土木工程材料习题

土木122张祯祯学号1208070303伍达富学号1208070306土木工程材料习题5.19已知甲乙两种砂的累计筛余百分率见下表：筛孔尺寸4.752.361.180.60.30.150.15累计筛余百分率甲0045070100乙040709095100有人说甲、乙砂不宜单独直接用于拌制混凝土，对吗？为什么？若将甲砂20%与乙砂80%搭配后，情况有怎样？解：砂用于混凝土，要根据四个指标：○1有害杂质○2颗粒形状及表面特征○3砂的粗细程度及颗粒级配○4砂的等级评定但在这里，我们主要考察细度模数和级配情况。那么由细度模数Mx=(（A2+A3+A4+A5+A6）-5A1)/(100-A1)M甲=（（0+4+50+70+100）-0）/100=2.24甲为细砂M乙=（（40+70+90+95+100）-0）/100=3.95乙为粗砂，而且是很粗的那种。在比较级配区，可以发现甲属于三区砂，但600微米的累计筛余率大于级配区6%的要求，所以级配不合格。而乙不属于任何一个级配区。所以，甲乙不宜单独拌制混凝土。当甲砂20%与乙砂80%搭配后：4.75:02.36：40×80%=321.18:4×20%+70×80%=56.80.6:50×20%+90×80%=820.3:70×20%+95×80%=900.15:100M(甲+乙)=3.608为粗砂且属于一区砂，所以在符合现场的情况下，可以将甲乙搭配用。5.20某混凝土预制构件厂生产钢筋混凝土大梁需要用设计强度C30的混凝土，现场施工用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥ρc=3.10g/cm3，水泥强度富余6%；中砂：级配合格，ρos=2.65g/cm3，砂子含水率为3%；碎石：规格为5—20mm，级配合格，ρog=2.69g/cm3石子含水率为1%。已知混凝土施工要求的坍落度为10—30mm。试求：○1每立方米混凝土各材料的用量；○2混凝土施工配合比；○3每拌两包水泥的混凝土时各材料的用量；○4如果在上述混凝土中掺入0.5%UNF_2减水剂，并减水10%，减水泥5%，求这时每立方米混凝土中各材料的用量。解:1.配制强度的计算。fcu,o≥fcu,k+1.645σ取fcu,k=30Mpa，σ=5.0所以fcu,o=30+1.645×5.0=38.225Mpa=38.3Mpa所以取配制强度fcu,o=38.3Mpa2.水胶比（本题中认为是水灰比）W/B=𝛼𝑎·fbfcu,o+𝛼𝑎·𝛼𝑏·fb其中𝛼a=0.53𝛼b=0.20fb=γf·γs·fce而γf，γs是考虑用粉煤灰和高炉矿渣时的影响因素，在此次拌制混凝土的过程中，没有使用粉煤灰和高炉矿渣，所以γf，γs均可以取1.0。γf=γs=1.0另一方面fce=γc·fce，gfce=（1+6%）·42.5=45.05Mpafb=1·1·45.05=45.05Mpa那么W/B=0.53·45.050.53·0.20·45.05+38.3=0.5543.用水量及外加剂。因为此问中，暂时没有涉及外加剂。所以认为外加剂为零。经查表得用水量mwo185kg/m34.胶凝材料用量（此处为水泥的用量）mbo=mwo/（W/B）=1850.554=334kg/m35.砂率βsβs的选取：因为此题目中要求的丹落度为10—30mm，故而，综合，可以选取βs=35%6.粗细骨料的用量（砂石的用量）按照质量法计算：mfo+mco+mgo+mso+mwo=mcpmfo每立方米混凝土种矿物掺合量，kg/m3mco每立方米混凝土中水泥的用量，kg/m3mgo每立方米混凝土石子（粗骨料）的用量，kg/m3mso每立方米混凝土中砂（细骨料）的用量，kg/m3mcp每立方米混凝土拌合物的假定质量，可取2350—2450kgβs=msomgo+mso334+185+mgo+mso=240035%=msomgo+mso所以mso=658.35kg/m3mgo=1222.65kg/m3答：1.故，每方混凝土中含：水185kg，水泥334kg，砂658.35kg，石1222.65kg。即水泥：砂：石=1:1.97:3.66水灰比=0.554无外加剂。2.混凝土施工配合比。现场用的砂含水3%，石子含水率1%。所以：用砂658.35×（1+3%）=678.1kg/m3用石1222.65×（1+1%）=1234.88kg/m3用水185-658.35×3%-1222.65×1%=128.57kg/m3故，施工现场，每拌制一方混凝土，用水128.578kg，水泥334kg，砂678.1kg，石1234.88kg。且，一方混凝土的质量仍为2400kg。3.每拌制2包水泥的混凝土时，各材料的用量。假定，水泥的用量与水，砂，石的用量是成线性关系。那么，就可以利用前面的关系来导出拌合物的各成分量。4.如果在上述混凝土中掺入0.5%UNF_2减水剂，并减水10%，减水泥5%，求这时每立方米混凝土中各材料的用量。则：mwo=mwo`（1-β）=185（1-10%）=166.5kg/m3则mbo=mwo/（W/B）=166.5/(0.554)=300.5kg所以，外加剂的用量mao=mbo×βa=300.5×0.5%=1.5025kgmco=300.5-1.5025=298.99kg砂率βs=35%mfo+mco+mgo+mso+mwo=mcpβs=msomgo+mso300.5+mgo+mso+166.5=24000.35=msomgo+mso所以mgo=676.55kgmso=1256.45kg。所以一方混凝土中：水166.5kg/m3，水泥298.99kg，UNF_2减水剂1.5025kg，砂676.55kg，石1256.45kg。（理论值）。5.21某混凝土预制构件厂配制钢筋混凝土大梁，需要用设计强度为C30的混凝土，制品的使用环境为非严寒地区的室内环境，现场用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，实测28d强度47.9Mpa，ρc=3.10g/cm3;Ⅰ级粉煤灰，密度为2.60g/cm3；S95磨细矿渣粉，密度为2.80g/cm3；中砂，符合Ⅱ区级配，ρs=2.60g/cm3，砂子含水率为3%碎石，粒级5—20mm，ρg=2.64g/cm3,石子含水率为1%萘系减水剂（粉剂），减水率为10%自来水施工要求的坍落度为50mm。求混凝土的配合比。○1配制强度fcu,o≥fcu,k+1.645σ而σ=5.0所以fcu,o=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5.0=38.225Mpa取fcu,o=38.3Mpa○2水胶比W/B=𝛼𝑎·fbfcu,o+𝛼𝑎·𝛼𝑏·fb其中，𝛼a，𝛼b𝛼a=0.53𝛼b=0.20fce=47.9Mpafb=γf·γs·fce用普通硅酸盐时，粉煤灰掺量可以取20%，矿渣掺量也为20%。则γf=0.8γs=0.95所以fb=γf·γs·fce=0.8×0.95×47.9=36.404MpaW/B=0.53×36.4038.3+0.53×0.20×36.40=0.458○3外加剂量和用水量查表得理论上没有掺外加剂的用水量mwo=195kg/m3mwo=m`wo（1-β）=195×（1-10%）=175.5kg/m3而由mwo=mbo（W/B）mbo=175.5÷0.458383.188kg。取βa=0.5%所以外加剂mao=0.5%×383.188=1.916kg/m3外加剂量：1.916kg/m3用水量:175.5kg/m3④胶凝材料用量mbo=mwo/（W/B）mbo=175.5÷0.458383.188kg/m3。其中，粉煤灰掺量可以取20%，矿渣掺量也为20%粉煤灰掺量：383.188×20%=76.64kg/m3矿渣掺量：383.188×20%=76.64kg/m3水泥：383.188－76.64－76.64=230kg/m3⑤砂率βs查表可以取βs=30%⑥粗细骨料的用量（砂石的用量按照质量法计算：mfo+mco+mgo+mso+mwo=mcpmfo每立方米混凝土中矿物掺合量，kg/m3mco每立方米混凝土中水泥的用量，kg/m3mgo每立方米混凝土石子（粗骨料）的用量，kg/m3mso每立方米混凝土中砂（细骨料）的用量，kg/m3mcp每立方米混凝土拌合物的假定质量，可取2350—2450kgβs=msomgo+mso所以取mcp=2400kg有383.188＋175.5＋mgo+mso=240030%=msomgo+msomso=552.4kg/m3mgo=1288.91kg/m3答：故，每方混凝土中含：水175.5kg，水泥230kg，粉煤灰76.64kg，S95磨细矿渣76.64kg，砂552.4kg，石1288.91kg水胶比：W/B=0.458砂率：30%萘系减水剂：1.916kg。现在来看施工配合比的计算：现场用的砂含水3%，石子含水率1%。所以：用砂552.4×（1+3%）=569.0kg/m3用石1288.91×（1+1%）=1301.8kg/m3用水175.5-552.4×3%-1288.91×1%=146kg/m3故，施工现场，每拌制一方混凝土，水146kg，水泥230kg，粉煤灰76.64kg，S95磨细矿渣76.64kg，砂569.0kg，石1301.8kg。