51土木工程材料课后习题及答案-第3页
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51土木工程材料课后习题及答案-3
丙队：；fcu,0；＝44.7（MPa）；mwow；mco?；c，cu,0小，w/c就大，mco就小，所以甲队；23、混凝土的W/C和相应28d强度数据列于下表；参考答案：强度公式；fcu,o?y；fcu,o??afce；CW；??a??b?fce；令，?afce?b，??a?bfce?a则上式可；n=8，为求线性回归方程，所需计算列表如下：；xyx2y2x
　丙队：fcu,0＝44.7（MPa）mwowfmco?c，cu,0小，w/c就大，mco就小，所以甲队最节约水泥。 水泥用量 23、混凝土的W/C和相应28d强度数据列于下表，所用水泥为42.5级普通水泥，试求出强度经验公式参考答案：强度公式fcu,o?yfcu,o??afceCCW??a??b?fce 令，
??a?bfce?a 则上式可写为：y=bx+an=8，为求线性回归方程，所需计算列表如下：x y x2 y2 xy 1 0.4 36.3 0.16 .52 2 0.45 35.3 0. 15.885 3 0.5 28.2 0.25 795.24 14.1 4 0.55 24 0..2 5 0.6 23 0.36 529 13.8 6 0.65 20.6 0. 13.39 7 0.70 18.4 0.49 338.56 12.88 8 0.75 15 0..25，
W4.6 200.8 2.75 .025 Sxx=2.75-1/8(4.6)2=0.105
Sxy=109.025―1/8×4.6×200.8=―6.435 Syy=/8(200.8)2=411.86 b=Sxy/Sxx=―6.435/0.105=―61.29a=1/8×200.8+(1/8×4.6)×61.29=60.34 取fce?x?＝1.13×42.5＝48.025 ?a??1.28?b?0.98则：?afce??61.29 fcu,o??1.28?fce?CW?1.28?0.98?fce??a?bfce?60.34 即经一元线性回归的强度经验公式为：24．已知实验室配合比为1：2.5：4，W/C＝0.60，混凝土混合物的表观密度ρ0＝2400kg/cm3,工地采用800L搅拌机，当日实际测得卵石含水率为2.5％，砂含水率为4％。为每次投料量应为多少？ 参考答案：总材料用量为：0.8*Kg1水泥用量为：1?2.5?4?0.6 河砂用量为：237*2.5（1＋4％）＝616.2Kg 卵石用量为：237*4（1＋2.5％）＝971.7Kg用水量：237*0.6－237*2.5*4％－237*4*2.5％＝94.8Kg25． 某实验室按初步配合比称取15L混凝土的原材料进行试拌，水泥5.2kg，砂8.9kg，石子18.1kg，W/C=0.6。试拌结果坍落度小，于是保持W/C不变，增加10％的水泥浆后，坍落度合格，测得混凝土 11?Kg拌和物表观密度为2380 kg/m3，试计算调整后的基准配合比。参考答案：增加后水泥量为5.2+5.2*10％＝5.72Kg，水为：5.2*0.6(1+10%)=3.432Kg调整后材料总用量为：5.72+3.432+8.9+18.1＝36.152Kg 则每立方米混凝土实际所需的各项材料用量为：5.72水泥：36.1528.9?Kg?Kg水：376.6?0.6?226Kg18.1砂：36.152
石：36.152?Kg 配合比为：水泥：砂：石：水＝1：1.56：3.16：0.626．在标准条件下养护一定时间的混凝土试件，能否真正代表同龄期的相应结构物中的混凝土强度？在现场条件下养护的混凝土又如何呢？参考答案：前者：不可以代表。因为养护条件不一样。后者：可以代表。因为他们所处的环境相同，基本上是同条件下的。27．为什么要在混凝土施工中进行质量控制，通常要进行那些检验工作？参考答案：因为混凝土的质量不是完全均匀的，它是波动的，所以我们应该在施工中进行严格控制，以使混凝土质量波动控制到最小，或稳定在容许范围内。
应进行如下的质量控制：1、组成材料的质量检验与控制和混凝土配合比的合理确定。 2、组成材料的计量与拌和 3、运输4、浇铸与振捣 5、养护与拆模28．有下列混凝土工程及制品，一般选用哪一种外加剂较为合适？并说明理由。 （1）大体积混凝土； （2）高强度混凝土； （3）C35混凝土；（4）混凝土预制构件；（5）抢修及喷锚支护的混凝土； （6）有抗冻要求的混凝土。参考答案：①缓凝剂、缓凝型减水剂。可降低早期水化热，从而降低温度应力。②非引气、坍落度损失小的高效减水剂。在满足施工和易性的同时，可降低水灰比，提高混凝土强度。③泵送剂或减水剂。可增大混凝土的流动性和可泵送性。④早强剂、促凝剂。预制构件是工厂化施工，要求混凝土快凝，早强。 ⑤速凝剂，早强剂。能使混凝土在几分钟内凝结，早期强度高。⑥引气剂、防冻剂。气泡有较大的弹性变形能力，对冰冻等破坏力能起缓冲作用。29．某工程配置的C30混凝土，施工中连续抽取34组试件，检测28天强度，结果如下表。试求强度保证率。34fcu,σ,CV,?参考答案：fcufcu,i?34fcu34?422??i?1CV??fcu?436.2?11%＝36.2MPa,
,fcu,0?fcu,k?t?（fcu可等于fcu,0）36.2?30?t?4→t=1.55查表，再根据插入法，得保证率P＝93.7％。30．普通混凝土为何强度愈高愈易开裂，试提出提高期抗裂性的措施。参考答案：因为普通混凝土的强度越高，则水灰比越小，水泥浆越多。而混凝土的收缩主要是由于水 12泥的收缩引起的，所以水泥浆增多，混凝土的收缩越大，混凝土就越易开裂。
措施：养护好；可以掺入矿物掺合料、减水剂或聚合物等。31．与普通混凝土相比，轻骨料混凝土在物理力学和变形性质上有何特点？ 参考答案：轻骨料混凝土在物理力学和变形性质上的特点有4个方面：1、 表观密度：轻骨料混凝土按表观密度分为800～1900Kg/m3共12个等级。2、 强度：轻骨料混凝土的强度随水泥石的强度和水泥用量的增加而提高，其最高强度可以超过轻骨料本身强度的好几倍。轻骨料混凝土的强度也随轻骨料本身的强度增高而提高。轻骨料混凝土的拉压比，与普通混凝土比较相近。轴心抗压强度与立方体抗压强度比值比普通混凝土高。3、 应变性能：弹性模量一般比同等级普通混凝土低30％～50％。弹性模量随抗压强度的提高而增大。与普通混凝土相比，收缩和徐变较大，热膨胀系数比普通混凝土低20％左右。 4、 热工性能：轻骨料混凝土具有良好的保温隔热性能。轻骨料混凝土还具有较好的抗冻性和抗渗性，同时抗震、耐热、耐火等性能也比普通混凝土好。32、今欲配置一结构用轻骨料混凝土，混凝土的强度等级为CL25，坍落度要求30～50mm。原材料如下：32.5级矿渣水泥；粘土陶粒，堆积密度为760 Kg/m3，颗粒表观密度为1429 Kg/m3，1h吸水率为8.1％；普通中砂，堆积密度为1470 Kg/m3，视密度为2.50 Kg/m3，试设计该轻骨料混凝土的配合比。 参考答案：注：设计过程要参照旧版的建筑材料书 根据试配强度，查表确定水泥用量：390～490Kg/m3 ，取490 Kg/m3。 净用水量根据坍落度查表：165～200 Kg/m3，取200 Kg/m3。Xf?cu?fcu,k?1.645??25?1.645?5?33.225(MPa)设附加用水量为X，则X?200，X＝17.6 Kg/m3。 砂率根据骨料品种查表：35～45％，取40％根据绝对体积法确定骨料用量，设骨料总用量为y Kg/m3，则陶粒用量为0.6y，砂用量为0.4y。矿渣水泥的密度取为2.8 g/cm3。3?8.1%，y＝1047 Kg/m3则陶粒用量：＝628.2 Kg/m3，砂用量：418.8 Kg/m3。33．防水混凝土的配制原则是什么？参考答案：防水混凝土是通过各种方法提高混凝土自身抗渗性能，以达到防水的目的。普通混凝土渗水的主要原因是其内部存在许多贯通毛细孔隙，为此，可以采用改善骨料级配，降低水灰比，适当增加砂率和水泥用量，掺用外加剂以及采用特种水泥等方法来提高混凝土内部的密实性或堵塞混凝土内部的毛细管通道，使混凝土具有较高的抗渗性能。34．与普通混凝土相比，纤维混凝土和聚合物混凝土有何特点？参考答案：纤维混凝土：与普通混凝土相比，纤维混凝土中的短纤维提高了混凝土抗拉强度、抗弯强度、冲击韧性等力学性能，从而降低了其脆性。磨性、抗冲击性及耐蚀性高。硬化初期收缩大，徐变较大，易燃，在高温下热稳定性差，成本高。聚合物浸渍混凝土具有高强、耐蚀、抗渗、耐磨等优良物理力学性能。 35．试比较水下混凝土与泵送混凝土的相同和不同之处。参考答案：水下混凝土：一般不采用振捣，而是依靠自重（或压力）和自然流动摊平，要采用特殊的施工方法，而且要求混凝土拌和物具有良好的和易性，即流动性要大，粘聚性要好，泌水性要小。坍落度以150～180mm为宜，且具有良好的保持流动性的能力。 13?200?17.6103?0.6y1429?0.4y2500?1泵送混凝土：必须有可泵送性，即在泵压作用下，能在输送管道中连续稳定的通过而不产生离析。泵送混凝土必须具有足够的稠度，在泵送过程中不泌水不离析。坍落度以100～180mm为最佳。 36．配制耐热混凝土、耐酸混凝土的原理是什么？他们在选用材料上有何区别？ 参考答案：配制耐热混凝土和耐酸混凝土的原理是选用耐热或耐酸的原材料配制。耐热混凝土的材料：、磨细掺合氟硅酸钠为硬化剂，掺入磨细掺合料及耐热粗细骨料配制而成的。耐酸混凝土的材料：以水玻璃为胶凝材料，氟硅酸钠为促硬剂，掺入磨细的耐酸掺合（如石英粉或辉绿岩粉）以及耐酸的粗细骨料（按石英石、石英砂）按一定比例配制而成。 第三章 建筑砂浆 1．对新拌砂浆的技术要求与混凝土拌和物的技术要求有何异同？参考答案：砂浆和混凝土相比，最大的区别在于：砂浆没有粗骨料；砂浆一般为一薄层，多抹铺在多孔吸水的基底上。所以砂浆的技术要求与混凝土有所不同。新拌砂浆和混凝土拌和物一样，都必须具备良好的和易性。但是混凝土的和易性是要求混凝土拌和物在运输和施工过程中不易分层离析，浇铸时容易捣实，成型后表面容易修整，以期硬化后能够得到均匀密实的混凝土。而砂浆的和易性要求砂浆在运输和施工过程中不分层、析水，且能够在粗糙的砖石表面铺抹成均匀的薄层，与底层粘结性良好。2．砌筑多孔砌块和密实砌块用砂浆的强度公式有何不同，为什么？参考答案：砌筑多孔砌块用砂浆的强度公式：因为多孔砌块为吸水材料，它的吸水性较强，即使砂浆用水量不同，但因砂浆具有一定的饱水能力，经过底面吸水后，保留在砂浆中的水分几乎相同。因此，砂浆的强度主要取决于水泥强度和水泥用量，而与砂浆拌合时的水灰比无关，即砌筑密实砌块用砂浆的强度公式：因为密实砌块几乎不吸水，它不会吸收砂浆中的水分，所以此时?mc??fm,0?Afce??B?m?w?? 砂浆的强度主要取决于水泥强度与水灰比，即fm,0fceQcfm,0?Afce?Qc1000?B其中：－砂浆的试配强度；－水泥实测强度；－每立方米砂浆的水泥用量；mc－砂浆中的水泥用量；mw－拌和砂浆的用水量；A,B－经验系数。 3．配置1m3砂浆的用砂量是：（1）含水率2％的中砂1m3；（2）含水率1.5％的中砂1m3；（3）干燥粗砂0.95m3；（4）干燥粗砂1m3。 参考答案：（4）。4、今拟配制砌筑在干燥环境下的基础用水泥石灰混合砂浆，设计要求强度为5MPa。所用材料为：（1）水泥。32.5级矿渣水泥，堆积密度为1300kg/m3（2）石灰膏。二级石灰制成，稠度为120mm，表观密度为1350 kg/m3。（3）砂子。中砂，含水率2％时，堆积密度为1500 kg/m3。求调制1 m3砂浆需要各种材料的数量及其配合比。参考答案：按照基底为吸水材料的水泥砂浆设计,施工水平为优良。fm,0?f2?0.645??5?0.645?1?5.645(MPa)14Qc?1000(fm,0?B)Afce??15.09)3.03?32.5?210.56(Kg/m)33QD?QA?Qc?350?210.56?139.44(Kg/m)
Qc?1??s,0?1?(Kg/m)3砂浆的质量配合比为：水泥：石灰膏：砂＝210.56:139.44:.66:7.125．如何配制防水砂浆，在技术性能方面有哪些要求？ 参考答案：配制防水砂浆的途径如下：①选择适当的材料和用量：提高水泥用量，灰砂比约为1：2～1：3，水灰比一般为0.5～0.55，水泥选用32.5级的普通水泥，砂子最好使用中砂。②掺入防水剂:常用的防水剂有氯化物金属盐类、金属皂类或水玻璃防水剂等。 ③采用喷射法施工防水砂浆的施工对操作技术要求很高，配制防水砂浆是先把水泥和砂干拌均匀后，再把称量好的防水剂溶于拌和水中，与水泥、砂搅拌均匀后即可使用。涂抹时，每层厚度约为5mm，共涂抹4～5层。每层在初凝前用木抹子压实一遍，最后一层要进行压光，抹完后要加强养护。总之，刚性防水层必须保证砂浆的密实性，否则难以获得理想的防水效果。 第五章 钢材与铝合金 1、冶炼方法与脱氧程度对钢材性能有何影响？参考答案：常用的冶炼方法有：氧气转炉法、平炉法和电炉法。氧气转炉法能有效地除去磷和硫，钢中所含气体很低，非金属夹杂物亦较少，故质量较好；平炉法冶炼时间长，有足够的时间调整、控制其成分，去除杂质和气体亦较净，故质量较好，也较稳定；电炉法能自由调节温度，成分能够精确控制，故炼出的钢杂质含量少，钢的质量最好，但成本最高。按脱氧程度可以分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。沸腾钢和镇静钢相比较，沸腾钢中碳和有害杂质磷、硫等的偏析较严重，钢的致密程度较差。故沸腾钢的冲击韧性和可焊性较差，特别是低温冲击韧性的降低更显著。2、什么是沸腾钢？有何优缺点？哪些条件下不宜选用沸腾钢？参考答案：沸腾钢仅加入锰铁进行脱氧，脱氧不完全，这种钢铸锭时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液呈沸腾状，故称为沸腾钢。钢的致密程度较差。故沸腾钢的冲击韧性和可焊性较差，但从经济上比较，沸腾钢只消耗少量的脱氧剂，钢的收缩孔减少，成本率较高。3、常温下钢材有哪几种晶体组织，各有何特性？简述钢中含碳量、晶体组织与性能三者之间的关系。 参考答案：钢材的晶体组织：奥氏体，一般在高温下存在，其塑性和韧性很好，可以进行各种形式的压力加工而不发生脆断；铁素体，原子间的空隙较小，溶碳能力较低，其性质极其柔软，塑性和韧性很好，但强度和硬度较低；渗碳体，是碳和铁形成的化合物Fe3C，晶体结构复杂，外力作用下不易变形，故性质非常硬脆，抗拉强度很低，塑性及韧性几乎等于零；珠光体，是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，故其性质介于铁素体和渗碳体之间，既有一定的强度和硬度，也有一定的塑性和韧性。晶格类型不同的金属，其性能也不同，面心立方晶格与体心晶格的金属比密排六方晶格的金属有较好的塑性，而体心立方晶格的金属则强度较高，同时金属晶粒愈细，不仅强度和硬度愈高而且塑性和韧性也愈好。含碳量在0.02％～0.77%范围内，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度逐渐提高，而塑性和韧性则逐渐降低；含碳量在0.77％～2.11％范围时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度逐渐增高，塑性和韧性逐渐降低，当含碳量超过1.0％以后，强度极限开始下降。4、什么是屈强比,对选用钢材有何意义？参考答案：屈服强度与强度极限之比称为屈强比。当这个比值较小时，表示结构的安全度较大，即结构由于局部超载而发生破坏的强度储备较大，但比值过小时，则表示钢材强度的利用率偏低，不够经济。相反若屈强比较大，则表示钢材利用率较大，但比值过大，表示强度储备过小，脆断倾向增加，不够安全。因此这个值最好保持在0.60～0.75之间，既安全又经济。 15包含各类专业文献、专业论文、中学教育、幼儿教育、小学教育、外语学习资料、生活休闲娱乐、文学作品欣赏、各类资格考试、行业资料、高等教育、51土木工程材料课后习题及答案等内容。　
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预应力钢与高强混凝土组合梁有限元分析.pdf67页
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硕L研究生学位论文
预应力钢与高强混凝土组合梁具有刚度大、强度高、延性好等优点，但是结构
与受力比较复杂，影响其工作性能的因素较多。目前对组合梁的研究己取得长足进
展，但对于组合梁的许多问题认识仍不够深入，并且大多数研究仅在试验的基础上
给出一些方便应用的，但理论性较为薄弱的近似公式，而变形的精确计算对组合梁
尤其对跨高比较大的组合梁正常使用极限状态设计极为重要，因此，有必要对组合
梁进行更多的计算分析。
有限单元法作为一种通用的结构分析方法，可以模拟多种影响因素的变化对组
合梁性能的影响，提供大量的分析数据，为设计提供依据。本文采用非线性有限元
方法，对四根预应力钢与高强混凝土组合梁进行了分析。其中，梁L-1,L-2承受正
弯矩，在钢梁下翼缘上方30mm处的腹板两侧对称布置预应力钢筋;梁L-3承受负
弯矩，在钢梁上翼缘下方30mm处的腹板两侧对称布置预应力钢筋;梁L-4承受负
弯矩，在混凝土翼缘板内布置预应力钢筋。
本文对预应力钢与高强混凝土组合梁进行的分析为空间非线性分析，钢梁采用
壳单元，混凝土采用体单元，混凝土中的普通钢筋通过单元实常数确定，预应力钢
筋采用线单元，预加应力通过单元实常数确定。通过采用弹簧单元，考虑了混凝土
翼缘板同钢梁间的滑移;通过采用非线性材料本构模型，考虑了钢材和混凝土的材
料非线性特性。
通过计算得到了四根组合梁的极限应力分布图、极限应变分布图、荷载一位移
曲线、预应力钢筋应力增量曲线、滑移沿梁长分布曲线等内容。有限元计算结果同
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