《道路建筑材料》实验指导书

道路建筑材料实验指导书台州学院建筑工程学院二〇一五年三月前言一、实验的性质道路建筑材料实验是道路建筑材料课程实践性教学环节的重要组成部分。

二、实验的目标与要求1、掌握常用道路建筑材料的技术性质；2、掌握道路建筑材料性能检测的基本方法；3、通过实验操作，培养学生的实验技能；4、通过综合设计实验，培养学生的创新能力和分析解决问题的能力。

三、实验的内容道路建筑材料实验共安排四个实验项目，包括一个演示性实验、一个验证性实验、一个综合实验和一个设计实验。

学生应在教师指导下，根据实验大纲的要求，独立完成实验项目。

四、说明本指导书可供路桥工程（四年制）专业使用。

二〇一五年三月目录实验一水泥性能检测 (1)一、水泥标准稠度用水量测试 (1)二、水泥凝结时间测试 (2)三、水泥体积安定性测试 (4)四、水泥胶砂强度测试 (5)实验二混凝土的配合比设计 (9)实验三沥青性能检测 (20)一、沥青针入度测定 (20)二、沥青延度测定 (22)三、沥青软化点测定 (23)实验一水泥性能检测一、水泥标准稠度用水量测试（标准法）1、实验目的水泥的凝结时间、安定性均受水泥浆稀稠程度的影响，为了不同水泥具有可比性，水泥必须有一个标准稠度，通过此项实验测定水泥浆达到标准稠度时的用水量，作为凝结时间和安定性实验用水量的标准。

2、实验原理水泥标准稠度的净浆对标准试杆的沉入具有一定的阻力。

通过测试不同含水量的水泥净浆的穿透性，以确定水泥标准稠度净浆中所需加入的水量。

3、主要仪器设备⑴水泥净浆搅拌机：主要由搅拌锅、搅拌叶片、传动机构和控制系统组成。

⑵水泥标准稠度和凝结时间测定仪（包括试杆和试模），如图1所示。

1．铁座；2．金属圆棒；3．松紧螺丝；4．指针；5．标尺水泥标准稠度和凝结时间测定仪试杆和试模图14、实验步骤⑴用湿布将搅拌锅和搅拌叶片擦湿，将拌合水(W)倒入搅拌锅内，然后在5～10s内小心将称好的500 g水泥加入水中，将搅拌锅固定在搅拌机的锅座上，升至搅拌位置。

⑵ 启动搅拌机，低速搅拌120s ，停15s ，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌120s 停机。

⑶ 拌合结束后，立即将水泥净浆装入已置于玻璃底板上的试模中，用小刀插捣，轻轻振动数次，抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上，降低试杆直至与净浆表面正好接触，拧紧螺丝1～2s 后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。

在试杆停止沉入或释放试杆30s 时，记录试杆距底板之间的距离。

注意事项：① 水泥标准稠度用水量测定仪的金属棒应能自由滑动。

② 测定前，应先调整试杆接触玻璃底板，同时使指针对准零点。

③ 沉入深度测定应在搅拌后1.5min 内完成。

5、实验结果⑴ 以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm 的水泥净浆为标准稠度净浆。

⑵ 水泥标准稠度用水量(P)，按水泥质量的百分比计。

100%500W P =⨯二、水泥凝结时间测试1、实验目的通过凝结时间的测定，得到初凝时间和终凝时间，以便评定水泥质量，判定其是否符合技术标准要求，是否满足施工要求。

2、实验原理通过测定试针沉入标准稠度净浆至一定深度所需时间来表示水泥初凝和终凝时间。

3、主要仪器设备⑴ 水泥净浆搅拌机。

⑵ 水泥标准稠度和凝结时间测定仪（用试针代替试杆），如图2所示。

4、实验步骤⑴ 以标准稠度用水量，用500g 水泥按规定方法拌制标准稠度水泥浆，一次装满试模，振动数次刮平，立即放入湿气养护箱中。

记录水泥全部加入水中的时间即为凝结的起始时间。

初凝用试针 终凝用试针图2⑵ 初凝时间的测定：试件在养护箱养护至加水后30min 时进行第一次测定。

测定时，将试模放到试针下，降低试针与水泥净浆表面接触，拧紧螺丝1s ～2s 后，突然放松，试针垂直自由地沉入水泥净浆，记录试针停止下沉或释放试针30s 时指针的读数。

⑶ 终凝时间的测定：在完成初凝时间测定后，立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板上取下，并翻转180°将小端向下放在玻璃板上，再放入养护箱中继续养护，临近终凝时间时，每隔15min 测定一次，记录试针下沉深度。

注意事项：① 在最初测定操作时应轻轻扶持金属棒，使其徐徐下降，以防试针撞弯。

但测定结果应以试针自由下落为准。

② 整个测试过程中，不能让试针落入原孔，且沉入位置至少距试模内壁10mm ，测完后须将试针擦净。

③ 临近初凝，每隔5min 测定一次；临近终凝，每隔15min 测定一次。

达到初凝或终凝时应立即重复测一次，当两次结论相同时，才能判定达到初凝状态或终凝状态。

5、实验结果⑴ 从水泥全部加入水中的时间起，至试针沉至距底板4mm±1 mm 时所经过的时间为初凝时间。

⑵ 从水泥全部加入水中的时间起，至试针沉入试体0.5mm 时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时所经过的时间为终凝时间。

三、水泥体积安定性测试1、实验目的通过测定沸煮后标准稠度水泥净浆式样的体积和外形的变化程度，评定体积安定性是否合格。

2、实验原理雷氏法：通过测定沸煮后两个试针的相对位移来衡量水泥标准稠度净浆的体积膨胀程度，以此评定水泥浆硬化后体积是否均匀变化。

试饼法：通过观测沸煮后水泥标准稠度净浆试饼外形变化程度，评定水泥浆硬化后体积是否均匀变化。

两种方法有争议时，以雷氏法为准。

3、主要仪器设备⑴水泥净浆搅拌机。

⑵沸煮箱。

⑶雷氏夹，如图3所示。

⑷雷氏夹膨胀测定仪，如图4所示。

图3 雷氏夹图4 雷氏夹膨胀值测定仪1．指针；2．环模1．底座；2．模子座；3．测弹性标尺；4．立柱；5．测膨胀值标尺；6．悬臂；7．悬丝；8．弹簧顶扭4、实验步骤雷氏法⑴将雷氏夹放在玻璃板上，并立即将制好的标准稠度水泥净浆一次装满雷氏夹，装浆时一手轻扶雷氏夹，另一只手用小刀插捣数次，然后抹平，盖上玻璃板，将试件移至湿气养护箱内养护24h±2h。

⑵脱去玻璃板，取下试件，用雷氏夹膨胀值测定仪测量雷氏夹指针尖端间的距离(A)，精确至0.5mm。

⑶将试件放入沸煮箱中的试件架上，指针朝上，试件间互不交叉，然后在(30±5)min内加热至沸并恒沸(180±5)min。

⑷沸煮结束后，立即放掉沸煮箱中的热水，冷却至室温，取出试件，测量雷氏夹指针尖端的距离(C)，精确至0.5mm。

试饼法⑴将制好的标准稠度水泥净浆分成两等份，使之成球形，放在已涂过油（尺寸约100 mm×100 mm）的玻璃板上，制成直径70mm～80 mm、中心厚约10 mm、边缘渐薄、表面光滑的试饼，将试饼放入湿气养护箱内养护24h±2h。

⑵脱去玻璃板取下试饼，在试饼无缺陷的情况下，将试饼放在沸煮箱水中的篦板上沸煮，沸煮方法同雷氏法。

⑶沸煮结束后，放掉热水，冷却至室温，取出试饼进行观察、测量。

注意事项：①每种方法需平行测试两个试件。

②凡与水泥净浆接触的玻璃板和雷氏夹内表面均须稍涂一层油。

5、实验结果⑴雷氏法当沸煮前后两个试件指针尖端距离差(C-A)的平均值不大于5.0 mm时，该水泥安定性合格。

当两个试件的(C- A)值相差超过4.0 mm时，应用同一样品重做试验。

⑵试饼法目测试饼未发现裂缝，用钢尺检查也没有弯曲的试饼为安定性合格，反之为不合格。

当两个试饼判别结果有矛盾时，该水泥的安定性为不合格。

四、水泥胶砂强度测试（ISO法）1、实验目的通过检验不同龄期的抗压强度、抗折强度，确定水泥的强度等级或评定水泥强度是否符合标准要求。

2、实验原理通过测定水泥胶砂标准试件的抗压破坏荷载、抗折破坏荷载，确定其抗压强度、抗折强度。

3、主要仪器设备⑴行星式水泥胶砂搅拌机。

⑵水泥胶砂试件成型振实台。

⑶试模：可装拆的三连模，由隔板、端板和底座组成。

⑷抗折试验机。

⑸抗压试验机及抗压夹具：以200kN～300kN为宜，应有±1%的精度，并具有按(2400±200)N/s速率的加荷能力；抗压夹具由硬质钢材制成，受压面积为40mm×40mm。

4、、实验步骤⑴胶砂制备按照水泥：标准砂：水＝1：3：0.5的质量配合比配制胶砂试样，每锅材料取水泥450±2g，水225±1g，标准砂1350±5g。

把水加入锅内，再加入水泥，把锅放在固定架上，上升至固定位置。

立即开动机器，低速搅拌60s（在开始搅拌30s后均匀加入砂子），再高速搅拌30s，停拌90s（停拌后15s内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅中），再高速搅拌60s。

各个搅拌阶段，时间误差应在±1s以内。

⑵试件成型胶砂制备后应立即进行成型。

将涂机油的三联模和模套固定在振实台上，将胶砂分二层装入试模。

装第一层时，每个模槽内约放300g胶砂，用大播料器来回播平，接着振实60次，再装入第二层胶砂，用小播料器播平，再振实60次。

移走模套，从振实台上取下试模，用金属直尺以近似90°的角度架在试模模顶的一端，然后沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另一端移动，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用同一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。

⑶试件养护将做好标记的试件连同试模放入养护箱内养护至规定时间（成型后20h～24h）脱模。

脱模前，应对试件进行编号，二个龄期以上的试件，在编号时应将同一试模中的三条试件分在两个以上龄期内。

将做好标记的试件立即水平或竖直放在(20±1)℃的水中养护，水平放置时刮平面应朝上。

养护期间试件之间间隔或试件上表面的水深不得小于5 mm。

⑷ 测定强度养护到期（3d 和28d ）的试件，应在实验前15min 从水中取出，擦去试件表面沉积物，并用湿布覆盖至抗折实验开始为止。

抗折实验将试件一个侧面放在试验机支撑圆柱上，试件长轴垂直于支撑圆柱，通过加荷圆柱以(50±10)N/s 的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上，直至折断，记录抗折破坏荷载F f (N)。

抗压实验将折断后保持潮湿状态的半截棱柱体以侧面为受压面放入抗压夹具中，并要求试件中心、夹具中心、压力机压板中心保持在一直线上（偏差应在±0.5mm 内）。

以(2400±200)N/s 的速率均匀加荷至破坏，并记录破坏荷载Fc(N)。

注意事项：① 试模内壁应在成型前涂一层隔离剂。

② 脱模时应小心操作，防止试件收到损伤。

③ 养护时不应将试模叠放。

5、实验结果⑴ 一组三条试件分别进行三折六压，测得破坏荷载。

⑵ 抗折强度R f 按下式计算(精确至0.1MPa)：31.5f f F LR b =式中 F f ——折断时施加于棱柱体中部的荷载(N)；L ——支撑圆柱之间的距离(mm)；b ——棱柱体正方形截面的边长(mm)。

以一组三个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。

当三个强度值中有超出平均值±10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。