土木工程材料实验（黄杰）

土木工程材料是一门实验性很强的专业基础课，也是重要的专业先导型课程，其理论性和实践性都非常强。土木工程材料性能的测试都离不开实验，本课程实验的应用十分广泛，它涉及土木工程、桥梁工程、城市地下空间等各个工程领域。通过实验，学生可以掌握和了解土木工程材料及其制品的技术性能、土木工程材料的使用方法及常规材料的实验检测方法，具备合理选用土木工程材料并对常用材料进行检验的能力；还可以熟悉和训练实验技能，具备较强的选择和应用材料的能力；培养严肃认真的精神和良好的科学习惯，并逐步具备独立解决工程实际问题的能力。

土木工程材料是强调理论联系实际比较多的课程，尤其是随着经济的发展，各种新型建筑材料不断涌现，教师在实习教学中必须不断补充新的内容，让学生了解全新的材料科技动态和一些新材料、新工艺、新手段，不断采用多种现代及传统教学方式，让学生在实验课中学到知识。

近年来，随着“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）的实施和推进，旨在培养一大批创新能力强、适应社会发展的高质量工程技术人才的目标越来越明确，实验教学是理论教学的延伸和强化，良好的实验教学是培养学生动手能力、创新精神的重要手段，加强实验教学管理和改革，有利于加深和提高理论教学知识，也是提高学生创新应用能力的重要环节。在高等教育大众化背景下，如何推动创新教育，加强实验教学成果，确保本科教学质量和人才目标的培养，是从事高等教学工作必须面对的问题。为了更好地实现人才培养目标，我们组织编写了本教材，编者在教学体系、内容、适用性等方面做了大量细致入微的工作。

本书主要内容包括土木工程材料的概述、主要仪器设备介绍、实验内容以及理论实验和数据处理等。验证性实验严格按照相应标准进行材料检测和操作，设计性实验符合基本理论和研究。

本书由黄杰、李勇、孟晋共同编写。其中，黄杰编写了第1～5章及第6章部分内容；李勇编写了第7、9章及第6、8章部分内容；孟晋编写了第10、11章及第8章部分内容；刘一芳、陈四利参编了部分章节；全书由李勇统稿。

由于土木工程材料标准、规范繁多且更新较快，加之编者水平有限，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请广大师生和读者批评指正。

编者

2021年6月

《土木工程材料实验》主要针对土木建筑工程中常用建筑材料的实验检测项目，从实验目的、主要仪器设备、实验方法步骤、实验结果确定、实验记录与结果处理、分析及讨论等方面提供系统规范性的实验指导。本书共十一章，包括绪论、实验仪器设备介绍、材料基本物理性质实验、集料实验、水泥实验、混凝土实验、砂浆实验、普通黏土砖实验、土的工程性质实验、沥青及沥青混合料实验、钢材实验，各部分均依据现行相关全新国家标准、部颁标准进行编写。本书可作为高等院校土木工程、工程管理、建筑环境与设备工程等土建类专业的实验教材，也可作为大专、中等专业学校相关专业的实验参考书，并可供材料实验人员、质量员、工程质量监理和监督人员参考使用。

黄杰，沈阳工业大学建工学院，高级工程师，建筑与土木工程学院实验中心主任。参与国家自然科学基金项目4项，国家青年基金、省高校科研计划项目和教育厅项目各1项，其中获得辽宁省教学成果奖二等奖1项。发表的论文20余篇，主编教材1部，参编教材3部，并获校教育成果三等奖。曾获“辽宁省测绘之星大赛”优 秀指导教师；校“优 秀工会干部”荣誉称号。

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1绪论1

1.1土木工程材料定义、分类与发展概况1

1.1.1土木工程材料定义1

1.1.2土木工程材料分类1

1.1.3土木工程材料在土木建筑工程中的地位1

1.1.4土木工程材料的发展趋势1

1.2土木工程材料实验内容2

1.3土木工程材料实验标准3

1.4实验方法4

1.5实验报告6

1.6数据统计及误差分析7

1.6.1实验数据统计分析的一般方法7

1.6.2误差计算8

1.6.3数值修约规则9

1.6.4可疑数据的取舍10

2实验仪器设备介绍11

2.1水泥净浆搅拌机11

2.1.1结构11

2.1.2工作原理12

2.1.3操作规程12

2.1.4主要技术指标12

2.2水泥胶砂搅拌机12

2.2.1常用种类及技术参数13

2.2.2主要结构13

2.2.3工作原理13

2.2.4操作规程14

2.3混凝土搅拌机15

2.3.1常用种类15

2.3.2搅拌机功能16

2.3.3主要技术参数16

2.3.4操作规程17

2.3.5注意事项17

2.4砂浆搅拌机17

2.4.1仪器简介17

2.4.2工作原理18

2.4.3结构特点18

2.4.4操作规程19

2.4.5技术指标19

2.5微机控制压力试验机19

2.5.1基本简介19

2.5.2主要特点19

2.5.3技术参数19

2.5.4操作规程20

2.6水泥抗折试验机21

2.6.1机器的构造21

2.6.2技术参数21

2.6.3使用方法21

2.6.4操作规程22

2.7微机控制电液伺服土动三轴压力试验机22

2.7.1用途及适用范围22

2.7.2主要技术指标与要求22

2.7.3操作规程23

2.8沥青混合料理论相对密度试验器24

2.8.1用途及适用范围24

2.8.2主要技术参数24

2.8.3仪器特点及结构24

2.8.4仪器工作原理25

2.8.5仪器的安装25

2.8.6实验前的准备25

2.8.7负压传感器的标定方法26

2.8.8注意事项26

2.9沥青混合料马歇尔试验仪26

2.9.1用途及适用范围26

2.9.2主要技术指标及参数27

2.9.3仪器的主要特点27

2.9.4仪器的工作原理28

2.9.5仪器的使用28

2.9.6注意事项29

2.10沥青混合料电动击实仪30

2.10.1用途及适用范围30

2.10.2主要技术指标和参数30

2.10.3仪器主要特点31

2.10.4仪器结构31

2.10.5使用方法32

2.10.6使用注意事项33

2.11自动车辙试验仪34

2.11.1用途和适用范围34

2.11.2主要技术指标和参数34

2.11.3仪器使用说明35

2.11.4注意事项35

2.11.5常见故障分析和排除36

3材料基本物理性质实验37

3.1密度实验37

3.1.1实验目的37

3.1.2依据的规范标准37

3.1.3主要仪器设备37

3.1.4实验方法步骤37

3.1.5实验结果计算及处理38

3.1.6误差分析38

3.2表观密度实验38

3.2.1实验目的39

3.2.2依据的规范标准39

3.2.3主要仪器设备39

3.2.4实验方法步骤39

3.2.5实验结果计算及处理40

3.3堆积密度实验42

3.3.1实验目的42

3.3.2依据的规范标准42

3.3.3主要仪器设备42

3.3.4实验方法步骤42

3.3.5实验结果计算及处理43

3.4吸水率实验44

3.4.1实验目的44

3.4.2依据的规范标准44

3.4.3主要仪器设备44

3.4.4实验方法步骤44

3.4.5实验结果计算及处理45

4集料实验46

4.1砂的筛分析实验47

4.1.1实验目的47

4.1.2依据的规范标准47

4.1.3主要仪器设备47

4.1.4实验方法步骤47

4.1.5实验结果计算及处理48

4.2砂的表观密度实验48

4.2.1实验目的49

4.2.2依据的规范标准49

4.2.3主要仪器设备49

4.2.4实验方法步骤49

4.2.5实验结果计算及处理50

4.3砂的堆积密度实验50

4.3.1实验目的51

4.3.2依据的规范标准51

4.3.3主要仪器设备51

4.3.4实验方法步骤51

4.3.5实验结果计算及处理51

4.4砂的吸水率实验52

4.4.1实验目的52

4.4.2依据的规范标准52

4.4.3主要仪器设备53

4.4.4实验方法步骤53

4.4.5实验结果计算及处理54

4.5砂的含水率实验54

4.5.1实验目的54

4.5.2依据的规范标准54

4.5.3主要仪器设备54

4.5.4实验方法步骤55

4.5.5实验结果计算及处理55

4.6砂的含泥量实验55

4.6.1实验目的55

4.6.2依据的规范标准55

4.6.3主要仪器设备55

4.6.4实验方法步骤56

4.6.5实验结果计算及处理56

4.7碎石（卵石）的筛分析实验57

4.7.1实验目的57

4.7.2依据的规范标准57

4.7.3主要仪器设备57

4.7.4实验方法步骤57

4.7.5实验结果计算及处理58

4.8碎石（卵石）的表观密度实验58

4.8.1实验目的58

4.8.2依据的规范标准58

4.8.3主要仪器设备58

4.8.4实验方法步骤59

4.8.5实验结果计算及处理60

4.9碎石（卵石）的堆积密度实验60

4.9.1实验目的60

4.9.2依据的规范标准60

4.9.3主要仪器设备60

4.9.4实验方法步骤61

4.9.5实验结果计算及处理61

4.10碎石（卵石）的吸水率实验62

4.10.1实验目的62

4.10.2依据的规范标准62

4.10.3主要仪器设备62

4.10.4实验方法步骤62

4.10.5实验结果计算及处理63

4.11碎石（卵石）的含水率实验63

4.11.1实验目的63

4.11.2依据的规范标准63

4.11.3主要仪器设备63

4.11.4实验方法步骤63

4.11.5实验结果计算及处理64

4.12碎石（卵石）的含泥量实验64

4.12.1实验目的64

4.12.2依据的规范标准64

4.12.3主要仪器设备64

4.12.4实验方法步骤64

4.12.5实验结果计算及处理65

4.13碎石（卵石）中泥块含量实验65

4.13.1实验目的65

4.13.2依据的规范标准65

4.13.3主要仪器设备65

4.13.4实验方法步骤66

4.13.5实验结果计算及处理66

5水泥实验67

5.1水泥细度实验67

5.1.1实验目的67

5.1.2依据的规范标准67

5.1.3主要仪器设备67

5.1.4实验方法步骤68

5.1.5实验结果计算及处理69

5.2水泥标准稠度用水量实验69

5.2.1实验目的69

5.2.2依据的规范标准70

5.2.3主要仪器设备70

5.2.4实验方法步骤71

5.2.5实验结果计算及处理72

5.3水泥净浆凝结时间测定72

5.3.1实验目的72

5.3.2依据的规范标准72

5.3.3主要仪器设备72

5.3.4实验方法步骤73

5.3.5实验结果计算及处理73

5.4水泥安定性的测定74

5.4.1实验目的74

5.4.2依据的规范标准74

5.4.3主要仪器设备74

5.4.4实验方法步骤74

5.4.5实验结果计算及处理76

5.5水泥胶砂强度检测76

5.5.1实验目的76

5.5.2依据的规范标准76

5.5.3主要仪器设备76

5.5.4实验方法步骤76

5.5.5实验结果计算及处理78

6混凝土实验80

6.1混凝土配合比设计80

6.1.1实验目的80

6.1.2依据的规范标准80

6.1.3普通混凝土配合比的基本要求80

6.1.4实验方法步骤80

6.2普通混凝土拌和方法86

6.2.1实验目的86

6.2.2依据的规范标准86

6.2.3仪器设备86

6.2.4拌和方法86

6.3普通混凝土拌合物性能实验（坍落度法）87

6.3.1实验目的及适用范围87

6.3.2仪器设备87

6.3.3实验方法步骤87

6.3.4实验结果计算及处理88

6.4普通混凝土拌合物性能实验（维勃稠度法）89

6.4.1实验目的及适用范围89

6.4.2仪器设备89

6.4.3实验方法步骤90

6.4.4实验结果90

6.5普通混凝土抗压强度测定91

6.5.1实验目的91

6.5.2仪器设备91

6.5.3试件的成型和养护91

6.5.4试件的抗压强度测定92

6.5.5实验结果计算及处理92

6.6普通混凝土劈裂抗拉强度测定93

6.6.1实验目的93

6.6.2依据的规范标准93

6.6.3主要仪器设备93

6.6.4实验方法步骤93

6.6.5实验结果计算及处理94

6.7普通混凝土抗折（抗弯拉）强度测定95

6.7.1实验目的95

6.7.2依据的规范标准95

6.7.3主要仪器设备95

6.7.4实验方法步骤96

6.7.5实验结果计算及处理96

7砂浆实验98

7.1砂浆的稠度实验98

7.1.1实验目的及适用范围98

7.1.2依据的规范标准98

7.1.3主要仪器设备98

7.1.4砂浆的拌和方法98

7.1.5实验方法步骤99

7.1.6实验结果处理99

7.2砂浆的表观密度实验99

7.2.1实验目的99

7.2.2依据的规范标准99

7.2.3主要仪器设备100

7.2.4实验方法步骤100

7.2.5实验结果计算及处理100

7.3砂浆的分层度实验101

7.3.1实验目的101

7.3.2依据的规范标准101

7.3.3主要仪器设备101

7.3.4实验方法步骤101

7.3.5实验结果处理101

7.4砂浆抗压强度实验102

7.4.1实验目的102

7.4.2依据的规范标准102

7.4.3主要仪器设备102

7.4.4试件的成型和养护102

7.4.5试件的抗压强度测定102

7.4.6实验结果计算及处理103

8普通黏土砖实验104

8.1尺寸偏差测量与外观质量检查104

8.1.1实验目的104

8.1.2主要仪器设备104

8.1.3实验方法步骤104

8.1.4实验结果评定105

8.2砖的泛霜实验108

8.2.1实验目的108

8.2.2依据的规范标准108

8.2.3主要仪器设备108

8.2.4试样要求及实验方法步骤108

8.2.5实验结果评定108

8.3砖的冻融实验109

8.3.1实验目的109

8.3.2依据的规范标准109

8.3.3取样方法109

8.3.4主要仪器设备109

8.3.5实验方法步骤109

8.3.6实验结果计算及处理110

8.4砖的吸水率与饱和系数实验110

8.4.1实验目的110

8.4.2依据的规范标准110

8.4.3主要仪器设备110

8.4.4实验方法步骤111

8.4.5实验结果计算及处理111

8.4.6实验结果计算与评定111

8.5砖的抗压强度实验113

8.5.1实验目的113

8.5.2主要仪器设备113

8.5.3试件制备113

8.5.4试件养护114

8.5.5实验方法步骤114

8.5.6实验结果处理114

8.6砖的抗折强度实验115

8.6.1实验目的115

8.6.2主要实验仪器115

8.6.3试样准备116

8.6.4实验方法步骤116

8.6.5实验结果计算及处理116

8.7砖的体积密度实验116

8.7.1实验目的116

8.7.2实验仪器设备117

8.7.3实验方法步骤117

8.7.4实验结果计算及处理117

9土的工程性质实验118

9.1土的天然密度实验118

9.1.1实验目的118

9.1.2依据的规范和标准118

9.1.3主要仪器设备118

9.1.4实验方法步骤118

9.1.5实验结果计算及处理119

9.1.6实验结果记录120

9.2土粒相对密度实验（比重瓶法）121

9.2.1实验目的121

9.2.2依据规范标准121

9.2.3主要仪器设备121

9.2.4实验方法步骤121

9.2.5实验结果计算及处理122

9.2.6实验结果记录123

9.3土粒相对密度实验（浮称法）123

9.3.1实验目的123

9.3.2依据的规范标准123

9.3.3主要仪器设备123

9.3.4实验方法步骤123

9.3.5实验结果计算及处理124

9.3.6实验结果记录124

9.4土的液限塑限实验（联合测定仪测定液塑限）125

9.4.1实验目的125

9.4.2依据的规范标准125

9.4.3主要仪器设备125

9.4.4实验方法步骤125

9.4.5实验结果计算和制图126

9.4.6实验结果记录127

9.5土的液限塑限实验（碟式仪液限实验）127

9.5.1实验目的127

9.5.2依据的规范标准127

9.5.3主要仪器设备127

9.5.4实验方法步骤127

9.5.5实验结果计算和制图128

9.5.6实验结果记录129

9.6土的液限塑限实验（滚搓法塑限实验）129

9.6.1实验目的129

9.6.2依据的规范标准129

9.6.3主要仪器设备129

9.6.4实验方法步骤129

9.6.5实验结果计算130

9.6.6实验结果记录130

9.7土的击实实验130

9.7.1实验目的及适用范围130

9.7.2依据的规范标准131

9.7.3主要仪器设备131

9.7.4实验方法步骤132

9.7.5实验结果计算及制图133

9.7.6实验结果记录135

9.8土的渗透实验（常水头渗透实验）135

9.8.1实验目的及适用范围135