土木工程材料复习思考题答案（第四章）

土木工程材料复习思考题答案

第四章 混凝土

1. 砂的级配与粗细度有什么区别和联系？

答：区别：砂的级配是指砂中不同粒径颗粒的分布情况，砂的粗细程度是指

不同粒径的颗粒混在一起的平均粗细程度。

联系：砂的颗粒级配和粗细程度都用筛分测定，砂的粗细程度用细度模

数表示，细度模数越大，表示砂越粗，细度模数Mx=3.7～3.1为粗砂； Mx=3.0～2.3为中砂； Mx=2.2～1.6为细砂。砂的细度模数并不能反映其级配的优劣，细度模数相同的砂，级配可以很不相同。所以，配制混凝土时必须同时考虑砂的颗粒级配和细度模数。

2. 简述减水剂的作用机理，并讨论掺入减水剂可获得的技术经济效果。改善混凝土拌合物和易性的措施有哪些？

答：减水剂的作用机理：减水剂是一种表面活性剂，它的分子是由亲水基团和憎水基团两部分构成。当水泥加水拌合后，若无减水剂，则由于水泥颗粒之间分子凝聚力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，将一部分拌合水（游离水）包裹在水泥颗粒的絮凝结构内，从而降低混凝土拌合物的流动性。如果在水泥浆中加入减水剂，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，形成吸附膜，使水泥颗粒表面带有相同的电荷，在电性斥力作用下，使水泥颗粒分开从而将絮凝结构内地游离水释放出来，在不增加有水的情况下，增加了有效用水量，提高了混凝土的流动性。另外，减水剂还能在水泥颗粒表面形成一层溶剂水膜，在水泥颗粒间起到很好的润滑作用。 掺入减水剂可获得的技术经济效果：

a. 在水泥用量、坍落度一定时，可减少用水量，改善强度、抗渗性（不透 水性）以及耐久性；

b. 在达到要求的坍落度情况下，可减少水泥用量而不需改变水灰比，有利

于降低成本；

c. 降低水化热，防止大体积混凝土因内外温差而引起裂缝；

d. 在水泥和水的用量不变情况下，可提高混凝土拌合物流动性，易于浇注。 改善混凝土拌合物和易性的措施：要使混凝土获得良好的和易性，首先必须使用粗细适中，级配良好的粗细骨料；同时采用合适砂率、单位用水量、

水灰比；在需要达到较高流动性时采用掺加减水剂的方法。

3. 对下列混凝土工程及制品采用哪一类外加剂较为合适，其理由何在？ 大体积混凝土，高强混凝土，现浇普通混凝土，预制构件用的混凝土，抢修用的混凝土，有抗冻要求的混凝土，冬季施工用的混凝土。

答：大体积混凝土适合掺入的外加剂为：⑴缓凝型减水剂、⑵缓凝剂、⑶引

气剂、⑷膨胀剂（大型设备基础）。理由是：掺入这些外加剂可以起到以下作用：①降低水泥初期水化热；②延缓混凝土凝结时间；③减少水泥用量；④避免干缩裂缝。

高强混凝土适合掺入的外加剂为：高效减水剂。理由是：掺入高效减水剂可以起到以下作用：①减少单位体积混凝土的用水量，提高混凝土的强度；②提高施工性能，以便用普通的成型工艺施工；③减少单位体积混凝土的水泥用量，减少混凝土的徐变和收缩；④以强度等级不太高的水泥代替高强度等级水泥配制高强度混凝土。

现浇普通混凝土适合掺入的外加剂为：减水剂。理由是：掺入减水剂可以起到以下作用：①在水泥用量、坍落度一定时，可减少用水量，改善强度、抗渗性（不透水性）以及耐久性；②在达到要求的坍落度情况下，可减少水泥用量而不需改变水灰比，有利于降低成本；③降低水化热；④在水泥和水的用量不变情况下，可提高混凝土拌合物流动性，易于浇注。

预制构件用的混凝土适合掺入的外加剂为：⑴普通减水剂、⑵早强型减水剂、⑶高强减水剂、⑷引气减水剂。理由是：掺入这些减水剂可以起到以下作用：①缩短生产周期，提高产量；②节约水泥5%～15%；③改善工作性能，提高构件质量。

抢修用的混凝土适合掺入的外加剂为：早强剂。理由是：掺入早强剂可以起到以下作用：加速混凝土早期强度发展。

有抗冻要求的混凝土适合掺入的外加剂为：⑴引气减水剂、⑵引气剂、⑶减水剂。理由是：掺入这些外加剂可以起到以下作用：①引入适量的微气泡，缓冲冰胀应力；②减小混凝土水灰比，提高混凝土抗冻融能力。 冬季施工用的混凝土适合掺入的外加剂为：⑴不受冻害的地区，加入早强减水剂或单掺早强剂；⑵有防冻要求的地区，应选用防冻剂；⑶早强剂+防冻剂；⑷引气减水剂+早强剂+防冻剂。理由是：掺入这些外加剂可以起到以下作用：①加快施工进度，提高构件质量；②防止冻害。

4. 影响混凝土强度的主要因素是什么？

答：⑴ 水泥强度等级和水灰比； ⑵ 骨料； ⑶ 龄期； ⑷ 养护； ⑸ 其

它（如外加剂、混合材、湿热处理方式、施工方法等）。 5. 解释下列有关混凝土抗压强度的几个名词：

立方体试件抗压强度，标准立方体试件抗压强度，抗压强度代表值，抗压强度标准值，强度等级，设计强度，配制强度，轴心抗压强度。 答：立方体试件抗压强度：是指以边长为150mm的立方体试件，在标准条件下（温度20±3℃，相对湿度＞90%或水中）养护至28d龄期，在一定条件下加压至破坏，以试件单位面积承受的压力作为混凝土的抗压强度，对于非标准尺寸的立方体试件，可采用折算系数折算成标准试件的强度值。 标准立方体试件抗压强度：是指以边长为150mm的立方体试件，在标准条件下（温度20±3℃，相对湿度＞90%或水中）养护至28d龄期，在一定条件下加压至破坏，以试件单位面积承受的压力作为混凝土的抗压强度。 抗压强度代表值：在混凝土强度评定时，当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，应有连续的三组试件组成一个验收批。其抗压强度代表值，应符合下列规定： ⑴取三个试件抗压强度的算术平均值为该组试件的抗压强度代表值； ⑵当一组试件中抗压强度的最大值或最小值与中间值之差超过中间值的15%时，则中间值为该组试件的抗压强度代表值；

⑶当一组试件中抗压强度的最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15%时，该组试件的抗压强度不应作为评定的依据（无抗压强度代表值）。 抗压强度标准值：是按标准方法测得的，具有95%保证率的立方体试件抗压强度。

强度等级：混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。我国现行规范规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C10，C15，C20，C25，C30，C40，C45，C50，C55，C60等强度等级。 设计强度：混凝土构件设计时确定的，该混凝土的强度等级值。 配制强度：如果所配制的混凝土平均强度等于设计要求的强度等级标准值，则其强度保证率只有50% 。因此，要达到高于50%的强度保证率，混凝土的配制强度必须高于设计要求的强度等级标准值。混凝土配制强度 fcu,0=fcu,k+tσ 。

轴心抗压强度：由棱柱体（我国目前采用150mm×150mm×300mm的棱柱体。如有必要，也可采用非标准尺寸的棱柱体，但其高与宽之比应在2～3的范围内）试件测得的抗压强度。

6. 某工程设计要求混凝土强度等级C25，工地1个月内按施工配合比先后取样制备了30组立方体试件，测得每组三个试件抗压强度代表值（MPa）为：26.5 ，26.0 ，29.5 ，27.5 ，24.0 ，25.0 ，26.7 ，25.2 ，27.7 ，29.5 ， 26.1 ，28.5 ，25.6 ，26.5 ，27.0

24.1 ，25.3 ，29.4 ，27.0 ，29.3 ，25.1 ，26.0 ，26.7 ，27.7 ，28.0 ， 28.2 ，28.5 ，26.5 ，28.5 ，28.8

请计算该批混凝土强度的平均值、标准差、保证率，并评定该工程的混凝土能否验收和生产质量水平。 解：⑴该批混凝土强度的平均值：

fcu=（26.5+26.0+29.5+27.5+24.0+25.0+26.7+25.2+27.7+29.5+26.1+28.5 +25.6+26.5+27.0+24.1+25.3+29.4+27.0+29.3+25.1+26.0+26.7+27.7+28.0 +28.2+28.5+26.5+28.5+28.8）/30 = 27.2 MPa ⑵该批混凝土强度的标准差： Sf?

cu??fcu,i?fcu?i?1n2n?1(26.5?27.2)2?(26.0?27.2)2?????(28.5?27.2)2?(28.8?27.2)2?30?1 0.72?1.22?????1.32?1.62?

30?1cu?0.5?1.4?????1.7?2.675.1??2.6?1.62929 因为计算出的 Sf?1.6?0.06fcu,k?0.06?25?1.5S 所以批混凝土强度的标准差： f?1.6cu⑶该批混凝土强度的保证率：

P?N028?100%??100%?93%N30 ⑷评定该工程的混凝土能否验收和生产质量水平： 因为： fcu??1Sf?27.2?1.6?1.6?24.6cu0.9fcu,k?0.9?25?22.5所以： fcu??1Sf?0.9fcu,kcu 因为： 所以：

fcu,min=24.0fcu,min??2fcu,k?2fcu,k?0.85?25?21.3