建筑材料習(xí)題

某巖石在氣干、絕干、水飽和狀態(tài)下測(cè)得的抗壓強(qiáng)度分別為172、178、168MPa。該巖石可否用于水下工程。該石材的軟化系數(shù)為：由于該石材的軟化系數(shù)為0.94，大于0.85，故該石材可用于水下工程。[評(píng)注]

軟化系數(shù)為材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與材料在絕對(duì)干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度之比。與材料在氣干狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度無關(guān)。思考題：某砂作篩分試驗(yàn)，分別稱取各篩兩次篩余量的平均值，其結(jié)果見下表。計(jì)算各號(hào)篩的分計(jì)篩余率、累計(jì)篩余率、細(xì)度模數(shù)，并評(píng)定該砂的顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度。篩孔尺寸(mm）9.54.752.361.180.600.300.15<0.15合計(jì)篩余量（g）032.548.540.0187.5118.065.08.5500(1)各號(hào)篩的分計(jì)篩余率為:4.75mm：α1=m1/500×100%

=32.5/500×100%=6.5%2.36mm:α2=m2/500×100%=48.5/500×100%=9.7%1.18mm:α3=m3/500×100%=40.0/500×100%=8.0%0.60mm:α4=m4/500×100%=187.5/500×100%=37.5%0.30mm:α5=m5/500×100%

=118.0/500×100%=23.6%0.15mm:α6=m6/500×100%

=65.0/500×100%=13.0%(2)各號(hào)篩的累計(jì)篩余率為:4.75mm:A1=α1=6.5%2.36mm:A2=α1+α2=16.2%1.18mm:A3=α1+α2+α3=24.2%0.60mm:A4=α1+α2+α3+α4=61.7%0.30mm:A5=α1+α2+α3+α4+α5=85.3%0.15mm:A6=α1+α2+α3+α4+α5+α6=98.3%(3)該砂的級(jí)配:根據(jù)A4＝61.8%可知，該砂的級(jí)配為Ⅱ區(qū)。Ａ１～Ａ6全部在Ⅱ區(qū)規(guī)定的范圍內(nèi)，因此級(jí)配合格。

該砂的細(xì)度模數(shù)為因此該砂屬于中砂和易性不良的混凝土拌合物，施工后會(huì)出現(xiàn)什么情況？答：填充不密實(shí)，產(chǎn)生蜂窩、麻面、空洞等缺陷。表面出現(xiàn)疏松層，粗骨料顆粒和水平鋼筋的下面會(huì)出現(xiàn)水囊或水膜等，界面結(jié)構(gòu)不密實(shí)。造成組成不均勻，上層水泥漿多于底層，下層骨料多于上層，表面水泥漿中含水量多于內(nèi)部。某教學(xué)樓鋼筋混凝土梁，設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，坍落度指標(biāo)30～50mm根據(jù)施工單位歷史統(tǒng)計(jì)資料混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差為σ0＝4MPa該梁處于室內(nèi)，不受雨雪影響，試設(shè)計(jì)混凝土配合比。采用材料如下：42.5號(hào)礦渣硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)富裕系數(shù)kc＝1.13，ρc＝3000kg/m3，砂：河砂（中砂偏細(xì)），ρs＝2660kg/m3，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)含水率4％；石子：碎石，最大粒徑30mm，ρg＝2700kg/m3，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)含水率1％。解(1)初步配合比配制強(qiáng)度(p121)fcc，p=fcc,k+1.645σ＝20＋1.645×4

＝26.6MPa

確定水灰比（W/C):A＝0.53，B＝0.20(p122)

＝0.80查表6-34(P107)干燥環(huán)境<0.60，初定為0.60初估單位用水量：查表6-30（P91）取為185kg計(jì)算單位水泥用量：C=W×C/W=185÷0.60＝308kg/m3查表6-35（P107）最小水泥用量為300kg，故C符合要求初步估計(jì)合理砂率：查表6-31（P92），取35％計(jì)算粗細(xì)骨料用量：1.用體積法，取α＝1解得：S＝kg/m3;G=kg/m3

2.用質(zhì)量法計(jì)算假定1m3混凝土拌和物的質(zhì)量為2400kg

308＋G＋S＋185＝2400S/(S+G)=35%G=kgS=kg

（２）基準(zhǔn)配合比的確定（３）實(shí)配合比的確定

(4)施工配合比

C’＝308kg/m3S’＝S（1＋4％）＝kg/m3G’＝G（1＋1％）＝kg/m3W’=185－S×4％－G×1％＝kg/m3

某工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，干燥環(huán)境。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C45，施工要求坍落度為55～70mm，施工單位無強(qiáng)度歷史統(tǒng)計(jì)資料。所用材料：52.5號(hào)普通硅酸鹽水泥，實(shí)測(cè)28d強(qiáng)度58.0MPa，ρc＝3150kg/m3；中砂，符合Ⅱ級(jí)級(jí)配，ρs＝2600kg/m3，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)含水率4.0％；卵石，粒級(jí)5～40mm，ρg＝2650kg/m3，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)含水率2.0％；自來水，試設(shè)計(jì)混凝土配合比。

解（１）初步配合比計(jì)算１）確定混凝土配制強(qiáng)度

fcc，p=fcc,k+1.645σ＝45＋1.645×5

＝53.225MPa

２）確定水灰比（W/C)

查表6-34(P107)

，根據(jù)耐久性要求，最大水灰比為0.60

取W/C＝0.499３）確定單位用水量（W）

查表6-30（P91）取W＝170kg/m3

４）計(jì)算水泥用量（C）

C=W÷W/C=170÷0.499＝340.68kg/m3查表6-35（P107），根據(jù)耐久性要求，最小水泥用量為320kg/m3

取C＝340.68kg/m3５）確定砂率（sp）

查表6-31（P92）取sp=30％6)計(jì)算砂、石用量采用體積法：

(:不用引氣劑時(shí)為1)因此，１m3混凝土的材料用量為：

C＝340.68kg/m3，W＝170kg/m3

S=㎏/m3，G=kg/m3該工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土初步配合比為：采用質(zhì)量法：假定1m3混凝土拌和物的質(zhì)量為2400kg，則

則得：S=㎏/m3，G=kg/m3因此，１m3混凝土的材料用量為：

C＝340.68kg/m3，W＝170kg/m3

S=㎏/m3，G=kg/m3該工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土初步配合比為：（２）基準(zhǔn)配合比的確定（３）實(shí)配合比的確定（４）施工配合比的換算

C’＝CS’＝S（1＋a）

G’＝G（1＋b）

W’=W－aS－bG

室內(nèi)某鋼筋混凝土梁板的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25，施工要求坍落度為30~50mm，采用R42.5普通水泥，卵石粒徑5～40mm，中砂，自來水，試計(jì)算混凝土配合比，如果現(xiàn)場(chǎng)石子的含水量為1％，砂的含水量為3.5％，確定現(xiàn)場(chǎng)施工配合比（水泥密度ρc＝3000kg/m3，砂的表觀密度ρs＝2650kg/m3,卵石，表觀密度ρg=2700kg/m3,并假定混凝土拌和物的質(zhì)量為2400kg/m3。在無法取得水泥實(shí)際強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)，可按1.12R取值）。

解（１）初步配合比計(jì)算１）確定混凝土配制強(qiáng)度

fcu，0=fcu,k+1.645σ＝25＋1.645×5

＝33.225MPa

２）確定水灰比（W/C)

查表6-34(P107)，根據(jù)耐久性要求，最大水灰比為0.60

取W/C＝0.60３）確定單位用水量（W）

查表6-30（P91）取W＝160kg/m3

４）計(jì)算水泥用量（C）

C=W÷W/C=160÷0.60＝266.67kg/m3查表6-35(P107)，根據(jù)耐久性要求，最小水泥用量為300kg/m3

取C＝300kg/m3５）確定砂率（sp）

查表6-31(P92)

取sp=35％6)計(jì)算砂、石用量采用體積法：

(:不用引氣劑時(shí)為1)（2）施工配合比的換算水泥

C0=C=300kg/m3砂

S0=S×（1+α%）

=石

G0=G×（1+β%）

=水

W0=W－S×α%－G×β%=已知混凝土的設(shè)計(jì)配合比為1:2.13:4.21:0.58，水泥密度為3100kg/m3.現(xiàn)場(chǎng)砂的含水率為3.0%，石子的含水率為1.5%。試求施工配合比。mc=1×3100=3100kgms=2.13mc×

(1+3.0%)=mg=4.21mc×

(1+1.5%)=mw=0.58mc-3.0%ms-1.5%mg=

某混凝土攪拌站原使用砂的細(xì)度模數(shù)為2.5，后改用細(xì)度模數(shù)為2.1的砂。改砂后原混凝土配方不變，發(fā)覺混凝土坍落度明顯變小。請(qǐng)分析原因。

解：因砂粒徑變細(xì)后，砂的總表面積增大，當(dāng)水泥漿量不變，包裹砂表面的水泥漿層變薄，流動(dòng)性就變差，即坍落度變小。

為何混凝土不是水泥的用量越多越好？解：水泥用量過大，混凝土干縮較大，且水化熱較大，易導(dǎo)致混凝土的開裂。同時(shí)浪費(fèi)水泥，加大工程成本。

在水泥漿用量一定的條件下，為什么砂率過小和過大都會(huì)使混合料的流動(dòng)性變差？解：在水泥漿用量一定的條件下，當(dāng)砂率很小時(shí)砂漿數(shù)量不足以填滿石子的空隙體積或甚少富余，在此情況下，石子接觸點(diǎn)處的砂漿太少，混合料的流動(dòng)性很小。當(dāng)砂率過大時(shí)，集料的總表面積及空隙率增大，耗用于包裹細(xì)集料表面的水泥砂漿數(shù)量增多，砂粒接觸點(diǎn)處的水泥漿不足，甚至水泥漿不足以包裹所有砂粒，使砂漿干澀，混合料的流動(dòng)性隨之變差。

某工地現(xiàn)配C20混凝土，選用42.5硅酸鹽水泥，水泥用量260kg/m3，水灰比0.50，砂率30％，所用石20～40mm，為間斷級(jí)配，澆注后檢查其水泥混凝土，發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)中蜂窩、空洞較多，請(qǐng)從材料方面分析原因。解：①采用高強(qiáng)度等級(jí)水泥配制較低強(qiáng)度等級(jí)的水泥混凝土，水泥用量少;

②石的級(jí)配不好，而砂率又偏小，故空隙率大，不易將混凝土振搗密實(shí)。

某市政工程隊(duì)在夏季正午施工，鋪筑路面水泥混凝土。選用緩凝減水劑。澆注完后表面未及時(shí)覆蓋，后發(fā)現(xiàn)混凝土表面形成眾多表面微細(xì)龜裂紋，請(qǐng)分析原因。解：由于夏季正午天氣炎熱，混凝土表面蒸發(fā)過快，造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮。且由于摻用了緩凝減水劑，混凝土的早期強(qiáng)度低，難以抵抗這種變形應(yīng)力而表面易形成龜裂。屬塑性收縮裂縫。

某工程隊(duì)于7月份在湖南某工地施工，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定了一個(gè)摻木質(zhì)素磺酸鈉的混凝土配方，經(jīng)使用一個(gè)月情況均正常。該工程后因資金問題暫停5個(gè)月，隨后繼續(xù)使用原混凝土配方開工。發(fā)覺混凝土的凝結(jié)時(shí)間明顯延長(zhǎng)，影響了工程進(jìn)度。請(qǐng)分析原因。解：因木質(zhì)素磺酸鹽有緩凝作用，7—8月份氣溫較高，水泥水化速度快，適當(dāng)?shù)木從饔檬怯幸娴?。但到冬季，氣溫明顯下降，故凝結(jié)時(shí)間就大為延長(zhǎng)。

豫西水利樞紐工程“進(jìn)水口、洞群和溢洪道”標(biāo)段（Ⅱ標(biāo)）為提高泄水建筑物抵抗黃河泥沙及高速水流的沖刷能力，澆筑了28天抗壓強(qiáng)度達(dá)70MPa的混凝土約50萬m3。但都出現(xiàn)了一定數(shù)量的裂縫。裂縫產(chǎn)生有多方面的原因，其中原材料的選用是一個(gè)方面。請(qǐng)就其膠凝材料的選用分析其裂縫產(chǎn)生的原因。

水泥：采用了早強(qiáng)型普通硅酸鹽水泥解：對(duì)于大體積泄水建筑物，設(shè)計(jì)和選用無水化熱控制要求的普通硅酸鹽水泥，不利于混凝土溫度控制。早強(qiáng)型普通硅酸鹽水泥水化速度快，其早期溫度拉應(yīng)力增長(zhǎng)往往大于其帶來的抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)。此類混凝土宜選用中熱硅酸鹽水泥。

配制砂漿時(shí)，為什么除水泥外常常還要加入一定量的其它膠凝材料？答：因使用水泥配制砂漿時(shí)，一般水泥的標(biāo)號(hào)遠(yuǎn)大于砂漿的強(qiáng)度等級(jí)，因而用少量的水泥即可滿足強(qiáng)度要求。但水泥用量較少時(shí)，砂漿的流動(dòng)性和保水性往往很差，特別是保水性。因此，嚴(yán)重地影響砂漿的施工質(zhì)量，故常加入一些廉價(jià)的其它膠凝材料來提高砂漿的流動(dòng)性，特別是保水性。

請(qǐng)觀察圖中Ⅰ、Ⅱ兩種低碳鋼的應(yīng)力－應(yīng)變曲線的差異。討論下述問題：

（1）若對(duì)于變形要求嚴(yán)格的構(gòu)件，對(duì)Ⅰ、Ⅱ兩種低碳鋼而言，選用誰更合適。

從Ⅰ、Ⅱ兩條曲線比較可知，低碳鋼Ⅱ的彈性模量E小于低碳鋼Ⅰ，也就是說，低碳鋼Ⅱ的抗變形能力不如低碳鋼Ⅰ。對(duì)于變形要求嚴(yán)格的構(gòu)件選用低碳鋼Ⅰ更為合適。(2)使用Ⅰ、Ⅱ兩種鋼材，哪一個(gè)安全性較高。

Ⅰ、Ⅱ兩種低碳鋼的屈服強(qiáng)度бs相近，但低碳鋼Ⅰ的抗拉強(qiáng)度бb高于Ⅱ，即其屈服強(qiáng)度比бs/бb

較小。屈服強(qiáng)度比值越小，反映鋼材超過屈服點(diǎn)工作時(shí)可靠性越大，結(jié)構(gòu)的安全性越高。(當(dāng)然，屈服比過小時(shí)，表示鋼材強(qiáng)度的利用率偏低，不合理。Q225鋼材的屈服比為0.58～0.63，普通的合金鋼的屈強(qiáng)比在0.67～0.75之間。)

為什么用材料的屈服點(diǎn)而不是其抗拉強(qiáng)度作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)取值的依據(jù)？答：屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度是衡量鋼材強(qiáng)度的兩個(gè)重要指標(biāo)。極限抗拉強(qiáng)度是試件能承受最大應(yīng)力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求構(gòu)件在彈性變形范圍內(nèi)工作，即使少量的塑性變形也應(yīng)力求避免，所以規(guī)定以鋼材的屈服強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)應(yīng)力的依據(jù)?？估瓘?qiáng)度在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不能完全利用，但屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比（屈強(qiáng)比）卻有一定的意義。屈強(qiáng)比越小，結(jié)構(gòu)的安全性越高。

某廠鋼結(jié)構(gòu)屋架使用中碳鋼，采用一般的焊條直接焊接。使用一段時(shí)間后屋架坍落，請(qǐng)分析事故的可能原因。答（1）鋼材選用不當(dāng)。中碳鋼塑性、韌性差于低碳鋼，且焊接時(shí)溫度高，熱影響區(qū)的塑性及韌性下降較多，從而易于形成裂紋。

（2）焊條選用及焊接方式亦有不妥。中碳鋼由于含碳較高，焊接易產(chǎn)生裂縫，最好采用鉚接或螺栓連接。若只能焊接，應(yīng)選用低氫型焊條，且構(gòu)件宜預(yù)熱。

填空題1＿＿和＿＿是衡量鋼材強(qiáng)度的兩個(gè)重要強(qiáng)度指標(biāo)2鋼材熱處理的工藝有：＿＿，正火，＿＿，＿＿。3按冶煉時(shí)脫氧程度分類鋼可以分成：＿＿，＿＿,＿＿和特殊鎮(zhèn)靜鋼。

1屈服強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度2退火淬火回火3鎮(zhèn)靜鋼沸騰鋼半鎮(zhèn)靜鋼選擇題

1、鋼材抵抗沖擊荷載的能力稱為＿＿。

A塑性B沖擊韌性

C彈性D硬度

2、鋼的含碳量為＿＿。

A<2.06%

B>3.0%

C>2.06%

1、B

2、A判斷題

1、屈強(qiáng)比愈小，鋼材受力超過屈服點(diǎn)工作時(shí)的可靠性愈大，結(jié)構(gòu)的安全性愈高。

2、一般來說，鋼材硬度愈高，強(qiáng)度也愈大。

3、鋼材是各向異性材料。

1、對(duì)

2、對(duì)

3、錯(cuò)

瀝青混凝土路面裂縫

華南某二級(jí)公路瀝青混凝土路面使用1年后就出現(xiàn)較多網(wǎng)狀裂縫，其中施工厚度較薄及下凹處裂縫更為明顯。據(jù)了解當(dāng)時(shí)對(duì)下臥層已作認(rèn)真檢查，已處理好軟弱層，而所用的瀝青延度較低。請(qǐng)分析原因。

瀝青混凝土路面網(wǎng)狀裂縫有多種成因。其中路面結(jié)構(gòu)夾有軟弱層的因素從提供的情況亦可初步排除。瀝青延度較低會(huì)使瀝青混凝土抗裂性差，這是原因之一。而另一個(gè)更主要的原因是瀝青厚度不足，層間粘結(jié)差，華南地區(qū)多雨，于下凹處積水，水分滲入亦加速裂縫形成。

土木工程中選用石油瀝青牌號(hào)的原則是什么？在地下防潮工程中，如何選擇石油瀝青的牌號(hào)？解：土木工程選用石油瀝青的原則包括工程特點(diǎn)、使用部位及環(huán)境條件要求，對(duì)照石油瀝青的技術(shù)性能指標(biāo)在滿足主要性能要求的前提下，盡量選用較大牌號(hào)的石油瀝青，以保證有較長(zhǎng)的使用年限。

地下防潮防水工程要求瀝青粘性較大、塑性較大，使用時(shí)瀝青既能與基層牢固粘結(jié)，又能適應(yīng)建筑物的變形，以保證防水層完整。填空

1、石油瀝青四組分分析法是將其分離為＿＿、＿＿、＿＿和＿＿四個(gè)主要組分。

2、瀝青混合料是指＿＿與瀝青拌和而成的混合料的總稱。答案

1瀝青質(zhì)飽和分芳香分膠質(zhì)

2礦料選擇題1、瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)有＿＿。

A穩(wěn)定度B流值C空隙率D瀝青混合料試件的飽和度Ｅ軟化點(diǎn)2、瀝青的牌號(hào)是根據(jù)以下＿＿技術(shù)指標(biāo)來劃分的。

A針入度B延度C軟化點(diǎn)D閃點(diǎn)答案1ABCD

2ABC判斷題1、當(dāng)采用一種瀝青不能滿足配