簡述建材技術(shù)實驗方法

崔海弘

摘 要：在大學(xué)院校土木工程專業(yè)教學(xué)中，建材技術(shù)實驗是非常重要的必修課程。它不僅能夠深化學(xué)生對建材技術(shù)課本知識的理解，也能夠鍛煉學(xué)生的動手和動腦能力，而且能夠讓學(xué)生掌握基本的建材處理能力。本研究利用幾個實際的重要建材技術(shù)實驗實例，探討了建材技術(shù)基本實驗方法。

關(guān)鍵詞：建材技術(shù)；實驗實例；基本方法

古語云：書上得來終覺淺，絕知此事要躬行。在大學(xué)建材技術(shù)教學(xué)中，適當(dāng)利用實驗的方法，激發(fā)學(xué)生對建材技術(shù)學(xué)習(xí)的興趣，具有非常關(guān)鍵的作用。但是，很多高等院校并未注重這種實驗法，或者由于實驗室資源的缺乏，導(dǎo)致建材試驗課程無法開展。而筆者根據(jù)大多數(shù)院校實驗設(shè)施情況，通過例子，介紹了建材技術(shù)實驗的可行性方法。

1 幾種典型建材技術(shù)實驗方法的介紹與分析

1.1 煤矸石透水混凝土的實驗分析——單一變量和正交比法

煤矸石透水混凝土的實驗是非常重要的大學(xué)建材技術(shù)實驗。煤矸石是一種在煤形成過程中與煤伴生、共生的堅硬巖石，是在煤炭開采和洗選加工過程中被分離出來的固體廢棄物，包括巖巷及煤巷掘進中排出的矸石。而如果將這些煤矸石白白的扔掉，不僅會造成資源浪費，還會引起環(huán)境污染。而利用煤矸石的一些特殊性能改良混凝土，是煤矸石綜合利用的重要方向。而本實驗研究了用煤矸石骨料代替天然骨料配制的透水混凝土的性能，并通過一定的實驗方法，探討骨料粒徑影響該改性混凝土的強度與透水系數(shù)的情況，從而深化學(xué)生對相關(guān)建材技術(shù)應(yīng)用的理解。

1.1.1 實驗原料

適量粒徑為2 ～15 mm的煤矸石（徐州某新型建材公司生產(chǎn)，實驗用）；實驗室用水泥：型號P·O 425R（中聯(lián)巨龍淮海水泥股份有限公司生產(chǎn)）；附加添加劑：青島某公司生產(chǎn)的 HSC 聚羧酸高性能減水劑，其作用是在保持一定稠度或干濕度的前提下，提高骨料顆粒間的粘結(jié)強度，進而提高透水混凝土的整體力學(xué)性能；水：實驗用消毒自來水即可。

1.1.2 實驗方案

根據(jù)建材技術(shù)課本知識，水與生石灰的比例、煤矸石骨料的粒徑、骨料與凝膠材料的比例會對改性混凝土的透水性與硬度造成影響。而本實驗采用改變一個條件、保持其它條件不變的實驗方案，也即只改變煤矸石的骨料粒徑，保持其它條件恒定的方法。而本實驗擬采用0.30、0.35 和 0.40等3個粒徑。同時保證骨料的單一性（粒徑），將水與生石灰的比例調(diào)控至于0.25 ～0.45。

1.1.3 實驗方法

本試驗采用正交試驗方法來分析這些因素對煤矸石透水混凝土抗壓強度與透水系數(shù)影響的顯著性，以期找到制備煤矸石透水混凝土的最佳方案。

1.1.4 操作步驟

（1）制備實驗用的混凝土試件。試件的標準尺寸為長15厘米，寬10厘米，厚度為10厘米，同時在試件的上表面周圍制備高約1厘米的圍槽，用以儲水。

（2）精密稱取適量的煤矸石骨料、水泥和其它實驗材料，稱取的質(zhì)量按照具體的實驗要求而定。

（3）將稱取好的個實驗材料放入大燒杯中，加水?dāng)嚢?，直至成糊狀位置。注意加水的量，既要保證混合料能夠被充分潤濕，又不要使其具備流動性。

（4）將混合充分的混合料移入到試件模中，注意添加的量要適宜，且不要在模型中留下較大的空隙。

（5）蓋上模蓋，調(diào)節(jié)壓力至3MPa。

（6）待基本成型后，在標準濕度和溫度的干燥箱中養(yǎng)護大約二十四天。在拆模后，淋水法養(yǎng)護一周左右，并自然干燥一個月左右。

（7）每種粒徑的骨料平行制備三個試件，共9個。

（8）將預(yù)先浸水飽和并四周蠟封的試件置入測試儀中，然后用橡皮泥密封透水儀內(nèi)壁與試件之間的接縫，測試時向透水儀中加水至一定高度，控制加入水的流量，維持一定的水位，待滲透水流量穩(wěn)定后，測試在一定時間內(nèi)通過試件的滲水量。

（9）記錄數(shù)據(jù)并分析。

以上便是煤矸石透水混凝土實驗的基本操作流程與方法。本實驗主要采用了單一變量法和正交比法，而這兩種方法是大學(xué)建材技術(shù)實驗主要應(yīng)用的方法，且體現(xiàn)了比較高的實驗效能，因此應(yīng)鼓勵學(xué)生積極學(xué)習(xí)并掌握這兩種試驗方法。

1.2 預(yù)拌再生混凝土的實驗研究——對比實驗法

預(yù)拌再生混凝土的實驗也是大學(xué)建材技術(shù)的重要實驗。將再生骨料與水泥、其他骨料、水以及根據(jù)需要摻入的外加劑、礦物摻合料等組分，按一定比例在攪拌站經(jīng)集中拌制后出售的混凝土拌合物稱為預(yù)拌再生混凝土。而這里的再生骨料主要是建筑垃圾，如建筑完工后留下來的水泥、沙土、混凝土，或者建筑拆毀后產(chǎn)生的一些可利用的廢棄物料。由此可見，這種實驗技術(shù)是非常典型地綠色建材技術(shù)。它不僅能夠有效節(jié)省建筑成本，還能處理大量的建筑垃圾，改善環(huán)境，而這個實驗選入大學(xué)課本也是在情理之中的。而根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗，該實驗走到今日，從實驗技術(shù)和試驗方法上均已經(jīng)比較完善，且還得到了不小的改進，很多實驗技術(shù)還走出了實驗室，進入了市場實際應(yīng)用。此外，該實驗原材料易于獲得，所使用到的儀器也比較常見，因此適合絕大多數(shù)高校的實驗室。

1.2.1 實驗材料

實驗用再生骨料適量；水泥；砂漿骨料；自來水；輔助凝固劑等。

1.2.2 實驗設(shè)計

進行預(yù)拌再生混凝土配合比設(shè)計試驗的基本思路是： 首先對鮑羅（ Bolomey） 公式進行改進，確定新的再生混凝土強度與水灰比之間的回歸關(guān)系，然后根據(jù)全計算法的設(shè)計方法計算用水量和砂率等參數(shù)，根據(jù)試驗確定最終的配合比。再生粗骨料考慮附加水或自由水。

1.2.3 實驗步驟

（1）稱取適量的骨料，平均分為三份。將分好的混凝土骨料進行附加水和自由水含量分析，記錄數(shù)據(jù)。

（2）將三分骨料安裝含水量由大到小的順序編號為A、B、C。

（3）將三份骨料均移入大小相同且充分干燥的燒杯中，加自來水，將A的水灰比控制在1：1（質(zhì)量比，同下），B的水灰比控制在1：1.3，C的水灰比控制在1：1.5.

（4）將每一份水灰混合物充分攪拌均勻，移入制模器中制模。

（5）將基本成型的混凝土模充分干燥，測試強度。

（6）記錄并分析數(shù)據(jù)，找出最佳水灰比。

上述便是該實驗的基本內(nèi)容和操作方法，但需要提及的一點是，僅僅憑借三組實驗數(shù)據(jù)是根本不能找出能夠使預(yù)拌再生水泥強度達到最大值的水灰比的。而本實驗僅僅是作為探究性的實驗，在更深層次的研究性實驗中才會設(shè)置更多的實驗組。而根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗，憑借這三組實驗數(shù)據(jù)，就可以很好地實踐對比分析法在建材技術(shù)實驗中的應(yīng)用。

2 一些其它建材技術(shù)實驗方法的探討

單一變量法、正交比法和對比分析法是大學(xué)建材技術(shù)實驗課程教學(xué)中非常常用和非常重要的試驗方法。例如在“探究不同水泥含量下混凝土的強度”實驗中，也用到了單一變量法和正交比法。但是，僅僅依靠這三種試驗方法是很難取得理想的實驗教學(xué)效果的。而根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗，還有一些其它的方法能夠應(yīng)用在實際教學(xué)中，如類比分析法和回歸方程法等，就在上文探討的預(yù)拌再生混凝土的實驗研究中，就可以根據(jù)實驗產(chǎn)生三組數(shù)據(jù)，列出回歸方程，推算出最佳水灰比，而且實驗結(jié)果也證明了這種方法的有效性。因此，應(yīng)當(dāng)加強對其它實驗方法的研究。最后，特別需要提及的一點是，還應(yīng)注意實驗方法的創(chuàng)新。只有不斷革新實驗方法，才能滿足新課程下大學(xué)建材技術(shù)實驗教學(xué)改革的要求，才能在根本上提高實驗教學(xué)水平。

3 結(jié)語

大學(xué)建材技術(shù)實驗的豐富多彩的，利用不同的實驗方法，就會取得不同的實驗效果。而在每一種實驗方法的嘗試過程中，都會學(xué)到很多的知識和一些課本上學(xué)不到的東西。因此，加強對實驗方法的探討，是提高實驗教學(xué)效率的必由之路。

參考文獻

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