目目 录录 水 泥 混 凝 土 习题（一）1 目目 录录 l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？ l解 l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。 l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。 2 目目 录录 l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。 3 目目 录录 l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？ l解 l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。4 目目 录录 l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。 5 目目 录录 l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。 6 目目 录录 例4-3. 为什么不宜用海水拌制混凝土？ l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。 l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。7 目目 录录 例4-4什么是混凝土的和易性？它包括 有几方面涵义？ l解 l 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。8 目目 录录 l 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。 l 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。 l 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。 9 目目 录录 l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。 10 目目 录录 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？ l解 l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。 l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。 11 目目 录录 l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 。 12 目目 录录 例4-6影响混凝土拌合料和易性的因素 有哪些？ l解 l影响混凝土拌合料和易性的因素主要有以下几 个方面： l（）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。 l（）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。13 目目 录录 l（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。 l（）其他影响因素 l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。 14 目目 录录 l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： l（）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。 l（）改善砂、石级配，采用良好级配。 l（）尽可能采用粒径较大的砂、石为好。 l（）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） 。 15 目目 录录 例4-7何谓砂率？何谓合理砂率？影响 合理砂率的主要因素是什么？l解 l砂率是混凝土中砂的质量与砂和石总质量 之比。 l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。16 目目 录录 l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。 l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。 17 目目 录录 l当砂率过大时，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。 18 目目 录录 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。 l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 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。19 目目 录录 l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。20 目目 录录 例4-9影响混凝土强度的主要因素有哪 些？怎样影响？ l解： l影响混凝土抗压强度的主要因素有： l（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。 l （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，提高界面粘结强度 ，因而混凝土的强度高。 21 目目 录录 l（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。 l（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。 l（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。 22 目目 录录 l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 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。23 目目 录录 例4-10提高混凝土强度的主要措施有 哪些？ l解 l提高混凝土强度主要有以下措施： l（） 采用高强度等级水泥； l（） 尽量降低水灰比（）； l（）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。 l（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。24 目目 录录 l（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）。 l（6）加强搅拌和振捣成型。 l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。 25 目目 录录 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）。 l解 l100mm混凝土立方体试件的平均强度为：