经典混凝土习题及解答.doc

1.掌握砂颗粒级配、细度模数的概念及测试和计算方法。 砂的颗粒级配是指不同粒径的的砂粒搭配比例。 砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合体平均粒径大小。通常用细度模数(Mx)表示，其值并不等于平均粒径，但能较准确反映砂的粗细程度。 砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析方法测定，用细度模数表示粗细，用级配区表示砂的级配。 用一套孔径为4.75，2.36，1.18，0.600，0.300，0.150mm的标准筛，将500克干砂由粗到细依次过筛，称量各筛上的筛余量mi(g)，计算各筛上的分计筛余率ai(%)，再计算累计筛余率Ai(%)。ai和Ai的计算关系见下表。筛孔尺寸(mm)筛余量(g)分计筛余(%)累计筛余(%)4.752.361.180.6000.3000.150m1m2m3m4m5m6a1=m1/ma2=m2/ma3=m3/ma4=m4/ma5=m5/ma6=m6/mA1=a1A2=A1+a2A3=A2+a3A4=A3+a4A5=A4+a5A6=A5+a6底盘m底m=m1+m2+m3+m4+m5+m6+m底细度模数根据下式计算(精确至0.01)：根据细度模数Mx大小将砂按下列分类：Mx3.7 特粗砂；Mx=3.13.7粗砂；Mx=3.02.3中砂；Mx=2.21.6细砂；Mx=1.50.7特细砂。砂的颗粒级配根据0.600mm筛孔对应的累计筛余百分率A4，分成区、区和区三个级配区。级配良好的粗砂应落在区；中砂应落在区；细砂应落在区。除了4.75mm和0.600mm对应的累计筛余率外，其余各档允许有5%的超界，当某一筛档累计筛余率超界5%以上时，说明砂级配很差，视作不合格。 表4-4 砂的颗粒级配区范围筛孔尺寸（mm）累计筛余（%） 区 区 区10.00004.751001001002.363552501501.18653550102500.6008571704140160.3009580927085550.1501009010090100902.掌握石子最大粒径、针片状、压碎指标的概念及测试和计算方法。混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒径。针状是指长度大于该颗粒所属粒级平均粒径的2.4倍的颗粒。片状是指厚度小于平均粒径0.4倍的颗粒。压碎值指标是将9.519mm的石子m克，装入专用试样筒中，施加200kN的载荷，卸载后用孔径2.36mm的筛子筛去被压碎的细粒，称量筛余，计作m，则压碎值指标压碎值越小，表示石子强度越高，反之亦然。各类别骨料的压碎值指标应符合下表要求。项 目指 标类类类含泥量(按重量计，%) 0.51.01.5粘土块含量(按重量计，%) 00.50.7硫化物与硫酸盐含量(以SO3重量计，%) 0.51.01.0有机物含量(用比色法试验)合格合格合格针片状(按重量计，%) 51525坚固性质量损失，(%) 5812碎石压碎指标，(%) 102030卵石压碎指标，(%) 1216163.试述粗骨料最大粒径的限制条件。 最大粒径不得大于构件最小截面尺寸的1/4，同时不得大于钢筋净距的3/4。对于混凝土实心板，最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得大于40mm。对于泵送混凝土，当泵送高度在50m以下时，最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1:3；卵石不宜大于1:2.5。对大体积混凝土(如混凝土坝或围堤)或疏筋混凝土，往往受到搅拌设备和运输、成型设备条件的限制。有时为了节省水泥，降低收缩，可在大体积混凝土中抛入大块石(或称毛石)，常称作抛 石混凝土。4.路用石料有哪几项主要技术性能指标？压碎值、磨光值、冲击值、磨耗值、磨耗性、耐候性等。5.试述石料的磨耗率大小与耐磨性能的关系。石料的磨耗率越大，表示石料的耐磨性能越差。6.集料磨光值、磨耗性和冲击值表征石料的什么性能？这些数值对路面抗滑层用集料有什么实际意义？表征石料的抗磨光性、抗磨耗性和抗冲击韧性。实际意义：集料的磨光值越高，表示抗滑性能越好；磨耗率越大，表示耐磨性能越差；冲击值越大，表示抗冲击性能越差。7.试述减水剂的作用机理和使用效果。作用机理：分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10%30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷(通常为负电荷)，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。润滑作用：减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。使用效果：配合比不变时显著提高流动性。流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水灰比，提高强度。保持流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。配制高强高性能混凝土。8.从技术经济及工程特点考虑，针对大体积混凝土、高强混凝土、普通现浇混凝土、混凝土预制构件、喷射混凝土和泵送混凝土工程或制品，选用合适的外加剂。 9.试述混凝土拌合物和易性的概念、测试方法、主要影响因素、调整方法及改善措施。新拌混凝土的和易性，也称工作性，是指拌合物易于搅拌、运输、浇捣成型，并获得质量均匀密实的混凝土的一项综合技术性能。通常用流动性、粘聚性和保水性三项内容表示。流动性是指拌合物在自重或外力作用下产生流动的难易程度；粘聚性是指拌合物各组成材料之间不产生分层离析现象；保水性是指拌合物不产生严重的泌水现象。测试方法：坍落度法：将搅拌好的混凝土分三层装入坍落度筒中，每层插捣25次，抹平后垂直提前坍落度筒，混凝土则在自重作用下坍落，以坍落高度代表混凝土的流动性。坍落度越大，则流动性越好。维勃稠度法：坍落度法的测试原理是混凝土在自重作用下坍落，而维勃稠度法则是在坍落度筒提前后，施加一个振动外力，测试混凝土在外力作用下完全填满面板所需时间代表混凝土流动性。时间越短，流动性越好；时间约长，流动性越差。主要影响因素：单位用水量、浆骨比、水灰比、砂率、水泥品种及细度、骨料的品种和粗细程度、外加剂、时间、气候条件调整方法及改善措施：当混凝土流动性小于设计要求时，为了保证混凝土的强度和耐久性，不能单独加水，必须保持水灰比不变，增加水泥浆用量。但水泥浆用量过多，则混凝土成本提高，且将增大混凝土的收缩和水化热等。混凝土的粘聚性和保水性也可能下降。当坍落度大于设计要求时，可在保持砂率不变的前提下，增加砂石用量。实际上相当于减少水泥浆数量。改善骨料级配，既可增加混凝土流动性，也能改善粘聚性和保水性。但骨料占混凝土用量的75%左右，实际操作难度往往较大。掺减水剂或引气剂，是改善混凝土和易性的最有效措施。尽可能选用最优砂率。当粘聚性不足时可适当增大砂率。10.试述混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、抗拉强度和劈裂抗拉强度的概念及相互关系。立方体试件的标准尺寸为150mm150mm150mm；标准养护条件为温度203,相对湿度95%以上；标准龄期为28天。上述条件下测得的抗压强度值称为混凝土立方体的抗压强度，以fcu表示。棱柱体抗压强度是采用150mm150mm(300450)mm的棱柱体试件，经标准养护28天测试而得。同一材料的棱柱体抗压强度fcp小于土立方体强度fcu，其比值大约为fcp=0.70.8fcu。混凝土的抗拉强度很小，只有抗压强度的1/101/20，混凝土强度等级越高，其比值越小。用轴向拉伸试验测定混凝土的抗拉强度劈裂抗拉强度试验的标准试件尺寸为边长150mm的立方体，在上下两相对面的中心线上施加均布线载荷，使试件内竖向平面上产生均布拉应力。轴拉强度低于劈拉强度，比值约为0.80.9。在无试验资料时，fst=0.35fcu3/4。11.影响混凝土强度的主要因素及提高强度的主要措施有哪些？主要因素：水泥强度和水灰比。骨料的品质。施工条件。养护条件。龄期。外加剂。主要措施：采用高强度水泥。尽可能降低水灰比，或采用干硬性混凝土。采用优质砂石骨料，选择合理砂率。采用机械搅拌和机械振捣，确保搅拌均匀性和振捣密实性，加强施工管理。改善养护条件，保证一定的温度和湿度条件，掺入减水剂或早强剂，提高混凝土的强度或早期强度。掺硅灰或超细矿渣粉等矿物外加剂也是提高混凝土强度的有效措施。12.在什么条件下能使混凝土的配制强度与其所用水泥的强度等级相等。13.影响混凝土干缩值大小的主要因素有哪些?空气湿度、风速、蒸发等。14.试述温度变形对混凝土结构的危害。混凝土的温度膨胀系数大约为1010-6m/mK。即温度每升高或降低1K，长1m的混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。混凝土的温度变形对大体积混凝土、纵长结构混凝土及大面积混凝土工程等极为不利，极易产生温度裂缝。15.试述混凝土抗磨性概念和表示方式。16.影响混凝土耐久性的主要因素及提高耐久性的措施有哪些？外部因素：酸、碱、盐的腐蚀作用，冰冻破坏作用，水压渗透作用，碳化作用，干湿循环引起的风化作用和振动冲击作用。内部因素：碱骨料反应和自身体积变化。措施：(1) 控制混凝土最大水灰比和最小水泥用量。(2) 合理选择水泥品种。(3) 选用良好的骨料质量和级配。(4) 加强施工质量控制。(5) 采用适宜的外加剂。(6) 掺入粉煤灰、矿粉、硅灰或沸石粉等活性混合材料。17.混凝土的合理砂率及确定的原则是什么？合理砂率是指砂子填满石子空隙并有一定的富余量，能在石子间形成一定厚度的砂浆层，以减少粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土流动性达最大值。或者在保持流动性不变的情况下，使水泥浆用量达最小值。确定可根据上述两原则通过试验确定。在大型混凝土工程中经常采用。对普通混凝土可根据经验或根据JGJ55参照下表。水灰比（W/C）卵石最大粒径（mm）碎石最大粒径（mm）1620401620400.402632253124303035293427320.503035293428333338323730350.603338323731363641354033380.7036413540343939443843364118.混凝土质量(强度)波动的主要原因有哪些？(一) 原材料的质量波动(二) 施工养护引起的混凝土质量波动(三) 试验条件变化引起的混凝土质量波动19.甲、乙两种砂，取样筛分结果如下：筛孔尺寸(mm)4.752.361.180.6000.3000.1500.150筛余量(g)甲 砂00308014021040乙 砂3017012090503010(1)分别计算细度模数并评定其级配。(2)欲将甲、乙两种砂混合配制出细度模数为2.7的砂，问两种砂的比例应各占多少？混合砂的级配如何？（1）甲砂：分计筛余率(%)a1a2a3a4a5a6 0 0 6 16 28 42累计筛余率(%)A1A2A3A4A5A6 0 0 6 22 50 92该砂样在0.600mm筛上的累计筛余率A4=22落在级区，除A5外其余均落在级区规定范围内，因此该砂为级区砂。Mx=1.7，属细砂，级配较差。乙砂：分计筛余率(%)a1a2a3a4a5a6 6 34 24 18 10 6累计筛余率(%)A1A2A3A4A5A6 6 40 64 82 92 98该砂样在0.600mm筛上的累计筛余率A4=82落在级区，除A2外其余均落在级区规定范围内，因此该砂为级区砂。Mx=3.7，属粗砂，级配较差。（2） 设比例为a，解得a=1。混合：分计筛余率(%)a1a2a3a4a5a6 3 17 15 17 19 24累计筛余率(%)A1A2A3A4A5A6 3 20 35 52 71 95该砂样在0.600mm筛上的累计筛余率A4=52落在级区，其余各筛累计筛余率均落在级区规定范围内，因此该砂为级区砂。Mx=2.7，属中砂，级配良好。20.某道路工程用石子进行压碎值指标测定，称取13.216mm的试样3kg，压碎试验后采用2.36mm的筛子过筛，称得筛上石子重2815g，筛下细料重185g。求该石子的压碎值指标。 压碎值指标： 21.钢筋混凝土梁的截面最小尺寸为320mm，配置钢筋的直径为20mm，钢筋中心距离为80mm，问可选用最大粒径为多少的石子？ 可选用最大粒径为75mm的石子。22.某工程用碎石和普通水泥32.5级配制C40混凝土，水泥强度富余系数1.10，混凝土强度标准差4.0MPa。求水灰比。若改用普通水泥42.5级水泥强度富余系数同样为1.10，水灰比为多少？ 23.三个建筑工地生产的混凝土，实际平均强度均为23.0MPa，设计要求强度等级均为C20，三个工地的强度变异系数Cv值分别为0.102、0.155和0.250。问三个工地生产的混凝土强度保证率(P)分别为多少？并比较三个工地施工质量控制水平。 查表得P=90.0% 查表得P=80.0% 查表得P=69.2%P越高施工质量控制水平越高，即第一个工地施工质量控制水平最高。不同t值的强度保证率值Pt0.000.500.800.841.001.041.201.281.401.501.60P(%)50.069.278.880.084.185.188.590.091.993.594.5t1.6451.701.751.811.881.962.002.052.332.503.00P(%)95.095.596.096.597.097.597.798.099.099.499.8724.某工程设计要求的混凝土强度等级为C25，要求强度保证率P=95%。试求：(1)当混凝土强度标准差=5.5MPa时，混凝土的配制强度应为多少？(2)若提高施工管理水平，降为3.0MPa时，混凝土的配制强度应为多少？(3)若采用普通硅酸盐水泥32.5级和卵石配制混凝土，用水量为180kg/m3，水泥富余系数Kc=1.10。问标准差从5.5MPa降到3.0MPa，每m3混凝土可节约水泥多少kg？(一) 查表得t=1.645 (二)(三) C=180/0.43=418.6kg/m3 C=180/0.48=375kg/m3 418.6-375=43.6kg/m3 即每m3混凝土可节约水泥43.6kg。 25.某工程在一个施工期内浇筑的某部位混凝土，各班测得的混凝土28d的抗压强度值(MPa)如下： 22.6；23.6；30.0；33.0；23.2；23.2；22.8；27.2；21.2；26.0；24.0；30.8； 22.4；21.2；24.4；24.4；23.2；24.4；22.0；26.2；21.8；29.0；19.9；21.0； 29.4；21.2；24.4；26.8；24.2；19.0；20.6；21.8；28.6；26.8；28.6；28.8； 37.8；36.8；29.2；35.6；28.0。 (试件尺寸：150mm150mm150mm) 该部位混凝土设计强度等级为C20，试计算此混凝土的平均强度fcu,m、标准差、变异系数Cv及强度保证率P。查表得P=90.0%26.已知混凝土的水灰比为0.60，每m3混凝土拌合用水量为180kg，砂率33%，水泥的密度c=3.10g/cm3，砂子和石子的表观密度分别为s=2.62g/cm3及g=2.70g/cm3。试用体积法求1m3混凝土中各材料的用量。 mc=180/0.6=300 vc=300/3.1x1000=0.1m3 vw=180/1000=0.18m3 vs+g=1-0.1-0.18=0.72m3 ms/(ms+mg)=0.33 ms/mg=0.5 vs/vg=0.5 vs=0.24m3 vg=0.48m3 ms=0.64 mg=1.3 27.某实验室试拌混凝土，经调整后各材料用量为：普通水泥4.5kg，水2.7kg，砂9.9kg，碎石18.9kg，又测得拌合物表观密度为2.38kg/L，试求：(1)每