建筑材料习题

某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为172、178、168MPa。该岩石可否用于水下工程。该石材的软化系数为：由于该石材的软化系数为0.94，大于0.85，故该石材可用于水下工程。[评注]

软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。与材料在气干状态下的抗压强度无关。思考题：某砂作筛分试验，分别称取各筛两次筛余量的平均值，其结果见下表。计算各号筛的分计筛余率、累计筛余率、细度模数，并评定该砂的颗粒级配和粗细程度。筛孔尺寸(mm）9.54.752.361.180.600.300.15<0.15合计筛余量（g）032.548.540.0187.5118.065.08.5500(1)各号筛的分计筛余率为: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)各号筛的累计筛余率为: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)该砂的级配:根据A4＝61.8%可知，该砂的级配为Ⅱ区。Ａ１～Ａ6全部在Ⅱ区规定的范围内，因此级配合格。

该砂的细度模数为因此该砂属于中砂和易性不良的混凝土拌合物，施工后会出现什么情况？答：填充不密实，产生蜂窝、麻面、空洞等缺陷。表面出现疏松层，粗骨料颗粒和水平钢筋的下面会出现水囊或水膜等，界面结构不密实。造成组成不均匀，上层水泥浆多于底层，下层骨料多于上层，表面水泥浆中含水量多于内部。某教学楼钢筋混凝土梁，设计要求混凝土强度等级为C20，坍落度指标30～50mm根据施工单位历史统计资料混凝土强度标准差为σ0＝4MPa该梁处于室内，不受雨雪影响，试设计混凝土配合比。采用材料如下：42.5号矿渣硅酸盐水泥，水泥标号富裕系数kc＝1.13，ρc＝3000kg/m3，砂：河砂（中砂偏细），ρs＝2660kg/m3，现场实测含水率4％；石子：碎石，最大粒径30mm，ρg＝2700kg/m3，现场实测含水率1％。解(1)初步配合比配制强度(p121)fcc，p=fcc,k+1.645σ＝20＋1.645×4

＝26.6MPa

确定水灰比（W/C):A＝0.53，B＝0.20(p122)

＝0.80查表6-34(P107)干燥环境<0.60，初定为0.60初估单位用水量：查表6-30（P91）取为185kg计算单位水泥用量：C=W×C/W=185÷0.60＝308kg/m3查表6-35（P107）最小水泥用量为300kg，故C符合要求初步估计合理砂率：查表6-31（P92），取35％计算粗细骨料用量：1.用体积法，取α＝1解得：S＝kg/m3;G=kg/m3

2.用质量法计算假定1m3混凝土拌和物的质量为2400kg

308＋G＋S＋185＝2400S/(S+G)=35%G=kgS=kg

（２）基准配合比的确定（３）实配合比的确定

(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

某工程现浇钢筋混凝土梁，干燥环境。混凝土设计强度为C45，施工要求坍落度为55～70mm，施工单位无强度历史统计资料。所用材料：52.5号普通硅酸盐水泥，实测28d强度58.0MPa，ρc＝3150kg/m3；中砂，符合Ⅱ级级配，ρs＝2600kg/m3，现场实测含水率4.0％；卵石，粒级5～40mm，ρg＝2650kg/m3，现场实测含水率2.0％；自来水，试设计混凝土配合比。

解（１）初步配合比计算１）确定混凝土配制强度

fcc，p=fcc,k+1.645σ＝45＋1.645×5

＝53.225MPa

２）确定水灰比（W/C)

查表6-34(P107)

，根据耐久性要求，最大水灰比为0.60

取W/C＝0.499３）确定单位用水量（W）

查表6-30（P91）取W＝170kg/m3

４）计算水泥用量（C）

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

取C＝340.68kg/m3５）确定砂率（sp）

查表6-31（P92）取sp=30％6)计算砂、石用量采用体积法：

(:不用引气剂时为1)因此，１m3混凝土的材料用量为：

C＝340.68kg/m3，W＝170kg/m3

S=㎏/m3，G=kg/m3该工程现浇钢筋混凝土初步配合比为：采用质量法：假定1m3混凝土拌和物的质量为2400kg，则

则得：S=㎏/m3，G=kg/m3因此，１m3混凝土的材料用量为：

C＝340.68kg/m3，W＝170kg/m3

S=㎏/m3，G=kg/m3该工程现浇钢筋混凝土初步配合比为：（２）基准配合比的确定（３）实配合比的确定（４）施工配合比的换算

C’＝CS’＝S（1＋a）

G’＝G（1＋b）

W’=W－aS－bG

室内某钢筋混凝土梁板的混凝土设计强度为C25，施工要求坍落度为30~50mm，采用R42.5普通水泥，卵石粒径5～40mm，中砂，自来水，试计算混凝土配合比，如果现场石子的含水量为1％，砂的含水量为3.5％，确定现场施工配合比（水泥密度ρc＝3000kg/m3，砂的表观密度ρs＝2650kg/m3,卵石，表观密度ρg=2700kg/m3,并假定混凝土拌和物的质量为2400kg/m3。在无法取得水泥实际强度数据时，可按1.12R取值）。

解（１）初步配合比计算１）确定混凝土配制强度

fcu，0=fcu,k+1.645σ＝25＋1.645×5

＝33.225MPa

２）确定水灰比（W/C)

查表6-34(P107)，根据耐久性要求，最大水灰比为0.60

取W/C＝0.60３）确定单位用水量（W）

查表6-30（P91）取W＝160kg/m3

４）计算水泥用量（C）

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

取C＝300kg/m3５）确定砂率（sp）

查表6-31(P92)

取sp=35％6)计算砂、石用量采用体积法：

(:不用引气剂时为1)（2）施工配合比的换算水泥

C0=C=300kg/m3砂

S0=S×（1+α%）

=石

G0=G×（1+β%）

=水

W0=W－S×α%－G×β%=已知混凝土的设计配合比为1:2.13:4.21:0.58，水泥密度为3100kg/m3.现场砂的含水率为3.0%，石子的含水率为1.5%。试求施工配合比。mc=1×3100=3100kgms=2.13mc×

(1+3.0%)=mg=4.21mc×

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

某混凝土搅拌站原使用砂的细度模数为2.5，后改用细度模数为2.1的砂。改砂后原混凝土配方不变，发觉混凝土坍落度明显变小。请分析原因。

解：因砂粒径变细后，砂的总表面积增大，当水泥浆量不变，包裹砂表面的水泥浆层变薄，流动性就变差，即坍落度变小。

为何混凝土不是水泥的用量越多越好？解：水泥用量过大，混凝土干缩较大，且水化热较大，易导致混凝土的开裂。同时浪费水泥，加大工程成本。

在水泥浆用量一定的条件下，为什么砂率过小和过大都会使混合料的流动性变差？解：在水泥浆用量一定的条件下，当砂率很小时砂浆数量不足以填满石子的空隙体积或甚少富余，在此情况下，石子接触点处的砂浆太少，混合料的流动性很小。当砂率过大时，集料的总表面积及空隙率增大，耗用于包裹细集料表面的水泥砂浆数量增多，砂粒接触点处的水泥浆不足，甚至水泥浆不足以包裹所有砂粒，使砂浆干涩，混合料的流动性随之变差。

某工地现配C20混凝土，选用42.5硅酸盐水泥，水泥用量260kg/m3，水灰比0.50，砂率30％，所用石20～40mm，为间断级配，浇注后检查其水泥混凝土，发现混凝土结构中蜂窝、空洞较多，请从材料方面分析原因。解：①采用高强度等级水泥配制较低强度等级的水泥混凝土，水泥用量少;

②石的级配不好，而砂率又偏小，故空隙率大，不易将混凝土振捣密实。

某市政工程队在夏季正午施工，铺筑路面水泥混凝土。选用缓凝减水剂。浇注完后表面未及时覆盖，后发现混凝土表面形成众多表面微细龟裂纹，请分析原因。解：由于夏季正午天气炎热，混凝土表面蒸发过快，造成混凝土产生急剧收缩。且由于掺用了缓凝减水剂，混凝土的早期强度低，难以抵抗这种变形应力而表面易形成龟裂。属塑性收缩裂缝。

某工程队于7月份在湖南某工地施工，经现场试验确定了一个掺木质素磺酸钠的混凝土配方，经使用一个月情况均正常。该工程后因资金问题暂停5个月，随后继续使用原混凝土配方开工。发觉混凝土的凝结时间明显延长，影响了工程进度。请分析原因。解：因木质素磺酸盐有缓凝作用，7—8月份气温较高，水泥水化速度快，适当的缓凝作用是有益的。但到冬季，气温明显下降，故凝结时间就大为延长。

豫西水利枢纽工程“进水口、洞群和溢洪道”标段（Ⅱ标）为提高泄水建筑物抵抗黄河泥沙及高速水流的冲刷能力，浇筑了28天抗压强度达70MPa的混凝土约50万m3。但都出现了一定数量的裂缝。裂缝产生有多方面的原因，其中原材料的选用是一个方面。请就其胶凝材料的选用分析其裂缝产生的原因。

水泥：采用了早强型普通硅酸盐水泥解：对于大体积泄水建筑物，设计和选用无水化热控制要求的普通硅酸盐水泥，不利于混凝土温度控制。早强型普通硅酸盐水泥水化速度快，其早期温度拉应力增长往往大于其带来的抗拉强度增长。此类混凝土宜选用中热硅酸盐水泥。

配制砂浆时，为什么除水泥外常常还要加入一定量的其它胶凝材料？答：因使用水泥配制砂浆时，一般水泥的标号远大于砂浆的强度等级，因而用少量的水泥即可满足强度要求。但水泥用量较少时，砂浆的流动性和保水性往往很差，特别是保水性。因此，严重地影响砂浆的施工质量，故常加入一些廉价的其它胶凝材料来提高砂浆的流动性，特别是保水性。

请观察图中Ⅰ、Ⅱ两种低碳钢的应力－应变曲线的差异。讨论下述问题：

（1）若对于变形要求严格的构件，对Ⅰ、Ⅱ两种低碳钢而言，选用谁更合适。

从Ⅰ、Ⅱ两条曲线比较可知，低碳钢Ⅱ的弹性模量E小于低碳钢Ⅰ，也就是说，低碳钢Ⅱ的抗变形能力不如低碳钢Ⅰ。对于变形要求严格的构件选用低碳钢Ⅰ更为合适。(2)使用Ⅰ、Ⅱ两种钢材，哪一个安全性较高。

Ⅰ、Ⅱ两种低碳钢的屈服强度бs相近，但低碳钢Ⅰ的抗拉强度бb高于Ⅱ，即其屈服强度比бs/бb

较小。屈服强度比值越小，反映钢材超过屈服点工作时可靠性越大，结构的安全性越高。(当然，屈服比过小时，表示钢材强度的利用率偏低，不合理。Q225钢材的屈服比为0.58～0.63，普通的合金钢的屈强比在0.67～0.75之间。)

为什么用材料的屈服点而不是其抗拉强度作为结构设计时取值的依据？答：屈服强度和极限抗拉强度是衡量钢材强度的两个重要指标。极限抗拉强度是试件能承受最大应力。在结构设计中，要求构件在弹性变形范围内工作，即使少量的塑性变形也应力求避免，所以规定以钢材的屈服强度作为设计应力的依据。抗拉强度在结构设计中不能完全利用，但屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）却有一定的意义。屈强比越小，结构的安全性越高。

某厂钢结构屋架使用中碳钢，采用一般的焊条直接焊接。使用一段时间后屋架坍落，请分析事故的可能原因。答（1）钢材选用不当。中碳钢塑性、韧性差于低碳钢，且焊接时温度高，热影响区的塑性及韧性下降较多，从而易于形成裂纹。

（2）焊条选用及焊接方式亦有不妥。中碳钢由于含碳较高，焊接易产生裂缝，最好采用铆接或螺栓连接。若只能焊接，应选用低氢型焊条，且构件宜预热。

填空题1＿＿和＿＿是衡量钢材强度的两个重要强度指标2钢材热处理的工艺有：＿＿，正火，＿＿，＿＿。3按冶炼时脱氧程度分类钢可以分成：＿＿，＿＿,＿＿和特殊镇静钢。

1屈服强度极限抗拉强度2退火淬火回火3镇静钢沸腾钢半镇静钢选择题

1、钢材抵抗冲击荷载的能力称为＿＿。

A塑性B冲击韧性

C弹性D硬度

2、钢的含碳量为＿＿。

A<2.06%

B>3.0%

C>2.06%

1、B

2、A判断题

1、屈强比愈小，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，结构的安全性愈高。

2、一般来说，钢材硬度愈高，强度也愈大。

3、钢材是各向异性材料。

1、对

2、对

3、错

沥青混凝土路面裂缝

华南某二级公路沥青混凝土路面使用1年后就出现较多网状裂缝，其中施工厚度较薄及下凹处裂缝更为明显。据了解当时对下卧层已作认真检查，已处理好软弱层，而所用的沥青延度较低。请分析原因。

沥青混凝土路面网状裂缝有多种成因。其中路面结构夹有软弱层的因素从提供的情况亦可初步排除。沥青延度较低会使沥青混凝土抗裂性差，这是原因之一。而另一个更主要的原因是沥青厚度不足，层间粘结差，华南地区多雨，于下凹处积水，水分渗入亦加速裂缝形成。

土木工程中选用石油沥青牌号的原则是什么？在地下防潮工程中，如何选择石油沥青的牌号？解：土木工程选用石油沥青的原则包括工程特点、使用部位及环境条件要求，对照石油沥青的技术性能指标在满足主要性能要求的前提下，尽量选用较大牌号的石油沥青，以保证有较长的使用年限。

地下防潮防水工程要求沥青粘性较大、塑性较大，使用时沥青既能与基层牢固粘结，又能适应建筑物的变形，以保证防水层完整。填空

1、石油沥青四组分分析法是将其分离为＿＿、＿＿、＿＿和＿＿四个主要组分。

2、沥青混合料是指＿＿与沥青拌和而成的混合料的总称。答案

1沥青质饱和分芳香分胶质

2矿料选择题1、沥青混合料的技术指标有＿＿。

A稳定度B流值C空隙率D沥青混合料试件的饱和度Ｅ软化点2、沥青的牌号是根据以下＿＿技术指标来划分的。

A针入度B延度C软化点D闪点答案1ABCD

2ABC判断题1、当采用一种沥青不能满足配