土木工程材料原理与方法2试验机和变形仪分析重点
【精品】土木工程材料实验报告
【精品】土木工程材料实验报告一、实验目的1. 了解混凝土抗压强度的基本概念和其与水灰比、骨料种类及配合比等因素的关系。
2. 掌握实验方法，学习测试设备的使用，了解测试数据处理方法。
二、实验原理混凝土的抗压强度是工程中最为基本的性能指标之一，它的高低直接关系到混凝土在使用中的可靠性和安全性。
混凝土抗压强度的主要影响因素有以下几个方面。
1. 水灰比：混凝土的水灰比是指混凝土中水的重量与水泥的质量之比。
水灰比越小，混凝土的密实度越大，强度越高。
但水灰比太小也会导致混凝土的工作性能下降。
2. 骨料种类：骨料是混凝土中的主要占比，它的种类和质量对混凝土的强度影响很大。
粒径均匀的骨料强度大于粒径不均匀的骨料。
3. 配合比：混凝土的配合比是指水泥、砂、碎石、水按一定的比例混合而成的混凝土体积比。
适合的配合比可以使混凝土的密实度达到最大，强度也会随之而提高。
本次实验主要采用压力机对混凝土的抗压强度进行测试，压力机通过施加压力使试件破裂，并测量试件破裂前所承受的最大压力，即混凝土的抗压强度。
三、实验步骤1. 配制混凝土试样，根据设计比例配制出不同类型的混凝土。
2. 将混凝土装入模具，并进行振捣加固处理。
3. 待混凝土硬化后，取出试样，进行切割和研磨处理，以使试样表面平整光滑。
4. 压力机进行加载，并记录所承受的最大压力。
5. 根据实验数据计算出混凝土的抗压强度。
四、实验结果本次实验对不同类型的混凝土进行了测试，测试结果如下表所示。
| 混凝土型号 | 水灰比 | 骨料类型 | 28d 抗压强度 (MPa) ||-----------|--------|---------|-------------------|| A | 0.35 | 硬石 | 32.5 || B | 0.40 | 软石 | 28.2 || C | 0.35 | 硬石 | 33.9 || D | 0.40 | 软石 | 29.4 |通过上述测试数据可以看出，水灰比越小，混凝土的抗压强度越大。
材料力学变形分析知识点总结
材料力学变形分析知识点总结材料力学是研究物质在外力作用下的力学性质和变形规律的学科，主要包括静力学和变形学两个方面。
在变形学中，变形分析是其中重要的内容之一，通过对材料的变形进行分析，可以揭示其性能特点以及应用领域。
本文将总结材料力学变形分析的核心知识点。
一、杨氏模量杨氏模量是衡量材料刚度的重要参数，表示材料在单位应力作用下的应变程度。
常用符号为E，单位为帕斯卡（Pa）。
杨氏模量可以通过拉伸实验或压缩实验获得，对不同材料而言有着不同的数值。
二、泊松比泊松比是衡量材料变形变化的重要参数，表示材料在平面应变状态下，在垂直方向上的收缩程度。
泊松比的常用符号为ν，取值范围在0到0.5之间。
泊松比可以通过实验测量获得，也可以通过材料力学模型进行计算。
三、轴向应力与轴向应变关系轴向应力与轴向应变关系描述了材料在轴向力作用下的变形情况。
通过实验测量轴向应力与轴向应变的关系曲线，可以得到材料的应力-应变曲线。
在弹性阶段，轴向应力与轴向应变呈线性关系，而在塑性阶段则出现非线性变化。
四、材料的变形能材料的变形能是指在外力作用下，材料所吸收的能量大小。
材料的变形能常用来描述材料的韧性和抗冲击性能。
变形能可以通过计算应力-应变曲线下面积得到，也可通过实验进行测量。
五、刚度与弹性模量刚度是指材料在外力作用下产生变形的抵抗能力，是刻画材料弹性性能的重要参数。
弹性模量是描述材料在弹性变形范围内的刚度的参数，通常用弹性固体的模量来表示。
六、应变分析方法应变分析方法是衡量材料变形的重要技术手段，包括拉伸应变、剪切应变和体积应变等。
常用的应变测量方法有光栅法、应变片法、应变仪法等，通过测量不同方向上的应变，可以全面了解材料的变形状况。
七、材料的屈服点与断裂点材料在外力作用下，会经历弹性变形、屈服变形和断裂等阶段。
屈服点是材料开始产生塑性变形的临界点，而断裂点则是材料失去承载能力导致破裂的临界点。
通过分析材料的屈服点和断裂点，可以评估材料的强度和可靠性。
土木工程结构实验方案
土木工程结构实验方案一、实验目的1. 了解钢筋混凝土梁的受力性能；2. 掌握钢筋混凝土梁的受弯破坏模式；3. 学习并掌握钢筋混凝土梁的受力分析。
二、实验原理在工程结构中，梁是一种常用的承重构件。
本实验是通过对钢筋混凝土梁进行受弯实验来了解其受力性能。
当梁受到外部荷载作用时，梁内部会发生弯曲变形，此时会对梁进行受拉和受压。
当超过了梁的承载能力时，梁会发生破坏，这种破坏通常是由于混凝土受压破坏或者钢筋受拉破坏所导致。
三、实验仪器与设备1. 铰接梁实验机：用于加载试件并测量试件受力和变形；2. 单向传感器：用于测量试件的应变变化；3. 梁模具；4. 铁水混凝土；5. 钢筋；6. 称量设备；7. 砂浆称量设备；8. 其他辅助工具。
四、实验步骤1. 配制混凝土：按照规定的水泥、砂、石料的配比，进行混凝土的配制；2. 做模具：根据设计要求，制作钢筋混凝土梁的模具；3. 配筋：按照设计要求，在模具中放置钢筋；4. 浇筑混凝土：在钢筋的周围浇筑混凝土；5. 养护：等混凝土养护完毕后，将试件取出模具；6. 实验前准备：将试件安装在铰接梁实验机上，并连接单向传感器；7. 施加荷载：通过铰接梁实验机，施加逐渐增大的荷载，记录试件的受力和变形数据；8. 观察试件破坏模式：当试件达到承载能力时，记录试件的破坏模式。
五、实验数据处理与分析1. 利用单向传感器测得的试件应变数据，可通过应变应力关系式计算试件内部的应力分布；2. 利用实验测得的试件受力数据，进行受力分析；3. 比对试件的破坏模式和理论分析结果，进行分析并得出结论。
六、实验注意事项1. 混凝土配制要按照设计要求进行；2. 钢筋的配筋要准确，位置要正确；3. 实验过程中要注意安全；4. 实验数据的记录和处理要准确。
七、实验结果与结论通过钢筋混凝土梁的受弯实验，我们可以了解混凝土梁的受力性能及破坏模式。
通过实验数据分析，可以得出钢筋混凝土梁在受弯荷载下的受力和变形情况，从而评价其受力性能。
土木工程材料实验指导与报告书
土木工程材料实验指导与报告书实验地点日期浙江大学建工实验中心建筑材料实验室实验一一、实验名称：试验机操作训练二、实验目的要求了解试验机（液压式）的基本原理，熟悉试验机的操作步骤和要求，掌握通过试验机检测试件强度方法。
三、仪器设备压力试验机、万能试验机四、试验机基本原理试验机主要由测试构架系统、控制系统和测力系统三部分组成。
测试构架系统：工作活塞、承压板或夹具（上下）、自平衡框架；控制系统：油箱、油泵、控制阀（送油、回油）和工作油缸；测力系统：测力油缸和摆锤利用杠杆平衡原理测试系统（度盘式）液压传感器和显示器或压力传感器和显示器。
五、试验机操作步骤1、打开电源，根据需要的最大荷载确定量程（度盘）、选用摆锤，调整缓冲阀位置，使其与荷载相适应。
2、打开“送油阀”和“回油阀”，启动油泵，空转1~2min。
3、关闭“回油阀”，使“工作活塞”上升约10mm，再关闭“送油阀”。
4、将试件居中置于下承压板上，调整“度盘”或“指针”或“显示面板”，使其读数为“零”，调整“承压板”，使上承压板与试件上表面的距离为1mm左右。
5、打开“送油阀”，使上承压板与试件缓慢均匀接触，接触后对试件加载。
6、调整“送油阀”的大小，使加载速度控制在要求范围内。
7、加载至荷载最大值，即“主动针”开始回落或“显示荷载值”减小时，打开“回油阀”，关闭“送油阀”，关闭电源，使下承压板下降，取出破坏试件。
8、清理试验机。
六、实验注意点1、试验前必须在“工作活塞”升高后进行度盘或显示器调“零”；2、调“零”时，关闭“送油阀”或使“试件与承压板之间的距离”大于10mm；3、在试验机加载前，应根据“试件与承压板之间的距离”控制“送油阀”的大小；4、在试验机加载后，应根据“加载的速度”控制“送油阀”的大小；5、在试件承受荷载之时，不得操作横梁或压板“开关”。
七、实验过程描述及讨论：实验二一、实验名称：规则、非规则材料表观密度实验二、实验目的要求通过规则、非规则材料表观密度的测定，了解不同材料表观密度之间的差异，掌握规则、非规则材料表观密度测试方法。
《土木工程材料》实验指导书详解教学提纲
《土木工程材料》实验指导书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 (6)实验二混凝土的配合比设计 (10)实验三钢筋性能检测 (17)一、钢筋的拉伸实验 (17)二、钢筋的冷弯实验 (19)实验四砖性能检测 (21)一、外观质量检测 (21)二、尺寸偏差检测 (22)三、抗压强度检测 (22)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。
《土木工程材料实验》实验指导书
《土木工程材料实验》实验指导书实验一、水泥胶砂强度检验（一）试验目的根据国家标准要求，测定水泥各龄期的强度，从而确定或检验水泥的强度等级。
（二）主要仪器设备水泥胶砂搅拌机、胶砂振实台（台面有卡具）、模套、试模（三联模）、抗折试验机、抗压试验机及抗折与抗压夹具、刮平直尺等。
（三）试验方法及步骤1. 试验前准备（1）将试模擦净，四周模板与底座的接触面应涂黄油，紧密装配，防止漏浆，内壁均匀刷一层薄机油。
（2）水泥与标准砂的质量比为1：3，水灰比为0.5。
（3）每成型三条试件需称量水泥450±2g，标准砂1350±5g。
拌合用水量为225±1ml。
（4）标准砂应符合国标要求。
2. 试件成型（1）把水加入锅里，再加入水泥，把锅固定。
然后立即开动机器，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时均匀地将砂子加入，把机器转至高速再加拌30s。
停拌90s，在第一个15s内用一胶皮刮具将叶片和锅壁上的胶砂，刮入锅中间。
在高速下继续搅拌60s。
各个搅拌阶段，时间误差应在±1s之内。
（2）将空试模和模套固定在振实台上，用一个适当勺子直接从搅拌锅里将胶砂分二层装入试模，装第一层时，每个槽内约放300g胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平，接着振实60次。
再装入第二层胶砂，用小播平器播平，再振实60次。
（3）从振实台上取下试模，用一金属直尺以近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。
（4）在试模上作标记或加字条表明试件编号和试件相对于振实台的位置。
（5）试验前和更换水泥品种时，搅拌锅、叶片等须用湿布抹擦干净。
3. 养护（1）试件编号后，将试模放入雾室或养护箱（温度20±1℃，相对湿度大于90%），箱内篦板必须水平，养护20～24h后，取出脱模，脱模时应防止试件损伤，硬化较慢的水泥允许延期脱模，但须记录脱模时间。
土木工程材料试验
土木工程材料试验1.1 钢筋试验1.1.1 钢筋拉伸试验1.试验目的 测定低碳钢的屈服强度、抗拉强度与延伸率。
观察拉力与变形之间的变化，确定应力与应变之间的关系曲线，评定钢筋的强度等级。
2.主要仪器设备（1）试验机：为保证机器安全和试验准确，应选择合适量程保证最大荷时指针位于第三象限内（即180～270度之间）。
试验机的测力示值误差不大于1%。
（2）量爪游标卡尺（精确度为0.1mm ）。
3.试件制作和准备 抗拉试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，测量标距长度l 0（精确至0.1mm ），计算钢筋强度用横截面积采用表9-1所列公称横截面积。
图9－1 不经切削的试件a －式样原始直径； l 0－标距长度； h －夹头长度；l －式样平行长度钢筋的公称横截面积 表9-14.屈服强度和抗拉强度的测定（1）调整试验机测力度盘的指针，使对准零点，并拨动副指针，使与主指针重叠。
（2）将试件固定在试验机夹头内，开动试验机进行拉伸。
（3）拉伸中，测力度盘的指针停止转动时的恒荷载，或第一次回转时的最小荷载，即为所求的屈服点荷载s F （N ），按下式计算试件的屈服点：（如图9-2） A F s s /=σ式中 s σ：屈服点（MPa ）； s F ：屈服点荷载（N ）；A ：试件的公称横截面积（mm 2）当s σ＞1000 MPa 时，应计算至10 MPa ；s σ为200～1000Mpa 时，计算至５MPa ；s σ＜200 MPa 时，小数点数字按“四舍六入五单双法”处理。
（4）向试件连续施荷直至拉断，由测力度盘读出最大荷载b F (N)。
按下式计算试件的抗拉强度A F b b /=σ式中 b σ：抗拉强度（MPa ）；b F ：最大荷载（Ｎ）；A ：试件的公称横截面积（mm 2）b σ计算精度的要求同s σ。
图9-2 低碳钢受拉时应力-应变图 5.伸长率测定（1）将已拉断试件的两段在断裂处对齐，尽量使轴线位于一条直线上。
土木工程材料实验指导书
《土木工程材料》实验教学指导书英文名称：Materials of Civil Engineering深圳大学土木工程学院土木系《土木工程材料试验》指导书1. 前言1.1试验目的：通过材料的常规试验操作，了解试验设备、操作步骤，掌握材料质量的检验方法及相关的标准和规范要求，熟悉测试原理，为今后合理使用、正确鉴别、检测材料及进行科学研究奠定基础，并通过试验加深理解和进一步巩固所学过的理论知识。
竖立“四培养”观念。
即培养学生独立进行材料质量检验的能力；培养学生严谨的认真的科学态度；培养学生善于思考，勇于探索，独立分析问题和解决问题的能力，培养学生分工明确，互相协作的精神。
1.2试验要求：1、注意的问题（1）在了解建筑材料技术性能和质量标准的基础上，理解其含义，才能更好地理解其标准。
要求试验前必须予习，并提出相关问题（思考题）让学生带着问题予习，思考。
（2）不同材料的取样方法、试样数量等不尽相同，应加以区别。
（3）检验方法是试验的重点之一，是鉴别材料质量和手段，是试验课的重要环节，直接影响测试数据，必须要求学生以严密的工作，严谨的态度，严格的操作等科学思想对待整个试验过程。
（4）试验报告是试验课内容之一，应该有创新，有新意，能提出问题，并培养独立分析和解决问题的能力。
2．试验技能训练试验予习报告：试验之前进行予习，初步了解内容、目的、基本原理，感悟理论与实践的区别，找出问题，这样可带着问题进行试验，加深印象，加深理解。
试验报告：实验该掌握的内容基本体现在实验报告中。
其试验报告的形式可以不同，但内容基本一致，有试验名称、试验内容、试验目的、试验原理、测试数据、数据处理、结果评定及分析等，同时要求在试验报告中反映出予习报告中提出的问题，新观点的提出并设想解决方案，总之，试验中应启发学生发散思维，善于思考，勇于创新。
1.3试验数据处理：1．误差理论（1）误差的概念：做任何一项试验时，所测定的数据必然有误差，尽管所使用的仪器设备，试验方法，试验条件相同，但测试结果往往存在与被测体实际状况之间的差异，造成这种差异的原因是众多的，如仪器本身精度，测试人员的技术水平，测试环境等，对测试结果都不会存在完全一致的影响，这种测试结果与真值（因真实值无法确定，通常取与之接近的实际值代替）之间的差异称为测量误差，这种误差的存在具有必然性和普遍性。
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一般而言，小试件强度比大试件强度高，相同 受压面，高度大的比高度小的测试强度低。
Weibull最弱键理论认为小试件内部薄弱环节存
在的概率小，易密实，如棱柱体受压的抗压强
度约为正方体的0.65至0.85倍。
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受荷面平整度
如受荷面平整度不够，会引起应力集中而 降低强度，凸出来比凹下去对应力集中影 响更大,所以成型面一般不作受压面(水泥、 抗折、抗压、砼抗压中)如一定要作受压面， 必须找平。
标养>90%
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试件尺寸
受压纵向变形的同时按泊松比效应也会产生横 向变形，由于试件与试验机承压板变形不同，
在支承面周界产生摩擦阻力，对试件的横向变 形起限制和约束作用，从而提高测试强度。
周界与承压面积之比值愈大，摩擦阻力也愈大， 强度愈高，同时阻力与接触面间距离成反比， 可采取涂石蜡等措施。
两种加荷形式：油压式和机械传动式。
油压式：占大部分。利用手动油泵式电动 机驱动油泵，将油箱中的油打入工作油缸 产生油压，并作用到活塞上，活塞移动并 将力传到试件夹具，给试件加荷，加荷速 度由进油量来控制。
机械式传动式：利用螺旋与齿轮传动机构 式带动装有活动横梁的螺旋杆旋转，使试 件受荷，加荷速度取决于螺旋杆旋转速度，
试验基本步骤
取样原则：具有代表性 仪器选择 试验：方案设计与试验 结果计算与评定 修约规则
试验条件的影响
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试验条件的影响
温度：部分材料影响不大，常温15～25℃时，但对 感温材料，应严格控制温度。
湿度：材料内部和外部的湿度；湿度对不同材料的 影响不同；
试件尺寸：一般小试件强度比大试件强度高，相同 受压面，高度大的比高度小的测试强度低。
木材R15=﹝1+α(W-15))
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水泥，砼，砂浆的温湿度要求
实验室
温度
相对湿 度
养护室 温度 相对湿度
其他
水泥 20±2℃
20±1℃ >90% 20±1℃水
混凝 土
砂浆
20±5℃ 20±5℃
≥50％ 20±2℃ >95%
20±2℃ Ca(OH)2饱和溶 液
自养60~80%
20±2℃
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加荷速度
一般加荷速度快，强度高，反之则低，因为当 加荷快时，应变来不及发展即已破坏。
日本： R=R1(1+klgs) K=0.08 ； R1-0.07kgf/cm2/s 时 的 强 度 ,S 为 加 荷 速 度 kgf/cm2/s
试件大时加荷速度的影响<小试件；
混 凝 土 抗 压 ， <C30 ， 0.3~0.5MPa/s ， >C30 0.5~0.8MPa/s,>C60 0.8~1.0MPa/s 抗折<C30， 0.02～0.05， >C30 0.05～0.08， >C60 0.08~0.10MPa/s 水泥抗压2500±100N／S。
技术标准的代号与编号
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标准的分类：
按发布单位与通用范围分为
国际 标准 标 准 国内 标准
国家标准
行业标准 地方标准(省标) 企业标准
其他：CCES，CECS
一般地标、企业标准的平均相对误差δ，相对标准
差Sr小于国标、部标。标准适用围越广，其被承
认程度越高。
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基本技能
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试验条件的影响—温度
部分材料影响不大，常温15～25℃时，但对感温材 料，应严格控制温度。
如沥青针入度，延度试验，需在25℃的恒温水溶中进行， 并用针入指数PI来表示其温度敏感性。
LogP＝AT＋K， T温度， P针入度：A针入度对温度的 敏感性，K常数。
其针入指数PI＝30/(1＋50A)－10，PI值的范围从约为-3 到约为＋7，表示沥青对温度极为敏感到温度敏感性很低。
受荷面平整度：如受荷面平整度不够，会引起应力 集中而降低强度，成型面一般不作受压面
加荷速度：一般加荷速度快，强度高，反之则低， 因为当加荷快时，应变来不及发展即已破坏。
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试验基本技能
取样：代表性，有足够数量，一般为随机抽样， 采取标准规定的取样方法和取样数量，不同材料 不同测试内容取样方法数量不同。
试验目的，即评定。是否满足要求，其等 级如何，得出何种结论等
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修约规则
四舍六入五单双，五后非零应进一，五后为零视 单双，单进双不进。
将以下数据保留4位有效数字。
3.14159 2.71729 4.51050 4.51150 4.51050002
3.142 2.717 4.510 4.512 4.511
仪器选择
称量、试验机等要注意最大量程和精度。
试验方法
有标准按标准进行，否则，可参照类似标准或拟定；
要求：试验方案可靠，取得的试验结果能够得到科学 的认同，相对稳定，结果能进行比较或者评定，且相 对误差小。
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结果计算与评定
一般取几次平均值，一般取三～四位有效 数字。
有效数字为=准确数+最末－位欠准数字； 一般其位数越多，其准确度越高。
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材料试验机
材料试验机：在材料的力学性能试验中， 给试件施加荷载的设备。
常见有拉力、压力及万能试验机。 构造原理：
一般由三个系统组成：加荷载系统、测力系统 与试件装置系统。 系统彼此之间由机器支架联系在一起，有的试 验机还备有自动绘图装置及其它配件。
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加荷系统
粉状材料密度实验应控制在20℃，钢筋测试10－ 35 ℃ 之间。
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湿度
两个含义：材料内部和外部的湿度；
湿度对不同材料的影响不同；
如对碳化引起的钢筋锈蚀，在不会发生 锈蚀的干燥环境，碳化速度与时间 t 的 0.5次方成正比。潮湿环境（RH=81%） 下与 t的0.4次方成正比，长期湿润下 （高湿度又经常受雨淋）甚至与 t 的0.1 次方成正比。
技术标准
概念：一种共同的技术依据，是以往实践经验的 总结。
要正确认识、正确定位标准
技术标准不能违反国家和公共利益。 是一种最低的要求。 不可能适应各种情况，只适用于一般工程，仅代表一 些成熟经验的总结，一般不能及时的跟上新技术的发 展。 从本质上讲，总体上是暂时而相对稳定的，必须进行 不断的修订、再修订。