建筑材料习题课三.ppt

建筑材料习题课(三）,例4-25何谓混凝土的徐变？产生徐变的原因是什么？混凝土徐变在结构工程中有何实际影响？解混凝土在恒定荷载长期作用下，随时间增长而沿受力方向增加的非弹性变形，称为混凝土的徐变。混凝土产生徐变的原因是由于在外力作用下，水泥石中凝胶的粘性流动及凝胶体内吸附水的迁移，还与水泥石内部吸附水的迁移等有关。,混凝土的徐变会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力的重新分布。对预应力钢筋混凝土结构，混凝土的徐变将使钢筋的预应力受到损失。但有时徐变也对工程有利，如徐变可消除或减小钢筋混凝土内的应力集中，使应力均匀地重新分布。对大体积混凝土，徐变能消除一部分由温度变形所产生的破坏应力。,评注 影响混凝土徐变因素很多，混凝土所受初应力越大，在混凝土制成后龄期较短时加荷，水灰比越大，水泥用量越多，都会使混凝土的徐变增大；另外混凝土弹性模量大，会减小徐变，混凝土养护条件越好，水泥水化越充分，徐变也越小。,例4-26何谓混凝土的耐久性？提高混凝土耐久性的措施有哪些？解混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性的主要措施有：（）根据工程所处环境和工程性质合理选择水泥品种。（）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素。必须严格限制最大水灰比，保证足够的水泥用量。,（3）选用质量良好的砂石骨料。改善粗细骨料级配，在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗骨料。减小骨料的空隙率和比表面积。（）掺入引气剂或减水剂，提高抗渗、抗冻能力。（5）加强混凝土的施工质量控制。评注 提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要的意义。,例4-27何谓混凝土的碳化？碳化对混凝土的性质有哪些影响？解混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的反应。碳化作用降低了混凝土的碱度，减弱了对钢筋的保护作用。由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙，使混凝土孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，其值可达到12.613。这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝化薄膜，从而保护钢筋免于锈蚀。碳化作用降低了混凝土的碱度，当值低于时，钢筋表面钝化膜破坏，导致钢筋锈蚀。,其次，当碳化深度超过钢筋的保护层时，钢筋不但易发生锈蚀，还会因此引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂或剥落，进而又加速混凝土进一步碳化。碳化作用还会引起混凝土的收缩，使混凝土表面碳化层产生拉应力，可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的抗折强度。评注影响混凝土碳化速度的主要因素有：水泥品种、水灰比、环境湿度和硬化条件等。空气中或蒸汽中养护的混凝土，比在潮湿环境或水中养护的混凝土碳化快。因为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微裂缝，后者水化程度高，混凝土较密实。,例4-28某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为 30，施工要求混凝土坍落度为，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差5MPa。所用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为=3.10/cm，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度os=2.60cm；石：530mm碎石，级配合格，石子表观密度og=2.65/cm3；试求：混凝土计算配合比；2若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为，石子含水率为1，试计算混凝土施工配合比。,（5）确定砂率（s）查表47，对于采用最大粒径为40的碎石制的混凝土，当水灰比为0.53时，其砂率值可选取32%37%，采用插入法选定，现取s=。,评注 耐久性问题是混凝土的一个重要性能指标，所有混凝土均应予以考虑。因此，国家规范规定所有混凝土在配合比设计时都应当按该混凝土使用时所处的环境条件，考虑其满足耐久性要求所必要的水灰比及水泥用量值。,例4-29某混凝土拌合物经试拌调整满足和易性要求后，各组成材料用量为水泥3.15，水1.89，砂6.24,卵石12.48，实测混凝土拌合物表观密度为2450；试计算每m3 混凝土的各种材料用量。解该混凝土拌合物各组成材料用量的比例为：C:S:G:W=3.15:6.24:12.48:1.89=1:1.98:3.96:0.60,由实测混凝土拌合物表观密度为2450C+S+G+W=2450 C+1.98C+3.96C+0.60C=7.54C=2450则每m3 混凝土的各种材料用量为：水泥：C=325 砂：S=1.98C=644 卵石：G=3.96C=1287 kg水：W=0.6C=195 kg评注 混凝土拌合物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。,例4-30试述减水剂的作用机理？解 减水剂属于表面活性物质。减水剂能提高混凝土拌合物和易性及混凝土强度的原因，在于其表面活性物质间的吸附一分散作用，及其润滑、湿润作用所致。水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使部分拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。,当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性，使水泥更好地被水湿润而充分水化，因而混凝土强度得到提高。,评注 大量试验表明，减水剂品种不同，其作用机理不完全相同。如木钙减水剂可明显降低表面张力，而萘系减水剂则几乎不降低表面张力，但静电斥力提高较大。所以萘系减水剂的分散力强于木钙减水剂，而润湿作用可能不及木钙减水剂。当然分散作用强的本身也有利于提高润湿和润滑作用。,例4-31简述什么是粉煤灰效应？解粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等特征，在混凝土中可产生下列三种效应，总称为“粉煤灰效应”。活性效应。粉煤灰中所含的SiO2和Al2O3具有化学活性，它们能与水泥水化产生的Ca（OH）2反应，生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸钙，可作为胶凝材料一部分而起增强作用。,颗粒形态效应。煤粉在高温燃烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大多数为玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩阻力，从而可减少混凝土的用水量，起减水作用。微骨料效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构，增大了密实度。,评注 由于粉煤灰效应的结果，粉煤灰可以改善混凝土拌合物的流动性、保水性、可泵性等性能，并能降低混凝土的水化热，以及提高混凝土的抗化学侵蚀、抗渗、抑制碱一骨料反应等耐久性能。混凝土中掺入粉煤灰取代部分水泥后，混凝土的早期强度将随掺入量增多而有所降低，但28以后长期强度可以赶上甚至超过不掺粉煤灰的混凝土。,砂浆例5-1新拌砂浆的和易性包括哪两方面含义？如何测定？解砂浆的和易性包括流动性和保水性两方面的含义。砂浆流动性是指砂浆在自重或外力作用下产生流动的性质，也称稠度。流动性用砂浆稠度测定仪测定，以沉入量（）表示。砂浆的保水性是指新拌砂浆保持其内部水分不泌出流失的能力。砂浆的保水性用砂浆分层度仪测定，以分层度（）表示。,评注 影响砂浆稠度、分层度的因素很多，如胶凝材料种类及用量、用水量，砂子粗细和粒形、级配、搅拌时间等。为提高水泥砂浆的保水性，往往掺入适量的石灰膏。,例5-2 影响砂浆抗压强度的主要因素有哪些？解砂浆的强度除受砂浆本身的组成材料及配比影响外，还与基层的吸水性能有关。对于不吸水基层（如致密石材），这时影响砂浆强度的主要因素与混凝土基本相同，即主要决定于水泥强度和水灰比。对于吸水基层（如粘土砖及其他多孔材料），这时由于基层能吸水，当其吸水后，砂浆中保留水分的多少取决于其本身的保水性，而与水灰比关系不大。因而，此时砂浆强度主要决定于水泥强度及水泥用量。,评注 对于不吸水基层和吸水基层影响砂浆抗压强度的主要因素原则上是一致的。虽然对于吸水基层表面上与水灰比无关，但实际上有关。这是因为，砌筑吸水性强的材料的砂浆具有良好的保水性，因此无论初始拌合用水量为多少，经被砌材料吸水后，保留在砂浆内的水量基本上为一恒定值，即水灰比基本不变，所以水泥用量提高，就意味着砂浆最终的真实水灰比（该水灰比不再会发生变化）降低。,例5-3 某工程用砌砖砂浆设计强度等级为 10、要求稠度为80100的水泥石灰砂浆，现有砌筑水泥的强度为32.5MPa，细集料为堆积密度1450kgm3的中砂，含水率为2%，已有石灰膏的稠度为100mm；施工水平一般。计算此砂浆的配合比。解根据已知条件，施工水平一般的M10砂浆的标准差=2.5 MPa（表5-3），则此砂浆的试配强度为 fm，0=f2+0.645=10+0.6452.5=11.6 MPa,查表5-4得稠度为100 mm 石灰膏换算为 120时需乘以0.97，则应掺加石灰膏量为 59 0.97=57 kg/m3 砂用量为Qs=10干=1450（0.02）=1479 kg/m3选择用水量为 300 kg/m3 则砂浆的设计配比为：水泥：石灰膏：砂：水=271：57：1479：300评注 该砂浆的设计配比亦可表示为：水泥：石灰膏：砂=1：0.21：5.46，用水量为 300 kg/m3,例5-4 普通抹面砂浆的主要性能要求是什么？不同部位应采用何种抹面砂浆？解 抹面砂浆的使用主要是大面积薄层涂抹（喷涂）在墙体表面，起填充、找平、装饰等作用，对砂浆的主要技术性能要求不是砂浆的强度，而是和易性和与基层的粘结力。,普通抹面一般分两层或三层进行施工，底层起粘结作用，中层起找平作用，面层起装饰作用。有的简易抹面只有底层和面层。由于各层抹灰的要求不同，各部位所选用的砂浆也不尽同。砖墙的底层较粗糙，底层找平多用石灰砂浆或石灰炉渣灰砂浆。中层抹灰多用粘结性较强的混合砂浆或石灰砂浆。面层抹灰多用抗收缩、抗裂性较强的混合砂浆、麻刀灰砂浆或纸筋石灰砂浆。,评注 板条墙或板条顶棚的底层抹灰，为提高抗裂性，多用麻刀石灰砂浆。混凝土墙、梁、柱、顶板等底层抹灰，因表面较光滑，为提高粘结力，多用混合砂浆。在容易碰撞或潮湿的部位，应采用强度较高或抗水性好的水泥砂浆。,例5-5 何谓防水砂浆？如何配制防水砂浆？解防水砂浆是指通过调整砂浆配比，采用特定的施工工艺使砂浆硬化后具有良好的防水、抗渗性能的水泥砂浆。在普通水泥砂浆中掺入一定量的防水剂而制得的防水砂浆，是应用最广泛的防水砂浆品种。,配制防水砂浆的配合比：其水泥与砂之比约为1：2.5，水灰比应为0.500.60，稠度不应大于80。水泥宜选用32.5级以上的普通硅酸盐水泥，砂子应选用洁净的中砂。防水剂掺量按生产厂推荐的最佳掺量掺入，最后需经试配确定。评注 常加入的防水剂有硅酸钠类、金属皂类、氯化物金属盐及有机硅类等外加剂，使用防水剂前应进行试验确定合理掺量和配制工艺。,例5-6 简述什么是保温砂浆？解 保温砂浆是以水泥、石灰膏、石膏等胶凝材料与膨胀珍珠岩砂、膨胀蛭石、火山渣或浮石砂、陶砂等轻质多孔骨料按一定比例配制成的砂浆。具有轻质，保温等特性。常用的保温砂浆有水泥膨胀珍珠岩砂浆、水泥膨胀蛭石砂浆、水泥石灰膨胀蛭石砂浆等。,评注 水泥膨胀珍珠岩砂浆用42.5级普通水泥配制时，其体积比为水泥：膨胀珍珠岩砂=1：1215，水灰比为1.52.0，导热系数为 0.0670.074 W（mK）。水泥石灰膨胀蛭石砂浆是以体积比为水泥：石灰膏：膨胀蛭石=1：1：58配制而成。其导热系数为0.0760.105 W（mK）。,砖、石、砌块例6-1 试解释制成红砖与青砖的原理。解 焙烧是制砖最重要的环节。当砖坯在氧化气氛中烧成出窑，砖中的铁质形成了红色的Fe2O3，则制得红砖。若砖坯在氧化气氛中烧成后，再经浇水闷窑，使窑内形成还原气氛，促使砖内的红色高阶氧化铁（Fe2O3）还原成青灰色的低价氧化铁(FeO)，即制得青砖。,评注 粘土砖焙烧温度为左右烧出的砖色泽多为红色。这是由于砖中的着色矿物，如在氧化气氛中保温、冷却时，铁形成了呈红色的Fe2O3之故。而为获得青色，则焙烧开始阶段在氧化气氛中，达到焙烧温度后，封闭火门，隔绝空气流入，并配合从窑顶洇水入窑，产生大量水蒸汽，转变成缺氧环境，使砖在还原气氛里保温、冷却。这时，砖中形成的是呈青灰色的氧化铁(FeO)，制得青砖。,例6-2.何谓烧结普通砖的泛霜和石灰爆裂？它们对建筑物有何影响？解泛霜是指粘土原料中的可溶性盐类（如硫酸钠等），随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象，一般为白色粉末，常在砖表面形成絮团状斑点。泛霜的砖用于建筑中的潮湿部位时，由于大量盐类的溶出和结晶膨胀会造成砖砌体表面粉化及剥落，内部孔隙率增大，抗冻性显著下降。,当原料土中夹杂有石灰质时，则烧砖时将被烧成过烧的石灰留在砖中。石灰有时也由掺入的内燃料（煤渣）带入。这些石灰在砖体内吸水消化时产生体积膨胀，导致砖发生胀裂破坏，这种现象称为石灰爆裂。石灰爆裂对砖砌体影响较大，轻者影响外观，重者将使砖砌体强度降低直至破坏。砖中石灰质颗粒越大，含量越多，则对砖砌体强度影响越大。,评注51012000规定，优等品砖不允许有泛霜现象，一等品砖不允许出现中等泛霜，合格品砖不允许出现严重泛霜。标准规定，优等品砖不允许出现最大破坏尺寸大于2mm的爆裂区域；一等品砖不允许出现最大破坏尺寸大于10 mm的爆裂区域，在 10 mm之间爆裂区域，每组砖样不得多于15处。,例6-3 如何识别欠火砖和过火砖？解烧结砖的形成是砖坯经高温焙烧，使部分物质熔融，冷凝后将未经熔融的颗粒粘结在一起成为整体。当焙烧温度不足时，熔融物太少，难以充满砖体内部，粘结不牢，这种砖称为欠火砖。欠火砖，低温下焙烧，粘土颗粒间熔融物少，孔隙率大、强度低、吸水率大、耐久性差；过火砖由于烧成温度过高，产生软化变形，造成外形尺寸极不规整。欠火砖色浅、敲击时声哑，过火砖色较深、敲击时声清脆。,评注 焙烧温度在烧结范围内，且持续时间适宜时，烧得的砖质量均匀、性能稳定，称之为正火砖；若焙烧温度低于烧结范围，得欠火砖；焙烧温度超过烧结范围时，得过火砖。欠火砖与过火砖质量均不符合技术要求。,例6-4 某烧结普通砖试验，10块砖样的抗压强度值分别为：14.2、21.1、9.5、22.9、13.3、18.8、18.2、18.2、19.8、19.8（MPa），试确定该砖的强度等级。解计算10块试样的抗压强度平均值为：,评注 如砖强度变异系数0.21，则按下式计算样本量10时的强度标准值（fk）：根据强度标准值的结果评定砖的强度等级。,例6-5烧结粘土砖在砌筑施工前为什么一定要浇水润湿？解 烧结粘土砖由于有很多毛细管，在干燥状态下吸水能力很强，使用时如果不浇水，砌筑砂浆中的水分便会很快被砖吸走，使砂浆和易性降低，操作时难以摊平铺实，再则由于砂浆中的部分水分被砖吸去，会导致早期脱水，而不能很好地起水化作用，使砖与砂浆的粘结力削弱，大大降低砂浆和砌体的抗压、抗剪强度，影响砌体的整体性和抗震性能。因此为使操作方便，使砂浆有一个适宜的硬化和强度增长的环境，保证砌体的质量，砖使用前必须浇水湿润。,评注浇水程度对普通砖、空心砖含水率以为宜，灰砂砖、粉煤灰砖含水率以为宜。从操作上讲，湿砖上墙操作好揉好挤，操作顺手，灰浆易饱满，灰缝易控制，墙面易做到平整，砌体规整。但是应注意的是浇水不宜过度（指饱和和接近饱和），砖过湿将给操作带来一定困难，会增大砂浆的流动性，砌体易滑动变形，易污染墙面，必须严加控制。,例6-6.选用天然石材的原则是什么？为什么一般大理石板材不宜用于室外？解选用天然石材时应满足以下几方面的要求：1适用性。是指在选用建筑石材时，应针对建筑物不同部位，选用满足技术要求的石材。如对于结构用石材，主要要求指标是石材的强度、耐水性、抗冻性等；饰面用石材，主要技术要求是尺寸公差、表面平整度、光泽度和外观缺陷等；,经济性。由于天然石材自重大，开采运输不方便，故应贯彻就地取材原则，以缩短运距，降低成本。同时，天然岩石雕琢加工困难，加工费工耗时，成本高。一些名贵石材，价格高昂，因此选材时必须予以慎重考虑。色彩。石材装饰必须要与建筑环境相协调，其中色彩相融性尤其明显和重要。因此选用天然石材时，必须认真考虑所选石材的颜色与纹理，力争取得最佳装饰效果。,天然大理石化学成分为碳酸盐。当大理石长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时，可能使大理石表面的某些物质被侵蚀，从而失去原貌和光泽，影响装饰效果，因此一般大理石板材不宜用于室外装饰。评注建筑工程选用天然石材时，应根据建筑物的类型、使用要求和环境条件，再结合地方资源进行综合考虑。选用天然石材时应满足适用、经济和美观等几方面的要求。#,