课后题(混凝土工艺学)

第二章混凝土制品工艺学1.混凝土制品的基本工艺过程包括哪些？原料的加工与处理主要对物料进行破碎、筛分、磨细、洗选、脱水、预热或预反应，以达到改善颗粒级配、减少粒状物料空隙串、降低含水量、提高温度及洁净度、增大比表面积以及提高活性等目的。

（准备阶段）混凝土的制备工艺将合格的各组分按规定的配合比称量配料并拌合成具有一定均匀性及给定和易性指标的混凝土混合料。

应该将之视为混凝土内部结构形成的正式开始。

搅拌工艺用分段搅拌、轮碾、超声、振动、加热等措施进行活化、改善界面层结构及加速水化反应，以促进结构形成并提高混凝土的强度。

密实成型工艺利用水泥浆凝聚结构的触变性、对浇灌入模的混合料施加外力干扰(振动、离心力、压力等)使之流动．以便充满模型．使制品具有所需的形状．更重要的是使尺寸各异的集料颗粒紧密排列，水泥浆则填充空隙并将之粘结成一坚强整体。

（关键阶段）养护使混凝土结构进一步完善和继续硬化2.影响粉碎的因素有哪些?粒度降低入磨粒度，可以降低粉磨电耗和单位产品破碎粉磨的总电耗。

但是，入磨粒度不能过小，随破碎产品粒度的减小，破碎电耗迅速增加，使破碎和粉磨的总电耗反而增加温度熟料温度对磨机产量与水泥质量都有影响。

入磨物料温度高，物料带入磨内大量热量加之磨机在研磨时，大部分机械能转变为热能，致使磨内温度较高。

而物料的易磨性是随温度升高而降低。

磨内温度高，易使水泥因静电引力而聚结，严重时会粘附研磨体和衬板，从而降低粉磨效率。

试验证明，加入磨物料温度超过50℃。

磨机产量将会受到影响，如超过80℃，水泥磨产量约降低l0%~15%。

水分入磨物料水分对于干法生产的磨机操作影响很大。

入磨物料平均水分达4%，会使磨产量降低20%以上。

严重时甚至会粘堵隔仓板的蓖缝，从而使粉磨过程难以顺利进行。

但物料过于干燥也无必要，不但会增加烘干煤耗，而且保持入磨物料中少量水分，还可以降低磨温，并有利于减少静电，提高粉磨效率。

因此，入磨物料平均水分一般应控制在1．0%~1．5%为宜。

易磨性表示粉磨的难易程度助磨剂作用原理：助磨剂通常是一种表面活性剂，它由亲水基团（如羧基－COOH，羟基－OH）和憎水的非极性基团（如烃链）组成。

在粉碎过程中，助磨剂的亲水集团易紧密地吸附在颗粒表面，憎水集团则一致排列向外，从而使粉体颗粒的表面能降低。

而助磨剂进入粒子的微裂缝中，积蓄破坏应力，产生劈裂作用，从而提高研磨效率。

3.混凝土搅拌机是根据什么原理设计的？目前常用的搅拌机有那几种类型？（1）．重力机理如图2.3所示，在一个圆筒形容器中有两种不同的颗粒：物料A和B。

假设B物料在下,A物料在上，当圆筒以倾斜轴旋转时，A、B两种物料也随之运动，并在重力作用下，力求达到最稳定的状态，各自越过原始接触面，进入原由另一种物料所占有的空间。

最后其相互接触面达到最大程度，即达到了均匀混合。

（自落式搅拌机就是根据这一原理。

）（2）．剪切机理剪切作用的机理是使搅拌的物料在某一部位产生强烈的相对剪切并叠合翻拌，而使拌合物达到搅拌均匀的目的。

（此类搅拌机有强制搅拌机。

）（3）．对流机理在搅拌筒受搅拌器的作用而形成对流混合机理。

物料在垂直圆筒中被搅拌器搅拌时，它是通过对流作用达到均匀混合的。

（如加气混凝土料浆搅拌筒。

）鼓筒式搅拌机（一般只适用于搅拌流动性较大的砼）、双锥式搅拌机（双锥式搅拌机适合于大容量、大骨料、大坍落度混凝土搅拌，在我国多用于水电工程、桥梁工程和道路工程。

）、梨形搅拌机、强制式搅拌机（特别适合拌和干硬性混凝土、高强混凝土和轻骨料混凝土。

）等。

自落式搅拌机根据构造不同分为鼓筒形搅拌机和双锥式搅拌机。

自落式搅拌机多用于搅拌塑性混凝土和低流动性混凝土。

4.混凝土长途运输为什么会离析？混凝土运输车运输混凝土为什么不会产生离析？因为运输过程有振动。

在混凝土搅拌站装入混凝土后，由于搅拌筒内有两条螺旋状叶片，在运输过程中搅拌筒始终不停地做慢速转动使筒内的混凝土拌合物可连续得到搅拌，以防止混凝土离析，运至浇筑地点，搅拌筒反转即可迅速卸出混凝土。

第四章成型工艺1.密实成型工艺定义、分类和使用范围。

由搅拌制备的混凝土混合料，在浇灌入模之后必须随即用有效的方法使之密实成型，才能赋予混凝土一定的外形和内部结构，以保证混凝土构件的质量。

1.振动密实成型；此工艺方法设备简单，密实效果较好，能保证混凝土达到良好的密实度，不仅在预制混凝土构件密实成型过程中，而且在现浇混凝土构件的密实成型过程中得到广泛应用。

2.压制密实成型；3.离心脱水密实成型；此种工艺适用于制造不同直径和长度的管状制品，例如管材、电杆、管桩及管、柱等。

4.真空脱水密实成型；该工艺目前在现浇混凝土方面应用较广，如道路、现浇楼板、停车场、飞机跑道以及水工构筑物等；在预制混凝土构件方面，如砌块、平板、梁、柱、管以及大型空间构件等也有所采用。

5.其他密实成型工艺（如浇注、抄取、浸渍、喷射、减压注浆、压力灌浆等）2. 讨论分析振动密实成型工艺原理。

（1）水泥胶体的触变作用胶体粒子扩散层中的弱结合水，由于受到荷电粒子的作用而吸附于胶体粒子的表面，当受到外力干扰时（如振动作用、搅拌作用），这部分吸附水解吸附，变成自由水，使混合料呈现塑性性质，即触变作用，使胶体由凝胶转变为溶胶。

（2）颗粒间粘结力的破坏混凝土混合料中存在大量连通的微小孔隙，从而组成错综复杂的微小通道，由于部分自由水的存在，在孔隙的水和空气的分界面上就产生表面张力，从而使粒子相互靠近，形成一定的结构强度，即产生了颗粒间的粘结力。

在振动作用下，颗粒的接触点松开，破坏了微小通道，释放出部分自由水，从而破坏了颗粒间的粘结力，使混合料易于流动。

（3）颗粒间机械啮合力的破坏由于混合料中颗粒粒子的直接接触，其机械啮合力极大，内阻大大加强，在振动所做的功的作用下，颗粒间的接触点松开，从而大大降低了颗粒间的摩擦力和粘结力，破坏了原先的堆积构架，使混合料易于流动。

综上所述，振动作用实质上是使混凝土混合料的内阻大大降低，释放出部分吸附水和自由水，从而使混合料部分或全部液化。

3. 讨论分析离心脱水密实成型工艺原理。

定义：利用模型在离心机上高速旋转，模型内的混凝土混合料受离心力的作用，脱去部分水分而密实成型。

离心密实成型是流动性混凝土混合料成型工艺中的一种机械脱水密实成型工艺。

特点：是由离心力将混合料挤向模壁，从而排出混合料中的空气和多余的水分（20～30%），使其密实并获得较高的强度。

应用：此种工艺适用于制造不同直径和长度的管状制品，例如管材、电杆、管桩及管、柱等。

第五章养护1. 混凝土养护工艺的定义、分类。

定义：混凝土拌合物经浇注振捣密实后，逐步硬化并形成内部结构，为使已密实成型的混凝土能正常完成水泥的水化反应并获得所需的物理力学性能及耐久性指标，所采取的工艺措施称为混凝土的养护工艺。

分类标准养护：标准养护是指在温度为20±3℃，相对湿度为90％以上的潮湿环境或水中的条件下进行的养护，这是目前试验室常用的方法。

自然养护：在自然气候条件（平均气温高于＋5℃）下，于一定时间内采取覆盖保湿、浇水润湿、防风防干、保温防冻等措施养护混凝土的工艺，称为自然养护。

快速养护：标准养护及自然养护时混凝土硬化缓慢，因此凡是能加速混凝土强度发展过程的工艺措施，均属于快速养护。

2. 试述热养护过程中混凝土的化学及物理化学和物理变化。

1.硅酸盐水泥在蒸养过程中的化学变化当温度升高时，硅酸盐的溶解度增大，水泥水化反应加速。

通过对Ca(OH)2析出量及结合水量的测定表明：80℃蒸养与20℃蒸养时的水化过程相比，水化反应加速了5倍，100℃时加速了9倍，但水化过程进行的总规律未发生根本变化，只是各水化期的延续时间随温度的升高而缩短。

同时，随着养护时间的延续，温度加速水泥水化进程的影响效果逐渐减小。

这是因为水化产物在未水化的水泥颗粒周围形成的屏蔽膜阻碍了水分子向未水化颗粒的渗入，使内扩散减慢。

其主要组成为：以C-S-H为主的C-S-H微晶或非晶型水化硅酸钙，Ca(OH)2及由碳化生成的CaCO3；还有少量的C2SH2和C2SH(B)以及其他以亚稳定相生成的水化硅酸钙；铝酸盐及铁铝酸盐水化生成的钙矾石、C3AH6和C4AH11-19水化铝酸钙。

C3S及C4AF是蒸汽养护后获得较高强度的决定性矿物，C2S则对后期强度其较大作用。

水化反应时的介质温度、湿度条件对水化物的组成及形成过程有一定的影响，如液相的溶度及过饱和度、熟料矿物的溶解度、被溶解的氧化物（CaO、SO2、Al2O3）的比例等。

在蒸汽养护的条件下，这些因素的影响只表现在水化硅酸盐碱度的提高及水化相数量关系等的微小变化上。

此外，C3S在50℃水化时可能出现强度较低的高碱度亚稳中间相。

水化硫铝酸钙的稳定性虽然较铝酸钙及铁铝酸钙高，但在热养护时也不稳定。

低硫型易分解为低强度的水化铝酸钙C3AH6及石膏。

温度为70～110℃时，在CaO浓度较低的溶液中，高硫型硫铝酸钙AFt脱水时，无论石膏掺量如何，均将分解。

2.硅酸盐水泥在蒸养过程中的物理化学变化水泥颗粒屏蔽膜的增厚和增密晶体颗粒的粗化新生物细度的减小等方面。

（新生物粒子的分散度及其在单位体积中的浓度，以及新生物填充水泥石自由空间的的程度。

恒温养护时间越长，温度越高，新生物的结构越粗。

水泥水化过程中新生物粒子增大的过程称为粗化。

其原因有二：一是新生物从溶液中积聚成较大粒子，一是可能由较小的或结构中有缺陷的粒子再结晶，特别是在原始矿物和水的作用已经完成了的区域。

新生物溶解度越高，系统的温度越高，则再结晶的过程也越迅速，粒子尺寸也越大。

）3.热养护过程中混凝土的物理变化各组分的热膨胀新成型的混凝土的组分有集料、水、水泥浆和吸入的湿空气，这些组分受热均要膨胀。

混凝土气相和液相体积的热膨胀及各组分的不均匀热膨胀，导致混凝土产生体积膨胀和结构的内应力。

热质传输过程混凝土热养护时，主要有接触加热和经模板加热两种加热方法。

降温降压期内，混凝土的结构基本定型。

在其内部发生的变化主要有：温差的产生、水分的汽化、体积的收缩和拉应力的出现。

混凝土的减缩及干缩。

水泥水化过程中，无水熟料矿物变为水化物，固相体积增大，但“水泥—水”体系的总体积却减小，这种由化学反应所导致的体积减小称为化学减缩。

在低湿介质升温过程中，混凝土由于失水而发生收缩，微管中的弯月面所产生的微管压力是其主要原因，故称干缩或微管收缩。

综上所述，升温时，由于蒸汽的冷凝，体积变形的特征是湿热膨胀。

降温时则发生失水收缩，此时存在一个临界湿度。

混凝土失水至临界湿度以前，并无收缩发生。

常压蒸养的降温期，混凝土虽有失水，但与临界湿度相差不大，即使干缩，其数值也较小，故可用残余变形评价其结构破坏程度。

3. 讨论影响蒸养混凝土强度的因素。

（一）水泥成分和细度提高蒸汽养护混凝土的强度的首要途径应从熟料的矿物成分、水泥细度、掺合料几方面来研究。