土木工程材料复习思考题答案(第四章)

1、土木工程材料复习思考题答案第四章混凝土1. 砂的级配与粗细度有什么区别和联系？答：区别：砂的级配是指砂中不同粒径颗粒的分布情况，砂的粗细程度是指不同粒径的颗粒混在一起的平均粗细程度。联系：砂的颗粒级配和粗细程度都用筛分测定， 砂的粗细程度用细度模数表示，细度模数越大，表示砂越粗，细度模数 Mx=3.7 3.1 为粗砂； Mx=3.0 2.3 为中砂； Mx=2.2 1.6 为细砂。砂的细度模数并不能反映其级配的优劣，细度模数相同的砂，级配可以很不相同。所以，配制混凝土时必须同时考虑砂的颗粒级配和细度模数。2. 简述减水剂的作用机理，并讨论掺入减水剂可获得的技术经济效果。改善混凝土拌合物和易性的

2、措施有哪些？答：减水剂的作用机理： 减水剂是一种表面活性剂，它的分子是由亲水基团和憎水基团两部分构成。当水泥加水拌合后，若无减水剂，则由于水泥颗粒之间分子凝聚力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，将一部分拌合水（游离水）包裹在水泥颗粒的絮凝结构内，从而降低混凝土拌合物的流动性。如果在水泥浆中加入减水剂，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，形成吸附膜，使水泥颗粒表面带有相同的电荷，在电性斥力作用下，使水泥颗粒分开从而将絮凝结构内地游离水释放出来，在不增加有水的情况下，增加了有效用水量，提高了混凝土的流动性。另外，减水剂还能在水泥颗粒表面形成一层溶剂水膜，在水泥颗粒间起到很好的润滑作用。掺入减水剂可

3、获得的技术经济效果：a. 在水泥用量、坍落度一定时，可减少用水量，改善强度、抗渗性（不透水性）以及耐久性；b. 在达到要求的坍落度情况下， 可减少水泥用量而不需改变水灰比， 有利于降低成本；c. 降低水化热，防止大体积混凝土因内外温差而引起裂缝；d. 在水泥和水的用量不变情况下， 可提高混凝土拌合物流动性， 易于浇注。改善混凝土拌合物和易性的措施： 要使混凝土获得良好的和易性，首先必须使用粗细适中，级配良好的粗细骨料；同时采用合适砂率、单位用水量、水灰比；在需要达到较高流动性时采用掺加减水剂的方法。3. 对下列混凝土工程及制品采用哪一类外加剂较为合适，其理由何在？大体积混凝土，高强混凝土，现浇

4、普通混凝土，预制构件用的混凝土，抢修用的混凝土，有抗冻要求的混凝土，冬季施工用的混凝土。答：大体积混凝土 适合掺入的外加剂为：缓凝型减水剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂（大型设备基础） 。理由是：掺入这些外加剂可以起到以下作用：降低水泥初期水化热；延缓混凝土凝结时间；减少水泥用量；避免干缩裂缝。高强混凝土 适合掺入的外加剂为：高效减水剂。理由是：掺入高效减水剂可以起到以下作用：减少单位体积混凝土的用水量，提高混凝土的强度；提高施工性能，以便用普通的成型工艺施工；减少单位体积混凝土的水泥用量，减少混凝土的徐变和收缩；以强度等级不太高的水泥代替高强度等级水泥配制高强度混凝土。现浇普通混凝土 适合掺入的外

5、加剂为：减水剂。理由是：掺入减水剂可以起到以下作用：在水泥用量、坍落度一定时，可减少用水量，改善强度、抗渗性（不透水性） 以及耐久性； 在达到要求的坍落度情况下，可减少水泥用量而不需改变水灰比，有利于降低成本；降低水化热；在水泥和水的用量不变情况下，可提高混凝土拌合物流动性，易于浇注。预制构件用的混凝土 适合掺入的外加剂为：普通减水剂、早强型减水剂、高强减水剂、引气减水剂。理由是：掺入这些减水剂可以起到以下作用：缩短生产周期，提高产量；节约水泥 5%15%；改善工作性能，提高构件质量。抢修用的混凝土 适合掺入的外加剂为：早强剂。理由是：掺入早强剂可以起到以下作用：加速混凝土早期强度发展。有抗冻

6、要求的混凝土 适合掺入的外加剂为：引气减水剂、引气剂、减水剂。理由是：掺入这些外加剂可以起到以下作用：引入适量的微气泡，缓冲冰胀应力； 减小混凝土水灰比， 提高混凝土抗冻融能力。冬季施工用的混凝土 适合掺入的外加剂为：不受冻害的地区，加入早强减水剂或单掺早强剂；有防冻要求的地区，应选用防冻剂；早强剂 +防冻剂；引气减水剂 +早强剂 +防冻剂。理由是：掺入这些外加剂可以起到以下作用：加快施工进度，提高构件质量；防止冻害。4. 影响混凝土强度的主要因素是什么？答： 水泥强度等级和水灰比； 骨料； 龄期； 养护； 其它（如外加剂、混合材、湿热处理方式、施工方法等） 。5. 解释下列有关混凝土抗压强度

7、的几个名词：立方体试件抗压强度，标准立方体试件抗压强度，抗压强度代表值，抗压强度标准值，强度等级，设计强度，配制强度，轴心抗压强度。答：立方体试件抗压强度： 是指以边长为 150mm 的立方体试件，在标准条件下（温度 20±3，相对湿度 90%或水中）养护至 28d 龄期，在一定条件下加压至破坏，以试件单位面积承受的压力作为混凝土的抗压强度，对于非标准尺寸的立方体试件，可采用折算系数折算成标准试件的强度值。标准立方体试件抗压强度： 是指以边长为 150mm 的立方体试件，在标准条件下（温度 20±3，相对湿度 90%或水中）养护至 28d 龄期，在一定条件下加压至破坏， 以

8、试件单位面积承受的压力作为混凝土的抗压强度。抗压强度代表值： 在混凝土强度评定时， 当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，应有连续的三组试件组成一个验收批。其抗压强度代表值，应符合下列规定：取三个试件抗压强度的算术平均值为该组试件的抗压强度代表值；当一组试件中抗压强度的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的15%时，则中间值为该组试件的抗压强度代表值；当一组试件中抗压强度的最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15%时，该组试件的抗压强度不应作为评定的依据（无抗压强度代表值） 。抗压强度标准值： 是按标准方法测得的， 具有 95%保证率的立方体试

9、件抗压强度。强度等级： 混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。我国现行规范规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C10，C15，C20，C25，C30，C40，C45，C50，C55，C60 等强度等级。设计强度： 混凝土构件设计时确定的，该混凝土的强度等级值。配制强度：如果所配制的混凝土平均强度等于设计要求的强度等级标准值，则其强度保证率只有50% 。因此，要达到高于50%的强度保证率，混凝土的配制强度必须高于设计要求的强度等级标准值。混凝土配制强度fcu,0=fcu,k+t 。轴心抗压强度： 由棱柱体（我国目前采用 150mm×150mm×300m

10、m的棱柱体。如有必要，也可采用非标准尺寸的棱柱体， 但其高与宽之比应在 23 的范围内）试件测得的抗压强度。6. 某工程设计要求混凝土强度等级 C25，工地 1 个月内按施工配合比先后取样制备了30 组立方体试件，测得每组三个试件抗压强度代表值（MPa ）为：26.5，26.0 ，29.5 ，27.5 ，24.0，25.0，26.7，25.2，27.7，29.5，26.1 ，28.5 ，25.6 ，26.5 ，27.024.1，25.3 ，29.4 ，27.0 ，29.3，25.1，26.0，26.7，27.7，28.0，28.2 ，28.5 ，26.5 ，28.5 ，28.8请计算该批混凝土

11、强度的平均值、标准差、保证率，并评定该工程的混凝土能否验收和生产质量水平。解： 该批混凝土强度的平均值：f cu =（26.5+26.0+29.5+27.5+24.0+25.0+26.7+25.2+27.7+29.5+26.1+28.5+25.6+26.5+27.0+24.1+25.3+29.4+27.0+29.3+25.1+26.0+26.7+27.7+28.0+28.2+28.5+26.5+28.5+28.8）/30 = 27.2 MPa该批混凝土强度的标准差：n2fcu ,if cui1(26.52(26.02(28.52(28.8227.2)27.2)27.2)27.2)Sf cun1

12、30 10.721.221.321.620.51.41.72.675.12.61.63012929因为计算出的Sfcu1.60.06 fcu ,k0.06251.5所以批混凝土强度的标准差：Sfcu 1.6该批混凝土强度的保证率：PN 0100%28 100% 93%N30评定该工程的混凝土能否验收和生产质量水平：因为：所以：因为：所以：fcu1Sfcu27.2 1.61.6 24.60.9 fcu,k 0.9 25 22.5fcu1Sfcu0.9 fcu ,kfcu ,min = 24.02 fcu ,k0.8525 21.3fcu ,min2 fcu,k故：该工程的混凝土能验收。根据强度标

13、准差和强度保证率查表4-21 可知，该工程的混凝土生产质量水平一般。7. 混凝土配合比设计中两个基准、三大参数和四项基本要求包含哪些内容？答：混凝土配合比设计中两个基准包含内容是：计算 1m3 混凝土中各材料的用量，以质量计；计算时，以干燥状态（细骨料含水率小于 0.5%，粗骨料含水率小于 0. 2% ）时的质量为基准。混凝土配合比设计中三大参数包含内容是 :水灰比、砂率、单位用水量。混凝土配合比设计中四项基本要求包含内容是： 满足结构设计要求的混凝土强度等级；满足施工要求的混凝土拌合物的和易性；满足环境和使用要求的混凝土耐久性；在满足上述要求的前提下降低混凝土的成本。8. 某混凝土的设计强度

14、等级为 C25，坍落度要求 3050mm。使用原材料为：水泥：强度等级 42.5 的普通水泥，密度： 3.1g/cm3;碎石：连续级配 525mm, 表观密度 2700kg/m3; 含水率 1.2% ；中砂： MX = 2.6，表观密度 2650kg/m3; 含水率 3.5% 。试计算： 1）1m3 混凝土各种材料用量；2）混凝土施工配合比（设求得的计算配合比符合要求）；3）每拌两包水泥的混凝土时，各种材料的用量。解： 1）计算 1m3 混凝土各种材料用量 (确定计算配合比 )：确定配制强度f cu,0=f cu,k+ 1.645= 25+1.645×5.0=33.2 （MPa）确定

15、水灰比（ W/C）W Ca fce0.461.0642.520.723fcu ,0a b fce33.20.460.071.0642.50.59834.6506由表 4-24 查得，在干燥环境中要求W/C0.65，所以可取水灰比为 0.60。确定用水量（ mw0）因水灰比为 0.60，在 0.400.80 之间，查表 4-26，按坍落度要3w0求 3050mm,碎石最大粒径为 25mm,则 1m混凝土的用水量可选为m =195kg确定水泥用量（ mc0）195mc 0mw 0325kgW C0.60由表 4-24 查得，在干燥环境中 ,要求最小水泥用量为260kg。所以取水泥用量为mc 032

16、5kg确定砂率（ s ）查表 4-27，根据 W/C=0.60 和碎石最大粒径25mm,可取 s =35%3确定 1m混凝土砂、石用量（ mg0, ms0）用体积法，按式（ 4-30 ）、式（ 4-31 ），有：mc0mg 0ms0mw 00.01325195ms0mg 00.01113100100026502700cgswsms0100% 35%ms0mg 0解得： mg0 =1203 kg； ms0 =648 kg 。混凝土计算配合比 （1 m3 混凝土的材料用量）为：水泥 : 325 kg ，水: 195 kg ，砂: 648 kg ，石子 : 1203 kg 。2）混凝土施工配合比（设求得的计算配合比符合要求）:因为设求得的计算配合比符合要求，即和易性和强度均合格，则：计算配合比也为实验室配合比。混凝土实验室配合比（1 m3 混凝土的材料用量）为：水泥 : 325 kg ，水 : 195 kg