案例分析题和计算题某试验室试拌混凝土提出基准配合比为1:1.78:3.63,W/C=0.55,已知单位水泥用量为335kg/m3,问:1. 其他各材料单位用量为多少?
解:已知单位水泥用量为335kg/m3,其他各材料用量为:单位用水量为0.55×335=184kg/m3,单位砂用量为1.78×335=S96kg/m3,单位石用量为3.63×335=1216kg/m3。
2. 为检验强度,采用3个不同的水灰比0.50、0.55和0.60制备了3组混凝土立方体试件,拌制混凝土时检验3组混凝土拌和物的工作性均合格。采用调整水灰比时用水量不变的方法,问其他两组水灰比的水泥用量为多少?
解:若单位用水量不变,则W/C=0.50的一组:单位水泥用量为184÷0.50=368kg/m3。W/C=0.60的一组:单位水泥用量为184÷0.60=307kg/m3。
3. 3组试件经28d标准养护,按规定方法测定其立方体抗压强度值列于下表。已知混凝土设计强度等级为C30,配制时强度为38.2MPa,试分析哪组配合比最为合适?
不同水灰比的混凝土强度值 |
组 别 | 水灰比(W/C) | 28d立方体抗压强度值fcu,28(MPa) |
A | 0.50 | 45.3 |
B | 0.55 | 39.1 |
C | 0.60 | 34.2 |
某试验室试拌混凝土15L,经调整后各材料的用量为:水泥5.2kg,水2.9kg,砂9.6kg,碎石18.5kg,实测混凝土拌和物的密度为2362kg/m3,经强度检验满足设计要求。试确定:4. 试验室配合比?
解:水泥 5.2÷0.015=347kg
水 2.9÷0.015=193kg
砂 9.6÷0.015=640kg
碎石 18.5÷0.015=1233kg
混凝土计算密度=347+193+640+1233=2413kg/m3,|2362-2413|/2362=2.2%>2%;
校正系数=2362/2413=0.98;
试验室配合比为水泥:水:砂:碎石=340:189:627:1208。
5. 施工现场砂的含水率4%、碎石的含水率为1.5%,确定施工配合比?
解:计算施工配合比:水泥=340kg/m3
砂=627×(1+4%)=652kg/m3
碎石=1208×(1+1.5%)=1226kg/m3
水=189-(627×4%+1208×1.5%)=146kg/m3
6. 5级普通水泥,实测强度为47.3MPa,施工时直接将试验室配合比误用作施工配合比,试分析对混凝土强度有何影响?
解:试验室W/C=189/340=0.56,错误的施工W/C=(189+627×4%+1208×1.5%)/340=0.68,
按强度理论计算:f
cu,28=α
af
ce(C/W-α
b)=0.46×47.3×(1/0.56-0.07)=37.3MPa,
错误时f
ce,28=α
af
ce(C/W-α
b)=0.46×47.3×(1/0.68-0.07)=30.5MPa,
因为
,所以强度将下降18.23%。
7. 现场抽检混凝土施工质量,取混凝土试样制备一组标准立方体试件,经28d标准养护,测得混凝土破坏荷载分别为660kN、682kN、668kN。假定混凝土的强度标准差为3.6MPa,试确定混凝土的抗压强度标准值,并分析该混凝土的强度等级应为多大?
解:混凝土破坏荷载平均值为(660+682+668)/3=670kN;
混凝土抗压强度为670000/1502=29.8MPa;
混凝土的抗压强度标准值fcu,k=fcu,28-1.645σ=29.8-1.645×3.6=23.9MPa;
分析确定该混凝土的强度等级应为C20。
8. 某公路沥青路面上面层采用AC-13型细粒式沥青混凝土,经过马歇尔试验,将试验结果及结果分析汇总于下表,试确定最佳沥青用量?
马歇尔试验结果及分析汇总表 |
试件 组号 | 油石比 (%) | 技术指标 |
毛体积密度 ρf(g/cm3) | 空隙率 VV(%) | 矿料间隙率 VMA(%) | 沥青饱和度 VFA(%) | 稳定度 MS(kN) | 流值 FL(mm) |
1 2 3 4 5 | 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 | 2.328 2.346 2.354 2.353 2.348 | 5.8 4.7 3.6 2.9 2.5 | 15.6 15.4 15.3 15.7 16.4 | 62.5 69.8 77.5 80.2 83.5 | 8.7 9.7 10.6 10.3 8.5 | 2.1 2.3 2.5 2.8 3.7 |
技术标准 | — | 3~6 | 不小于13 | 65~75 | ≥8 | 1.5~4 |
相应参数 | ρfmax | VV=4.5% | — | VFA=70% | MSmax | — |
绘制关系曲线确定的相应 于上述参数的沥青用量(%) | 5.2 | 4.7 | — | 4.6 | 5.2 | — |
分别满足各项技术指标 要求的沥青用量范围(%) | — | 4.0~5.4 | — | 4.3~4.9 | 4.0~6.0 | 4.0~6.0 |
解:(1)确定最佳油石比
初始值OAC
1=(5.2%+5.2%+4.7%+4.6%)/4=4.9%;
同时满足各项技术指标要求的公共油石比范围:OAC
min~OAC
max=4.3%~4.9%;
初始值OAC
2=(4.3%+4.9%)/2=4.6%;
综合确定最佳油石比OAC=(4.9%+4.6%)/2=4.8%。
(2)最佳沥青用量为
。
9. 中粒式AC-16普通沥青混合料的车辙试验记录见下表,试计算动稳定度,并分析是否满足1-3气候区沥青路面的车辙要求?
AC-16普通沥青混合料车辙试验记录表 |
试验温度 | 60℃ | 轮压 | 0.7MPa | 试件密度 | 2.428g/cm3 |
试验尺寸 | 300mm×300mm×50mm | 空隙率 | 4.0% | 制件方法 | 轮碾法 |
试件 编号 | 时间t1 (min) | 时间t2 (min) | t1时的 变形量 d1(mm) | t2时的 变形量 d2(mm) | 试验轮往返 碾压速度 (次/min) | 试验机 系数C1 | 试件系 数C2 | 动稳定DS (次/mm) |
1 | 45 | 60 | 5.22 | 5.73 | 42 | 1 | 1 | | |
2 | 45 | 60 | 5.79 | 6.27 | 42 | 1 | 1 | |
3 | 45 | 60 | 6.23 | 6.76 | 42 | 1 | 1 | |
解:计算动稳定度,如下表:
试验温度
|
60℃
|
轮压
|
0.7MPa
|
试件密度
|
2.428g/cm3
|
试验尺寸
|
300mm×300mm×50mm
|
空隙率
|
4.0%
|
制件方法
|
轮碾法
|
试件 编号
|
时间t1 (min)
|
时间t2 (min)
|
t1时的变形量 d1(mm)
|
t2时的变形量 d2(mm)
|
试验轮往返 碾压速度 (次/min)
|
试验机系数 C1
|
试件系数 C2
|
动稳定DS (次/mm)
|
1
|
45
|
60
|
5.22
|
5.73
|
42
|
1
|
1
|
1235
|
1246
|
2
|
45
|
60
|
5.79
|
6.27
|
42
|
1
|
1
|
1313
|
3
|
45
|
60
|
6.23
|
6.76
|
42
|
1
|
1
|
1189
|
备注:动稳定变异系数为5.0%
|
1-3气候区属于夏炎热冬冷区,普通沥青混合料的动稳定度应不小于1000次/mm该试验结果满足要求。
10. 某段高速公路底基层水泥稳定土配合比设计,成型5组试件,水泥用量分别为:3%、4%、5%、6%、7%,其每组试件强度测定值见表,试选定该水泥稳定土的配合比(设计强度R
d=1.5MPa)?
解:计算各剂量平均强度及偏差系数分别如下:
水泥用量为3%时,平均R=0.94,G
v=0.15/0.94=16.0%。
水泥用量为4%时,平均R=1.50,C
v=0.09/1.5=6.0%。
水泥用量为5%时,平均R=1.68,C
v=0.11/1.68=6.5%。
水泥用量为6%时,平均R=1.72,C
v=0.16/1.72=9.4%。
水泥用量为7%时,平均R=1.98,C
v=0.20/1.98=10.2%。
评定标准如下:
水泥用量为3%时,R
d/(1-1.645C
v)=2.04。
水泥用量为4%时,R
d/(1-1.645C
v)=1.66。
水泥用量为5%时,R
d/(1-1.645C
v)=1.66。
水泥用量为6%时,R
d/(1-1.645C
v)=1.77。
水泥用量为7%时,R
d/(1-1.645C
v)=1.80。
水泥用量为5%时,平均强度:
=R
d/(1-1.645C
v)=1.68。
水泥用量为7%时,平均强度:
=1.98>R
d/(1-1.645C
v)=1.80。
综合考虑,取5%水泥用量。考虑工地情况,应增加水泥用量0.5%~1.0%。
11. 某试验室为一高速公路设计二灰稳定细粒土的配合比,制备了下列样品:干消石灰3kg,粉煤灰5kg、含水率25%,土样20kg、含水率8%,试验用水为饮用水。已知:经击实试验得到最大干密度为1.68g/cm
3,最佳含水率为18%,拟设计一组质量比为石灰:粉煤灰:土=10:14:76的强度试件,试计算每个试件的称料质量及各材料用量?
解:石灰:3kg;粉煤灰:5/(1+0.25)=4kg;土样:20/(1+0.08)=18.52kg。
压实度95%,得:
单个试件的湿质量m0=V×emax×(1+wopt)×γ
=1.68×(3.14×2.52)×5×(1+18%)×95%
=184.80g
单个试件的干质量=184.80÷(1+18%)=156.6g
各材料用量如下:
石灰:156.6×10%=15.7g
粉煤灰:156.6×14%×(1+25%)=27.4g
土:156.6×76%×(1+8%)=128.6g
加水:156.6×18%-(156.6×14%×25%+156.6×76%×8%)=13.2g
12. 桥梁混凝土欲使用HRB335级热轧带肋钢筋,试验室取样进行该钢筋的拉伸性能试验,试验结果记录见表。按照《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB 1499.2—2007)的规定,HRB335热轧带肋钢筋拉伸性能指标要求为:屈服点不小于335MPa、抗拉强度不小于455MPa、伸长率不小于17%。试计算分析该钢筋能否用于桥梁混凝土结构?
钢筋拉伸试验记录表 |
试验次数 | 公称直径 | 试件原始标距 L0(mm) | 试样断后标距 L1(mm) | 屈服力Fs (N) | 最大拉力Fb (N) |
1 | 20 | 100 | 130 | 108 | 163 |
2 | 20 | 100 | 131 | 107 | 162 |
解:钢筋指标计算如下表:
试验 次数
|
公称直径 (mm)
|
试件原始标距 L0(mm)
|
屈服点
|
抗拉强度
|
伸长率
|
屈服力 Fs(N)
|
屈服点 σs(MPa)
|
最大拉力 Fb(N)
|
抗拉强度 σb(MPa)
|
试样断后标距 L1(mm)
|
伸长率 δ(%)
|
1
|
20
|
100
|
108
|
345
|
337.5
|
163
|
520
|
517.5
|
130
|
30.0
|
30.5
|
2
|
20
|
100
|
107
|
330
|
162
|
515
|
131
|
31.0
|
依据《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB 1499.2—2007)规定,该钢筋的屈服点、抗拉强度和伸长率均满足HRB335热轧带肋钢筋拉伸性能指标要求,因此,能用于桥梁混凝土结构。
13. 经马歇尔试验,确定AC-13细粒式沥青混凝土的油石比为5.3%、毛体积密度为2430kg/m
3,试计算制备一块车辙试验标准试件(300mm×300mm×50mm)需要矿料总量与沥青用量。
解:一块车辙试验标准试件的体积为:0.3×0.3×0.05=4.5×10
-3m
3 制备一块车辙试验标准试件需要沥青混合料总量为:1.03×4.5×10
-3×2430=11.263kg
沥青含量
,则
沥青用量为:11.263×10
3×5.03%=567g
矿料总量为:11263-567=10696g
14. 现有一组(5个试件)马歇尔试验结果,稳定度测定值分别为:9.63kN、8.50kN、8.82kN、10.04kN、14.62kN,请对该组试验结果进行数据处理(当试件数目n为3、4、5、6个时,k值分别为1.15、1.46、1.67、1.82)。
解:马歇尔稳定度测定值按从小到的顺序排列为:8.50kN、8.82kN、9.63kN、10.04kN、14.62kN;
马歇尔稳定度平均值为:(9.63+8.50+8.82+10.04+14.62)/5=10.32kN;
标准差为:
该组马歇尔稳定度试验结果中异常值舍弃的判定标准为:1.67×2.48=4.14kN;
判定最小值:
=|8.50-10.32|=1.82kN<4.14kN,应保留;
判定最大值:
=|14.62-10.32|=4.30kN>4.14kN,应舍弃;
判定次大值:|10.04-10.32|=0.28kN<4.14kN,应保留;
马歇尔稳定度平均值为:(9.63+8.50+8.82+10.04)/4=9.25kN。
15. 测压实度时,已知室内测得最大干密度为ρ
dmax=2.20g/cm
3,用灌砂法测压实度,试洞内挖出湿土质量为4031g,灌砂筒内共储砂2850g,砂灌满试洞后储砂筒内剩余砂质量616.4g,砂的密度为1.28g/cm
3,挖出湿土的含水率为11.2%,则该地点的压实度为多少?
解:该试洞体积为:V=(2850-616.4)/1.28=1745cm3
该土密度为:ρ=4031/1745=2.31g/cm3
该土干密度为:ρd=ρ/(1+ω)=2.31/(1+11.2%)=2.08g/cm3。
压实度:k=ρd/ρdmax=2.08/2.20=94.5%。