土木工程材料（专本适用）

《土木工程材料》自学辅导材料/2010-10-1 《土木工程材料》自学辅导材料/2010-10-1 目 录 Ⅰ《土木工程材料》课程教学大纲...…………………………………..….1 Ⅱ《土木工程材料》辅导材料……………………………….…………….3 绪论……………………………….…………………………..………….3 §1材料基本性质……….…….……………………………………….…3 §2天然石材……………………………………………………………...4 §3气硬性胶凝材料……………………………………………………...5 §4水泥…………………………………………………………………...5 §5水泥混凝土 …………………………………………………...........6 §6砂浆………………………………………………………………….13 §7聚合物材料………………………………………………………….14 §8沥青材料和防水材料……………………………………………….14 §9热拌沥青混合料…………………………………………………….14 §10建筑钢材…………………………………………………………...16 §11墙体材料…………………………………………………………...17 §12木材……………………………………………………...................18 §13绝热材料和吸声材料…………………………………...................18 §14其它土木工程材料……………………………………...................18 §15土木工程材料试验……………………………………...................18 Ⅲ《土木工程材料》典型复习题………………………………………....19 一、典型计算题………………………………………………………..19 二、典型填空题………………………………………………………..21 三、典型是非题………………………………………………………..25 四、典型简答题………………………………………………………..28 五、典型名词解释题…………………………………………………..29 部分解答………………………………………………………………..29 Ⅳ《土木工程材料》样卷……………………………………....................30 Ⅴ《土木工程材料》试题命题 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 ……………………………………....31 Ⅵ《土木工程材料》期中试题及 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ……………………………………32 Ⅰ《土木工程材料》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》，叶青和丁铸主编，中国计量出版社。 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土木工程材料的性质、用途和使用 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 以及检测和质量控制方法，并了解土木工程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，了解材料与设计参数及施工措施选择的相互关系。 二、考试目的与要求 主要检验对土木工程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，合理选用土木工程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”部分主要是拓宽土木工程材料的知识面。 三、课程的基本要求 §0绪论 了解建材的发展、地位、分类和标准等。熟练掌握数值修约规则。 §1土木工程材料的基本性质 1.熟练掌握建筑材料的基本力学性质。 2.掌握建筑材料的基本物理性质、测定和计算方法。 3.掌握建筑材料耐久性的基本概念。 4.了解建筑材料的基本组成、结构和构造，了解组成、结构和构造与材料性能的关系。 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。 §2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、性质及使用要点。 2.了解石膏、石灰、水玻璃的主要用途。 §4水泥 1.熟悉硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其与水泥性能之间的关系，了解通用硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化机理，熟练掌握通用硅酸盐水泥的技术性能要求、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。(自学) §5水泥混凝土 1.掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用(包括砂、石、水泥、水、掺合料及外加剂)；熟练掌握各种组成材料各项性质的要求，测定方法及对混凝土性能的影响。 2.熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。 3.熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性质及其影响因素。 4.熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。 5.了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。(自学) 6.了解其它品种混凝土的特性及应用。(自学) §6砂浆 1.掌握砌筑砂浆的性质、组成、检测方法及其配比设计方法。 2.熟悉抹面砂浆的主要品种性能要求。了解其他砂浆。 §7聚合物材料（建筑塑料、涂料与胶粘剂） 1.熟悉合成聚合物材料的性能特点及主要聚合物材料的品种。 2.熟悉土木工程中合成聚合物材料的主要制品及应用(包括塑料及其型材、涂料、粘结剂等)。 §8沥青材料和防水材料 1.掌握沥青材料的基本组成，工程性质及测定方法，了解沥青的改性及主要沥青制品及其用途。 2.掌握防水材料的主要类型及性能特点。 §9热拌沥青混合料 熟悉沥青混合料的组成材料、组成结构、矿质混合料的组成设计、热拌沥青混合料的配合比设计。 §10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。 §11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。 §12木材(自学) 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。 §13绝热材料与吸声材料 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。 §14其它土木工程材料 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。 §15土木工程材料试验（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、表观密度、堆积密度实验。 3.砼拌制、和易性、体积密度、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》辅导材料 绪论 全数值比较法和修约值比较法的示例与比较 项目 极限数值 测定值或其计算值 按全数值比较是否符合要求 修约值 按修约值比较是否符合要求 中碳钢的硅的质量分数 % ≤0.5 0.452 0.500 0.549 0.551 符合 符合 不符合 不符合 0.5 0.5 0.5 0.6 符合 符合 符合 不符合 盘条直径mm 10.0±0.1 (不含-0.1) 9.94 9.86 10.06 10.05 符合 不符合 符合 符合 9.9 9.9 10.1 10.0 不符合 不符合 符合 符合 例题 现测得普通水泥的28d抗折破坏荷载分别为：3330、3800、4000N。试计算抗折强度。解： 抗折强度（计算精确至0.1MPa）测定结果取三块试样的平均值，当三个强度值中有超过平均值的±10％时，应予剔除后再取平均值作为抗折强度实验结果。 F/N 3330 3800 4000 f/MPa 7.8 8.9 9.4 f3平均=8.7。(9.4－8.7)/8.7=8.04%=8%＜10%，(8.7－7.8)/8.7=10.34%=10%≤10%。没有超过10％ 结果 28d抗折强度= 8.7 ff=1.5FfL/(bh2)=1.5Ff×100/(40×402)=1.5×3330×100/(40×402)=7.8MPa ff=1.5FfL/(bh2)=1.5Ff×100/(40×402)=1.5×3800×100/(40×402)=8.9MPa ff=1.5FfL/(bh2)=1.5Ff×100/(40×402)=1.5×4000×100/(40×402)=9.4MPa §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+VV）=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 体积密度 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、体积密度、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、体积密度和体积吸水率？（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、体积密度和体积吸水率？ 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、体积密度和体积吸水率？ 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%。 例题1-7：某岩石的密度为 2.70g/cm3，孔隙率为1.9%；今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为1450kg/m3，空隙率为45.9%。试求此岩石的体积密度和碎石的表观密度。 解：由孔隙率P=1－ρ0/ρ=1－ρ0/2.70=1.9%，此岩石的体积密度ρ0=2.65 g/cm3， 由空隙率P’=1－ρ’0/ρ’=1－1450/ρ’=45.9%，此岩石的体积密度ρ’=2680 kg/m3 例题1-8：某石材在气干、绝干(105℃烘干)、水饱和条件下测得的抗压强度分别为74、80、65MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。 解：软化系数=65/80=0.81 不能用于水下工程 土木工程中将K软＞0.85的材料，称为耐水材料。在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，必须选用K软＞0.85的材料。 例题1-9：称取堆积密度为1480kg/m3的干砂300g，将此砂装入500mL的容量瓶（已有约250mL水）内，并排尽气泡，静止24h小时后加水到刻度，称得总重量为850g；将瓶内砂和水倒出，再向瓶内重新注水到刻度，此时称得总重量为666 g。再将砂敲碎磨细过筛（0.2 mm）烘干后，取样55.01 g，测得其排水体积V排水为20.55 cm3。试计算该砂的空隙率。 解：密度ρ=m/V=55.01/20.55=2.68 g/cm3， ρ’=300×1/(300+666-850)=2.59 g/cm3， 空隙率P’=1－ρ’0/ρ’=1－1.48/2.59=42.9%， §2天然石材 大理石 海洋生物遗骸→沉积→石灰岩→变质→大理石 粘土/砂 岩浆→上升，冷却→花岗岩→变质→片麻岩→风化→砂，土 石英岩 花岗岩→砂+SiO2胶结→硅质砂岩→石英岩 §3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。 §4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4-1：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4-2：试述硅酸盐水泥石受腐蚀的内因和外因（腐蚀种类）。 例题4-3：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4-4：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 例题4-5：实验测得某普通水泥各龄期的胶砂破坏荷载见下表，请确定该水泥的强度等级。 解：为52.5级普通水泥。 3d 抗 压 抗 折 F/kN 43.0 41.0 40.0 45.0 49.0 46.0 F/N 1750 1800 1760 f/MPa 26.9 25.6 25.0 28.1 30.6 28.8 f/MPa 4.1 4.2 4.1 f6平均 = 27.5， 30.6超出 (30.6－27.5)/27.5=11.3%=11% ＞10% (27.5－25.0)/27.5=9.09%=9% ＜10% f3平均=4.1 ＞4.0MPa f5平均 = 26.9 ＞23.0MPa (28.8－26.9)/26.9=7.06%=7% ＜10% (26.9－25.0)/26.9=7.06%=7% ＜10% 28d 抗 压 抗 折 F/kN 75.0 86.0 85.0 84.0 86.0 88.0 F/N 3200 3300 3100 f/MPa 46.9 53.8 53.1 52.5 53.8 55.0 f/MPa 7.5 7.7 7.3 f6平均 = 52.5， 30.6超出 (55.0－52.5)/52.5=4.8%=5% ＜10% (52.5－46.9)/52.5=10.7%=11% ＞10% f3平均=7.5， (7.7－7.5)/7.5=2.7%＜10% (7.5－7.3)/7.5=2.7%＜10% f5平均 = 53.6 ＞52.5MPa (55.0－53.6)/53.6=2.6%=3% ＜10% (53.6－52.5)/53.6=2.1%=2% ＜10% f2平均 = 7.6 ＞7.0MPa 42.5普通水泥3d或28d龄期的抗折和抗压强度指标分别为3.5和17.0MPa或6.5和42.5MPa 42.5R普通水泥3d或28d龄期的抗折和抗压强度指标分别为4.0和22.0MPa或6.5和42.5MPa 52.5普通水泥3d或28d龄期的抗折和抗压强度指标分别为4.0和23.0MPa或7.0和52.5MPa 52.5R普通水泥3d或28d龄期的抗折和抗压强度指标分别为5.0和27.0MPa或7.0和52.5MPa §5水泥混凝土---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 体积 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 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5-1：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45mm，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1.15），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。设该砼的体积密度为2400 kg/m3，强度标准差为5.0MPa。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，3/4×45=33.8mm），坍落度为50-70mm。 ①确定配制强度 fcu, t= fcu, k + 1.645σ = 25+1.645×5.0 = 33.2(MPa) ②确定水灰比（W/C） fcu=0.46fce（C/W-0.07）= fcu, t W/C=Afce/( fcu, t + ABfce) = 0.46×32.5×1.15/(33.2+0.46×0.07×32.5×1.15) = 0.50 按耐久性要求W/C≤0.55，所以可取水灰比为0.50。 ③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）。采用假定体积密度/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5-2：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。并测得体积密度为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5-3：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5-4：现浇钢筋砼板,设计强度等级为C30和抗渗等级为P6（砂率为36%）,采用42.5普通水泥,中砂,碎石.现假定该砼的体积密度为2400kg/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=30+1.645×5=38.2 MPa，fcu=0.46fce（C/W-0.07）=0.46×42.5×1.08（C/W-0.07） 令fcu，0= fcu，解得：W/C=0.53， mc =190/0.53=358 mc+mw+ms+mg=ρ0， 358+190+ms+mg=2400， Sp= ms /（ms+mg）=36% 解得初步计算配合比为： mc：mw：ms：mg=358：190：667：1185 =1：0.55：1.86：3.31 ＠例题5-5：现浇钢筋砼板,设计强度等级为C30和抗渗等级为P6（砂率为36%）,采用42.5普通水泥(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=30+1.645×5=38.2 MPa， fcu=0.46fce（C/W-0.07）=0.46×42.5×1.08（C/W-0.07） 令fcu，0= fcu，解得：W/C=0.53， mc =190/0.53=358 mc/ρC+mw/ρW+ms/ρ’S+mg/ρ’G+10α=1000， 358/3.1+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=358：190：669：1189 =1：0.53：1.87：3.32，ρ0=2406 kg/m3。 ＠例题5-6：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）。 （mfcu≥fcu,k+λ1Sfcu，fcu平均值-1.15sfcu ≥fcu，k，fcu，min≥0.9fcu，k，sfcu不应小于2.5MPa）。 解：用计算器算得，mfcu =fcu平均值 =21.6MPa，Sfcu =sfcu =1.7MPa，小于2.5MPa，取2.5MPa。 mfcu =fcu平均值 =21.6 ＜ fcu,k+λ1Sfcu=20+1.15×2.5=22.9 MPa 或fcu平均值-1.15sfcu =21.6-1.15×2.5=18.7 ＜ fcu，k=20.0 MPa fcu，min =18.5 ＞ 0.9fcu，k =0.9×20=18.0 该组砼强度检验评定结果为不合格。 例题5-7：今有按C40配合比浇注的砼10组，其强度分别为37.0、40.0、41.0、42.0、43.0、44.0、45.0、46.0、47.0、48.0MPa。试对该砼强度进行检验评定（合格评定）。 （mfcu≥fcu,k+λ1Sfcu，fcu，min≥λ2fcu，k，sfcu不应小于2.5MPa）。 解：用计算器算得，fcu平均值 =43.3MPa，sfcu =3.4MPa。 mfcu =43.3 ＜ fcu,k+λ1Sfcu=40+1.15×3.4=43.9 MPa fcu，min =37.0 ＞ λ2fcu，k =0.9×40=36.0 该组砼强度检验评定结果为不合格。 ＠例题5-8：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5-9：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5-10：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5-11：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，并在表格中填入通过率。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5-12：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5-13：一组尺寸为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5-14：一组尺寸为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