土木工程材料基础知识

材料的基本性质：

1.密度：是指材料在干燥肯定密实状态下单位体积的质量。(不随环境而变)公式：p=%测量

方法：磨碎用李氏密度瓶测量；

2.表观密度:是指材料在自然状态下单位体积的质量。公式:P°=M测量方法：干脆测几何尺寸

或是在表面涂蜡用排水置换法测量体积；(注：表观密度通常是指在气干状态下，在烘干状

态下是干表观密度)

3.积累密度:是指粉状或粒状材料，在自然积累状态下单位体积的质量。公式：，。=詈

V，0

4.密实度：材料内部材料的体积所占总体积的百分比。公式：D=《xlOO%=TxlOO%

5.孔隙率：指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占总体积的百分率.公式：P=*=(l-?x

100%=(l-j)x100%=1-D

6.填充率：颗粒或粉状材料中材料表观密度占积累密度的比值。公式:D，=詈X100%=詈x100%

y,oPo

7.空隙率：颗粒或粉状材料在积累体积内空隙占总体积的比率。公式：P，=^#xl00%=

V，0

(1-/x100%=(1一为X100%=1-0，

8.孔隙率的影响：(1)表观密度的影响:材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而

且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生改

变，则表观密度会发生改变。⑵对强度的影响:孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降

低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会发生改变，如：孔隙处的应力集中。(3)对吸水

性的影响:开口大孔，水简洁进入但是难以充溢；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙

率大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。⑷对抗渗性的影响:材料的孔隙率

大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；假如孔隙率小，孔隙封闭不连

通，则材料不易被水渗透。⑸对抗冻性的影响:连通的孔隙多，孔隙简洁被水充溢时，抗

冻性差。⑹对导热性的影响:假如材料内微小、封闭、匀称分布的孔隙多，则导热系数就

小，导热性差，保温隔热性能就好。假如材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热

系数就大,导热性好。⑺闭空孔含量愈大,则材料的保温性能愈好、耐久性愈好。

9.亲水性和憎水性的推断：润湿角e,es90是亲水材料，e>9。是憎水材料;

M-M

10.吸湿性：材料在潮湿空气中汲取水分的性质。表示方法：含水率勿今=-^xl00%

11.吸水性：材料在浸水状态下汲取水分的实力，用吸水率表示①质量吸水率：指材料吸水饱

和时，所吸水量占材料干质量的百分比W般=WX100%.②体积吸水率指材料吸水饱和时,

所吸水的体积占材料自然体积的百分比W吸=3X100%③体积吸水率和质量吸水率的关系：

/V十

干

畋="nXp。X?（p。是干燥状态下材料的表观密度，pw是水的密度）

Pw

12.吸水和吸湿导致材料自重增加，体积变大，抗冻性和耐久度与保温性降低；

13.材料的耐久性：是指材料在运用过程中，能长期反抗各种环境因素而不破坏，且能保持原

有性质的性能，它是一个综合指标。提高耐久性措施：一是提高材料本身的密实性；二是在

材料表面覆盖爱护

14.弹性模量：用E表示。材料在弹性变形阶段内，应力和对应的应变的比值。反映材料反

抗弹性变形实力。其值越大，使材料发生肯定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，

亦即在肯定应力作用下，发生弹性变形越小，反抗变形实力越强

15.韧性：在冲击、振动荷载作用下，能汲取较大能量产生肯定变形而不致破坏的性质。

16.耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也不显著降低的性质，表示方——软

化系数:材料在吸水饱和状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比KR=fb/fg软

化系数大于0.85的材料通常可以认为是耐水材料；对于常常位于水中或处于潮湿环境中

的材料，软化系数不得低于0.85;对于受潮较轻或次要结构所用的材料,软化系数不宜小

于。：75

17.抗渗性：材料反抗压力水的性质，表示方法一⑴抗渗系数，（=篝，⑵抗渗等级：P2.P4

分别表示抗。.2MPa,O.4MPa的水压；

18.热容量是指材料在温度改变时汲取和放出热量实力的大小，其大小用比热容来表示；

19.导热性：传导热量的实力，表示方式——导热系数，入=缁，材料的导热系数越小，材料的

绝热性能就越好。影响导热性的因素:材料的表观密度越小,其孔隙率越大，导热系数越小,

导热性越差。由于水与冰的导热系数较空气大，当材料受潮或受冻时会使导热系数急剧增

大，导致材料保温隔热方式变差。所以隔热材料要留意防潮;

20.防潮材料受潮后，其热导率增大，由于在材料的空隙中有了水分（包括水蒸汽和液态水）

后，除孔隙中剩余的空气分子的导热、对流外，部分孔壁结成冰，导热率将更大。表观密

度小的材料，孔隙率高，热导率小。孔隙率相同条件下，孔隙尺寸大，热导率大。孔隙相

互连通比封闭而不联通者，热导率大

21.影响材料吸声性能的因素；材料的表观密度，材料的厚度，材料的孔隙特征，吸声材料的

孔隙位置，空隙为连通，开放是效果好；

气硬性胶凝材料：

22.胶凝材料：在建筑材料中，经过一系列物理作用，化学作用，能将散粒状或块状材料结成

整体的物质。气硬性胶凝材料:只能在空气中硬化，并只能在空气中保持或发展其强度，

常见的有：石灰，石膏，水玻璃；水硬性胶凝材料:不仅能在空气中硬化，而且能更好地

在水中硬化，保持并发展其强度，常见的有水泥；

23.建筑石膏的化学分子式：P-CaSO4•^H2O石膏水化硬化后的化学成分：CaSO4,

2H2。

24.高强石膏与建筑石膏相比水化速度慢，水化热低，需水量小，硬化体的强度高。这是由于高强

石膏为a型半水石膏，建筑石膏为B型半水石膏。B型半水石膏结晶较差，常为细小的纤维

状或片状聚集体，内比表面积较大；a型半水石膏结晶完整，常是短柱状，晶粒较粗大，

聚集体的内比表面积较小。

25.建筑石膏的技术特性：（1）建筑石膏的凝合硬化速度快（2）硬化时体积微膨胀（3）硬

化后孔隙率较大，表观密度低，强度低⑷建筑石膏硬化体具有良好的隔热和吸音性能（5）

防火性能好，但耐水性能差，抗冻性差⑹良好的装饰性和可加工性，具有肯定的调温调湿

性

26.石灰的熟化，是生石灰与水作用生成熟石灰的过程。特豆：石灰熟化时释放出大量热，体

积增大1〜2.5倍。石灰运用时一般要变成石灰膏再运用。

27.过火石灰的密度较大，表面常被黏土杂质溶化时所形成的玻璃釉状物包覆，因而消解很慢,

在工程中过火石灰颗粒往往会在正常石灰硬化后接着吸湿消解而发生体积膨胀，引起已经

硬化的浆体隆起和开裂

28.陈伏：为消退过火石灰对工程的危害，将生石灰和水放在储灰池中存放15天以上，使过

火灰充分熟化这个过程叫沉伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止发

生碳化。(碳化是指和空气里的二氧化碳反应)

29.石灰的凝合硬化过程：(1)干燥结晶硬化:石灰浆体在干燥的过程中，因游离水分渐渐蒸

发或被砌体汲取，浆体中的氢氧化钙溶液过饱和而结晶析出，产生强度并具有胶结性©_

碳化硬化:氢化氧钙与空气中的二氧化碳在有水分存在的条件下化合生成碳酸钙晶体，称

为碳化。由于空气中二氧化碳含量少，碳化作用主要发生在石灰浆体与空气接触的表面上。

表面上生成的CaCC>3膜层将阻碍CO2的进一步渗入，同时也阻碍了内部水蒸气的蒸发，

使氢氧化钙结晶作用也进行的缓慢。碳化硬化是一个由表与里，速度相当缓慢的过程。由

石灰硬化的过程可以得出石灰硬化慢，强度低，不耐水的特点；

30.为什么石膏适用于室内装饰而不适用于室外装饰？

答：由于石膏具有以下性质①石膏雪白细腻体积微膨胀易于加工，具有良好的装饰性②空

隙率较大，表观密度小，吸声实力强，导热系数小保温隔热与节能效果好③防火性好，具

有调温调湿的功能④耐水性和抗冻性差；所以•••

水泥：

31.硅酸盐水泥烧制时加入石灰石，粘土，铁矿粉制成孰料，再加入石膏磨细；

32.水泥水化的产物有：水化硅酸钙，水化铁酸钙，水化铝酸钙，氢氧化钙，水化硫铝酸钙;

33.硅酸盐水泥中胶体是水化硅酸钙和水化铁酸钙

34.常见的活性混合材料：粒化高炉矿渣，火山质混合材料，粉煤灰；活性混合材料的激发剂

是：石膏和氢氧化钙；

35.硅酸盐水泥耐磨性最好，和易性最好的是粉煤灰硅酸盐水泥;

36.六大水泥的代号、性能特点与应用

硅酸盐水泥一般硅酸矿渣硅酸盐火山灰质硅粉煤灰硅酸盐复合硅酸

名称

p・I和p・n盐水泥水泥酸盐水泥P水泥P・F盐水泥P

P・OP・S•P•C

1.早期强1.早期强度低，后期强度高

度较高2,水化热较低

2.水化热3.抗冻性较差

较高4.耐腐蚀性好

1.早期强度高

3.抗冻性5.抗碳化性较差

2.水化热高1.早期强

较好耐热性较好

耐热性较差

3.抗冻性好度稍低

主要4.耐热性

4.耐热性差2.其他性

特征较差

5.耐腐蚀性差能同矿渣

5.耐腐蚀

1.干缩性

6.干缩小水泥

干缩性较

性较差1.

较大1.干缩性大

7.抗碳化性好

小

6.干缩较

2.抗渗性2.抗渗性好

抗裂性好

小2-

差

7.抗碳化

性较好

一般硅酸矿渣硅酸盐火山灰质硅复合硅酸

硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐

名称盐水泥水泥酸盐水泥P盐水泥P

P・I和P・U水泥P・F

P・OP*S•P•C

1.高强混凝土1.大体积

1.地下、水1.地上、地

与预应力混凝混凝土工程

中大体积混下、水中大体

土工程与硅酸盐2.高温车

适用凝土结构积混凝土结构参考其他

2.早期强度要水泥基本间和有耐热

范围2.有抗渗要2,有抗裂要类别水泥

求高的工程相同要求的混凝

求的工程求的工程

3.寒冷地区遭土工程

遇反复冻融作1.蒸汽养护的构件

用的混凝土工2.耐腐蚀要求高的混凝土工程

程

1.大体积混凝1.早期强度要求较高的混凝土工程

土工程2-有抗冻要求的混凝土工程

不适

2.受化学与海

用范1.干燥环境中的混凝土工程

水侵蚀的工程

围2.耐磨性要求高的混凝土工

3.耐热混凝土

程

工程

应用实例：

a）现浇混凝土梁、板、柱冬季施工：硅酸盐水泥、一般硅酸盐水泥；

b）具有大体积混凝土和抗渗要求:粉煤灰水泥；

c）高强度预应力混凝土梁：硅酸盐水泥和一般水泥；

d）高强度混凝土工程，预应力混凝土工程，寒冷地区受冻融的混凝土工程，有耐磨性

要求的混凝土工程：硅酸盐水泥

e）处于干燥环境中的混凝土工程；一般水泥（矿渣水泥）

f）有抗渗要求的混凝土工程：火山灰水泥，一般水泥

g）火山灰水泥适用于海港和有抗渗要求的工程。

h）混凝土地面或道路工程：一般水泥（道路水泥）

i）配制有抗渗要求的混凝土时，不宜运用矿渣水泥

J）高层建筑基础工程的混凝土宜优先选用火山灰质硅酸盐水泥

k）火山灰水泥需水量大，干缩大，抗冻性差，抗渗性好.

1）在有硫酸盐腐蚀的环境中，夏季施工的工程应优先选用矿渣水泥

37.水化热：水化过程中放出的热量。（水化热的利与弊：高水化热的水泥在大体积混凝土工

程中是特别不利的。这是由于水泥水化释放的热量在混凝土中释放的特别缓慢，混凝土表

面与内部因温差过大而导致温差应力，混凝土受拉而开裂破坏，因此在大体积混凝土工程

中，应选低热水泥。在混凝土冬季施工时，水化热却有利于水泥的凝合，硬化和防止混凝

土受冻）

水化反应速水化放热

矿物名称分子式简写式强度

度量

硅酸三钙3CaO«SiO2C3S快大高

早期低后期

硅酸二钙2CaO«SiO2C2S慢小

高

铝酸三钙3CaO«Al2O3C3A最快最大低

铁铝酸四钙

4CaO•A12O3,Fe2O3快中较低

C4AF

38.影响水泥凝合，硬化的因素：⑴熟料矿物组成:当C3s（硅酸三钙）和C3A（铝酸三钙）含

量高时水化速度快，早期强度高⑵颗粒细度:细度较大时硬化速度较大，但是细度过大时

硬化时产生较为严峻的收缩变形（3）石膏掺量:延缓了水泥凝合硬化的速度：石膏与C3A

反应生成难容的高硫形水化硫铝酸钙覆盖在水泥颗粒表面，延缓了水化的进一步进行（4）

拌合用水量:由于水泥颗粒间被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成网状结构的时间

较长，所以水泥浆凝合较慢（5）养护条件（温湿度）:水泥水化反应随着温度的上升而加

快。湿度低水泥浆体表面会失去水分，表面水泥矿物不能正常水化，硬化速度减慢，而且

由于产生收缩裂纹，也不利于强度发展（6）养护龄期:水泥矿物的水化率随时间而增大,

养护时间越长，水泥石强度越高⑺外加剂⑻储存条件

39.硅酸盐水泥加适量石膏的缘由？

答：延缓了水泥的凝合时间（抑制铝酸三钙的水化反应速度）

40.硅酸盐水泥熟料中，c3A的水化和凝合硬化速度最快，但水化铝酸钙的强度不高；C3s和

C4AF的水化速度较快，凝合硬化速率也较快，C3s的水化产物强度高，C4AF的水化产物

强度不高；C2S水化反应速度最慢，凝合硬化速率也慢，强度早期低，后期高。硅酸盐水

泥熟料中对强度贡献最大的是C在。水泥熟料中水化速度最快,28d水化热最大的是CsA。

在硅酸盐水泥熟料矿物c3s、C2S、C3A、C4AF中，干缩性最大的是C立。

41.掺混合材料的硅酸盐水泥与硅酸盐水泥性能的差别，缘由：(1)早期强度低，后期强度高:熟

料含量少，且水化反应分两步进行.首先是水泥熟料的水化，之后是熟料的水化产物氢氧化钙

与活性材料中的活性SiC)2和AI2O3发生水化反应。由此过程可知，掺活性混合材料的硅酸

盐水泥的水化速度较慢，故早期强度低。后期由于二次水化反应的不断进行和水泥熟料的

不断水化导致水化产物不断增多，强度可赶上或超过同强度等级的硅酸盐水泥或一般硅酸

盐水泥⑵对温度敏感，适合高温养护:采纳高温养护可大大加速活性混合材料的水化，并可

加速熟料的水化，故可以大大提高早期强度，且不影响常温下后期强度的发展⑶m腐蚀性好:

熟料数量相对较少，硬化后水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙的数量少，且活性材料的二次

水化反应使水泥石中氢氧化钙的数量进一步降低⑷水化热小:熟料含量少⑸抗冻性较差:由

于水化热小，早期强度低；水泥中掺入较多的混合材料，使水泥需水量增大或有泌水通道

形成，水分蒸发后，水泥石孔隙率较大或有较多连通孔隙，导致抗冻性差⑹抗碳化性较差:

硬化后水泥石中的氢氧化钙数量少，所以反抗碳化的实力差。

42.水泥体积安定性不良是指水泥在凝合硬化的过程中不匀称的体积改变。安定性不合格的水

泥应作废品处理，不能用于工程中。体积安定性不良的缘由:一般是由于熟料中所含游离

氧化钙或游离氧化镁或掺入石膏量过多所致，导致体积膨胀，也会引起水泥石开裂。测定

安定性不良的方法:国家标准规定，由游离的氧化钙过多引起的水泥体积安定性不良可用

雷氏法或试饼法检验如有争议以雷氏法为准。沸煮法只能检验游离氧化钙所造成的安定性

不良，游离氧化镁和石膏用化学方法检验

43.水泥从加水起先到失去塑性称为凝合时间。水泥的初凝时间和终凝时间：初凝时间,水泥

全部加入水后至水泥起先失去可塑性的时间。终凝时间,水泥全部加入水后至水泥净浆完

全失去可塑性并起先产生强度的时间。国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间应不小于45

分钟，终凝时间应不大于390分钟

44.水泥石结构：未水化的水泥颗粒+水泥凝胶+毛细孔(含水)

45.硅酸盐水泥耐热性差主要是含有大量氢氧化钙；

46.硅酸盐水泥石腐蚀的类型有哪几种？产生腐蚀的缘由是什么？防止腐蚀的措施有哪些？

腐蚀的类型有：软水侵蚀(溶出性侵蚀):软水能使水化产物中的Ca9Hb溶解，并促使

水泥石中其它水化产物发生分解；盐类腐蚀:1硫酸盐先与水泥石结构中的Ca(OH)2起置

换反应生产硫酸钙，硫酸钙再与水化铝酸钙反应生成钙机石，发生体积膨胀；2镁盐与水

泥石中的Ca(OH)2反应生成松软无胶凝实力的Mg(OH)2；酸类腐蚀:CO?与水泥石中的

Ca(OH)2反应生成CaCC>3,再与含碳酸的水反应生成易溶于水的碳酸氢钙，硫酸或盐酸

能与水泥石中的Ca(OH)2反应；强碱腐蚀:铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱也会

产生破坏。腐蚀的防止措施:①依据工程所处的环境，选择合适的水泥品种；②提高水泥

石的密实程度；③表明防护处理；④掺入活性混合材料

钢材：

47.当含碳量小于0.8%时含碳量的增加，钢的强度和硬度增大，塑性和韧性降低；当含碳量

超过1.0%时，钢材的强度反而降低

48.碳素结构钢依牌号增大，含碳量的增加，钢的强度增大，但塑性和韧性降低

49.强屈比：强度极限与屈服强度之比。b/S。强屈比大时，钢材被破坏时的储备潜力大，结

构的平安牢靠度高；但强屈比过大，则钢材强度利用率低，不经济。

50.碳素结构钢分类：低碳钢，中碳钢，高碳钢

51.碳素结构钢按屈服点的数值(MPa)不同可分为195、215、235、275四个强度等级,

按杂质含量不同每个牌号分为A、B、C、D四个质量等级。按脱氧程度不同分为F沸腾钢，

b半镇静钢，Z镇静刚，TZ特殊镇静钢。碳素结构钢的牌号由代表屈服点的“屈”字汉语

拼音首字母“Q”、屈服点数值、质量等级和脱氧程度四部分组成其中Z和TZ可以省去

但是质量等级为D的都为TZo

52.建筑工程中主要应用Q235钢，可用于轧制各种型钢、钢板、钢管与钢筋。Q235钢具有

较高的强度，良好的塑性、韧性、可焊性与可加工性等综合性能好，且冶炼便利，成本较

低，因此广泛用于一般钢结构，其中C、D级可用在重要的焊接结构

53.冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的实力。用试件在常温下所能承受的量踵度表

示，弯曲程度是通过试件被弯曲的角度和弯心直径对试件厚度或直径的比值区分的

54.钢材塑性的评价指标：伸长率和冷弯性，其中伸长率反映的是钢材在匀称变形条件的条件

下的塑性变形实力，冷弯性反应了钢材内部是否匀称，是否存在内应力，裂纹等。工程中

还常用冷弯试验检测工程质量。

55.土木工程中热轧光圆钢筋用HPB+屈服强度特征，热轧带肋钢筋用HRP+屈服强度标准值

表示；

56.低碳钢的拉伸的应力-应变曲线，从受力至拉断经验的阶段与每个阶段的特点

D弹性阶段（OA段）：此阶段只产生弹性变

形。AB段应力与应变成正比。外是弹性极限。

2）屈服阶段（AB段）：当应力超过弹性极限后

接着加载，应变会很快地增加，而应力先是下

降，然后做微小的波动，在曲线上出现接近水

平线的小锯齿形线段。这种应力基本保持不

变，而应变显著增加的现象，成为屈服。Os

屈服极限或屈服强度

3）强化阶段（BC段）：过了屈服阶段后，材

料又复原了反抗变形的实力，要使它接着变形

必需增加拉力，这种现象称为材料的强化。。

b是强化阶段的最高点c所对的应力，是材料

所能承受的最大应力，成为强度极限或抗拉强

度

4）颈缩阶段（CD）:当应力达到抗拉强度时，

钢材内部结构遭到严峻破坏，试件从薄弱处产

生颈缩与快速伸长变形至断裂，此种现象成为

颈缩。在颈缩阶段，由于试件界面快速减小，

刚才承载实力急剧下降。

57.硬钢的强度按条件屈服点取值；

58.将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15-20d,或加热至100-20。摄氏度后2h左右，

其屈服强度、抗拉强度、硬度进一步提高，同时塑性（伸长率）和冲击韧性渐渐降低这一

过程称为时效处理,前者称为自然时效，后者称为人工时效

59.钢材强度越高焊接性能越差；

60.合金钢：高合金钢，中合金钢，低合金钢，合金钢的牌号只有Q+屈服强度数值+质量等级

三部分组成，质量等级分五级；低合金钢适用于大跨度结构，高层建筑和桥梁工程；

61.钢材的有益元素

a）硅：当硅的含量不大于1%时可提高钢的强度，疲惫极限，耐腐蚀性和抗氧化性，而且

对钢的塑形与韧性无明显影响，当含量大于1%时会是钢变脆，耐腐蚀性和可焊接性降

低。

b）镒：脱氧去硫，能消退钢的热脆性，改善热加工性。Mn可提高钢的强度和硬度，当

Mn的含量较高时，可焊性显著降低。

C）碳：当含碳量小于0.8%时含碳量的增加，钢的强度和硬度增大，塑性和韧性降低；当

含碳量超过1.0%时，钢材的强度反而降低；随着C含量的增加刚的焊接性能变差，冷

脆性和时效敏感性增大，耐腐蚀性降低。

有害元素

a）磷：提高钢材的耐磨性和强度，但塑性降低、韧性显著下降。冷脆性显著，对承受冲击

和在低温下运用的钢材有害。同时钢材的可焊接性下降。

b）硫：硫的存在增大了材料的热脆性降低了钢的可焊接性，冲击韧性、疲惫强度、可焊性

和抗腐蚀性。

c）氧：使塑性和韧性降低，使钢的热脆性增加

d）氮：使塑性和韧性降低，冷脆性和时效敏感性增加;

混凝土：

62.和易性是指混凝土拌合物易于施工操作,并能获得质量匀称、成型密实的混凝土的性能。

混凝土的拌合物的和易性是一项综合的技术性质，包括流淌性、粘聚性和保水性等三方面

的含义。流淌性;是指拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流淌并且匀称

密实的填满模板的性能。黏聚性;是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有肯定

的粘聚力，不致产生分层和离析的现象。保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有肯

定的保水实力，不致产生严峻泌水现象。测定混凝土拌合物和易性的方法:坍落度法或维

勃稠度法。

63.相同条件下碎石混凝和易性比卵石混凝土和异性差；

64.影响混凝土和易性的因素；①水泥浆②沙率③骨料的品种④水泥和外加剂⑤温度和时间

65.混凝土协作比设计的基本要求:设计混凝土协作比的任务，就是要依据原材料的技术性能与

施工条件，合理选择原材料,并确定出能满意工程所要求的技术经济指标的各项组成材料的

用量.（1）满意混凝土结构设计的强度等级（2）满意施工所要求的混凝土拌合物的和易性

（3）满意混凝土结构设计中耐久性要求指标（如抗冻等级和抗侵蚀性等）（4）节约水泥，

降低混凝土成本。｛混凝土协作比设计步骤：

⑴换算材料：把带有水分的材料换为干燥的材料，把理论用水量化为实际用水量

⑵确定配置强度：配置强度=理论强度+1.645。

O的取值：

混凝土强度等<C20C20-C50>C50

级

标准差。456

⑶确定水灰比：水灰比=（A*水泥实测强度）/（配置强度+A*B*水泥实测强度）｛注：①运用

碎石时A=0.46,B=0.07;运用卵石是A=0.48,B=0.33;②水灰比要与表4-28比较超过最

大值时取表中数值｝

⑷运用表4-29由塌落度和卵石最大粒径求出用水量（注：混凝土粗骨料的最大粒径不得超

过结构截面最小尺寸的1/4,同时不得大于钢筋间最小净距的3/4。对于混凝土实心板，

可允许采纳最大粒径达1/3板厚的骨料，但最大粒径不得超过50mm。）

⑸由用水量和水灰比查求得水泥用量

⑹由最大粒径和水灰比查表4-30求出沙率｛注:沙率取给定范围中间值｝

⑺由重量法求解：①水泥+沙+水+石子=表观密度

②沙/（沙+石子）=沙率

联立①②｝

66.混凝土材料的组成主要是水泥、水、砂和石所组成。有时还常加入适量的掺合料和外加剂。

作用:水泥和水形成水泥浆，水泥浆包袱在集料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起

着润滑作用，给予混凝土拌合物肯定的和易性，便于施工；水泥浆硬化后起胶结作用，将

集料胶结成为一个坚实的整体；粗细集料一般不与水泥发生化学反应，其作用是构成混凝

土骨架，并对水泥石的收缩变形起肯定的抑制作用.为了改善混凝土的某些性能能还常加入

适量的外加剂和掺合料,他们在混凝土硬化前能建筑改善拌合物的和易性

67.对混凝土用砂，为保证其空隙率和总表面积均较小，从而达到简洁获得密实的混凝土并节

约水泥的目的，应同时考虑砂的颗粒级配和粗细程度（混凝土用砂采纳连续级配不易产生

离析现象，但是用水泥量增加）

68.依据国家标准的规定，将混凝土拌合物制作成边长为150mm的立方体试件，在标准条件

（温度209±2寸,相对湿度95%以上）下养护或在温度为20。C±2。C的不流淌的Ca（OH）

2饱和溶液中养护到28d测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度

69.水灰比对流淌性的影响:在水泥用量不变的状况下，水灰比愈小，水泥浆愈稠，拌合物的流淌

性便愈小，粘聚性较好（在调整流淌性时，为了不降低混凝土的强度和耐久性,应当保持水灰

比不变的条件下用调整水泥浆量的方法调整流淌性）；水灰比对强度的影响:在肯定范围内,

水泥标号与其他条件相同的状况下，水灰比越大，混凝土强度越低（但若水灰比过小，水泥浆

过于干稠，在肯定振捣条件下，混凝土无法振实而出现较多的孔洞，强度反而降低）｛鲍罗

米公式:fcu=Ak(C/W-B)}

70.影响混凝土抗压强度的主要因素有：（1）水泥强度等级和水灰比。水泥强度等级越高，混

凝土强度越高；在能保证密实成型的前提下，水灰比越小强度越高。（2）骨料品种、粒径、

级配、杂质等。采纳粒径较大、级配较好且干净的碎石（表面粗糙）和砂时，可降低水灰

比，提高界面粘结强度，因而混凝土的强度高。（3）养护温度、湿度。温度、湿度对混凝

土强度的影响是通过影响水泥的水化凝合硬化来实现的。温度相宜、湿度较高时，强度发

展快，反之，不利于混凝土强度的增长。（4）龄期。养护时间越长，水化越彻底，孔隙率

越小，混凝土强度越高。（5）施工方法。主要指搅拌、振捣成型工艺。机械搅拌和振捣密

实作用剧烈时混凝土强度较高。

71.提高混凝土强度的措施：1.选用高强度等级水泥或早强型水泥。在协作比不变的条件下，

选用高强度水泥有利于提高混凝土28天强度，选用早强型水泥可提高混凝土的早期强度，

这对于在确保工程质量的前提下加快工程进度有特别重要的意义。2.采纳低水灰比和浆集

比。为提高混凝土的强度，通常采纳低水灰比既能降低浆集比，减薄水泥浆层厚度，可以

充分发挥集料的骨架作用，也有利于提高混凝土的强度。3.施工时采纳机械搅拌和机械振

捣。4.采纳湿热处理养护混凝土。蒸汽养护：浇筑好的混凝土构件经1〜3小时预养后放

在近100℃的常压蒸汽中进行养护，以加速水泥水化过程，经过约16小时左右，其强度

可达正常养护条件下养护28天强度的70〜80%。用一般水泥或硅酸盐水泥配制的混凝土

养护温度不宜太高，时间不宜太长，且养护温度不宜超过8CTC,恒温养护时间5〜8小时

为宜。5.运用混凝土外加剂。混凝土掺入早强剂,可显著提高其早期强度，掺减水剂尤其

高效减水剂，通过大幅度削减拌和水量，可使混凝土获得很高的28天强度，提高混凝土

的耐久性。6.采纳级配良好且干净的砂和碎石。高强混凝土宜采纳最大粒径较小的石子

72.非荷载作用下的变形：化学收缩、干湿变形、温度变形

73.混凝土协作比设计的三个参数:单位用水量，砂率，水灰比

74.减水剂：指在混凝土和易性与水泥用量不变条件下，能削减拌合用水量、提高混凝土强度；

或在和易性与强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。作用机理:减水剂是一种表面活

性剂，其分子由亲水基团和憎水基团两个部分组成，它加入水溶液中后，其分子中的亲水

基团指向溶液，憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列，形成定向吸附膜，

降低水的表面张力和二相间的界面张力。水泥加水后，由于水泥颗粒间分子凝合力等因素，

形成絮凝合构。当水泥浆体中加入减水剂后，其憎水基团定向吸附于水泥质点表面，亲水

基团指向水溶液，在水泥颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜，并使之带有相同的电荷，

在静电斥力作用下，使絮凝合构解体，被束缚在絮凝合构中的游离水释放出来，由于减水

剂分子吸附产生的分散作用，使混凝土的流淌性显著增加。减水剂还使水泥颗粒表面的洛

剂化层增厚，在水泥颗粒间起到润滑作用。引气剂：能再搅拌混凝土时引入大量匀称稳定

封闭气泡从而提高保水性和黏聚性，改善拌合物的和易性提高抗冻性。加入外加剂后混凝

土的抗压力整体削减但是抗折实力增加；

75.运用减水剂的技术经济意义：

1）在保持用水量不变的状况下，可使混凝土拌合物的坍落度增大；

2）在保持坍落度不变的状况下，可使混凝土的用水量削减，抗压强度提高。

3）在保持坍落度和混凝土抗压强度不变的状况下，可节约水泥。

4）由于混凝土的用水量削减，泌水和骨料离析现象得到改善，可大大提高混凝土的

抗渗性，一般混凝土的渗水性可降低。

5）可减慢水泥水化初期的水化放热速度，有利于减小大体积混凝土的温度应力，削

减开裂现象。

76.砂浆强度的影响因素：不吸水基层材料:水泥的强度和水灰比；吸水基体材料:水泥的强

度等级和水泥的用量

77.抹面砂浆和建筑砂浆相比主要技术要求是和易性而不是强度；

78.建筑砂浆中运用石灰的目的：改善砂浆的和易性和节约水泥用量

79.新拌砂浆的和易性，是指砂浆易于施工并能保证其质量的综合性能，包括流淌性和和保水

性两方面做综合评定。流淌性:砂浆的流淌性也叫稠度，是指在自重或外力的作用下流淌

的性能，用沉入度表示，沉入度越大，流淌性越好。流淌性过大，砂浆简洁分层、析水；

流淌性过小，不便利于施工操作，灰缝不宜填充密实，将会降低砌体的强度（2）保水性:

砂浆能够保持水分的实力，称为保水性。保水性反映的是砂浆中各组分不易分别的性质。

保水性不良的砂浆在存放、运输和施工过程中简洁产生离析或泌水现象，用保水率表示（砂

浆保水性改善可选用粉煤灰）;

80.砂浆试件尺寸70.7x70.7x70.7是测试抗压强度，40x40x160是为了测试抗折强度；

81.改善和易性的措施：当混凝土流淌性小于设计要求时，为了保证混凝土的强度合耐久性,

不能单独加水，必需保持水灰比不变，增加水泥浆用量。当坍落度大于设计要求时，可在

保持砂率不变的前提下，增加砂石用量。选择合理的浆集比。改善集料级配，既可增加混

凝土流淌性，也能改善粘聚性和保水性。掺减水剂或引气剂，是改善混凝土和易性的有效

措施。尽可能选用最优砂率。当粘聚性不足时可适当增加砂率。

82.混凝土的强度等级：混凝土的强度等级是按混凝土立方体抗压强度标准值划分的十二个等

级，即C7.5、CIO、C15、C20……C60。（其中混凝土立方体抗压标准强度是指按标准

方法制作和养护边长为150mm的立方体试件，在28d龄期按标准试验方法测得的强度总

体分布中有不低于95%保证率的抗压强度值，用Lu,k表示）

83.碱一骨料反应是指混凝土中的碱与活性氧化硅发生反应，反应产物吸水膨胀或反应导致骨

料膨胀，造成混凝土开裂破坏的现象。反应条件：1）混凝土中含有过量的碱2）活性氧化

硅总量比例大于1%3）潮湿环境；防止措施：严格限制混凝土中碱含量和活性氧化硅的

含量，在水泥中掺入火山灰质混合材料，在混凝土中掺入引气剂或引气减水剂

84.为什么要限制砂、石中活性氧化硅的含量，它对混凝土的性质有什么不利作用？混凝土用

砂、石必需限制其中活性氧化硅的含量，因为砂、石中的活性氧化硅会与水泥或混凝土中

的碱产生碱骨料反应而产生很大的体积膨胀将硬化混凝土的水泥石与骨料界面胀裂，使混

凝土的强度、耐久性等下降。碱骨料反应往往需几年、甚至十几年以上才表现出来。故需

限制砂、石中的活性氧化硅的含量。

85.混凝土的耐久性

1.定义：混凝土具有在运用条件下反抗四周环境条件各种因素长期作用的实力。

2.分类：抗冻性、抗渗性、抗碳化、抗腐蚀。

3.提高混凝土耐久性的措施；

1）依据混凝土所处的环境条件和工程特点选则合理的水泥品种

2）严格限制水灰比，保证足够的水泥用量

3）选用杂质少，级配良好的粗，细骨料，并尽量采纳合理砂率

4）掺引气剂，减水剂等外加剂，可削减水灰比，改善混凝土内部的孔隙构造，提

高混凝土的耐久性

5）在混凝土施工中，应搅拌匀称，振捣密实，加强养护，增加混凝土的密实度，

提高混凝土的质量。

84.能使混合拌合物获得最大的流淌性且能保持黏聚性与保水性能良好的砂率称为合理砂率。

经济技术效果：在用水量和水泥用量肯定的状况下,合理砂率能使混凝土拌合物获得最大

的流淌性且能保持粘聚性与保水性能良好，在保持混凝土拌合物坍落度基本相同的状况下

且能保持粘聚性与保水性良好，合理砂率能使水泥浆的数量削减从而节约水泥用量。

85.砂石颗粒级配：是砂和石子大小颗粒的搭配状况

86.混凝土施工规范中规定了最大水灰比和最小水泥用量，是为了保证耐久性

87.配制混凝土用砂的要求是尽量采纳空隙率和总表面积均较小

88.外加剂的选用：

a）高强混凝土、夏季大体积混凝土、负温施工混凝土、抗冻融混凝土的外加剂分别为蔡系减

水剂、木钙减水剂、早强剂、引气剂

b）大体积混凝土常用外加剂是缓凝剂

c）混凝土冬季施工时，可加的外加剂是早强剂

d）混凝土夏季施工时，可加的外加剂是缓凝剂

e）大体积混凝土工程施工中相宜采纳的外加剂是缓凝剂

f）要提高硅的抗冻性和抗渗性，应加入减水剂或引气剂

88.混凝土抗压强度是抗拉强度的1。到20倍；

89.为什么不宜用高强度等级水泥配置低强度等级的混凝土？也不宜用低强度等级水泥配置

高强度的混凝土？采纳高强度等级水泥配置低强度等级混凝土时，只需少量水泥或较大的

水灰比就可满意强度要求，但却满意不了施工要求的良好的和易性，使施工困难，并且硬

化后的耐久性较差。因而不宜用高强度等级水泥配置低强度等级的混凝土。用低强度等级

水泥配置高强度等级的混凝土时，一是很难达到要求的强度，二是需采纳很小的水灰比或

者水泥用量很大，因而硬化后的混凝土干缩变形和徐变变形大，对混凝土结构不利，易于

干裂。同时由于水泥用量大，水化放热也大，对大体积或较大体积的工程也极为不利。此

外经济上也不合理。所以不宜用低强度等级水泥配置高强度等级的混凝土

90.测量混凝土弹性模量时标准尺寸：150x150x300

91.混凝±28天强度计算：f2