土木工程材料复习思考题答案(第四章)

土木工程材料复习思考题答案混凝土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。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。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：⑴缓凝型减水剂、⑵缓凝剂、⑶引气剂、⑷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：①降低水泥初期水化热；②延缓混凝土凝结时间；③减少水泥用量；④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：①减少单位体积混凝土的用水量，提高混凝土的强度；②提高施工性能，以便用普通的成型工艺施工；③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；④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加剂为：减水剂。理由是：掺入减水剂可以起到以下作用：①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；②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；③降低水化热；④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：⑴普通减水剂、⑵早强型减水剂、⑶高强减水剂、⑷引气减水剂。理由是：掺入这些减水剂可以起到以下作用：①缩短生产周期，提高产量；②节约水泥5%～15%；③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。有抗冻要求的混凝土适合掺入的外加剂为：⑴引气减水剂、⑵引气剂、⑶减水剂。理由是：掺入这些外加剂可以起到以下作用：①引入适量的微气泡，缓冲冰胀应力；②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：⑴不受冻害的地区，加入早强减水剂或单掺早强剂；⑵有防冻要求的地区，应选用防冻剂；⑶早强剂+防冻剂；⑷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：①加快施工进度，提高构件质量；②防止冻害。故：该工程的混凝土能验收。根据强度标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。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：①计算1m3混凝土中各材料的用量，以质量计；②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：①满足结构设计要求的混凝土强度等级；②满足施工要求的混凝土拌合物的和易性；③满足环境和使用要求的混凝土耐久性；④在满足上述要求的前提下降低混凝土的成本。某混凝土的设计强度等级为C25，坍落度要求30～50mm。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5～25mm,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)：①确定配制强度fcu,0=fcu,k+1.645σ=25+1.645×5.0=33.2（MPa）②确定水灰比（W/C）由表4-24查得，在干燥环境中要求W/C≤0.65，所以可取水灰比为0.60。③确定用水量（mw0）因水灰比为0.60，在0.40～0.80之间，查表4-26，按坍落度要求30～50mm,碎石最大粒径为25mm,则1m3混凝土的用水量可选为mw0=195kg④确定水泥用量（mc0）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⑤确定砂率（βs）查表4-27，根据W/C=0.60和碎石最大粒径25mm,可取βs=35%⑥确定1m3混凝土砂、石用量（mg0,ms0）用体积法，按式（4-30）、式（4-31），有：解得：mg0=1203kg；ms0=648kg。混凝土计算配合比（1m3混凝土的材料用量）为：水泥:325kg，水:195kg，砂:648kg，石子:1203kg。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（1m3混凝土的材料用量）为：水泥:325