土木工程材料实验指导书

发布人：   时间：2018-06-26    点击：[]

《土木工程材料实验》指导书
（管理学院）
管理学院土木工程材料实验室

目  录
实验一、水泥实验………………………………………………………3
实验二、混凝土实验……………………………………………………7
实验三、钢筋实验………………………………………………………15

   

 

土木工程材料实验指导书
一、基本任务：
土木工程材料实验是《土木工程材料》课的实践性教学环节，它的基本任务是：
1、通过实验使学生熟悉主要土木工程材料的标准、规范与技术要求，对具体材料的性状有进一步的了解，巩固与丰富理论知识；
2、使学生掌握常规材料的基本实验方法、手段和操作技能，学会正确使用各种仪器和实验设备，具有对常用土木工程材料独立进行质量检定的能力；
3、进行科学研究的基本训练，掌握处理实验数据的科学方法，培养学生运用所学理论进行科学研究、分析问题和解决问题的能力，树立实事求是的科学态度和严谨的工作作风；
4、通过理论与实践的结合，巩固和加深对所学基本原理的理解，并在某些方面得到充实和提高。培养学生的工程实践能力和创新能力。
二、基本要求：
为了达到上述学习目的，学生必须做到：
1、实验前做好预习，明确实验目的、基本原理及操作要点，并应对实验所用的仪器、材料有基本的了解。
2、在实验的整个过程中要建立严密的科学工作秩序，严格遵守实验操作规程，注意观察实验现象，详细做好实验记录。
3、对实验结果进行分析，做好实验报告。
4、对设计、研究和综合等提高型实验，要求同学们按照实验指导书的要求，认真设计实验，通过实验研究，得出结论，找出规律。
 三、注意事项：
在进行土木工程材料的实验时，应注意三个方面的技术问题：
1、抽样技术，即要求试样具有代表性；
2、测试技术，包括仪器的选择、试件的制备、测试条件及方法；
3、实验数据的整理方法。材料的质量指标和实验所得的数据是有条件的，相对的，是与取样、测试和数据处理密切相关的。其中任何一项改变时，实验结果将随之发生或大或小的变化。因此，检验材料质量，划分等级标号时，上述三个方面均须按照国家规定的标准方法或通用的方法进行。否则，就不能根据有关规定对材料质量进行评定，或相互之间进行比较。
四、编写说明：
1、本指导书按新课程教学大纲和实验教学大纲要求选材，根据现行国家（或行业）标准或其他规范、资料编写的，并不包括所有的土木工程材料的全部内容。
2、由于科学技术水平和生产条件不断发展，今后遇到本书范围以外的实验时，可查阅有关指导文件，并注意各种土木工程材料标准和实验方法的修订动态，以作相应修改。
实验一：水泥实验
通过水泥实验检验水泥质量和测定水泥物理力学性质指标，为配合比设计提供原始数据。同时评定水泥质量，对不合格水泥不能使用。
1、水泥细度实验
水泥细度直接影响水泥的凝结时间、强度、水化热等技术性质，因此测定水泥的细度是否达到规范要求，对工程具有重要意义。水泥细度的检测方法有：负压筛法、水筛法、干筛法。水泥细度以0.08mm方孔筛上筛余物的质量占试样原始质量的百分率表示，并以一次的测定值作为实验结果。如果有争议，以负压筛法为准。
（1）主要仪器：① 负压筛析仪；② 天平：最大称量500g，感量0.01g。
（2）实验步骤及实验结果处理
① 筛析实验前，将负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，检查控制系统，调节负压至4000~6000Pa范围内。
② 称出试养25g，置于洁净的负压筛中，盖上筛盖，放在筛座上，开动筛析仪连续筛析2min，筛析过程中如有试样附着在筛盖上，可轻轻敲剂，筛试样落下。
③ 筛毕，用天平称量筛余物（精确到0.01g），计算筛余百分数，结果精确至0.1%。
2、水泥标准稠度用水量实验
水泥标准稠度用水量以水泥净浆达到规定的稀稠程度时的用水量占水泥用量的百分数表示。水泥浆的稀稠对水泥的凝结时间、体积安定性等技术性质的实验影响很大。检测方法分调整水量法和固定水量法两种。发生争议时以前者为准。
（1）主要仪器：① 水泥标准稠度测定仪；② 水泥净浆搅拌机；③ 天平:感量1g；④ 湿气养护箱、量筒等。
（2）实验步骤
① 实验前须进行仪器检查：仪器金属棒应能自由滑动；试锥尖降至锥模顶面时，指针应对准标尺零点；搅拌机运转正常。
② 制备净浆：先用湿布擦拭搅拌锅和搅拌叶片，将500g水泥试样倒入搅拌锅内。
拌和水量：采用调整水量法时，可按经验初步确定加水量；采用固定水量法时，加水量为142.5mL。
将锅放在搅拌机座上，升至搅拌位置，开动机器，同时徐徐加水。搅拌的时间和程序为：慢速搅拌120s，停拌15s，快速搅拌120s后停机。
③ 搅拌结束后，立即将拌和好的净浆一次装入锥模内，用小刀插捣振动数次，刮去多余净浆，抹平后迅速放到稠度仪下面锥模固定位置。将试锥降至净浆表面、拧紧螺丝、指针对零，然后突然放松螺丝，让试锥自由沉入净浆内，试针停止下沉时（下沉时间约为30s）记录试针下沉深度。整个操作应在搅拌后1.5min内完成。
(3) 实验结果处理
① 用调整水量法测定时，以试锥下沉深度为28±2㎜时的竟将为标准稠度净浆，其拌和水量与水泥试样质量之比为该水泥标准稠度用水量。
如试锥下沉深度超出上述范围，须另称试样，调整水量，重新实验，直到达到28±2㎜为止。
② 用固定水量法测定时，根据测的得试锥下沉深度S(mm)，按下式计算标准稠度用水量P(%)。

当试锥下沉深度小于13mm时，应用调整水量法测定。
3、水泥凝结时间实验
水泥凝结时间有初凝和终凝之分。初凝时间是指从加水到水泥净浆开始失去塑性的时间；终凝时间是指从加水到水泥净浆完全失去塑性的时间。凝结时间不合格的水泥视为废品。
（1）实验仪器：将标准稠度实验的试锥换上试针，将锥模换成圆模。
（2）实验步骤
① 测定前，将圆模放在玻璃板上，调整指针，使试针接触玻璃板时，指针对准标尺零点。
② 以标准稠度用水量拌制水泥净浆，记录加水时刻。
③ 将拌制好的标准稠度净浆，立即一次装入圆模，振动数次后刮平，放入湿气养护箱。
④ 测定时，从养护箱取出盛有净浆的圆模，置于试针下，使试针与净浆面刚好接触，拧紧螺丝，然后突然放松螺丝，让试针自由沉入净浆，1~2s后观察指针读数。
注意每次测定的间隔时间。每次测定不能重眼。
（3）实验结果处理
① 自加水时起到试针沉入净浆中距圆模底玻璃板为2~3mm时，所经历的时间为初凝时间。
② 自加水时起到试针沉入净浆不超过0.5~1.0mm时，所经历的时间为终凝时间。
4、水泥体积安定性实验
水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。水泥中如果含有较多CaO,MgO,SO3，就能使体积发生不均匀变化。
检测游离CaO危害性的测定方法——沸煮法，可以用饼法也可用雷氏法。
（1）主要仪器：沸煮箱、雷氏夹
（2）实验步骤（雷氏法）
① 将雷氏夹置于玻璃板上，与水泥浆接触的表面涂上一层机油，每个试样成型两个试件。
② 将拌制好的标准稠度净浆装满雷氏夹圆环，一只手轻扶雷氏夹，另一只手用约10mm宽的小刀插捣15次左右，然后摸平，顶面盖一块涂油的玻璃板，立即将上下盖有玻璃板的雷氏夹放到养护箱内。养护24±2h。
③ 在沸煮前，用雷氏夹膨胀值测定仪测量试件指针简短的距离A，精确到0.5mm.
④ 将试件放到沸煮箱水中的篦板上，指针朝上，试件相互不交叉，然后在30±5min内加热到沸腾，并恒费3h±5min。
（3）结果评定
① 煮毕，将热水放掉，打开箱盖，使箱体冷却到室温。
② 取出煮后的雷氏夹试件，测量试件指针尖端的距离C，精确到0.5mm。
③ 计算雷氏夹膨胀值（C-A）。当两个试件煮后膨胀值的平均值不大于5.0mm时，认为该水泥体积安定性合格。如果两个试件的（C-A）值相差超过4.0mm，重做实验。
5、水泥胶砂强度实验
确定水泥强度等级。
（1）主要仪器设备：行星式胶砂搅拌机、胶砂振实台、胶砂试模、刮平直尺、抗折实验机、抗压实验机。
（2）胶砂制备
① 实验前将试模擦净，模板与底座的接触面上涂黄油，紧密装置，防止漏浆。内壁均匀刷一层机油。搅拌锅、叶片、下料漏斗等用湿布擦干净。
② 胶砂配合比。水泥：中国ISO标准砂=1：3，水灰比=0.5，一锅成型三条试件的材料用量：水泥——450±2g；中国标准砂——1350±5g；拌和水——225±1L。
③ 按规定程序搅拌。
（3）试件成型
① 胶砂制备后立即成型。把空试模和模套固定在振实台上，用勺子将胶砂分两层装入试模。装第一层时，每个槽内约放300克胶砂，用大播料器垂直加在模套顶部，沿每个槽来回一次将料层播平，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。
② 振实完毕后，移走模套，取下试模，刮平尺刮平。
③ 在试模上做好标记。
（4）试件养护
（5）强度实验步骤及成果处理
    抗折强度实验：
① 将抗折实验机夹具的圆柱表面清理干净，并调整杠杆处于平衡状态。
② 用湿布擦去试件表面的水分和砂粒，将试件放入夹具内，使试件成型时的侧面与夹具的圆柱接触。调整夹具，使杠杆在试件折断时的位置尽量接近平衡位置。
③ 以50±10N/s的速度进行加荷，直到试件被折断。记录破坏荷载P(N)或抗折强度f折（Mpa）.
④ 保持断块处于潮湿状态直至抗压实验开始。
⑤ 按下式计算每条试件的抗折强度(精确到0.1 Mpa)

⑥ 每组试件的抗折强度，以三条棱柱体试件抗折强度测定值的算术平均值作为实验结果。当三个测定值中仅有一个超出平均值的±10%时，应剔除这个结果，以其余两个测定值的平均值作为实验结果；如果有两个测定值超出平均值的±10%时，该组结果作废。
抗压强度实验：
① 将抗折实验的6个断块，立即在断块的侧面上进行抗压强度实验。抗压实验须用抗压夹具，使试件受压面积为40×40mm。实验前，应将试件受压面与抗压夹具清理干警、试件的底面紧靠夹具上的定位销，断块露出压板外的部分应不少于10mm。
② 在整个加荷过程中，夹具应位于压力机承压板中心，以2400±200N/s的速度加载直到破坏，记录破坏荷载P(KN).
③ 按下式计算每块试件的抗压强度（精确到0.1MPa）

④ 每组试件的抗压强度，以6个抗压强度测定值的算术平均值作为实验结果。如果6个测值中有1个超出平均值的±10%时，应剔除这个结果，以剩剩下的5个测值的平均值作为结果。如果5个测值中再有超过他们的平均值±10%的，该组结果作废。
实验二：混凝土实验 （综合性实验）
一、目的和要求
1、通过这个实验了解混凝土配合比设计的过程和方法，提高知识的综合运用能力；
2、熟悉水泥和砂石料的质量要求及各项质量指标的实验检测方法；
3、了解各项质量指标在混凝土配合比设计中的作用；
4、熟悉混凝土初步配合比的计算步骤及方法；
5、熟悉混凝土拌和物和易性的检测方法及影响混凝土拌和物和易性的因素，能够根据实验结果分析原因并提出措施，通过试拌调整确定混凝土基准配合比；
6、熟悉混凝土强度实验方法，掌握影响混凝土强度的因素，并能通过强度实验确定混凝土实验室配合比；对不能满足强度要求的配合比，分析原因，提出改进措施。
7、能够根据现场砂石含水情况确定施工配合比。
二、实验的组织和安排
整个混凝土配合比实验延续时间较长，必须分段进行、合理安排。首先进行水泥实验，然后分别测定3d和28d水泥胶砂强度；水泥强度实验结果出来后，结合实验二中实验得到的砂石的实验结果计算初步配合比，并进行混凝土和易性实验，确定基准配合比，并制作混凝土强度试件；28d后进行混凝土强度实验，确定实验室配合比。在整个实验过程中培养学生的时间观念。
为了保证实验的顺利进行和学生动手操作，实验分组进行。每组4~6人。
三、基本原理及步骤
混凝土配合比设计是根据实测的原材料的物理、力学指标，通过计算和实验确定各组成材料的比例，从而使配制出的混凝土满足工程设计和施工要求。因为影响混凝土性质的因素很多，目前还没有建立起各影响因素与混凝土和易性和强度、耐久性之间的严格的数学力学表达式，因此混凝土配合比设计往往是首先通过经验数据和经验公式初步估计一个配合比，然后通过实验检验和调整配合比，使最终确定的配合比满足工程要求。原材料不同，配合比不同，因此每个配合比都必须经过实验验证，每次配合比设计都必须经过实验，不能照搬别人的配合比。
混凝土配合比设计的基本要求：① 满足施工和易性要求，便于施工操作；② 满足强度要求，安全承受设计荷载；③ 满足耐久性要求；④ 节约水泥，降低成本。
混凝土配合比设计的基本步骤：① 原材料实验：检验原材料是否合格，确定原材料的物理力学参数，为混凝土配合设计和实验提供原始数据；② 初步配合比计算：根据经验数据和经验公式，计算初步配合比。这样可以减少实验次数和实验的盲目性。③ 试配调整，确定基准配合比。按初步配合比称量配料，按规定方法拌制混凝土，实测其流动性并观察其粘聚性和保水性。根据实测结果，分析原因、调整配比，直到满足和易性要求为止，确定满足和易性要求配合比——基准配合比。④ 在基准配合比的基础上，制作混凝土标准试件，标准养护28天后，按标准方法检测其强度，根据强度检测结果确定满足强度和耐久性要求的配合比——实验室配合比。⑤ 在实验室配合比的基础上，根据现场砂石实际含水情况，调整材料用量，在满足水泥用量和水灰比不变的前提条件下，确定施工配合比。
四、内容与方法
（一）集料实验
1、实验装置和仪器
实验筛、托盘天平、烘箱、容量瓶、台秤、磅秤、振动台等
2、实验方法和步骤
(1) 取样方法及数量
细集料的取样应按批进行，每批总量不宜超过400m3或600t。在料堆取样时，取样部位应均匀分布。取样前应将取样部位表层铲除，然后由各部位抽取大致相等的试样共8份，组成一组试样。进行各项实验的每组试样应不小于表1规定的最少取样量。

实验时需按四分法分别缩取各项实验所需的数量，其步骤是：将每组试样在自然状态下于平板上拌匀，并堆成厚度约为2cm的圆饼，在饼上划两垂直直线把饼分成大致相等的四份，取其对角的两份重新照上述四分法缩取，直至缩分后试样量略多于该项实验所需的量为止。试样缩分也可用分料器进行。
（2）细骨料筛分析实验
1）用于筛分析的试样应先筛除大于10mm颗粒，并记录其筛余百分率。如试样含泥量超过5%，应先用水洗。然后将试样充分拌匀，用四分法缩分至每份不少于550g的试样两份，在105±5℃下烘干至恒重，冷却至室温后备用。
2）准确称取烘干试样500g，置于按筛孔大小顺序排列的套筛最上一只筛上，将套筛装入筛机摇筛约10min(无摇筛机可采用手摇)。然后取下套筛，按孔径大小顺序逐个在清洁的浅盘上进行手筛，直至每分钟的筛出量不超过试样总量的 0.1%时为止。通过的颗粒并入下一号筛中一起过筛。按此顺序进行，至各号筛全部筛完为止。
3）试样在各号筛上的筛余量均不得超过下式的量：
质量仲裁时， 
生产控制检验时，
式中：mr—筛余量，g       D—筛孔尺寸，mm   A—筛的面积，mm2
4）称量各号筛筛余试样的质量，精确至1g。所有各号筛的筛余试样质量和底盘中剩余试样质量的总和与筛余前的试样总质量相比，其差值不得超过1%。
否则应将该筛余试样分成两份，再次进行筛分，并以其筛余量之和作为该号筛的筛余量。
5）计算实验结果
6）分计筛余百分率  各号筛的筛余量除以试样总质量的百分率(精确至0.1%)。
7）累计筛余百分率  该号筛上的分计筛余百分率与大于该号筛的各号筛上的分计筛余百分率之总和(精确至0.1%)。
8）根据各筛的累计筛余百分率，绘制筛分曲线，评定颗粒级配。
9）计算细度模数μf(精确至0.01)。

式中A1～A6依次为筛孔直径5.00～16.0mm筛上累计筛余百分率。
10）筛分析实验应采用两个试样进行平行实验，并以其实验结果的算术平均值作为测定值。如两次实验所得细度模数之差大于0.20，应重新进行实验。
（3）细骨料视密度实验
1）试样制备
将缩分至约650g的试样在105土5℃烘箱中烘至恒重，并在干燥器中冷却至室温后分成两份试样备用。
2）称取烘干试样300g(m0)，装入盛有半瓶冷开水的容量瓶中，摇动容量瓶，使试样充分搅动以排除气泡。塞紧瓶塞。
3）静置24h后打开瓶塞，用滴管添水使水面与瓶颈刻线平齐。塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其重量(m1)。
4）倒出容量瓶中的水和试样，清洗瓶内外，再注入与上项水温相差不超过 2℃的冷开水至瓶颈刻线。塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其质量(m2)。
5）实验过程中应测量并控制水温。各项称量可以在15～25℃的温度范围内进行。从试样加水静置的最后2h起直至实验结束，其温差不超过2℃。
6）实验结果计算
近似密度(视密度)ρas应按下式计算(精确至10kg/m3)：
（kg/m3）
式中 ：m1—瓶+试样+水总质量，u
m2—瓶+水总质量，g;
m0—烘干试样质量，g；
at—水温对水相对密度修正系数，见表2。
近似密度以两次测定结果的算术平均值为测定值。如两次结果之差大于 20kg/m3时，应重新取样进行实验。

 （4）细骨料的堆积密度实验
1）取缩分试样约3L，在105±5℃的烘箱中烘干至恒重，取出冷却至室温，过5mm的筛后，分成大致相等两份备用。烘干试样中如有结块，应先捏碎。
2）堆积密度取试样一份，将试样用料勺或漏斗徐徐装入容量筒内，出料口距容量筒口不应超过5cm，直至试样装满超出筒口成锥形为止。用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平。称容量筒连试样总质量m2。
3）紧装密度取试样一份，分两层装入容量筒。装完一层后，在筒底垫放一根直径为10mm的钢筋。将筒按住，左右交替颠击地面各25下，然后再装入第二层;第二层装满后用同样的方法(筒底所垫钢筋方向应与第一次时方向垂直)颠实后， 加料至试样超出容量筒筒口，然后用直尺将多余试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平，称其质量m2。
4）测定结果计算
细集料的堆积密度或紧装密度ρfs( kg/m3)按下式计算(精确至10kg/m3)：

式中：m1—容量筒质量，kg ; 
m2—容量筒连试样总质量，kg ;
V—容量筒容积，L;  
以两次测定结果的算术平均值作为测定值。
（5）细骨料含水率实验
1）由样品中取质量约500g的试样两份备用。
2）将试样分别放入已知质量(m1)的干燥容器中称量，记下每盘试样与容器的总质量(m2)将容器连同试样放入温度为105±5℃的烘箱中烘干至恒重。
3）烘干试样冷却后称量试样与容器的总质量(m3)。
4）实验结果计算
集料的含水率Ws按下式计算(精确至0.1%)：

式中 ：m1——容器质量，g ；
m2——未烘干的试样与容器的总质量，g；
m3——烘干后的试样与容器的总质量，g。
含水率以两次测定结果的算术平均值作为测定值。
5）含水率的快速法测定，也可采用炒干法或酒精燃烧法。(略)
3、实验结果分析与讨论
计算所试砂的空隙率：P砂=____
根据实验结果说明该砂能否用于混凝土。

（二）混凝土拌合物实验
混凝土拌合物的性能直接关系到施工工艺的选择及混凝土的施工质量，对硬化后混凝土的物理力学性能也有重大影响。
1、混凝土拌合物的拌制
一般规定：
① 在混凝土实验室内拌和混凝土时，室温应保持在20±5℃，所拌制的混合物应避免阳光直射。
② 拌合物所用的各种材料的温度应与室温相同。
③ 拌和混凝土用的各种工具应保持洁净和湿润。
④ 材料用量以质量计，称量精度满足要求。
⑤ 砂石骨料用量以饱和面干状态或干燥状态为基准。
2、拌合物和易性实验
（1）坍落度实验
通过坍落度实验确定拌合物流动性，并在实验中观察判定粘聚性和保水性的好坏。
主要仪器设备：坍落度筒、捣棒
实验步骤：
① 湿润坍落度筒的内壁和拌和钢板，将筒放在钢板上，用双脚踏紧踏板。
② 将拌和好的混凝土分三层装如筒内，每层大致为筒高1/3。
③ 每层均匀插捣25次，底层插到底，上层插入下层10-20mm。
④ 表面摸平，清除周围混凝土。
⑤ 在5-10s内提起坍落度筒，且从装料到提起坍落度筒的整个操作过程应在150s内完成。
⑥ 将坍落度筒放于试样旁边，量出筒高与试样最高点之差，即为坍落度。量测精确到1mm，结果表达精确到5mm。
⑦ 提起坍落度筒后，如果出现崩坍或一边剪切，应重做实验；如果再次出现上述现象，则表示混凝土粘聚性和保水性不良。
⑧ 实验的同时观察粘聚性和保水性。
3、混凝土拌合物表观密度实验
（1）主要实验仪器：容量筒、磅秤、台称等
（2）实验步骤：
① 用湿布把容量筒内外擦干净，称出筒的质量。
② 装料并捣实：坍落度不大于70mm的混凝土，用振动台振实为宜；大于70mm的用捣棒捣实为宜。(采用振实方法应将料一次装满；采用捣实应分两层装料，分层插捣25次)
③ 刮除多余拌合物，抹平表面，外部擦除干净，称出混凝土与容量筒的总重。
④ 计算混凝土拌合物表观密度。
（三）混凝土立方体抗压强度实验
混凝土立方体抗压强度实验的目的是检验混凝土的抗压强度是否满足设计要求。我国采用150mm立方体试件为标准立方体时间。
（1）主要仪器设备：压力实验机、钢制垫板、立方体试模
（2）实验步骤：
① 按规定方法制作并养护混凝土时间。
② 达到实验龄期时，从养护室取出时间，并尽快实验。实验前需用湿布覆盖时间，防止试件内的温度、湿度发生显著变化。
③ 实验前，将试件擦拭干净，检查外观，测量尺寸，并据此计算受压面积。当时测尺寸与公称尺寸之差不超过1mm时，可按公称尺寸计算受压面积。试件承压面的平整度要求与试模的要求相同。当试件有严重缺陷时，应废弃。
④ 将试件放在实验机下的压板的正中央，上下压板与试件间宜加垫板，加压方向与试件成型时的捣实方向垂直。
⑤ 加荷应均匀连续进行，加荷速度：混凝土强度等级低于C30时，按0.3~0.5MPa/s加荷；高于或等于C30时，按0.5~0.8MPa/s加荷。当试件接近破坏时，应减缓油门，直至试件破坏。记录破坏荷载P(N)。
⑥ 按下式计算抗压强度：
⑦ 以3个时检测值的算术平均值作为该组试件的实验结果。3个测值的最大值、最小值中，若有1个测值与中间值之差超过中间值的15%，则取中间值作为实验结果。若两个测值都超过中间值的15%，则此组试件作废。
（四）配合比设计工程实例
例1：
某钢筋混凝土梁，设计混凝土强度等级为C30，施工坍落度要求为50~70mm，粗骨料最大粒径要求为40mm，该单位无历史统计资料。
例2：
某预应力钢筋混凝土梁，设计混凝土强度等级为C40，施工坍落度要求为70~90mm，粗骨料最大粒径要求为30mm，该单位无历史统计资料。
例3：
某混凝土基础，设计混凝土强度等级为C20，施工坍落度要求为10~30mm，粗骨料最大粒径要求为40mm，该单位无历史统计资料。
例4：
某钢筋混凝土灌注桩，设计混凝土强度等级为C25，施工坍落度要求为160~180mm，粗骨料最大粒径要求为30mm，该单位无历史统计资料。
课后作业要求：
① 每实验组分4个小组，每组选择1个题目。
② 根据选择的题目，确定实验方案和实验安排。
③ 测定基础数据
④ 计算初步配合比。
⑤ 试拌调整确定基准配合比。
⑥ 制作试件，标准养护，在规定龄期进行抗压强度实验，确定实验室配合比。
⑦ 认真填写实验报告。
实验三：钢筋实验
一、实验意义和目的
建筑钢材是指钢筋混凝土结构的钢筋、钢丝和用于钢结构的各种型钢，以及用于维护结构的装修工程的各种深加工钢板和复合板等。由于建筑钢材主要用作结构材料，钢材的性能往往对结构的安全起着决定性的作用，因此，我们应对各种钢材的性能有充分的了解，以便在设计和施工中合理地选择和使用。
本实验的目的，是为了加深对钢筋受拉的应力－应变特性的认识；加深对屈服强度、抗拉强度和伸长率的认识；确定实验钢筋的钢号。
二、实验原理
抗拉强度是建筑钢材最重要的性能之一。由拉力实验测定的屈服点、抗拉强度和伸长率是钢材抗拉性能的主要技术指标。钢材的受拉性能，可通过低碳钢受拉时的应力－应变图阐明。低碳钢在常温和静载条件下，要经历四个过程，即弹性阶段、塑性阶段、应变强化阶段和颈缩断裂。钢材的抗拉性能通过伸长率等指标来反应。
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。钢材的冷弯性能指标用试件在常温下所能承受的弯曲程度表示。按规定的弯曲角和弯心直径进行实验时，试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。
三、实验装置和仪器
万能实验机、游标卡尺、支承辊、弯心等
 四、实验方法和步骤
（一）拉伸实验
1. 试件制作和准备
抗拉实验用钢筋试件不得进行车削加工，可以用两个或一系列等分小冲点或细划线标出原始标距 (标记不应影响试样断裂)，测量标距长度Lo (精确至0.lmm)，如图2所示。计算钢筋强度用横截面积采用表1所列公称横截面积。

图 2 钢筋拉伸试件
a－试样原始直径；Lo－标距长度；h－夹头长度；Lc－试样平行长度[不小于Lo + a]
2. 屈服点σs和抗拉强度σb测定
(1) 调整实验机测力度盘的指针，使其对准零点，并拨动副指针，使之与主指针重叠。
(2) 将试件固定在实验机夹头内，开动实验机进行拉伸。测屈服点时，屈服前的应力增加速率按表2规定，并保持实验机控制器固定于这一速率位置上，直至该性能测出为止。屈服后或只需测定抗拉强度时，实验机活动夹头在荷载下的移动速度为不大于0.5Lc/min。

(3)拉伸中，测力度盘的指针停止转动时的恒定荷载，或第一次回转时的最小荷载，即为所求的屈服点荷载Fs(N)。按下式计算试件的屈服点：

式中：σs—屈服点，MPa；
Fs—屈服点荷载，N ；
A—试件的公称横截面积，mm2。
σs应计算至10MPa。
(4) 向试件连续施荷直至拉断，由测力度盘读出最大荷载Fb(N)。按下式计算试件的抗拉强度。

式中：σb—抗拉强度，MPa；
Fb—最大荷载，N；
A—试件的公称横截面积，mm2；
σb计算精度的要求同σs。
3 伸长率测定
(1) 将已拉断试件的两段在断裂处对齐，尽量使其轴线位于一条直线上。如拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入试件拉断后的标距部分长度内。
(2) 如拉断处到邻近标距端点的距离大于1/3Lo时，可用卡尺直接量出已被拉长的标距长度L1(mm)。
(3) 如拉断处到邻近的标距端点距离小于等于1/3Lo时，可按下述移位法确定L1：
在长段上，从拉断处O取基本等于短段格数，得B点，接着取等于长段所余格数[偶数，图3(α)]之半，得C点；或者取所余格数[奇数，图3 (b)]减1与加1之半，得C与C1点。移位后的Ll分别为AO+OB+2BC或者AO + OB + BC + BCl。
如用直接量测所求得的伸长率能达到技术条件的规定值，则可不采用移位法。

图3 用移位法测量断后标距L1
(4)伸长率按下式计算(精确至1%)：

式中：δ10、δ5—分别表示L0=10a和L0=5a时的伸长率(a为试件原始直径) ；
L0—原标距长度10a（5a），mm；
L1—试件拉断后直接量出或按移位法确定的标距部分的长度，mm
（测量精确至0.1mm）。
(5) 如试件在标距端点上或标距外断裂，则实验结果无效，应重作实验。
（二）冷弯实验
(1) 钢筋冷弯试件不得进行车削加工，试样长度通常按下式确定：
L≈5a+150 mm(a为试件原始直径)
(2) 半导向弯曲
试样一端固定，绕弯心直径进行弯曲，如图4(α)所示。试样弯曲到规定的弯曲角度或出现裂纹、裂缝或断裂为止。
(3) 导向弯曲
1) 试样放置于两个支点上，将一定直径的弯心在试样两个支点中间施加压力，使试样弯曲到规定的角度[图4 (b)]或出现裂纹、裂缝、裂断为止。
2) 试样在两个支点上按一定弯心直径弯曲至两臂平行时，可一次完成实验，亦可先弯曲到图4(b)所示的状态，然后放置在实验机平板之间继续施加压力，压至试样两臂平行。此时可以加与弯心直径相同尺寸的衬垫进行实验[图4 (c)]。当试样需要弯曲至两臂接触时，首先将试样弯曲到 图4(b)所示的状态，然后放置在两平板间继续施加压力，直至两臂接触[图4 (d)] 。

图4 弯曲实验示意图
    3) 实验应在平稳压力作用下，缓慢施加实验力。两支辊间距离为(d+2.5a)±0.5a，并且在过程中不允许有变化。
4) 实验应在10～35℃或控制条件下23±5℃进行。
(4) 结果评定：
弯曲后，按有关标准规定检查试样弯曲外表面，进行结果评定。若无裂纹、裂缝或裂断，则评定试样合格。
五、实验结果分析与讨论
根据σs、σb、δ确定所检钢材的牌号。