土木工程材料复习.docx
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土木工程材料复习
土木工程材料练习题
1、有一岩石,尺寸为5cm×5cm×5cm,在潮湿状态下重313g,经测定含水率为2%,经干燥并磨成细粉,用排水法测得绝对密实体积为113cm3,试计算该砖的密度、表观密度、孔隙率?
解:
该砖干质量为:
313/(1+2%)=307g
密度:
ρ=307/113=2.72g/cm3
表观密度:
ρ0=307/(5×5×5)=2.46g/cm3
孔隙率:
P=(1-2.46/2.72)×100%=10%
2、某普通水泥3天、28天强度试验结果如下表:
抗折强度(MPa)
抗压破坏荷载(kN)
3天
4.15
4.36
4.01
26.3
28.4
26.6
29.7
30.1
25.7
28天
6.32
7.38
7.56
68.0
71.2
67.3
77.8
71.0
66.5
试确定该水泥强度等级。
解:
该水泥3天抗折强度为:
Rf3折=(4.15+4.36+4.01)/3=4.17MPa
3天抗压强度计算:
平均荷载:
Fc=(26.3+28.4+26.6+29.7+30.1+25.7)/6=27.8kN
抗压强度Rc3压=27.8×1000/(40×40)=17.4MPa
该水泥28天抗折强度为:
Rf28折=(6.32+7.38+7.56)/3=7.09MPa
7.09×10%=0.71,
7.09-6.32=0.77,
0.77>0.71,
剔除6.32值,以其它2个的平均值为结果。
Rf28折=(7.38+7.56)/2=7.47MPa
28天抗压强度计算:
平均荷载:
Fc=(68.0+71.2+67.3+77.8+75.0+66.5)/6=70.3kN
77.8-70.3=7.5,
70.3×10%=7.0,
7.5>7.0,
剔除77.8值,
以其它5个的平均值为结果。
Fc=(68.0+71.2+67.3+75.0+66.5)/5=69.6kN
抗压强度Rc28压=69.6×1000/(40×40)=43.5MPa
Rf3折=4.17MPaRc3压=17.4MPa
Rf28折7.47MPaRc28压=43.5MPa
该水泥强度等级42.5。
3、有一组红砖进行抗压强度试验,试验强度值如下表:
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
抗压强度(MPa)
12.5
16.3
22.5
11.6
15.5
19.4
15.9
14.2
11.1
25.8
试确定该红砖的强度等级。
解:
=(12.5+16.3+22.5+11.6+15.5+19.4+15.9+14.2+11.1+25.8)/10=16.48
4.79
7.85
0.29
fmin=11.1MPa
由于δ=0.29根据
和fmin
该红砖的强度等级为MU10。
4、某热轧带肋钢筋,牌号为HRB335,钢筋的公称直径为18mm,抽取两根钢筋进行拉伸试验结果如下表:
序号
屈服荷载
(kN)
最大荷载
(kN)
标距L0
(mm)
拉断标距L1
(mm)
1
87.5
122.2
90
105
2
89.8
128.0
90
103
试求:
(1)屈服强度、抗拉强度和伸长率?
(2)判定该组钢筋的拉伸试验结果是否合格?
解:
(1)序号1
屈服强度:
MPa
抗拉强度:
MPa
伸长率:
序号2
屈服强度:
MPa
抗拉强度:
MPa
伸长率:
(2)因序号2钢筋的伸长率14%低于标准值17%.
该组钢筋的拉伸试验结果不合格。
5.某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁,混凝土设计强度等级为C30,施工要求混凝土坍落度为30~50㎜,根据施工单位历史资料统计,混凝土强度标准差σ=5MPa。
所用原材料情况如下:
水泥:
42.5级普通硅酸盐水泥,水泥密度为ρc=3100kg/m3,水泥强度等级标准值的富余系数为1.08;
砂:
中砂级配合格,砂子表观密度ρos=2600kg/m3;
石:
5~40mm碎石,级配合格,石子表观密度ρog=2650kg/m3;
试求:
1.计算混凝土初步配合比;
2.若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求,无需作调整。
又知现场砂子含水率为3%,石子含水率为1%,试计算混凝土施工配合比。
塑性混凝土用水量表(kg/m3)
混凝土砂率(%)
拌合物稠度
碎石最大粒径(mm)
水灰比
(W/C)
碎石最大粒径(mm)
项目
指标
31.5
40
20
40
坍落度
(mm)
10~30
175
165
0.40
29~34
27~32
35~50
185
175
0.50
32~37
30~35
55~70
195
185
0.60
35~40
33~38
75~90
205
195
0.70
38~43
36~41
解:
1.求混凝土初步配合比
(1)确定混凝土配制强度(fcu,0)
fcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.2MPa
(2)确定水灰比(W/C)
fce=γc×fce,k=1.08×42.5=45.9MPa
3)确定用水量(mw0)
查表当所需坍落度为30-50㎜时,
1m3混凝土的用水量可选用175kg
(4)计算水泥用量(mc0)
Mco=175/0.53=330kg
(5)确定砂率(βs)
βs=34%
(6)计算砂、石用量(ms0、mg0)
用体积法计算,将mc0=330㎏;mw0=175㎏代入方程组
解得:
ms0=634kg,mg0=1231kg
(7)该混凝土计算配合比为:
体积法:
lm3混凝土中各材料用量为:
水泥:
330㎏,水:
175㎏,砂:
634㎏,碎石:
1231㎏。
以质量比表示即为:
水泥:
砂:
石=1:
1.92:
3.73,W/C=0.53
2.确定施工配合比
由现场砂子含水率为1%,石子含水率为1%,则施工配合比为:
水泥mc施=mc0=330㎏
砂子ms施=ms0×(1+1%)=634×(1+1%)=640㎏
石子mg施=mg0×(1+1%)=1230×(1+1%)=1242㎏
水mw施=mw0-ms0×3%-mg0×1%
=175-634×1%-1230×1%=157㎏
6、实测某混凝土拌合物的毛体积密度为2360kg/m3,拌合材料量为:
水泥5.13kg;砂10.82kg;石17.70kg;水2.93kg,试求:
(1)、每1m3混凝土的材料用量?
(2)、如砂、石含水率分别为3%和1%,求施工配合比?
解:
(1)5.13+10.82+17.70+2.93=36.58
1m3混凝土的各材料用量为:
水泥:
2360×5.13/36.58=331kg
砂:
2360×10.82/36.58=698kg
石:
2360×17.70/36.58=1142kg
水:
2360×2.93/36.58=189kg
1m3混凝土的各材料用量为:
水泥:
331kg;砂:
698kg;石:
1142kg;水:
189kg
(2)施工配合比为
水泥:
331kg
砂:
698×(1+3%)=719kg
石:
1142×(1+1%)=1153kg
水:
175-698×3%-1142×1%=143kg
施工配合比:
水泥:
331kg;砂:
719kg;石:
1153kg;水:
143kg
7、某混凝土配合比,已知w/c=0.45,单位用水量为mwo=195kg,砂率为βs=35%,
(1)试采用重量法求该混凝土配合比?
(2)计算30升的材料用量?
解:
(1)单位用水量为mwo=195kg;
lm3混凝土中水泥用量mc0为:
mc0=mw/(w/c)=195/0.45=433kg
假定:
每立方米新拌混凝土的质量为2400kg。
则有:
433+mg0+ms0+195=2400
35%=ms0/(mg0+ms0)
解方程得:
ms0=620kg,mg0=1152kg
该混凝土配合比为:
水泥433kg;水195kg;砂620kg;碎石1152kg。
各材料之间的比例:
mc0:
mw0:
ms0:
mg0=1:
0.45:
1.43:
2.66
(2)30升的材料用量为:
水泥:
433×0.030=12.99kg
水:
195×0.030=5.85kg
砂:
620×0.030=18.60kg
碎石:
1152×0.030=34.56kg
7、某砂的筛分结果如下,砂样为500g:
筛孔尺寸(mm)
4.75
2.36
1.18
0.600
0.300
0.150
<0.150
筛余量
(g)
5
61
105
152
138
30
9
试问:
该砂级配、粗细程度?
解:
该砂分计筛余(%):
a1=5/500×100=1
a2=61/500×100=12
a3=105/500×100=21
a4=152/500×100=30
a5=138/500×100=28
a6=30/500×100=6
累计筛余(%):
A1=a1=1
A2=A1+a2=1+12=13
A3=A2+a3=13+21=34
A4=A3+a4=34+30=64
A5=A4+a5=64+28=92
A6=A5+a6=92+6=98
该砂属于级配区Ⅱ区。
细度模数:
µf=(A2+A3+A4+A5+A6-5A1)/(100-A1)=2.99
该砂属于中砂。
8、有一组边长为200mm的混凝土立方体试件,在标准养护条件下养护至28天,测得混凝土试件的破坏荷载分别为860、828、1078kN。
试确定该组混凝土的标准试件立方体抗压强度。
解:
f1=(860×1000)/(200×200)=21.5MPa
f2=(828×1000)/(200×200)=20.7MPa
f3=(1078×1000)/(200×200)=27.0MPa
21.5×15%=3.2
27.0-21.5=5.5
21.5-20.7=0.8
5.5>3.2
取中间值作为该组试件的抗压强度值,
f平=f1=21.5MPa
标准试件立方体抗压强度为
fcu=21.5×1.05=22.6MPa
9、现有一组200mm×200mm×200mm的混凝土试块,标准养护7d做抗压强度试验,得到破坏荷载分别为720、700、590kN,试评定该组混凝土的强度。
若该混凝土强度等级为C25,则该混凝土能否满足配制强度要求?
解:
f71=(720×1000)/(200×200)=18.0MPa
f72=(700×1000)/(200×200)=17.5MPa
f73=(590×1000)/(200×200)=14.8MPa
17.5×15%=2.6
18.0-17.5=0.5
17.5-14.8=2.7
2.7>2.6
取中间值作为该组试件的抗压强度值,
F7平=f72=17.5MPa
28d强度值:
f28=f72×(lg28/lg7)=17.5×(lg28/lg7)=30.0MPa
28d标准试件强度值:
f=30.0×1.05=31.5MPa
fcu,0=fcu,k+1.645σ=25+1.645×5=33.2MPa
31.5<33.2
该混凝土不能满足配制强度要求
10、某钢筋混凝土工程,混凝土设计强度等级为C25,该工程不受冻害影响,也不受地下水作用,采用机械震拘留捣,坍落度要求30-50mm,水泥为42.5级普通水泥,密度为3.1g/m3。
细骨料采用中砂,表观密度为2620kg/m3,粗骨料为碎石,最大粒径为40mm,表观密度为2650kg/m3。
要求:
(1)试用体积法设计该混凝土的初步配合比;
(2)当施工现场实测砂的含水率为3.5%,石子的含水率为1%时,试求施工配合比。
解:
1.求混凝土初步配合比
(1)确定混凝土配制强度(fcu,0)
fcu,0=fcu,k+1.645σ=25+1.645×5=33.2MPa
(2)确定水灰比(W/C)
3)确定用水量(mw0)
查表当所需坍落度为30-50㎜,碎石最大粒径为40mm时
1m3混凝土的用水量可选用175kg
(4)计算水泥用量(mc0)
Mco=175/0.57=307kg
(5)确定砂率(βs)
W/C=0.57,碎石最大粒径为40mm时,砂率应32.1%-37.1%
取βs=35%
(6)计算砂、石用量(ms0、mg0)
用体积法计算,将mc0=307㎏;mw0=175㎏代入方程组
解得:
ms0=661kg,mg0=1228kg
(7)该混凝土计算配合比为:
体积法:
lm3混凝土中各材料用量为:
水泥:
307㎏,水:
175㎏,砂:
661㎏,碎石:
1228㎏。
以质量比表示即为:
水泥:
砂:
石=1:
2.15:
4.00,W/C=0.57
2.确定施工配合比
由现场砂子含水率为3.5%,石子含水率为1%,则施工配合比为:
水泥mc施=mc0=307㎏
砂子ms施=ms0×(1+3.5%)=661×(1+3.5%)=684㎏
石子mg施=mg0×(1+1%)=1228×(1+1%)=1240㎏
水mw施=mw0-ms0×3.5%-mg0×1%
=175-661×3.5%-1228×1%=140㎏
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