土木工程材料習題及解答

1、土木工程材料習題及解答P351-9 某瀝青路面混合料和細集料的篩分試驗結(jié)果見表1-14.試計算細集料的分計篩余百分率、累計篩余百分率和通過百分率，繪制該細集料的級配曲線圖，并分析其級配是否符合設計級配范圍的要求。計算該細集料的細度模數(shù)，判斷其粗度。某細集料的篩分試驗結(jié)果 表1-14篩孔尺寸(mm)9.54.752.361.180.60.30.150.075篩底篩余質(zhì)量(g)0131601007550392538設計級配范圍(%)100951005575355520401228718510-答：篩孔尺寸(mm)9.54.752.361.180.60.30.150.075篩底篩余質(zhì)量(g)0131

2、601007550392538分計篩余百分率02.6322015107.857.6累計篩余百分率02.634.654.669.679.687.492.4100通過百分率10097.465.445.430.420.412.67.60設計級配范圍(%)100951005575355520401228718510-從上圖可知，該細集料符合要求。1-12 采用“試算法”確定某礦質(zhì)混合料的配合比。設計資料碎石、石屑和礦粉的篩分析試驗結(jié)果以通過百分率列于表1-15中第24列，設計級配范圍要求值列于表1-15中第5列。表1-15篩孔尺寸di(mm)各檔集料篩分析試驗結(jié)果（通過百分率，%）設計級配范圍通過百分

3、率(%)碎石石屑礦粉26.510010010010019.0971001009410016.061.5100100759013.234.510010062809.519.893.810052724.754.677.910038582.36-58.710028461.18-36.010020340.6-23.09715270.3-11.09410200.15-926140.075-70.548設計要求用試算法確定碎石、石屑和礦粉在混合料中的用量；計算出混合料的合成級配，并校核該合成級配是否在要求的級配范圍中，若有超出應進行調(diào)整。答：篩孔尺寸di(mm)各檔集料篩分析試驗結(jié)果（分計篩余百分率，%）

4、設計級配范圍通過百分率(%)分計篩余中值aM(i)(%)碎石石屑礦粉26.5000100019.0300951002.516.035.50075901513.22700628011.59.514.76.20527294.7515.215.903858142.364.619.202846111.18-22.702034100.6-133152760.3-123102060.15-11261450.075-21.54841) 計算碎石在礦質(zhì)混合料中的用量x碎石中占優(yōu)勢含量粒徑為16.0mm。故計算碎石用量時，假設混合料中16.0mm粒徑全部由碎石組成，即aB(16.0)和aC(16.0)均等于零。

5、將aB(16.0)=0、aC(16.0)=0、aM(16.0)=15%、aA(16.0)=35.5%，代入可得：2) 計算碎石在礦質(zhì)混合料中的用量z碎石中占優(yōu)勢含量粒徑為0.075mm。故計算碎石用量時，假設混合料中0.075mm粒徑全部由碎石組成，即aA(0.075)和aB(0.075)均等于零。將aA(0.075)=0、aB(0.075)=0、aM(0.075)=4%、aC(0.075)=21.5%，代入可得：3) 計算碎石在礦質(zhì)混合料中的用量y將已求得的x=42.25和z=18.60代入得4) 合成級配與校核篩孔尺寸碎石石屑礦粉合成級配范圍26.50000010010019.0342.2

6、51.27 001.271.2798.739510016.035.515.00 001516.2783.73759013.22711.41 0011.4127.6872.3262809.514.76.21 6.239.152.43 08.6436.3263.6852724.7515.26.42 15.96.22 012.6448.9651.0438582.364.61.94 19.27.52 09.4658.4241.5828461.18-22.78.89 08.8967.3132.6920340.6-135.09 318.600.56 5.6572.9627.0415270.3-124.70

7、 30.56 5.2678.2221.7810200.15-114.31 20.37 4.6882.617.46140.075-21.54.00 486.913.148校核篩孔尺寸碎石石屑礦粉合成級配范圍26.500.00 000.00 0.00 100.00 10019.0347.251.42 001.42 1.42 98.58 9510016.035.516.77 0016.77 18.19 81.81 759013.22712.76 0012.76 30.95 69.05 62809.514.76.95 6.243.152.68 09.62 40.57 59.43 52724.7515.

8、27.18 15.96.86 014.04 54.61 45.39 38582.364.62.17 19.28.28 010.46 65.07 34.93 28461.18-22.79.80 09.80 74.87 25.13 20340.6-135.61 39.600.29 5.90 80.76 19.24 15270.3-125.18 30.29 5.47 86.23 13.77 10200.15-114.75 20.19 4.94 91.17 8.83 6140.075-21.52.06 2.06 93.23 6.77 48經(jīng)過調(diào)整，碎石47.25%，石屑43.15%，礦粉9.60%。P

9、2625-13 試設計某跨度6m預應力T梁用水泥混凝土的配合組成。設計資料：水泥混凝土設計強度等級C40，工程要求的強度保證率為95%，水泥混凝土施工強度標準差6.0MPa；要求混凝土拌和物的坍落度為3050mm。組成材料及性質(zhì)：P.I水泥52.5級，實測抗壓強度58.5MPa，密度c=3100kg/m3；碎石用一級石灰?guī)r軋制，最大粒級20mm，表觀密度g=2780kg/m3，現(xiàn)場含水率wg=1.0%；砂為清潔河砂，細度模數(shù)=2.4，表觀密度s=2680kg/m3,現(xiàn)場含水率ws=5.0%；水為符合混凝土拌和用水要求；減水劑用量0.8%，減水率ad=12%；粉煤灰符合I級灰標準，表觀密度=21

10、20kg/m3。設計要求（1） 計算混凝土初步配合比（不摻減水劑和粉煤灰），并按現(xiàn)場含水率折算為工地配合比；（2） 計算摻加0.8%減水劑后，混凝土的初步配合比；（3） 用超量取代法計算粉煤灰混凝土初步配合比。答：1、（1）計算混凝土的配制強度fcu,o（2） 計算水灰比W/C，并校核查表5-16，校核合格。（3） 單位用水量mw0的確定查表5-18，砂的細度模數(shù)=2.4，中砂（4） 砂率s的確定查表5-19s=34.5（5） 計算單位水泥用量mc0，并校核查表5-16，校核合格。（6）計算細集料用量ms0和粗集料用量mg0體積法質(zhì)量法初步配合比施工配合比2、方案1：混凝土的流動性和強度不變，

11、節(jié)約水泥方案2：保持混凝土強度不變，提高混凝土拌和物流動性方案3：保持混凝土流動性不變，得高混凝土強度3、（1）基準配合比（2） 確定粉煤灰取代水泥摻量百分率f及粉煤灰坡量系數(shù)i查表5-26，粉煤灰最大取代率30%，現(xiàn)取20%。粉煤灰為級灰，查表5-27，超量系數(shù)1.11.4，取1.3。（3） 計算粉煤灰取代水泥用量、粉煤灰超量部分質(zhì)量和粉煤灰總摻量粉煤灰取代水泥用量粉煤灰總摻量粉煤灰超量部分質(zhì)量（4） 計算粉煤灰混凝土中其他組成材料用量5-14 試設計某重交通二級公路面層混凝土（無抗凍性要求）的配合比組成。設計資料：道面混凝土的設計彎拉強度標準值fr為5.0MPa，施工單位混凝土彎剩下強度標

12、準差s為0.5（樣本n=6），現(xiàn)場采用小型機具攤鋪，拌和物出機坍落度要求1030mm。組成材料為：水泥為型硅酸鹽52.5級，實測水泥抗折強度7.86MPa，密度c=3150kg/m3；碎石用一級石灰?guī)r軋制，最大粒徑為40mm，表觀密度g=2780kg/m3，振實密度gh=1736kg/m3；砂為清潔河砂，細度模數(shù)=2.7，表觀密度s=2700kg/m3；水為飲用水，符合漲凝土拌和用水要求。設計要求計算該混凝土的初步配合比。答：（1） 計算配制彎拉強度（fcu,o）查表5-39，n=6，保證率t為0.46。變異系數(shù)Cv為0.100.15，取中值0.125。（2） 確定水灰比（W/C)耐久性校核，

13、混凝土為二級公路所用，無抗凍要求，查表5-38得最大水灰比0.46，故計算符合要求。W/C=0.37，灰水比C/W=2.70（3） 確定砂率s由砂的細度模數(shù)2.7，碎石混凝土，查表5-41，取砂率s=35%（4） 確定單位用水量（mw0）查表5-35，最大用水量為160kg/m3則選擇160kg/m3（5） 確定水泥用量（mc0）查表5-38得滿足耐久性要求的最大水泥用量300kg/m3，則取432kg/m3（6） 計算粗集料用量（mg0）和細集料用量（ms0）驗算:碎石的填充體積=mg0/gf100%=1239.361736100%=73.39%,符合要求初步配合比P922-7 瀝青針入度、

14、延度、軟化點試驗反應瀝青的哪些性能？簡述主要試驗條件。答:瀝青針入度試驗反應瀝青粘滯性，是劃分瀝青牌號的指標。該法是瀝青材料地在規(guī)定的溫度條件下，以規(guī)定質(zhì)量的標準針經(jīng)過規(guī)定時間貫入瀝青試樣的深度，以0.1mm計。常用的試驗條件為P25,100g,5s。軟化點試驗反應瀝青材料熱穩(wěn)定性，也是瀝青條件粘度的量度。該法采用環(huán)與球法，該法是瀝青試樣注于內(nèi)徑為18.9mm的銅環(huán)中，環(huán)上置一重3.5g的鋼球，在規(guī)定的加熱溫度（5/min）下進行加熱，瀝青試樣逐漸軟化，直至在鋼球荷重作用下，使瀝青產(chǎn)生25.4mm垂直（即接觸底板）時的溫度。延度反應瀝青的塑性指標。該法是將瀝青制成字形試件。2-15 瀝青在10

15、和25下測定的針入度分別為24和79（0.1mm），求出瀝青的針入度-溫度敏感性系統(tǒng)A，由此計算瀝青的針入度指數(shù)PI，并判斷瀝青的膠體結(jié)構(gòu)類型。答：針入度指數(shù)值=-2+2者為溶凝膠型瀝青，則該瀝青為溶凝膠型瀝青P1603-8 采用馬歇爾法設計瀝青混凝土配合比時，為什么由馬歇爾試驗確定配合比后，還是進行瀝青混合料的車轍試驗、凍融劈裂強度試驗或者浸水穩(wěn)定試驗？答：馬歇爾試驗主要評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性；車轍試驗模擬車輛輪胎在路面上滾動形成的車轍的工程試驗方法。凍融劈裂強度試驗和浸水穩(wěn)定試驗主要評價水穩(wěn)定性能。3-15 試設計一級公路瀝青路面面層用瀝青混凝土混合料配合比組成。原始資料（1） 道路等級

16、：一級公路，重載交通；路面類型；瀝青路面；結(jié)構(gòu)層位：三層式瀝青混凝土的上面層，設計厚度4.0cm；氣候條件：7月份平均最高氣溫2030，年極端最低氣溫-7。（2） 材料性能：瀝青材料：A級70號瀝青。集料和礦粉的技術要求符合技術要求。（3） 瀝青混合料類型為AC-13C型，試件的馬歇爾試驗結(jié)果見表3-70。設計要求（1） 根據(jù)道路等級、路面類型和結(jié)構(gòu)層次確定瀝青混合料的技術要求。（2） 根據(jù)瀝青混合料的技術要求，通過對馬歇爾試驗體積參數(shù)和力學指標（表3-70）分析，確定最佳瀝青用量。馬歇爾試驗物理-力學指標測定結(jié)果匯總表 表3-70試件組號瀝青用量（%）技術性質(zhì)毛體積相對密度空隙率VV（%）礦料間隙率VMA（%）瀝青飽和度VFA（%）穩(wěn)定度MS（kN）流值FL（0.1mm）14.52.3666.215.660.38.22025.02.3815.114.364.39.52435.52.3984.013.77