哪几类？各有何特点？

4.   热功能玻璃有哪几类？各有何特点？

5.   简述铝合金的优缺点？铝合金在建筑上用在那些方面？

6.   简述彩色混凝土、清水混凝土、露骨料混凝土的技术特点？

7.   木材各向异性体现在哪些方面？谈谈木材综合利用的途径？

8.   比较木窗、钢窗、铝合金窗、塑钢窗的性能特点？

9.         分析天然石材——花岗岩、大理石及树脂型人造石材的组成、特点及应用？