土木建筑专业 建筑材料学 习题课02 附解析

分计筛余量（g） 5 100 150 145 80 20
分计筛余（％） a 1 =5/500=1 a 2 =100/500=20 a 3 =150/500=30 a 4 =145/500=29 a 5 =80/500=16 a 6 =20/500=4
累计筛余（％） A 1 =a 1 =1 A 2 =A 1 + a 2 =21 A 3 =A 2 + a 3 =51 A 4 =A 3 + a 4 =80 A 5 =A 4 + a 5 =96 A 6 =A 5 + a 6 =100
例 4-7．什么是石子的最大粒径？工程上石子的最大粒径是如何确定的？ 解：粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。 工程上对混凝土中每立方米水泥用量小于 170 kg 的贫混凝土，采用较大粒径的粗骨料对混凝土强度有利。特别在大体积 混凝土中，采用大粒径粗骨料，对于减少水泥用量、降低水泥水化热有着重要的意义。不过对于结构常用的混凝土，尤其 是高强混凝土，从强度观点来看，当使用的粗骨料最大粒径超过 40mm 后，并无多大好处，因为这时由于减少用水量获得 的强度提高，被大粒径骨料造成的较少粘结面积和不均匀性的不利影响所抵消。因此，只有在可能的情况下，粗骨料最大 粒径应尽量选用大一些。 但最大粒径的确定，还要受到混凝土结构截面尺寸及配筋间距的限制。按《混凝土结构工程施工及验收规范》规定， 混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的 1／4，且不得大于钢筋间最小净距的 3／4。对于混凝土实心板， 骨料的最大粒径不宜超过板厚的 1／2，且不得超过 50mm。 [评注]粗骨料最大粒径增大时，骨料总表面积减小，因此包裹其表面所需的水泥浆量减少，可节约水泥，并且在一定 和易性及水泥用量条件下，能减少用水量而提高混凝土强度。因此，在可能的情况下，粗骨料最大粒径应尽量选用大一些。 最大粒径的选用，除了受结构上诸因素的限制外，还受搅拌机以及输送管道等条件的限制。
例 4-8．砂、石中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质及泥块对混凝土的性质有哪些影响？ 解：砂、石中的粘土、淤泥、细屑等粉状杂质含量增多，为保证拌合料的流动性，将使混凝土的拌合用水量（Ｗ）增大， 即Ｗ／Ｃ增大，粘土等粉状物还降低水泥石与砂、石间的界面粘结强度，从而导致混凝土的强度和耐久性降低，变形增大； 若保持强度不降低，必须增加水泥用量，但这将使混凝土的变形增大。 泥块对混凝土性能的影响与上述粉状物的影响基本相同，但对强度和耐久性的影响程度更大。 [评注] 粘土、淤泥、细屑等粉状杂质本身强度极低，且总表面积很大，因此包裹其表面所需的水泥浆量增加，造成混
例 4-2．配制混凝土应考虑哪些基本要求？ 解：配制混凝土应考虑以下四项基本要求，即： 1.满足结构设计的强度等级要求； 2.满足混凝土施工所要求的和易性； 3.满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； 4.符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。 [评注] 强度要求达到 95%强度保证率；经济原则是在满足强度要求、和易性要求、耐久性要求的前提下，尽量降低高 价材料（水泥）的用量，达到降低成本的目的。
建筑材料
习题课(二）
混凝土 例 4-1．普通混凝土的主要组成材料有哪些？各组成材料在硬化前后的作用如何？ 解：普通混凝土的主要组成材料有水泥、细骨料（砂） 、粗骨料（石）和水。另外还常加入适量的掺合料和外加剂。 在混凝土中，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋 予拌合物一定的流动性、粘聚性，便于施工。在硬化后则起到了将砂、石胶结为一个整体的作用，使混凝土具有一定的强 度、耐久性等性能。砂、石在混凝土中起骨架作用，可以降低水泥用量、减小干缩、提高混凝土的强度和耐久性。
例 4-4．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？ 解：混凝土用砂、石必须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。该反应的结果是在骨料表面生成一种复杂的碱一硅酸凝胶，在潮湿条件下由于凝胶吸水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。
例 4-3．何谓骨料级配？骨料级配良好的标准是什么？ 解：骨料级配是指骨料中不同粒径颗粒的组配情况。 骨料级配良好的标准是骨料的空隙率和总表面积均较小。使用良好级配的骨料，不仅所需水泥浆量较少，经济性好， 而且还可提高混凝土的和易性、密实度和强度。 [评注] 石子的空隙是由砂浆所填充的； 砂子的空隙是由水泥浆所填充的。 砂子的空隙率愈小， 则填充的水泥浆量越少， 达到同样和易性的混凝土混合料所需水泥量较少，因此可以节约水泥。 砂粒的表面是由水泥浆所包裹的。在空隙率相同的条件下，砂粒的比表面积愈小，则所需包裹的水泥浆也就愈少，达 到同样和易性的混凝土混合料，其水泥用量较少。 由此可见，骨料级配良好的标准应当是空隙率小，同时比表面积也较小。
计算细度模数： （ A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 ） 5 A 1 Mx 100 A 1
（ 21 51 80 96 100 ） 5 3 . 43 100 1
根据细度模数，该砂属粗砂。 在级配区内画出该砂的筛分曲线，见图 4-1。该曲线落 在１区（粗砂区）内，说明该砂为粗砂，级配合格。 [评注] Ｍx 在 3.7～3.1 为粗砂，Ｍx 在 3.0～2.3 为中砂，Ｍx 在 2.2～1.6 为细砂，Ｍx 在 1.5～0.7 为特细砂。
百度文库
凝土的流动性降低且大大降低了水泥石与砂、石间的界面粘结强度。 例 4-9．简述石子的连续级配及间断级配的特点？ 解：石子的连续级配是将石子按其尺寸大小分级，其分级尺寸是连续的。连续级配的混凝土一般和易性良好，不易发生离 析现象，是常用的级配方法。 石子的间断级配是有意剔除中间尺寸的颗粒，使大颗粒与小颗粒间有较大的“空档” 。按理论计算，当分级增大时，骨 料空隙率降低的速率较连续级配大，可较好地发挥骨料的骨架作用而减少水泥用量。但容易产生离析现象，和易性较差。 [评注] 颗粒级配对于混凝土的强度、质量、和易性、节约水泥等都具有重要意义。石子的连续级配及间断级配一般 由各种单粒级组合为所要求的级配。单粒级也可与连续级配混合使用，以改善级配或配成较大粒度的连续级配。 例 4-10. 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。 [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。Ｗ／Ｃ越小，碎石同卵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。 例 4-11．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。
例 4-６．某干砂 500g 的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配。 筛孔尺寸（mm） 5.0 2.5 1.25 0.63 筛余量(ｇ) 5 100 150 145 解：计算各筛的分计筛余百分数和累计筛余百分数如下表： 0.315 80 0.16 20
筛孔 尺寸 5.0 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16
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。 [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。 例 4-12. 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 2400ｍg／Ｌ） ，混凝土的凝结速度加快，早期强度提 高，但２８天及后期强度下降（28ｄ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（CＩ－ 约 15000ｍg／L） ，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，混凝土表面会产 生盐析而影响装饰效果。
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。 [评注]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。 例 4-14．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，或采用振动器振捣时， 坍落度可选择小些。 [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。
例 4-5. 为什么在拌制混凝土时，砂的用量应按质量计，而不能以体积计量？ 解：砂子的体积和堆积密度与其含水状态紧密相关。随着含水率的增大，砂颗粒表面包裹着一层水膜，引起砂体积增大。 当砂的含水率为５％～８％时，其体积最大而堆积密度最小，砂的体积可增加 20％～30％。若含水率继续增大，砂表面水 膜增厚， 由于水的自重超过砂粒表面对水的吸附力而产生流动， 并迁入砂粒间的空隙中， 于是砂粒表面的水膜被挤破消失， 砂体积减小。当含水率达２０％左右时，湿砂体积与干砂相近；含水率继续增大，则砂粒互相挤紧，这时湿砂的体积可小 于干砂。 由此可知，在拌制混凝土时，砂的用量应按质量计，而不能以体积计量，以免引起混凝土拌合物砂量不足，出现离析 和蜂窝现象。 [评注] 气干状态的砂随着其含水率的增大，砂颗粒表面形成一层吸附水膜，推挤砂粒分开而引起砂体积增大，这种现 象称为砂的湿胀，其中细砂的湿胀要比粗砂大得多。
例 4-13．什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。 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