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土木工程材料试题及答案1

2011-10-14 37页 doc 1MB 482阅读

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土木工程材料试题及答案1《土木工程/建筑材料》课程教学/自学指导书 目 录 Ⅰ《土木工程材料》和《建筑材料》课程教学大纲...………………..….1 Ⅱ《土木工程材料/建筑材料》辅导材料……………………………….…3 §1 材料基本性质…………….……………………………………….…3 §2气硬性胶凝材料……………………………………………………...4 §3水泥…………………………………………………………………...4 §4砼………………………………………………………………...........5 §5建筑砂浆………………………………………………………...
土木工程材料试题及答案1
《土木/建筑材料》课程教学/自学指导书 目 录 Ⅰ《土木工程材料》和《建筑材料》课程教学大纲...………………..….1 Ⅱ《土木工程材料/建筑材料》辅导材料……………………………….…3 §1 材料基本性质…………….……………………………………….…3 §2气硬性胶凝材料……………………………………………………...4 §3水泥…………………………………………………………………...4 §4砼………………………………………………………………...........5 §5建筑砂浆…………………………………………………………….12 §6烧结砖……………………………………………………………….13 §7建筑钢材…………………………………………………………….13 §8建筑塑料…………………………………………………………….14 §9沥青材料…………………………………………………………….14 §10木材……………………………………………………...................17 §11其它工程材料…………………………………………...................18 §12土木工程材料试验……………………………………...................18 Ⅲ《土木工程材料/建筑材料》典型复习题……………………………...19 一、典型计算题………………………………………………………..19 二、典型填空题………………………………………………………..22 三、典型是非题………………………………………………………..26 四、典型简答题………………………………………………………..29 五、典型名词解释题…………………………………………………..30 部分解答………………………………………………………………..30 Ⅳ《土木工程材料/建筑材料》样卷……………………………………...32 Ⅴ《土木工程材料/建筑材料》试题命题格式…………………………...33 Ⅵ《土木工程材料/建筑材料》期中试题及答案……………………..….34 Ⅰ《土木工程材料》和《建筑材料》课程教学大纲 适用于土木工程类专业(本科层次) 本科使用教材:土木工程材料,陈志源等主编,武汉理工大学出版社。 一、课程的性质、目的和任务 本课程是土木工程类专业学生的专业基础课,它与公共基础课及专业紧密衔接,起着承上启下的作用。 本课程的教学目的在于使学生掌握主要建筑材料的性质、用途和使用方法以及检测和质量控制方法,并了解建筑材料的性质与材料结构的关系,以及性能改善的途径。通过本课程的学习,应能针对不同工程合理选用材料,并能与后续课程密切配合,了解材料与参数及施工措施选择的相互关系。 二、考试目的与要求 主要检验对建筑材料基本性质及各项特性的掌握程度,以及对材料性质的影响因素,合理选用建筑材料的要求及实验检验方法的掌握程度。 要求:概念明确;分析讨论切题;基本计算方法准确,数据处理符合标准。每一章节中要求“(重点)掌握”部分为重点,占考试内容的主要部分。“一般掌握”部分以基本概念为主。“了解”部分主要是拓宽建筑材料的知识面。 三、课程的基本要求 §1-1绪论 了解建材的发展、地位、分类和标准。 §1-2建筑材料的基本性质 1.重点掌握建筑材料的基本物理性质。 2.重点掌握建筑材料的基本力学性质。 3.重点掌握建筑材料耐久性的基本概念。 通过材料基本性质的学习,要求了解材料科学的一些基本概念,并掌握材料各项基本力学性质、物理性质、化学性质、耐久性质等材料性质的意义,以及它们之间的相互关系和在工程实践中的意义。 §1-3石材 1.了解岩石的形成与分类,了解常用的天然岩石。 2.了解岩石的技术性质、加工类型和选用原则。 3.了解人造石材的特性及应用。 §2气硬性胶凝材料 1.了解石膏、石灰、水玻璃等气硬性胶凝材料的硬化机理、性质及使用。 2.了解石膏、石灰、水玻璃的主要用途。 §3水泥 1.硅酸盐水泥,掺混合材硅酸水泥:掌握矿物组成,了解水化、凝结、硬化机理,重点掌握水泥性质,重点掌握检测方法及选用原则。 2.了解其他水泥品种及其性质和使用特点。 §4砼及砂浆 1.掌握普通砼组成材料的品种、技术要求及选用(包括砂、石、水泥、水、掺合料及外加剂),掌握各种组成材料的要求。 2.重点掌握砼拌和物的性质及其测定方法。 3.重点掌握硬化砼的力学性质,变形性质和耐久性质及其影响因素。 4.重点掌握普通砼的配合比设计方法 5.了解砼的质量控制和强度评定。 6.了解砼技术的新进展及其发展趋势,了解其他砼。 §5砂浆 1.重点掌握砌筑砂浆的性质、组成、检测方法,了解配比设计方法。 2.了解抹面砂浆的主要品种性能要求,了解其他砂浆。 §6墙体与屋面材料 1.掌握常用砌体材料(烧结普通砖、多孔砖和空心砖)的性质和应用特点。 2.了解其它墙体与屋面材料。 §7建筑钢材 1.了解建筑钢材的冶炼、加工与分类。 2.重点掌握建筑钢材的力学性能和工艺性能,掌握化学成分对钢材性能的影响。 3.了解建筑钢材的强化机理及强化方法。 4.重点掌握土木工程中常用建筑钢材的分类及其选用原则。 §8建筑塑料、涂料与胶粘剂 1.熟悉合成高分子材料的性能特点及主要高分子材料的品种。 2.熟悉土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用(包括塑料及其型材、涂料、粘结剂等)。 §9防水材料 1.掌握沥青材料的基本组成和工程性质,掌握主要沥青制品及其用途。 2.了解防水材料的主要类型及性能特点。 3.熟悉沥青混合料 §10木材 1.了解木材的宏微观结构; 2.掌握木材的物理、力学性能,了解防腐、防火措施。 3.了解木材的应用。 §11-1绝热与吸声材料 1.了解保温、隔热材料的主要类型及性能特点。 2.了解吸声、隔声材料的主要类型及性能特点。 §11-2建筑装饰材料 1.掌握装饰材料的基本功能与选择 2.了解装饰用面砖、板材、玻璃、卷材和涂料。 §12建筑材料试验(下列试验必做) 1.水泥标准稠度用水量测定、安定性检验、水泥胶砂强度。 2.砂的筛分析、观密度、堆积密度实验。 3.砼搅拌、和易性、表观密度、抗压强度实验。 4.砖抗压强度实验(演示)。 5.钢筋拉伸实验(演示)。 6.沥青三大指标。 7.沥青混合料(演示)。 Ⅱ《土木工程材料/建筑材料》辅导材料 §1 材料基本性质-----重点难点介绍 1.密度、表观密度(砂的表观密度)、体积密度(砖的表观密度)、松堆密度。 将所有密度概括为密度*, 即ρ*=m*/V* (g/cm3,kg/m3)。 密度ρ*=m*/V*= m/V=ρ; 表观密度(砂的表观密度)ρ*=m*/V*= m/(V+VB)= m/V排=ρ’; (毛)体积密度(砖的表观密度)ρ*=m*/V*= m*/V0= m*/(V+VB+VK)=ρ0; 松堆密度ρ*=m*/V*= m*/V筒= m*/(V+VB+VK+V空)=ρ0’。 2.孔隙率P=1—ρ0/ρ,空隙率P’=1—ρ0’/ρ’。 P*=1—ρ*0/ρ*。 3.体积吸水率约等于开口孔隙率。WV=(mb-m)/(V0ρW)=Wmρ0/ρ水≈PK。 4.质量含水率的极限等于质量吸水率。 5.力学性能,量纲/单位,f=F/A,f折=1.5FL/(bh2),力(F)----化为牛顿N代入,长度(b、h、L、“A”)单位以mm代入,则强度单位为MPa或N/mm2。 6.耐久性,环境作用,机械作用、物理作用、化学作用和生物作用等。 7.数值按“四舍六入五单双法”处理。 例题1-1:用同种材料制成的砖,由于其孔隙状况不同,试分析其性能变化规律。 解:答案填入下表。 孔隙率 孔隙特征 密度 表观密度 抗压强度 吸水率 抗渗性 抗冻性 导热系数 吸声系数 大 相同 (PK=PB) 相同 小 小 大 差 差 小 大 小 大 大 小 好 好 大 小 相同 闭孔 相同 大 小 好 好 小 小 开口 小 大 差 差 大 大 相同 大孔 相同 小 小 差 差 大 小 小孔 大 大 好 好 小 大 例题1-2:一块尺寸标准的砖,m=2500g ,mb=2900g;敲碎磨细过筛(0.2mm)烘干后,取样54.02g,测得其排水体积V排水为20.00cm3。求该砖的密度、表观密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、孔隙率、体积吸水率。 解:ρ=m/V=54.02/20.00=2.70 g/cm3, ρ0=m/V0=2500/(24.0×11.5×5.3)=1.71 g/cm3, P=1—ρ0/ρ=1-1.71/2.70=36.7%,Wm=(mb-m)/m=(2900-2500)/2500=16.0% WV=(mb-m)/(V0ρ水)=Wmρ0/ρ水=16.0%×1.71/1.00=27.4% WV≈PK==27.4%。 PB=P-PK=36.7-27.4=9.3%。 例题1-3:一加气砼试块,其ρ=2.30g/cm3,m=500g,将它浸没于水中,吸水饱和后测得,mb=600g,V排水=1000cm3。(1)求其闭口孔隙率、表观密度和体积吸水率?(2)若上述材料为加气砼碎块,则其表观密度为多少? 解:(1)PK ≈WV=(mb-m)/(V0ρW)=(600-500)/[(1000+(600-500)/1.0)×1.0]=9.1% ρ0=m/V0=500/(1000+(600-500)/1.0)=455 kg/m3, P=1—ρ0/ρ=1-0.455/2.30=80.2%, PB =P- P K=80.2-9.1=71.1%。 (2)ρ’=m/V排水=500/1000=0.50 g/cm3=500 kg/m3。 例题1-4:一块尺寸标准的烧结普通砖(240×115×53),其干燥质量为2500g,其质量吸水率为14.0%,其密度为2.70g/cm3。试求该砖的闭口孔隙率。(提示:孔隙率=闭口孔隙率 + 开口孔隙率,开口孔隙率约等于体积吸水率)。 解:ρ0=m/V0=2500/(24.0×11.5×5.3)=1.71g/cm3 P开=W体=(m1-m)/(V0ρ水)= W质ρ0/ρ水=14.0%×1.71/1.00=23.9% P=1-ρ0/ρ=1-1.71/2.70=36.7%, P闭=P-P开=36.7-23.9=12.8%。 例题1-5:一块破砖,其ρ=2.70g/cm3,m=2000g,将它浸没于水中,吸水饱和后测得,mb=2300g,V排水=880cm3。求其闭口孔隙率、表观密度和体积吸水率? 解:PK ≈WV=(mb-m)/(V0ρW)=(2300-2000)/[(880+(2300-2000)/1.0)×1.0]=25.4% ρ0=m/V0=2000/(880+(2300-2000)/1.0)=1.69g/cm3, P=1—ρ0/ρ=1-1.69/2.70=37.4%, PB =P-P K=37.4-25.4=12.0%。 例题1-6:一块破砖,其ρ=2.70g/cm3,m=2000g,将它浸没于水中,吸水饱和后测得,mb=2300g,并在水中称得它(吸水饱和)的重量为1120g。求其闭口孔隙率、表观密度和体积吸水率? 解:PK ≈WV=(mb-m)/(V0ρW)=(2300-2000)/[(2000-1120)/1.00+(2300-2000)/1.00)×1.00]= (2300-2000)/[(2300-1120)/1.00]×1.00]=25.4% V0=V+VB+VK=V排+VK=(mb-m水中)/1.00, ρ0=m/V0=2000/((2300-1120)/1.00)=1.69g/cm3, P=1—ρ0/ρ=1-1.69/2.70=37.4%, PB =P-P K=37.4-25.4=12.0%。 §2气硬性胶材----重点难点介绍 1.胶凝材料,气硬性,水硬性。 2.石灰(CaO),过火石灰,陈伏,安定性,无声爆破剂。熟化,陈伏,硬化(干燥、结晶、碳化),性能,应用。 3.石膏(CaSO4。0.5H2O),水化,凝结,硬化,水化产物,硬化浆体结构。性能,应用。 4.水玻璃(Na2O。nSiO2 + H2O),凝结,硬化,促硬剂,水化产物。 性能,应用。 §3水泥-----重点难点介绍 1.普通水泥的组成 普通水泥的组成 熟料矿物/组成 石膏 混合材料 C3S C2S C3A C4AF 游离氧化钙、游离氧化镁、碱 矿渣 粉煤灰 火山灰 早强 高 低 低 中 后强 高 高 低 中 凝结硬化 快 慢 最快 快 水化热 多 少 最多 中 抗水性 差 好 差 抗SO42- 差 好 最差 一般含量 55 22 8 15 2.原料,生料,熟料,石膏,混合材料,水泥,品种,水化,凝结,硬化,标准稠度的水泥硬化浆体,安定性,强度发展,强度等级,耐久性,耐(水、硫酸盐、镁盐、钠盐、酸、强碱,海水)性。性能,用途。 4.水泥品种,技术性质,性能,应用。 @例题3-1:已知一种普通水泥的3天抗折抗压强度均达到42.5级的强度指标,现测得28天的抗压和抗折破坏荷载分别为:70.0、80.0、80.0、80.0、83.0、87.0kN和3200、3300、4000N,试评定该水泥的强度等级(42.5级普通水泥28天抗折强度指标为6.5MPa)。解: 抗 压 抗 折 F/kN 70.0 80.0 80.0 80.0 83.0 87.0 F/N 3200 3300 4000 f/MPa 43.8 50.0 50.0 50.0 51.9 54.4 f/MPa 7.5 7.7 9.4 f6平均 = 50.0 , 43.8超出 (50.0-43.8)/50.0=12.4%=12% >10% f3平均=8.2,9.4超出 (9.4-8.2)/8.2=15%>10% f5平均 = 51.3 (54.4-51.3)/51.3=6.0%=6% <10% f2平均 = 7.6 fC=FC/A=FC/(40×40)=80.0×1000/(40×40)=50.0MPa, ff=1.5FfL/(bh2)=1.5Ff×100/(40×402)=1.5×4000×100/(40×402)=9.4MPa,, 由误差分析得:fC5平均抗压强度=51.3MPa>42.5,ff2平均抗折强度=7.6MPa>6.5。该水泥强度等级为42.5级。 例题3-2:试述硅酸盐水泥石受腐蚀的内因和外因(腐蚀种类)。 例题3-3:硅酸盐水泥石受腐蚀的种类和防止措施哪些? 答:淡水腐蚀,酸性腐蚀,硫酸盐腐蚀,镁盐等腐蚀。 措施:合理选择水泥品种,提高水泥结构物的密实性,在水泥结构物表面设置保护层。 例题3-4:产生水泥石腐蚀的基本原因及防止措施 腐蚀类型 软水侵蚀,盐类侵蚀/硫酸盐/镁盐,酸,强碱 基本原因 水泥石含有CH、C3AH6 水泥石不密实 有腐蚀介质存在 防腐措施 水泥品种 提高密实度 加保护层 §4砼---重点难点介绍 1.砼外加剂—高效减水剂 减水剂的发展:木质素减水剂、萘系减水剂、树脂系减水剂、聚羧酸减水剂。 目标:大减水、小引气、高保坍、低掺量。 目前我国掺外加剂砼仅占砼总量的30%左右,与先进国家的50~80%比,差距仍然较大,外加剂生产仍有巨大的潜在市场。 木质素减水剂M 萘系减水剂FDN 聚羧酸减水剂 树脂系减水剂SM 减水率约为/% 10 20 25-30 25-30 减水剂的作用表 掺木 钙粉 水灰比 32.5级水泥/kg 水/kg 细骨料/kg 粗骨料/kg 坍落度/mm 强度/MPa 耐久性 空白 0.5 400 200 600 1200 50 30 1.0 0.5 400 200 600 1200 120 30 1.0/0.9 0.5 360 180 620 1240 50 30 1.0 0.45 400 180 607 1213 50 35 提高 2.砼配合比表 1m3砼中材料用量(使用42.5级普通水泥) W/C Sp% 胶凝材料 水 细骨料 粗骨料 减水剂 fCU 坍落度 砼 水泥 矿渣 粉煤灰 硅粉 MPa mm 普通 0.50 33 400 200 600 1200 40 50 防水 0.50 36 400 200 648 1152 40 50 水工 0.50 35 200 100 750 1400 + 40 50 密实 0.31 50 385 80 85 170 850 850 + 70 240 泵送 0.50 39 280 80 40 200 700 1100 + 40 180 高性能 0.25 38 480 60 60 150 650 1050 + 90 180 高性能 0.25 38% 420 120 60 150 650 1050 + 90 180 1 m3砼的组成材料 砼特性 C水泥 (+掺合料) W水 S细骨料 G粗骨料 A外加剂 表观 密度 和易性 耐久性 强度 变形 400 200 600 1200 2400 kg/m3 W/C=0.50 fCU=Afce(C/W-B) Sp=S/(S+G)=33% 粘聚性/保水性/流动性 W=200 kg/m3 流动性/坍落度 3.掺合料 在砼拌合物制备时,为了节约水泥、改善砼性能、调节砼强度等级,加入的天然的或者人造的矿物材料,统称为砼掺合料。活性矿物掺合料虽然本身不硬化或硬化速度很慢,但能与水泥水化生成的氢氧化钙反应生成具有水硬性的胶凝材料。具有火山灰活性、微集料和填充孔隙的作用。如粒化高炉矿渣、火山灰质材料、粉煤灰、硅灰等。 4.优良的骨料 理想的粗骨料是清洁的、颗粒尽量接近等径状、针片状颗粒尽量少、不含能与碱反应的活性组分。对于C50—C80的砼来说骨料本身的强度并不是最重要的,应引起注意的因素是粒径、表面状况、级配和石粉含量等。不同岩石的粗骨料对砼的弹性模量和收缩变形是有影响的。高强或有抗渗要求的砼最好不要用卵石。粗骨料粒径越小,得到相同渗透系数所需砼水灰比可以越大,对于高强泵送砼,宁可选用颗粒强度稍差但粒形好的粗骨料。高强砼要用粗中砂,尤其当粗骨料级配很差时砂子以偏粗为好。细度模数约为 3.0时,砼的工作性最好,抗压强度最高。 5.高性能砼 ((高)强度、高和易性、高耐久性、高环保) 高性能砼是一种新型高技术砼,是在大幅度提高普通砼性能的基础上采用现代砼技术制作的砼,它以耐久性作为设计的主要指标。针对不同用途要求,高性能砼对下列性能有重点地予以保证:耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性、经济性。为此,高性能砼在配制上的特点是低水胶比,选用优质原材料,并除水泥、水、集料外,必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。 高强度,一般在60—120MPa。但也希望20--60MPa的砼也能成为高性能的砼,例如三峡大坝用砼,强度20—40MPa ,耐久性为300年。 高和易性,为了达到泵送施工的要求,在砼拌合物的粘聚性和保水性良好的条件下,坍落度达到100—230mm。自密实砼的坍落度达到220—240mm,扩展度达到500-600mm。 高耐久性,普通砼的耐久性(抗渗、抗冻、抗化学腐蚀、抗碳化、抗碱骨料反应等)一般为50/75—100年,香港新机场砼为200年,三峡大坝砼为300年。埋于地下的高性能砼的耐久性可达2000年,甚至永久。 美国等的高性能砼,美国砼协会ACI2000委员会曾设想,今后美国常用砼的强度将为135MPa,如果需要,在技术上可使砼强度达400MPa;将能建造出高度为600~900m的超高层建筑,以及跨度达500~600m的桥梁。 6. 普通砼配合比设计规程JGJ55—2000 砼强度等级 C20 C25 C30 C30 C35 C40 C45 砼配制强度 28.2MPa 33.2 MPa 38.2 MPa 38.2 MPa 标准差 5.0 MPa 5.0 MPa 5.0 MPa 5.0 MPa 普通水泥 32.5级 32.5级 32.5级 42.5级 42.5级 42.5级 42.5级 水灰比(碎石) 0.56 0.48 0.42 0.53 水灰比(卵石) 0.51 0.44 0.39 0.48 fcu,o=fcu,k +1.645σ,fcu碎石=0.46fce(C/W-0.07),fcu卵石=0.48fce(C/W-0.33) 7.普通砼与泵送砼的比较 和易性 配合比 变形 强度 耐久性 施工 砼 坍落度 粘聚性 保水性 砂率 掺合料 减水剂 净浆体积 骨料最大粒径 收缩 凝缩 冷缩 自缩 干缩 碳缩 徐变 富余 后期 碳化 开裂 普通 30-50 27-35% 少 少 少 40、60 泵送 100 -200 好 好 35-45% 多 多 多 20、30 大 大 大 大 大 大 小 快 多 易 @例题4-1:现浇配筋密列的砼筒仓板,受雨雪影响,板截面最小尺寸为250mm,钢筋净距最小尺寸为50mm,设计强度等级为C25。采用32.5等级的复合水泥(强度富余系数为1.08),其密度为3.10g/cm3;砂子为中砂(细度模数为2.3),表观密度为2.60g/cm3;石子为碎石,表观密度为2.70g/cm3。设该砼的表观密度为2400 kg/m3,强度标准差为3.8MPa。求初步计算配合比、基准配合比和实验室配合比? 解:(1)确定配制砼的初步计算配合比。计算并查表得:碎石级配为:5-31.5mm(碎石最大粒径同时小于1/4×250=62.5mm,3/4×50=37.5mm),坍落度为50-70mm。 1​ 确定配制强度 fcu, t= fcu, k + 1.645σ= 25+1.645×3.8 = 31.2(MPa) 1​ 确定水灰比(W/C) fcu=0.46fce(C/W-0.07)= fcu, t W/C=Afce/( fcu, t + ABfce) = 0.46×32.5×1.08/(31.2+0.46×0.07×32.5×1.08) = 0.50 按耐久性要求W/C≤0.55,所以可取水灰比为0.50。 1​ 确定用水量(W0)。查表得,1m3砼的用水量可选用W0=195+5=200kg。 ④确定水泥用量 C0 = W0/(W/C) = 200/0.50 =400(kg) 由表查得,按耐久性要求最小水泥用量为280kg/m3。所以,取水泥用量为C0 =400kg。 ⑤确定砂率(Sp) 查表,W/C = 0.50 和碎石最大粒径为31.5mm时,可取 Sp =33% 20 31.5 40 0.50 32-37 30-35 34.5 33 32.5 ⑥确定1m3砼砂、石用量(S0、G0)。采用假定表观密度/重量法,得: 400 + 200 + S0 + G0 = 2400, S0/(S 0+G0)×100% = 33%,解得 S0 = 600kg;G0 = 1200kg。 得砼计算配合比为:C0:W0:S0:G0 =400:200:600:1200 = 1:0.50:1.50:3.00。 (2)确定配制砼的基准配合比———经试拌满足和易性要求。 W/C SP C W S G ρ0 坍落度 1000升 0.50 33% 400 200 600 1200 2400 20升 8.0 4.0 12.0 24.0 40mm 坍落度小 增10%水泥浆 0.8 0.4 / / 65mm 和易性好 拌 8.8 4.4 12.0 24.0 2460 基准配合比 0.50 33% 440 220 600 1200 2460 ρ实=(m1-m0)/V0=8.3/0.0153=2460 kg/m3 C基=C拌ρ实/(C拌+W拌+S拌+G拌)=8.8×2460/(8.8+4.4+12.0+24.0)=440 W基=W拌ρ实/(C拌+W拌+S拌+G拌) S基=S拌ρ实/(C拌+W拌+S拌+G拌) G基=G拌ρ实/(C拌+W拌+S拌+G拌) (2)确定配制砼的实验室配合比———经试拌满足和易性要求,还要满足强度、耐久性和经济性等要求。先设计三组计算配合比 计算配合比 W/C SP C W S G ρ0 要求坍落度 要求fCU 1000升 0.45 32% 444 200 565 1201 2410 50-70 31.2 1000升 0.50 33% 400 200 600 1200 2400 50-70 31.2 1000升 0.55 34% 364 200 621 1205 2390 50-70 31.2 经试拌满足和易性要求,满足强度、耐久性和经济性等要求。 基准配合比 W/C SP C W S G ρ0 坍落度 fCU1 fCU2 0.45 32% 488 220 564 1198 2470 60 34.3 36.3 0.50 33% 440 220 600 1200 2460 65 31.3 33.3 0.55 34% 401 221 622 1206 2450 70 28.3 30.3 实验室配合比为 W/C SP C W S G ρ0 坍落度 fCU 实验室配合比1 0.50 33% 440 220 600 1200 2460 65 31.3 fCU1 实验室配合比2 0.53 33% 415 220 600 1200 2435 计算 fCU2 0.53 33% 419 222 606 1212 2460 65 实测 k=ρ实/ρ计==2460/2435=1.01<1.02一般不需校正。 f fcu,t =31.2 0 1/0.55 1/0.50 0/0.45 C/W 1/0.53 @例题4-2:由初步配合比经试拌调整后,求砼的基准配合比。先称取以下材料进行试拌:32.5级复合水泥8.0kg、水4.0kg、中砂14.0kg、碎石22.0kg。试验结果坍落度比要求的小。经加入调整材料(为初拌材料用量的10%)后重新试验,和易性达到要求。并测得表观密度为2460kg/m3。求(1)该砼的初步配合比。(2)基准配合比。(3)估计该砼的强度等级(强度标准差本题为3.5或5.0MPa)。 解:(1)该砼的初步配合比。C0:W0:S0:G0 = 8.0:4.0:14.0:22.0=1:0.50:1.75:2.75。 (2)基准配合比。确定配制砼的基准配合比———经试拌满足和易性要求。 W/C SP C W S G ρ0 坍落度 8.0 4.0 14.0 22.0 小 坍落度小 增10%水泥浆 0.8 0.4 / / 2460 满足要求 和易性好 基准配合比 0.50 39% 440 220 700 1100 2460 (3)估计该砼的强度等级。(强度标准差本题为3.5MPa) fcu=0.46fce(C/W-0.07)=0.46×32.5×1.08(440/220-0.07)=31.2(MPa) fcu, t= fcu, k + 1.645σ= fcu, k +1.645×3.5 = 31.2(MPa),fcu, k=25.4(MPa),该砼的强度等级为C25。 (4)估计该砼的强度等级。(强度标准差本题为5.0MPa) fcu=0.46fce(C/W-0.07)=0.46×32.5×1.08(440/220-0.07)=31.2(MPa) fcu, t= fcu, k + 1.645σ= fcu, k +1.645×5.0 = 31.2(MPa),fcu, k=23.0(MPa),该砼的强度等级为C20。 例题4-3:砼设计要求强度等级C30,坍落度10-30mm,现场施工拟用所用原材料情况如下: 水泥:强度等级42.5的普通水泥,密度ρc=3.10g/cm3,强度富余系数为1.06; 砂:Mx=2.6的中砂,为Ⅱ区砂,表观密度ρ0S=2650kg/m3,含水率为3.0%; 石子:5~20mm碎石,表观密度ρ0G=2700kg/m3,含水率为1.0%。 试求:1)砼的初步计算配合比;2)试计算砼施工配合比(假设经调整后初步计算配合比正好等于实验室配合比);3)每拌2包水泥的砼时各材料用量(施工配合比);4)如果在上述砼(初步计算配合比)中掺入0.5%UNF-2减水剂,并减水10%,减水泥5%,求砼的施工配合比。 解:(1)确定配制砼的计算配合比 A确定配制强度 fcu, t= fcu, k + 1.645σ= 30+1.645×5.0 = 38.2(MPa) B确定水灰比 W/C=Afce/( fcu, t + ABfce) = 0.46×42.5×1.06/(38.2+0.46×0.07×42.5×1.06) = 0.52。 C确定用水量(W0)查表,按坍落度要求10~30mm,碎石最大粒径为20mm,则1m3砼的用水量可选用W0=185kg。 D确定水泥用量(C0) C0 = W0/(W/C) = 185/0.52 =356(kg)。 E确定砂率(Sp)查表,W/C = 0.52 和碎石最大粒径为20mm时,可取 Sp =35%。 [(32+37)/2=34.5,(35+40)/2=37.5,Sp=34.5+(37.5-34.5)/10×2=35% ] F确定1m3砼砂、石用量(S0、G0)采用体积法,有: 356/3.10 + 185/1.0 + S0/2.65 + G0/2.70 +10×1 = 1000, S0/(S 0+G0)×100% = 35%, 解得 S0 = 648kg;G0 = 1203kg。 得砼计算配合比1m3砼的材料用量为: C0:W0:S0:G0 = 356:185:648:1203=1:0.52:1.82:3.38, ρ0=2392kg/m3。 (2)试计算砼施工配合比 C,=C=356,W,=W-Sa-Gb=185-648×3%-1203×1%=153.5, S,=S(1+a)=648(1+3%)=667,G,=G(1+b)=1203(1+1%)=1215, C,:W,:S,:G,=356:154:667:1215。 (3)每拌2包水泥的砼时各材料用量 C,:W,:S,:G,=100:43:187:341。 (4)如果在上述砼(初步计算配合比)中掺入0.5%UNF-2减水剂,并减水10%,减水泥5%,求砼的施工配合比。原初步配合比 C0:W0:S0:G0 = 356:185:648:1203 加入减水剂后, C0=365(1-0.05)=338,W0=185(1-0.10)=166,A=338×0.5%=1.69,W/C=166/338=0.49 338/3.10 + 166/1.0 + S0/2.65 + G0/2.70 +10×1 = 1000,S0/(S 0+G0)×100% = 34% 解得砼计算配合比1m3砼的材料用量为: C0:W0:S0:G0 :A= 338:166:652:1266:1.69=1:0.49:1.93:3.75:0.005,ρ0=2424kg/m3。 试计算砼施工配合比 C,=C=338,W,=W-Sa-Gb=166-652×3%-1266×1%=134, S,=S(1+a)=652(1+3%)=672,G,=G(1+b)=1266(1+1%)=1279, C,:W,:S,:G,:A=338:134:672:1279:1.69。 @例题4-4:现浇钢筋砼板,设计强度等级为C20和抗渗等级为P6(砂率为36%),采用32.5复合水泥,中砂,碎石.现假定该砼的表观密度为2430kg/m3,确定单位用水量为190kg/ m3。试求初步计算配合比。 解:fcu,0=fcu,k+1.645σ=20+1.645×5=28.2 MPa,fcu=0.46fce(C/W-0.07)=0.46×32.5×1.08(C/W-0.07) 令fcu,0= fcu,解得:W/C=0.55, mc =190/0.55=345 mc+mw+ms+mg=ρ0, 345+190+ms+mg=2430, Sp= ms /(ms+mg)=36% 解得初步计算配合比为: mc:mw:ms:mg=345:190:682:1213 =1:0.55:1.98:3.52 @例题4-5:现浇钢筋砼板,设计强度等级为C20和抗渗等级为P6(砂率为36%),采用32.5复合水泥(密度为3.1 g/cm3),中砂(表观密度为2650 kg/m3), 碎石(表观密度为2750 kg/m3).现假定该砼的单位体积用水量为190kg/ m3。试求初步计算配合比(fcu=0.46fce(C/W-0.07))。 解:fcu,0=fcu,k+1.645σ=20+1.645×5=28.2 MPa, fcu=0.46fce(C/W-0.07)=0.46×32.5×1.08(C/W-0.07) 令fcu,0= fcu,解得:W/C=0.55, mc =190/0.55=345 mc/ρC+mw/ρW+ms/ρ’S+mg/ρ’G+10α=1000, 345/3.1+190/1.0+ms/2.65+mg/2.75+10×1=1000 Sp= ms /(ms+mg)=36% 解得初步计算配合比为: mc:mw:ms:mg=345:190:673:1196 =1:0.55:1.95:3.47,ρ0=2404 kg/m3。 @例题4-6:今有按C20配合比浇注的砼10组,其强度分别为18.5、20.0、20.5、21.0、21.5、22.0、22.5、23.0、23.5、24.0MPa。试对该砼强度进行检验评定(合格评定)。 (fcu平均值-1.70sfcu ≥0.9fcu,k,fcu,min≥0.9fcu,k)。 解:用计算器算得,fcu平均值 =21.6MPa,sfcu =1.70MPa。 fcu平均值-1.70sfcu =21.6-1.70×1.70=18.7 ≥ 0.9fcu,k,=0.9×20=18.0 fcu,min =18.5 ≥ 0.9fcu,k =0.9×20=18.0 该组砼强度检验评定结果为合格。 @例题4-7:今有按C20配合比浇注的砼9组,其强度分别为20.0、20.5、21.0、21.5、22.0、22.5、23.0、23.5、24.0MPa。试对该砼强度进行检验评定(合格评定)。 (fcu平均值≥1.15fcu,k,fcu,min≥0.95fcu,k)。 解:用计算器算得,fcu平均值 =22.0 MPa ≤1.15fcu,k=1.15×20=23.0 MPa fcu,min =20.0 MPa ≥ 0.95fcu,k =0.95×20=19.0 MPa。 该组砼强度检验评定结果为不合格。 例题4-8:某一砼施工配合比为32.5级复合水泥100 kg、自来水45 kg、含水率为2.0 %的中砂150 kg 和含水率为1.5 %的碎石为300 kg。试估算该砼28 d龄期的抗压强度,并求该砼的实验室配合比。 解:mc,=mc=100kg, ms,=ms(1+a)=ms(1+2.0%)=150kg mg,=mg(1+b)=mg(1+1.5%)=300kg, mw,=mw-ams-bmg=mw-2.0%ms-1.5%mg=45kg 解得mc:mw:ms:mg=100:52.4:147.0:295.6 =1:0.52:1.47:2.96。(即为实验室配合比) fcu=0.46fce(C/W-0.07)=0.46×32.5×1.08(1/0.52-0.07)=29.9MPa。 附:W/C=[45+150×2.0%/(1+2.0%)+300×1.5%(1+1.5%)]/100=52.4/100=0.52。 例题4-9:某干砂(500克)筛析结果如下表所示,试求其细度模数和粗细程度。 圆孔筛 方孔筛 500干砂 筛余量αi/g 分计筛余ai/% 累计筛余Ai/% 10 9.50 5 4.75 ○ α1=0 a1=0.0 A1= a1=0.0 2.5 2.36 ○ α2=100 a2=20.0 A2= a1+a2=20.0 1.25 1.18 ○ α3=100 a3=20.0 A3= a1+a2+a3=40.0 0.63 0.600 ○○ α4=100 a4=20.0 A4= a1+a2+a3+a4=60.0 0.315 0.300 ○○ α5=100 a5=20.0 A5= a1+a2+a3+a4+a5=80.0 0.16 0.150 。。。 α6=100 a6=20.0 A6= a1+a2+ a3+a4+a5+a6=100.0 0.08 0.075 … α7=0 解: 细度模数MX=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100-A1)=[(20.0+40.0+60.0+80.0+100.0)-5×0]/(100-0)=3.00,中砂(3.0~2.3),级配为Ⅱ区。《普通砼用砂质量标准及检验方法JGJ52-06》 例题4-10:某干砂(500克)筛析结果如下表所示,试确定其细度模数和粗细程度,并在中填入通过率。解:填表 细度模数=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100-A1)=[(20.0+45.0+75.0+85.0+95.0)-5×5.0]/(100-5.0)=3.11 该砂为粗砂,级配为1区。(注:Ai累计筛余 + Pi通过率 = 100%) 公称筛孔mm 10 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 0.08 9.50 4.75 2.36 1.18 0.600 0.300 0.150 0.075 筛余量g 0 25 75 125 150 50 50 25 分计筛余 % 5.0 15.0 25.0 30.0 10.0 10.0 Ai累计筛余 % 5.0 20.0 45.0 75.0 85.0 95.0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 Pi通过百分率% 95.0 80.0 55.0 25.0 15.0 5.0 例题4-11:某干砂(500克)两次筛析结果如下表所示,试确定其细度模数和粗细程度,并在表格中填入通过率。 公称筛孔mm 方孔筛孔mm 第1次(总量500g) 第2次(总量500g) 平均 筛余量g 分计筛余 % 累计筛余 % 通过百分率% 筛余量g 分计筛余 % 累计筛余 % 通过百分率% 累计筛余 % 通过百分率% 10 9.50 5 4.75 0 0.0 0.0 100.0 25 5.0 5.0 95.0 2 98 2.5 2.36 100 20.0 20.0 80.0 75 15.0 20.0 80.0 20 80 1.25 1.18 100 20.0 40.0 60.0 100 20.0 40.0 60.0 40 60 0.63 0.60 100 20.0 60.0 40.0 100 20.0 60.0 40.0 60 40 0.315 0.30 100 20.0 80.0 20.0 100 20.0 80.0 20.0 80 20 0.16 0.15 100 20.0 100.0 0.0 80 16.0 96.0 4.0 98 2 0.08 0.075 0 / / / 20 / / / 解:Mx1=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100-A1) =[(20.0+40.0+60.0+80.0+100.0)-5×0]/(100-0)=3.00, Mx2==[(20.0+40.0+60.0+80.0+96.0)-5×5.0]/(100-5.0)=2.85, [Mx1-Mx2]=0.15≤0.2。以两次试验结果的算术平均值作为测定值,精确至0.1 Mx=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100-A1)=[(20+40+60+80+98)-5×2]/(100-2)=2.94=2.9,该砂为中砂。(标准JGJ52-2006) (注:Ai累计筛余 + Pi通过率 = 100%) 例题4-12:一组尺寸为200×200×200mm的砼试块,标准养护到28天龄期,作抗压强度试验,其破坏荷载为800、900、1000kN。试求该砼28d龄期的抗压强度。 解:fcu=F/A×1.05 =(800+900+1000)/3×1000/(200×200)×1.05 =23.6MPa。 F / kN 800 900 1000 fc=F/A /MPa 21.0 23.6 26.2 数据处理 最大或最小强度值与中间值的差值均未超出中间值的±15%,故取三个的平均值。23.6×15%=3.5 > 26.2-23.6=2.6 , 23.6-21.0=2.6 fcu /MPa 23.6 取平均值 例题4-13:一组尺寸为100×100×100 mm的砼试块,标准养护9天龄期,作抗压强度试验,其破坏荷载为355、405、505 kN。试求该砼28 d龄期的抗压强度。 解:505kN与中间值的相对误差超过了15%,取中间值。 fcu=F/A×0.95×lg28/lg9=405×1000/(100×100)×0.95×lg28/lg9=58.3MPa。 F / kN 355 405 505 fc=F/A /MPa 51.1 58.3 72.8 数据处理 最大值与中间值的差值超出中间值的±15%,故取中间值。 72.8-58.3=14.5 > 58.3×15%=8.7 > 58.3-51.1=7.2 fcu /MPa 58.3 取中间值 例题4-14:一组尺寸为150×150×150 mm的砼试块,标准养护28天龄期,作抗压强度试验,其破坏荷载为450、500、600 kN。试求该砼的抗压强度fcu。 解:fc=F/A=450×1000/(150×150)=20.0 N/mm2=20.0 MPa F / kN 450 500 600 fc=F/A /MPa 20.0 22.2 26.7 数据处理 最大值与中间值的差值超出中间值的±15%,故取中间值。 26.7-22.2=4.5 > 26.7×15%=4.0 > 22.2-20.0=2.2 fcu /MPa 22.2 取中间值 例题4-15:在砼配合比不变的条件下,按规定掺入木质素磺酸钙,则会引起哪些砼(拌合物)性能(凝结硬化速度、和易性、强度和耐久性)的变化? 答:木钙外加剂具有减水、缓凝和引气三大作用。砼拌合物和易性(流动性)增加,减水作用。砼拌合物凝结硬化速度变慢,缓凝作用。砼强度基本不变,因为配合比不变,水灰比也不变。(引气量增加会使强度降低,减水作用使包裹的水放出减少了部分粗大毛细孔而使强度增加)。耐久性(抗冻、抗渗)增加,引气作用。 例题4-16:在保证砼强度和耐久性不变的条件下,试用五种方法来提高砼拌合物的流动性。 答:①掺加减水剂,②掺加缓凝剂,③掺加引气剂(减水,适当降低水灰比),④保持水灰比不变增加水泥浆数量,⑤适当降低砂率,⑥选用级配好的粗砂,⑦适当提高粗骨料的最大粒径,⑧选用卵石为粗骨料,等。(答出一个给1分,最多为5分)。 §5建筑砂浆----重点难点介绍 1.砌筑砂浆配合比设计规程JGJ98—2000, 1.1.水泥砂浆配合比 强度等级 每立方米砂浆水泥用量/kg 每立方米砂用量/kg 每立方米砂浆用水量/kg M2.5-M5 200-230 1m3砂的堆积密度值(1400-1500) 270-330 M7.5-M10 220-280 M15 280-340 M20 340-400 例如,M10水泥砂浆,QC:QS:QW=280:1450:300=1:5.18:1.07 1.2.水泥混合砂浆 fm,o=f2+0.645σ,QC=1000(fm,o+15.09)/(3.03fce),QD=300~350-QC QS=S=ρ,0s=1400~1500kg/m3,QW=240~310kg 2.不吸水基层砂浆强度与水灰比和水泥强度等级有关;吸水基层砂浆强度与水泥用量和水泥强度等级有关。 水泥混合砂浆强度等级 M5 M7.5 M10 水泥混合砂浆配制强度 5.6MPa 8.7MPa 11.3MPa 标准差 1.00MPa 1.88MPa 2.00MPa 复合水泥 32.5级 32.5级 32.5级 水泥混合砂浆强度等级 M5 M7.5 M10 每立方米砂浆 QC水泥用量/kg 195 224 248 QD石灰膏用量/kg 155 126 102 QS砂用量/kg 1400~1500 1400~1500 1400~1500 QW水用量/kg 240~310 240~310 240~310 @例题5-1:某工地欲配制M7.5的水泥石灰混合砂浆,稠度为70-100mm,用以砌筑普通粘土砖砌体。工地现有32.5级复合水泥,松堆密度为1310公斤/米3;石灰膏表观密度为1300公斤/米3,稠度为110mm;中砂含水率为2.0%,松散密度为1450公斤/米3。施工水平一般。试计算配合比。 解:fm,o=f2+0.645σ=7.5 + 0.645×1.88=8.7 MPa, QC=1000(fm,o+15.09)/(3.03fce)=1000×(8.7+15.09)/(3.03×32.5×1.08)=224 kg/m3 QD=300~350-QC=300-224=76 kg/m3,校正后QD=760×0.99=75 kg/m3 QS=S=ρ,0s=1400~1500=1450kg/m3,校正后QS=1450×(1+0.02)=1479 kg/m3 QW=240~310=300 kg/m3 该M7.5混合砂浆的配合比为:QC :QD :QS :QW=224:75:1479:300=1:0.33:6.60:1.34 @例题5-2:一组砂浆试块,标准养护28天龄期,作抗压强度试验,其破坏荷载为45.0、50.0、50.0、50.0、50.0、70.0 kN。试求该砂浆的抗压强度。 解: F / kN 45.0 50.0 50.0 50.0 50.0 70.0 A /mm2 fc=F/A /MPa 9.0 10.0 10.0 10.0 10.0 14.0 70.7×70.7 fc平均值/MPa 10.5 数据处理 最大值与平均值的差值大于平均值的20% 14.0-10.5=3.5 > 10.5×20%=2.1 > 10.5-9.0=1.5 fmu /MPa 10.0 (取中间4个的平均值) §6烧结砖----重点难点介绍 烧结,青砖,红砖,240×115×53mm,强度,强度等级,石灰爆裂,泛霜,应用。 @例题6-1:一组砖的抗压破坏荷载分别为150、160、170、180、190、200、210、220、230和260kN。该组砖尺寸标准(受压面积均为120×115mm2)。试确定该组砖的强度等级(抗压强度标准值fk=f平均-1.80s,MU10、MU15和MU20砖的抗压强度标准值分别大于6.5、10.0和14.0MPa),并选择该试样所用试验机的吨位。 解:用计算器算得, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F/kN 150 160 170 180 190 200 210 220 230 260 F/MPa 10.87 11.59 12.32 13.04 13.77 14.49 15.22 15.94 16.67 18.84 f平均 =14.28MPa,s =2.46MPa。δ=s/ f平均=2.46/14.28=0.17 < 0.21 fk=f平均-1.80s =14.28-1.80×2.46=9.9MPa,该组砖的强度等级为MU10 所用试验机的吨位为600 kN。(20%~80%,120~480kN,150~260kN) 例题6-2:一组砖的抗压破坏荷载分别为150、160、170、180、190、200、210、220、230和360kN。该组砖尺寸标准。试确定该组砖的强度等级。 解:用计算器算得, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F/kN 150 160 170 180 190 200 210 220 230 360 F/MPa 10.87 11.59 12.32 13.04 13.77 14.49 15.22 15.94 16.67 26.09 f平均 =15.00MPa,s =4.32MPa。δ=s/ f平均=4.32/15.00=0.29 > 0.21 fmin=10.87=10.9MPa,该组砖的强度等级为MU10。 ((fk=f平均-1.80s =15.00-1.80×4.32=7.2MPa))
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