建筑材料混凝土习题.ppt
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1、1,水 泥 混 凝 土习题(一),2,例4-1.普通混凝土中使用卵石或碎石,对混凝土性能的影响有何差异?解 碎石表面粗糙且多棱角,而卵石多为椭球形,表面光滑。碎石的内摩擦力大。在水泥用量和用水量相同的情况下,碎石拌制的混凝土由于自身的内摩擦力大,拌合物的流动性降低,但碎石与水泥石的粘结较好,因而混凝土的强度较高。在流动性和强度相同的情况下,采用碎石配制的混凝土水泥用量较大。而采用卵石拌制的混凝土的流动性较好,但强度较低。当水灰比大于0.65时,二者配制的混凝土的强度基本上没有什么差异,然而当水灰比较小时强度相差较大。,3,评注 碎石与水泥石的粘结性好,这对配制高强混凝土特别有利。越小,碎石同卵
2、石的界面粘结程度的差异越大,对混凝土强度的影响也越大。此外一般情况下,碎石的强度高于卵石的强度,这对提高混凝土的强度也是有利的。,4,例4-2为什么不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土?为什么不宜用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土?解 采用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时,只需少量的水泥或较大的水灰比就可满足强度要求,但却满足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制低强度等级的混凝土。,5,用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土时,一是很难达到要求的强度,二是需采用很小的水灰比或者说水泥用量很大,因而硬化后混凝土的干缩变形和徐变
3、变形大,对混凝土结构不利,易于干裂。同时由于水泥用量大,水化放热量也大,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制高强度等级的混凝土。,6,评注 若用低强度水泥来配制高强度混凝土,为满足强度要求必然使水泥用量过多。这不仅不经济,而且使混凝土收缩和水化热增大还将因必须采用很小的水灰比而造成混凝土太干,施工困难,不易捣实,使混凝土质量不能保证。如果用高强度水泥来配制低强度混凝土,单从强度考虑只须用少量水泥就可满足要求,但为了又要满足混凝土拌合物和易性及混凝土耐久性要求,就必须再增加一些水泥用量。这样往往产生超强现象,也不经济。当在实际工程中因受供应条件限制
4、而发生这种情况时,可在高强度水泥中掺入一定量的掺合料(如粉煤灰)即能使问题得到较好解决。,7,例4-3.为什么不宜用海水拌制混凝土?,解:用海水拌制混凝土时,由于海水中含有较多硫酸盐(SO42 约2400g),混凝土的凝结速度加快,早期强度提高,但天及后期强度下降(28强度约降低10),同时抗渗性和抗冻性也下降。当硫酸盐的含量较高时,还可能对水泥石造成腐蚀。同时,海水中含有大量氯盐(C 约15000gL),对混凝土中钢筋有加速锈蚀作用,因此对于钢筋混凝土和预应力混凝土结构,不得采用海水拌制混凝土。评注对有饰面要求的混凝土,也不得采用海水拌制,因为海水中含有大量的氯盐、镁盐和硫酸盐,混凝土表面会
5、产生盐析而影响装饰效果。,8,例4-4什么是混凝土的和易性?它包括有几方面涵义?,解 和易性是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀,不发生分层离析、泌水等现象,适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业,并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。和易性包括流动性、粘聚性和保水性三方面的涵义。,9,流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣力的作用下,能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。粘聚性是指混凝土拌合物内部组分间具有一定的粘聚力,在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象,而使混凝土能保持整体均匀的性能。保水性是指混凝土拌合物具有一定的保持内部水分的能力,在施工过程中不致产生严重的泌水现象的性能。,10,评注
6、 混凝土拌合物的流动性、粘聚性及保水性,三者是互相关联又互相矛盾的,当流动性很大时,则往往粘聚性和保水性差,反之亦然。因此,所谓拌合物和易性良好,就是要使这三方面的性质在某种具体条件下,达到均为良好,亦即使矛盾得到统一。,11,例4-5混凝土的流动性如何表示?工程上如何选择流动性的大小?,解混凝土拌合物的流动性以坍落度或维勃调度作为指标。坍落度适用于流动性较大的混凝土拌合物,维勃稠度适用于干硬的混凝土拌合物。工程中选择混凝土拌合物的坍落度,主要依据构件截面尺寸大小、配筋疏密和施工捣实方法等来确定。当截面尺寸较小或钢筋较密,或采用人工插捣时,坍落度可选择大些。反之,如构件截面尺寸较大,钢筋较疏,
7、或采用振动器振捣时,坍落度可选择小些。,12,评注 正确选择混凝土拌合物的坍落度,对于保证混凝土的施工质量及节约水泥,有重要意义。在选择坍落度时,原则上应在不妨碍施工操作并能保证振捣密实的条件下,尽可能采用较小的坍落度,以节约水泥并获得质量较高的混凝土。,13,例4-6影响混凝土拌合料和易性的因素有哪些?,解影响混凝土拌合料和易性的因素主要有以下几个方面:()水泥浆的数量。水泥浆越多则流动性越大,但水泥浆过多时,拌合料易产生分层、离析,即粘聚性明显变差。水泥浆太少则流动性和粘聚性均较差。()水泥浆的稠度。稠度大则流动性差,但粘聚性和保水性则一般较好。稠度小则流动性大,但粘聚性和保水性较差。,1
8、4,(3)砂率。砂率大则骨料的比表面积大,使流动性降低或需增加用水量,但粘聚性和保水性好。砂率小则流动性提高,但粘聚性和保水性降低。砂率过小时则流动性也降低。合理砂率(最佳砂率),有最大的流动性。()其他影响因素水泥品种,骨料种类,粒形和级配以及外加剂等,都对混凝土拌合物的和易性有一定影响。,15,评注 在工程实践中要改善混凝土和易性,一般可采取如下四条措施:()尽可能降低砂率,采用合理砂率,有利于提高混凝土质量和节约水泥。()改善砂、石级配,采用良好级配。()尽可能采用粒径较大的砂、石为好。()保持水灰比不变的情况下,增加水泥浆用量或加入外加剂(一般指的是减水剂)。,16,例4-7何谓砂率?
9、何谓合理砂率?影响合理砂率的主要因素是什么?,解砂率是混凝土中砂的质量与砂和石总质量之比。合理砂率是指用水量、水泥用量一定的情况下,能使拌合料具有最大流动性,且能保证拌合料具有良好的粘聚性和保水性的的砂率。或是在坍落度一定时,使拌合料具有最小水泥用量的砂率。,17,影响合理砂率的主要因素有砂、石的粗细,砂、石的品种与级配,水灰比以及外加剂等。石子越大,砂子越细、级配越好、水灰比越小,则合理砂率越小。采用卵石和减水剂、引气剂时,合理砂率较小。评注 砂率表示混凝土中砂子与石子二者的组合关系,砂率的变动,会使骨料的总表面积和空隙率发生很大的变化,因此对混凝土拌合物的和易性有显著的影响。,18,当砂率
10、过大时,骨料的总表面积和空隙率均增大,当混凝土中水泥浆量一定的情况下,拌合物就显得干稠,流动性就变小,如要保持流动性不变,则需增加水泥浆,就要多耗用水泥。反之,若砂率过小,则拌合物中显得石子过多而砂子过少,形成砂浆量不足以包裹石子表面,并不能填满石子间空隙。使混凝土产生粗骨料离析、水泥浆流失,甚至出现溃散等现象。,19,例4-8现场浇灌混凝土时,严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水,试从理论上分析加水对混凝土质量的危害。,解:现场浇灌混凝土时,施工人员向混凝土拌合物中加水,虽然增加了用水量,提高了流动性,但是将使混凝土拌合料的粘聚性和保水性降低。特别是因水灰比的增大,增加了混凝土内部的毛细孔隙
11、的含量,因而会降低混凝土的强度和耐久性,并增大混凝土的变形,造成质量事故。故现场浇灌混凝土时,必须严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水。,20,评注 不能采用仅增加用水量的方式来提高混凝土的流动性。施工现场万一必须提高混凝土的流动性时,必须在保证水灰比不变的情况下,既增加用水量,又增加水泥用量。,21,例4-9影响混凝土强度的主要因素有哪些?怎样影响?,解: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。采用粒径较大、级配较好且干净的碎石和砂时,可降低水灰比,提高界面
12、粘结强度,因而混凝土的强度高。,22,(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结硬化来实现的。温度适宜、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强烈时混凝土强度较高。,23,评注 水灰比(WC)是影响混凝土抗压强度的最主要的因素。这种影响从实质上是水灰比影响了混凝土的孔隙率,即混凝土内水泥石的孔隙率。水灰比越大,则混凝土中水泥石的毛细孔隙率越大,因而强度越低。同时当水灰比较大时,水易在粗骨料的下表面聚集,形成具有一定厚度
13、的水层,即界面裂纹(或界面孔隙),降低了界面粘结强度,从而使混凝土的强度下降。,24,例4-10提高混凝土强度的主要措施有哪些?,解提高混凝土强度主要有以下措施:()采用高强度等级水泥;()尽量降低水灰比();()采用级配良好且干净的砂和碎石。高强混凝土宜采用最大粒径较小的石子。(4)掺加高效减水剂和掺合料。若要提高早期强度也可以掺加早强剂。,25,(5)加强养护,保证有适宜的温度和较高的湿度。也可采用湿热处理(蒸汽养护)来提高早期强度(对掺活性混合材料多的水泥还可提高后期强度)。(6)加强搅拌和振捣成型。评注 以 硅灰等量取代混凝土中的水泥,并同时掺入高效减水剂,可配制出 100MPa的高强
14、度混凝土。硅灰又称凝聚硅灰或硅粉。硅灰成分中,SiO2含量高达以上,主要是非晶态的无定形SiO2,火山灰活性极高。硅灰中的SiO2在早期即可与Ca(OH)2发生反应,生成水化硅酸钙,大大提高混凝土强度。,26,例4-11现场质量检测取样一组边长为100的混凝土立方体试件,将它们在标准养护条件下养护至28天,测得混凝土试件的破坏荷载分别为 306、286、270KN。试确定该组混凝土的标准立方体抗压强度、立方体抗压强度标准值,并确定其强度等级(假定抗压强度的标准差为3.0a)。,解100mm混凝土立方体试件的平均强度为:,27,评注边长为100mm混凝土立方体试件的强度换算系数为0.95;混凝土
15、立方体抗压强度标准值为具有95%强度保证率的混凝土抗压强度值。95%强度保证率的概率度t为1.645。,28,例4-12配制混凝土时,制作10cm10cm10cm立方体试件 块,在标准条件下养护7d后,测得破坏荷载分别为140kN、135kN、140kN,试估算该混凝土28d的标准立方体抗压强度。,解:7龄期时:10CM混凝土立方体的平均强度为:,29,30,评注 实践证明,由中等强度等级的普通水泥配制的混凝土,在标准养护条件下,其强度发展大致与其龄期的常用对数成正比关系,其经验估算公式如下:,31,例4-13.混凝土产生干缩湿胀的原因是什么?影响混凝土干缩变形的因素有哪些?,解:混凝土在干燥
16、空气中存放时,混凝土内部吸附水分蒸发而引起凝胶体失水产生紧缩,以及毛细管内游离水分蒸发,毛细管内负压增大,也使混凝土产生收缩,称为干缩;混凝土在水中硬化时,体积不变,甚至有轻微膨胀,称为湿胀。这是由于凝胶体中胶体粒子的吸附水膜增厚,胶体粒子间距离增大所致。,32,影响混凝土干缩的因素有:水泥品种和细度、水灰比、水泥用量和用水量等。火山灰质硅酸盐水泥比普通硅酸盐水泥干缩大;水泥越细,收缩也越大;水泥用量多,水灰比大,收缩也大;混凝土中砂石用量多,收缩小;砂石越干净,捣固越好,收缩也越小。评注 毛细孔隙和凝胶的存在造成混凝土在干燥时产生收缩,而毛细孔隙和凝胶的多少都直接与水灰比和水泥用量有关。故影
17、响干缩的主要因素为水灰比和水泥用量。,33,例4-14试述混凝土的受压变形破坏特征及其破坏机理。,解:混凝土在外力作用下的变形和破坏过程,也就是内部裂缝的发生和发展过程。混凝土的受压变形破坏特征如下:阶段:荷载到达“比例极限”(约为极限荷载的)以前、界面裂缝无明显变化,荷载与变形比较接近直线关系。II阶段:荷载超过“比例极限”以后,界面裂缝的数量、长度和宽度都不断增大,界面借摩阻力继续承担荷载,但尚无明显的砂浆裂缝。此时,变形增大的速度超过荷载增大的速度,荷载与变形之间不再为线性关系。,34,III阶段:荷载超过“临界荷载”(约为极限荷载的7090)以后,界面裂缝继续发展,开始出现砂浆裂缝,并
18、将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂缝。此时,变形增大的速度进一步加快,荷载一变形曲线明显地弯向变形轴方向。IV阶段:荷载超过极限荷载以后,连续裂缝急速发展,此时,混凝土的承载能力下降,荷载减小而变形迅速增大,以至完全破坏,荷载一变形曲线逐渐下降而最后结束。,35,评注 硬化后的混凝土在未施加荷载前,由于水泥水化造成的化学收缩和物理收缩引起的砂浆体积的变化,在粗骨料与砂浆界面上产生了拉应力,同时混凝土成型后的泌水聚积于粗骨料的下缘,混凝土硬化后形成为界面裂缝。混凝土受外力作用时,其内部产生了拉应力且在微裂缝顶部形成应力集中,随着拉应力的逐渐增大,导致微裂缝的进一步延伸、汇合、扩大,形成可见的裂缝
19、,致使混凝土结构丧失连续性而遭到完全破坏。,36,例4-15什么是混凝土材料的标准养护、自然养护、蒸汽养护、压蒸养护?,解:标准养护是指将混凝土制品在温度为20士2,相对湿度大于95的标准条件下进行的养护。评定强度等级时需采用该养护条件。,37,自然养护是指对在自然条件(或气候条件)下的混凝土制品适当地采取一定的保温、保湿措施,并定时定量向混凝土浇水,保证混凝土材料强度能正常发展的一种养护方式。蒸汽养护是将混凝土材料在小于100的高温水蒸汽中进行的一种养护。蒸汽养护可提高混凝土的早期强度,缩短养护时间。压蒸养护是将混凝土材料在816大气压下,175203的水蒸汽中进行的一种养护。压蒸养护可大大
20、提高混凝土材料的早期强度。,38,评注 养护对混凝土强度发展有很大的影响。升高温度,水泥的水化加速,强度发展加快,但温度过高对用硅酸盐水泥和普通水泥拌制的混凝土的后期强度的发展有不利影响。温度降低,则水泥水化减慢,早期强度将明显降低。湿度同样是混凝土强度正常发展的必要条件。混凝土的抗压强度是在标准养护条件下养护后测得的值。自然养护和蒸汽养护属于非标准养护条件,强度值有一定的随意性。压蒸养护需要的蒸压釜设备比较庞大。仅在生产硅酸盐混凝土制品时应用。,水 泥 混 凝 土习题(二),一、填空题,1、砂石颗粒级配的含义是()。骨料级配不良,将使配制的混凝土()较差和()较低。2、混凝土配合比设计的三个
21、重要参数是:()、()和()。3、混凝土配合比设计中/由()和()确定。4、混凝土拌合物坍落度的选择原则是:在不妨碍()、并能保证()的条件下,尽可能采用较()的坍落度。,一、填空题,1、砂石颗粒级配的含义是(颗粒粗细搭配)。骨料级配不良,将使配制的混凝土(和易性)较差和(强度)较低。2、混凝土配合比设计的三个重要参数是:(水灰比)、(单位用水量)和(砂率)。3、混凝土配合比设计中/由(强度)和(耐久性)确定。4、混凝土拌合物坍落度的选择原则是:在不妨碍(施工操作)、并能保证(振捣密实)的条件下,尽可能采用较(小)的坍落度。,5、配制混凝土需用()砂率,这样可以在水泥用量一定的情况下,获得最大
22、的(),或者在()一定的情况下,()最少。6、混凝土耐久性主要包括(),(),(),()等。7、混凝土拌合物的和易性包括()、()和()三方面的含义,其中()可采用坍落度和维勃稠度表示,()和()凭经验目测。,5、配制混凝土需用(合理)砂率,这样可以在水泥用量一定的情况下,获得最大的(流动性),或者在(和易性)一定的情况下,(水泥)最少。6、混凝土耐久性主要包括(抗渗性),(抗冻性),(抗侵蚀性),(抗碳化)等。7、混凝土拌合物的和易性包括(流动性)、(保水性)和(粘聚性)三方面的含义,其中(流动性)可采用坍落度和维勃稠度表示,(保水性)和(粘聚性)凭经验目测。,8、设计混凝土配合比应同时满足
23、()、()、()和()等四项基本要求。9、砂子的级配曲线表示(),细度模数表示()。配制混凝土用砂一定要考虑()和()都符合要求。10、组成混凝土的原材料有()、()、()和()。水泥浆起()、()作用;骨料起()作用。,8、设计混凝土配合比应同时满足(强度)、(耐久性)、(和易性)和(经济性)等四项基本要求。9、砂子的级配曲线表示(砂子的颗粒级配),细度模数表示(砂子的颗粒粗细程度)。配制混凝土用砂一定要考虑(砂子的颗粒级配)和(砂子的粗细程度)都符合要求。10、组成混凝土的原材料有(水泥)、(砂子)、(石子)和(水)。水泥浆起(润滑)、(胶结)作用;骨料起(骨架)作用。,11、骨料的最大粒
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