《建筑施工技术》精品课程习题集与答案

建筑施工技术精品课程习题集与答案 附 :建筑施工问答丛书 混凝土工程 1 为什么混凝土会有强度？ 所谓强度，是指在外力作用下某种材料承受外力的内在能力，量值以单位面积上所承受能力的大小“牛顿（ N）”来表示，即牛顿 /平方毫米（或 N/也称做“兆帕”（ ,1 兆帕 =1N/混泥土属承压材料，其抗压强度远远大于抗折及抗拉强度，所以在没有特别的情况下，一般说混泥土的强度是指它的抗压强度。混泥土为什么会有强度？这要从它的材料组成及形成过程来 分析。混泥土由胶结材料、粗骨料、细骨料（粗细骨料也称为“集料”）、水及掺合料、外加剂所组成，各种材料按照要求的配合比加水拌合后，水与胶结料 水泥发生化学变化（常称为“水化反应”），凝结和硬化，使拌合物由塑态渐而变为固态，经养护而获得强度成“人工石”，因此在建筑上常用组合字“”（即人工石）来表示。一般建筑、水利、交通等工程上大量使用的普通混泥土。它的胶结料是水泥，粗骨料是石子，细骨料是砂子和一般不含杂质的水。砂、石本身为粒径不同的矿物石料，都是具有较高抗压强度的材料。但散状的砂石颗粒必须由胶结材料水泥牢固粘 结而成为一体，才能承受外界的压力。 水泥的粘结作用与水泥化学组成，以及水泥的水化作用有着密切的联系。以普通硅酸盐水泥为例，它的主要化学成分是硅酸三钙（ 硅酸二钙（ 铝酸三钙（ 铁铝酸四钙（ 等。当水泥与水拌和后，水泥颗粒被水包围，由表及里地与水发生化学反应，逐渐水化和水解生成硅酸盐的水化物和凝胶，同时放出热量。这些水化物和凝胶与砂石颗粒表面具有很大的附着力，以很强的粘结力表现出来；而且硅酸盐的水化物在适当的温 度与湿度环境下，逐渐浓缩凝集，形成晶体结构，具有很高的强度。对混泥土来说，水泥的水解和水化作用是在砂石之间进行的，其最终结果是将散状的砂石颗粒紧紧粘结在一起，形成一个共同承受外力的整体。为此，也可说混泥土的强度不仅与砂石材料性能、级配有关，而且与水泥质量、品种、用量以及用水量和外界条件都有着密切的关系。 2 混凝土法定计量单位与工程单位是什么关系？ 多年来我国使用工程制单位，力的单位为千克力（ ,而强度的计量单位是千克 /平方厘米，（或公斤 /平方厘米），而国际计量单位，力的计量单位是牛顿（ N），强 度计量单位是牛顿 /平方毫米，称为“兆帕”（ 因国内外计量单位的不同，给工程和科研工作带来不便，为此，自 1987 年我国将工程制单位改为国际计量单位或法定单位。 根据物理力学原理， 1含意是具有 1量的物体，在标准重力加速度 作用下所具有的重力。或者说若具有 1量的物体 加速度所需的力是 1“牛顿”的定义则是具有 1量的物体产生 1m/加速度所需要的力，即： 1据牛顿第二定律： F=中 F 物体所 受的力； M 物体的质量； A 物体的加速度。 1m/N=1m/1kg*m/,8N 在工程单位制中强度的计量单位是千克力 /平方厘米，将上述千克力（ 牛顿（ N）等量关系换算： 110 =00如原工程制中 300 号混凝土为 300按法定计量单位应为 30混凝土的强度等级与原混凝土标号两者差约为 2以原 300 号混凝土相当于强度等级 混凝土。 3什么是水泥的“硬练”与“软练”？ 所谓水泥的“硬练”与“软练”，是指按照水泥标准的各种有关规定，检验水泥胶砂（水泥与标准砂加水后的拌合物）强度的试验方法。 “硬练法”是按照水泥老标准 规定的灰砂比、水 灰比拌制成水泥胶砂，做成抗压试块及抗拉试块，检验水泥强度的方法。由于这种方法水灰比小（约为 灰砂比中的用砂量大（水泥：砂 =1： 3），拌制水泥胶砂很困难、劳动强度高，水泥胶傻呈干硬性；在制作水泥胶傻时需要使用笨重的搅拌机拌和，用锤式“成型机”按规定的锤重和规定的锤击次数成型，所以称为“硬练”，这种方法已被淘汰，这是我国水泥试验方法的重要改进。 “软练法”是按照水泥新标准 定的灰砂比、水灰比拌制水泥胶砂，成型试体并检验其强度的方法，由于新标准增大了用水量（水灰比 约为 减少了标准砂用量（灰砂比为 1： 所以水泥胶砂稀软，较“硬练”塑性大，因而拌制容易省力，设备只用构造简单的“双转叶片式”胶砂搅拌机，试体成型只需一般“偏心轮式胶砂振动台”就可以了，故称这种检验水泥胶砂强度的方法为“软练”。“软练”方法的最大特点是简便，更接近当前的施工实际情况。由落后的“硬练”改进为“软练”，标志着我国建筑工业科学技术水平的不断提高，标志着我国水泥工业的飞速发展。 4为什么不能确定一个通用的配合比？ 有人提出一个问题：若能做 出一个永久通用的混凝土配合，使用起来不是很方便吗？这是不可能的。因为影响混凝土配合比的因素太多、太复杂。如混凝土不同的使用要求、不同的施工工艺和不同的材料性能等的影响，所以就不可能用一个能够适应各种要求的万能配方。具体的不用要求与影响因素如下： （ 1） 工程特点的不同，对混凝土配合比有不同的要求如 水池要求混凝土具有较高的密实性和抗渗性能；大体积的混凝土则要求具有较高的耐磨强度；一般承重结构要求混凝土具有可靠的力学性能；钢筋过密的构件要求有适宜的 落度和控制石子的最大粒径；而建筑外墙则要求一定的保温性能等等。 （ 2） 施工条件对配合比的影响， 送工艺要求混凝土有较好的流动性，应适当加大含砂率和水泥用量：而滑模或大模板施工工艺，则要求混凝土有适宜的 落度和较高的早期强度。如采用自由坠落式鼓形搅拌机，可搅拌一般塑性混凝土；而采用强制式搅拌机则可搅拌干硬性混凝土等等。 （ 3） 原材料性能不同对配合比的影响，普通水泥有较高的水化热，不适于大体积混凝土；但其矿渣水泥或火山灰质水泥的水化热较小，适于大体积混凝土；但其早期强度低，又不适与拆模早的工程。矾土水泥具有早强、硬化快的优点，适与紧急抢修、拆模早的工程。不同产区的骨料，具有不同粒径和形 状，其总体表面积也不尽相同，影响水泥用量；各种粒径在骨料中所占比例的不同，影响骨料的颗粒级配和混凝土的密实度。此外，骨料中有机物的含量，含土量，含水率等等的差异，对配合比都有着不同的影响。 因此不能用一个通用的配合比去适应以上种种情况。混凝土的配合比，必须根据各种不同的客观条件，为获得最大密实度，在满足强度要求的前提下，取的最小水泥用量，经过理论计算和试配才能确定。每一种配合比只能满足某一、两个或某几个方面的要求，不可能用一个“万灵”的通用配合比，在任何情况下都能适用。 此外，应该指出在有些才考书上或概预算 定额上，附录一些混凝土的经验配合比表，这些附录表上的配合比是估算材料用量使用的，不能作为施工配比。但是在边远地区，确无试验设备或混凝土配合比专业设计人员，且混凝土用量不大或用于某些非承重结构时，可以参用一些常用经验配合比。但一般经验配合比水泥用量都偏大，所以这些参考配合比不能作为结构设计和主体结构施工的依据。 5为什么混凝土骨料要有合适的级配？ 一般的普通水泥混凝土是以水泥为胶结材料，将砂、石所构成的骨料粘结成一个整体。为此，对骨料提出两方面的要求： （ 1） 为获得高强度，砂石必须是空隙小的密实 体； （ 2） 为节约水泥、砂石的总表面积是、应是最小。因为骨料表面须由水泥浆包裹，水泥浆起粘结作用不是填充空隙。 怎样才能使砂、石的空隙率最小呢？例如：把大小不同的鸡蛋堆积起来，蛋间会有较多的空隙，而若在蛋间加入黄豆，空隙就会小些，在黄豆与鸡蛋之间再加入小米，空隙率就会更小（见图 2）可见空隙的大小与材料颗粒的粒径同各种粒径所占数量的比例有关。这种比例关系，叫做“级配”。 如何使各种材料颗粒的总面积最小呢？如一个立方体（见图 3）每边长 2表面积为 2*2*6=24沿纵、横侧三面的中线各切一刀，将该立方体 分成八个边长各为 1小立方体，其总表面积就变成 48积较前增加了一倍。由此可见，粒径越小，表面积就越大。所以，若全用大粒径的砂、石做骨料，空隙率小但表面积却很大，这就需要选择能兼顾两者的合适搭配。 合适的级配应是大石子之间由小石子填充，小石子之间由较粗的砂子填充，粗砂之间由细砂填充，以达到最大的密实度和总表面积最小。 6为什么要控制混凝土的含砂率？ 混凝土的含砂率，是混凝土中砂的重量与砂石总重量之比。在确定混凝土配合比时，应选择最优含砂率。 密实的混凝土应该是砂子填满石子空隙，水泥浆包裹住 砂石并填满砂子的空隙，以达到最大密实度。若砂子过少，则石子空隙的一部分，将用水泥浆填充，这样将增加水泥用量，是不经济的；砂子过少，没有足够的砂浆对石子进行润滑作用，势必加大内摩擦，降低混凝土的流动性，造成操作困难。而且由于水泥砂浆的粘滞性降低，石子容易分离，造成离析现象。但砂子过多，增大砂的表面积，就需要水泥浆包裹，同样也要增大水泥用量。在施工中多用中、粗砂而不用细砂，就是因为细砂粒径小而表面积大及含土量大的缘故。而且砂率过大粗骨料减少，还会引起混凝土强度降低。 合适的含砂率应是石子、砂、水泥浆互相填充，使 混凝土既能达到最大密实度，又能保证最少的水泥用量。实践证明，含砂率一般在 30%38%左右。但由于影响砂率的因素很多，需要根据石子的形状、粒径、孔隙率和砂子的品质及水灰比的大小、混凝土和易性等因素，进行试验和调整，而不能仅靠计算来解决。 7为什么在砂、石使用前要测定含水率？ 影响混凝土强度的两项重要指标，一个是砂石级配，另一个就是水灰比，所以用水量的多少，是与混凝土的强度密切联系在一起的。拌制混凝土的拌和水用量，是根据配合比的水灰比决定。但配合比所采用的砂石，应是干燥不含水的。 工程中 使用的砂石，由产地到使用堆放场地，都是暴露于大自然之中，都含有一定的水分，而且随着气温和阴雨天的变化，砂石的含水率无时不在变化着。若用含水的砂石拌制混凝土，势必增大了理论用水量，所以，每批砂石必须在使用前测定其含水率，相应扣除拌和水用量。这样才能保证配合比的准确性。 例如：已知 凝土配合比为 1： ：水泥：砂：石），已测出砂的含水率为 3%，石的含水率为 1%，求每袋水泥拌制混凝土的实际加水量。 水泥用量 =50 用 量 =50*含水量 =%=际用砂量 =用量 =50*含水量 =%=际用石量 =论用水量 =5.*际用水量 = 混凝土在搅拌过程中加入的水量称为拌和水，是按照配合比中的水灰比（指混凝土中水与水泥用量的重量比）计算得出的。拌和水包括两部分，一部分为化合水，另 一部分为自由水。化合水是水泥进行水化作用时所必须的水，要有足够的化合水才能保证水泥颗粒的充分水解和水化，生成结晶和凝结，但这部分用水量是较少的，一般仅占拌和水的四分之一。其余的水称为自由水，自由水完全是为了满足操作要求，即为保证混凝土的和易性、 落度等而多加入的水分。 化合水与水泥矿物质颗粒形成晶体和凝胶，将永存于混凝土内。而自由水却随着混凝土的养护和硬化过程逐渐蒸发，在混凝土内形成空隙，从而降低了混凝土的密实度和强度。混凝土中的自由越多，混凝土的密实度越差强度也就越低。所以，配合比总的水灰比，应在保证必要 工作度（用混凝土的坍落度进行控制）的条件下，达到最小的用水量。若为操作省力，拌制“稀软”的混凝土搅拌时多加水或在已拌制好的混凝土内再加水，势必增加混凝土内在空隙率，影响强度。在此情况下，只有加大水泥用量，才能保证规定的水灰比，但这就造成水泥的浪费。所以，在混凝土规范里，根据混凝土所处的环境条件，规定了最大水灰比和最小水泥用量。为减少混凝土的用水量又能满足坍落要求，可在混凝土内掺加减水剂（详见“ ，如上所述水泥水化作用的水仅占拌合水用量的四分之一，用量很少，减水剂主要是弥补自由 水减少的部分，所以掺用减水剂是在保证水化作用的前提下，满足混凝土工作度的要求，而不降低混凝土的强度等级。 9. 混凝土的水泥用量越大质量越好吗？ 正确的水泥用量必须保证两点： （ 1） 为保证混凝土的密实性，满足其力学性能，水灰比不应超出规定的最大水灰比； （ 2） 为保证混凝土的耐久性，不应低于规定的最小水泥用量。在一定的水灰比之下，多使用一些水泥，是可以提高混凝土的强度，但强度超出设计要求，无疑是一种浪费。而过多的增加水泥用量，适得其反，却会带来危害。 水泥加水拌和后，在空气中硬化，其体积随着水分的蒸 发而收缩。水泥标号越高， 颗粒越细，用量越大，体积收缩越严重。这是由于水泥凝胶随水分的减少，凝聚力的增加而引起的。当水泥颗粒越细时，水解和水化充分，凝胶增多。当水泥用量大时，生成凝胶的数量多，所以凝聚力也大，收缩量也随着增加。 水泥体积过大的收缩，将会造成混凝土的开裂，引起钢筋锈蚀，混凝土渗透性和构件绕度增大等弊病。 因此，在“规范”中规定混凝土最大水泥用量不宜大于 550kg/ 有人把混凝土离析现象与泌水现象混为一谈，其实，混凝土的离析与泌水是两种的不同概念， 离析是指混凝土内各矿物颗粒彼此分离现象；而泌水是指混凝土内拌和水析出于表面，所以又称为“析水”。 发生泌水现象的原因是多方面的。主要与水泥品种、加水量、砂率、震动等情况有关。如矿渣水泥因水泥混合材料中水卒处理不良时，其颗粒很难磨细，粒度大与小包裹面积小，产生游离水而造成泌水。若混凝土的加水量过大，或当砂率过小时，骨料中细颗粒占的比例小，若经过分震动，它们受自重而下沉（详见第 44 问），将水排挤出混凝土而浮于表面，形成泌水层。 混凝土泌水，硬化后表面酥软，即常说的脱皮起水现象。这是由于表层水泥浆内含水量过大，蒸 后微孔过多所致。对于需要在混凝土表面抹砂浆的结构，因基层表面强度低，易产生空鼓，施工时应引起足够的重视。 目前，除一些重点工程后台上料采用自动秤量外，大部分工程仍采用手推车装运砂石，长期没有解决砂石过秤的问题。有的操作人员对过秤的道理不够清楚，只图省力，而不过秤是不对的。 配合比是按生料的重量计算。为保证用料的准确性，用料必须过秤，这是显而易见的道理。但为什么配合比用重量比不用体积比？有为什么用料不允许采用所谓“标准车”的办法？（“标 准车”指按车称料后，将料刮平，在车箱侧面画线标记，以后就以此线为准装料的办法）其主要原因是由于某些客观因素，使体积和重量之间产生差异。如砂子的体积受含水率的影响较大时，同样重量的砂子因含水率不同而体积不同。当含水率较小时，体积随含水率的增加而增加。如含水率为 5%6%时，其体积约增加 30%，这是由于砂粒表面包裹着水膜，具有表面张力，致使砂粒与砂粒之间不能紧紧靠在一起，从而增加里砂的空隙率，致使体积膨胀。若继续增大含水率，体积反而回缩，处于这种临界状态的砂的含水率，称为“饱和面干”（见图 4）由此可见：若按体积 比用料，会出现很大差错。 石子的体积受其颗粒外形、粒经、互相填充挤实等情况的影响甚大，尤其在受有振动（ +如装车、运输等的振动）时最为显著（见图 5）同眼重量的石子，当石子具有适宜的外形和粒经，石子间的空隙被填充密实时，空隙率小，体积也最小。从以上的分析可以看出：按体积计算配合比或按体积配制混凝土，都是不科学不可靠的，必 须 以 重 量 为 准 ， 并 做 到 车 车 过 秤 。 12 为什么在浇筑混凝土结构的同时要做试块？ 在施工中为保证混凝土的设计强度，现场使用的混凝土的配合比，一般要比理论配合比中的混凝土标号高出10%15%。这 主要是考虑现场造作方法、养护条件等等的不同而有差异。如何来检验工程中混凝土的强度呢？理论计算上已有了根据，最后要用实践来检验。若对构件直接进行荷载试验，加上荷载，压到破坏为止，检验理论计算和施工操作方法、养护条件等等之间的差异。这种方法非常直观、可靠。但用这种方法的问题是，每次用构件做试验，所用材料太多：更重要的是有些结构构件受条件限制不能直接做试验。如工业厂房的梁、柱、基础、沉箱、墙壁、水坝、桥墩等。实践中最节省而简便的方法，是在浇筑混凝土结构的同时，从搅拌好的混凝土中，取出一部分做几组试块，通过试块来反 映施工的混凝土强度。 在工程中的混凝土试块有两种：一种是标准养护试块（简称“标养”）；另一种是同条件养护试块。标养试块是指试块在标准条件下（温度 20+对湿度 90%以上）养护后试块的强度，龄期分为 3d、 7d、 28d。这种养护田间是与配合比试配条件相一致的，所以标养试块仅能检验现场搅拌的混凝土强度与配合比理论值之间的差异，不能反映工程结构中的混凝土实际强度。 同条件养护是指混凝土试块在大自然的硬结条件（温度与相对湿度），完全相同于工程结构混凝土的硬结条件（自然养护、蒸发、红外线热养、电加温养护等）。需 要注意的是，工程结构在自然界中的养护条件，是随时间的变化，周围环境和构件位置的不同而不断在变化着，试块也必须有 相应的变化，一般同条件养护试块必须靠近结构构件共同养护。所以，同条件养护试块，是检验工程结构构件的实际强度与结构计算理论值之间的差异。 通过试块的试压，可以了解混凝土结构构件的全部强度上升变化的情况。我们可用与养护条件相同的试块强度，来确定拆模、施工允许荷载及出池、起吊等的时间。 试块是衡量混凝土构件质量的重要标志。所以在浇筑混凝土构件的同时，一定要取出一定数量的与混凝土相同的材料来做试块。试块的 制作，必须严格按照试验规定认真操作和养护，为建设工程的质量负责，绝对不能弄虚作假。 水泥由生料高温煅烧至熟料磨细，已失去全部水分，处于极干燥状态，各矿物成分都具有强烈与水作用的能力，我们将这种趋欲水解和水化的能力称为水泥的活性。 具有活性的水泥，在包装、运输、存放过程中，能与空气中水分、二氧化碳等起作用，而产生结粒、试块、变硬等现象。这是由于硅酸三钙、硅酸二钙等成分与空气中水分作用后，开始了缓慢微弱的水化作用，以及水泥中处于游离状态的氧化钙与水、二氧化碳等作用，产生石灰的熟化 及生成碳酸钙的原因。受潮的水泥，活性大大降低，造成凝结时间延长，强度降低。 为此，在水泥的运输和存放过程中，应注意防潮和加强保管。一般水泥库应搭设在地势高、通风好的干燥的地方；库房地面应用方木、木板垫起一定高度，最好满铺油毡防潮层；库房不能漏雨；水泥袋要离堆放，且每堆要有一定的间隔，以加强通风效果；库房四周应有排水沟等等。若使用散装水泥，采用铁皮水泥罐仓（见图 6）或散装水泥库（见图 7）。 水泥存放时间不应过久，即是水泥不受潮，但长久处在大气环境中，其活性也会降低。水泥的有效期规定为3 个月（自出厂日期算起）， 超出有效期的水泥就应视为过期水泥。一般存放 3 个月的水泥，其强度约降低10%20%，存放 6 个月，其强度约降低 15%30%。使用过期水泥应将其标号进行调整，或用于非重要的结构的部位。 工程中经常使用的水泥，有普通水泥，矿渣水泥、火山灰水泥等。这些不同品种的水泥，所含矿物成分不同，个矿物成分在水泥中所占比例也不相同，因而不同品种的水泥，具有不同的化学物理特性，在各类工程中，根据工程特点、使用要求和各种水泥的特性，对采用的水泥品种应加以选择，所以在施工 过程中，不应将不同品种的 水随意换用或混合使用。 如普通水泥是由石灰质原料和粘土质原料，经煅烧而得到以硅酸钙为主的水泥熟料。其主要化学成分： 酸三钙）约占 37%60% 2酸二钙）约占 15%37% 酸二钙 )约占 7%15% 铝酸四钙）约占 10%18% 在熟料磨细过程中，加入适量石膏，即为普通水泥。普通水泥的主要物理性能是，早期强度高，凝结硬化快，抗冻性好。但水化热较高。其化学性能是抗酸、碱及硫酸盐类 浸蚀能力差，所以多用于混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构。易受到冰冻侵袭的混凝土及早期强度要求高的混凝土，不宜用于大体积混凝土工程及受化学物质浸蚀的工程。 矿渣水泥，是在水泥熟料的磨细过程中，加入水泥成品重量 20%85%的高炉矿渣和适量石膏而成。由于矿渣中含有相当数量的活性氧化硅和氧化铝，使矿渣水泥具有耐热性好、水化热低、后期强度增长快、耐腐蚀和耐水性能好等优点。但早期强度低，干缩性大，所以多用于大体积混凝土结构、蒸养构件和混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构等。不宜用于早期强度要求高的工程。 火山灰水 泥，是在水泥熟料磨细或成中，加入 20%50%火山灰质混合料及适量石膏，性能与矿渣水泥有些相同。其特点：如水化热低，有较好的抗腐性、抗水性，后期强度增长快。但早期强度较低，抗冻性差，干缩性和吸水性大，宜用于大体积混凝土、地下及水中混凝土、钢筋混凝土结构等。不宜用于受冰冻作用及早期强度要求高的混凝土。 除上述几种不同品种的水泥外，还有其他品种的水泥，如粉煤灰硅酸盐水泥、矾土水泥、膨胀水泥、白水泥等等。各种水泥因矿物组成和各矿物质的含量不同，具有不同化学物理性能。如将具有不同水化热的水泥混合使用，则可能造成混凝 土内部局部温高或局部温低的现象，这种温差不一致将产生不均匀的收缩变形是形成温度裂缝的不要原因之一。所以，不能将不同品种的水泥任意混合使用，以免影响工程质量。 卵石或碎石都可以作为混凝土的骨料。卵石是由于水流冲刷、自然风化等作用而形成的，外形无棱角，表面光滑，具有表面积小（与碎石相比）、货源广、产量大等优点。其中，山卵石表面粗糙，常混有泥土及有机物；而河卵石长期受水冲刷，表面光洁，含杂质少。因此，河卵石可增加混凝土的和易性，山卵石可增加卵石与水泥的 粘接力。卵石混凝土内摩擦力，易于流动，可增加混凝土的密实性。此外，一般卵石可直接从山区或河边筛取，不须另行加工，而且具有适宜的天然级配，成本较低。 碎石是用机械或人工将硬质岩石被碎后，经筛选而得到的，加工费较卵石为高。碎石的优点是有菱角，具有齿合作用，表面粗糙与水泥粘结力强，所以当配合比相同时，混凝土强度比用卵石为高。但混凝土和易性差，振捣困难。 工程中多选用卵石，是从材料性能、浇捣工艺、货源、成本等方面综合考虑的。 混凝土用是砂石，除材料品质、规 格等应符合规范要求外，还须控制泥土、杂质及草根、木屑等有机物含量。因为这类物质本身强度不高，而且，当砂石表面粘有泥土，就会在影响水泥对砂石的粘结作用，降低强度。有机物的腐烂，还会在混凝土内形成空间，削减结构断面，影响结构受力。所以，一般混凝土要求泥土等杂物含量不得超过石子重量的 2%，对于高强度混凝土不得超过 1%，有机物含量不得超过比色法标准。 对于超出上述标准的石子，常用的净化方法有两种：一是过筛，二是冲洗。过筛法的最大缺点是筛除了小粒径的是石子，破坏了石子的连续级配（连续级配指自最大粒径开始，由大到小各级 相连的级配，其中每一中粒径的石子，都占一定数量。另外，过筛只能筛掉浮土，不能筛除粘在石子表面的“泥膜”，所以除去杂质的较好方法是用水冲洗。有的工地上常用搅拌机洗石子，效果很好。也可用具有一定压力的水管，翻堆冲洗经水冲洗后的石子含水率较高，必须测定含水率再使用。 施工现场的砂石堆和石灰堆，必须远离堆放，主要原因是防止砂石堆内混入生石灰块。 大家都知道，生石灰与水作用，即成熟石灰，同时体积膨胀，放出热量，尤其是煅烧不透的“夹生”石灰，熟化时间较长。若石灰 块混入混凝土内，将会发生“小炸弹”那样的“爆炸”现象，造成混凝土断面的破坏或表面开裂。同时，生石灰熟化时，需从混凝土吸走水分，影响混凝土的正常硬化。如粉状石灰混入混凝土，石灰强度大大低于水泥，所以混凝土内混入石灰，还能影响混凝土的强度。 18 什么是混凝土的外加剂？ 混凝土外加剂也称为外掺剂或附加剂。它是指除组成混凝土的各种原材料或混合材料之外，另行加入的材料，即在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土各种性能的化学物质。如以普通混凝土为例，除在拌制混凝土时使用的胶结料水泥、粗骨料 石子、砂子和水或混合材料（粉煤灰、硅粉）之外，另行假如其他化学物质，称为混凝土外加剂。外加剂在拌制混凝土时，随同其他原材料同时加入，但掺入外加剂的混凝土的搅拌时间略长一些。 混凝土掺加外加剂，是与建筑工业的飞速发展和设计水皮功能的不断提高分不开的。如近十年来，在建筑工业中相继出现了滑模、大模板、压入成型、泵送混凝土、喷射混凝土、真空吸水混凝土等新工艺；在混凝土的供应上出现了商品混凝土、集中搅拌等方法；在结构类型上出现了高层、超高层、大跨度、薄壳、折板、剪力墙体系、框架轻板体系、盒子结构、装配结构、无粘结预应 力混凝土结构体系、框筒体系等等。这些对混凝土的技术性能和经济指标都提出了新的要求，诸如要求混凝土的流动性、可塑性、密实性、抗渗性、抗冻性、快硬、缓凝、高强、早强、超高强、耐酸、耐碱、耐热、隔音、保湿、轻质、防水、防辐射、水下浇筑不离析和无振动浇筑及钢筋混凝土中的钢筋抗侵蚀等方面性能，过去使用的一般混凝土已不能满足要求，现在只要增加适当的外加剂，不仅能改善混凝土拌和物及其硬化过程中或硬化以后的性能，还能改善混凝土的各项物理力学性能，同时还能取得好的经济效益和社会效益。如掺入适当的外加剂后，在混凝土的强度等级不 变的情况下，可节约 10%20%的水泥；在配制高强或超高强的混凝土时， 1d 龄期的混凝土强度可提高 100%200%；对要求蒸汽养护的混凝土，可减免蒸汽；可提高混凝土的耐久性，延长使用寿命，减少维修费用等。 采用外加剂是混凝土工艺的一大发展，目前国外对外加剂的使用已占非常可观的比重，有些国家已将外加剂看成是混凝土中除水泥、砂、石和水之外的第五种材料，如日本及北欧各国已在全部混凝土中掺加外加剂，前苏联、美国及澳大利亚的外加剂混凝土占全部混凝土总量的 60%。我国研究和使用外加剂已有 40 年的历史，外加剂的种类和使用 量都有显著的提高，目前年生产能力约 15 万吨左右，外加剂混凝土占混凝土总量为 20%左右，尤其在铁道、港口、水工、工业与民用建筑中正广泛推广，并取得良好的效果。 目前在混凝土中使用的外加剂种类很多，可按其主要功能和化学组成进行分类。 按主要功能可分为： （ 1） 改善混凝土凝结流态性能的外加剂如：减水剂、引气剂、泵送剂等 （ 2） 调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂如：早强剂、缓凝剂、速凝剂等。 （ 3） 改善混凝土耐久性的外加剂如：防冻剂、防水剂、膨胀剂、阻锈剂、引气剂等。 （ 4） 改善混凝土含气量的 外加剂如：引气剂、消泡剂、发泡剂等。 （ 5） 改善混凝土其他特殊性能的外加剂如：着色剂、膨胀剂、粘结剂、碱骨料反应抑制剂等。 按化学成分分类： （ 1） 减水剂：它具有增大混凝土流动性，改善和易性等特点，如木质素磺酸钙、糖蜜，高效减水剂有 ，近几年又研制开发出具有双重作用的复合型减水剂，如早强减水剂 。缓凝型减水剂 。引气型减水剂 等。 （ 2） 早强剂：提高混凝土的早期强度，降低水泥用量，缩短养护时间，如氯华钙、氯化钠等普通型早强剂及 Z）型的复合早强剂。 （ 3） 抗冻剂：可降低混凝土的冻结温度，促进混凝土在零度以下强度的增长，如氯化钠、亚硝酸钠、尿素、碳酸钾、氨水等。 （ 4） 速凝剂：加速水泥的水化反应，促进混凝土迅速凝结和硬化，如：铝氧熟料、水玻璃溶液及铝酸钠等。 （ 5） 缓凝剂：延长混凝土凝结时间，延续混凝土拌合物要求的技术性能如酒石醇、石膏、酒石酸钾钠等。 （ 6） 引气剂：在混凝土中引入大量均匀封闭的微小气泡改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性及耐久性，如松香酸钠，烷基磺酸钠、脂肪醇等。 （ 7） 消泡剂（又称去泡剂）：它可抑制或消除混凝土过多的有害气泡，如：有机 硅、磷酸脂、聚氧乙烯等。 （ 8） 膨胀剂：在混凝土硬化过程中通过体积膨胀补偿混凝土收缩，并在限制条件下出现适宜的自应力，如：明矾石、石膏、氧化钙、氧化镁等。 （ 9） 防水剂：可增混凝土密实性提高抗渗性，对水泥有一定的促凝作用且提高强度，如：氟硅酸盐、粉煤灰、硅藻土、沥青浮液、送香等。 （ 10） 密实剂：可在混凝土形成胶状的悬浮颗粒，堵塞混凝土内毛吸通道，提高密实性，如：三乙醇胺等。 此外，还有耐蚀剂、钢筋阻锈剂、防辐射剂、泵送剂、碱骨料反应抑制剂等外加剂。 目前工程中使用的减水剂的主要目的，是减少混凝土用水量，降低水灰比，节约单方水泥用量，并改善其和易性。实践证实，使用减水剂在技术和经济上取得的效果，是非常显著的。为什么只用减水剂对混凝土能起到减水西欧爱国和节约水泥呢？ 没有掺用减水剂的混凝土，各种生料加水拌和后，水泥颗粒即被水墨包裹，由表及里，由浅入深地使硅酸钙矿物质（主要成分是 2S）开始水解和水化，生成硅酸钙水化物和 H)2,这些新生物逐渐凝聚，而这种凝聚力远远大于水对水泥颗粒内部的浸润能力，使水化和水解产生阻滞作用。新生物环绕于水泥颗 粒周围，缩小了水泥颗粒的水化表面和水化深度。实质上水泥颗粒内部已形成没有水化的“核”，试验证明，经水化的仅是水泥颗粒表面很微薄的一部分。 水泥颗粒最大粒径约为 88 微 m/(1 微 m=1/1000平均粒径约为 3040 微 m，各龄期水化深度如下： 龄期（ d） 水化深度（微 m） 8 50(5 个月 ) 80(6 个月 ) 515 由上可知，个月的水化深度仅达水泥粒径的，水泥效应并没有充分发挥，潜力还很大。 此外，水泥凝聚结构在凝聚过程中，还包围了一部分游离水，没有起到改善水泥浆体的流动 作用。凝聚体本身具有一定的抗剪强度，流动性差，为获得适宜的工作度，必须加大用水量。但所加入的水与水化作用无关，仅为操作要求，使混凝土的应有强度降低。为不使强度降低，就需增加水泥来补偿。 减水剂是表面活性材料，因而也称“表面活性剂”。掺入水泥浆后，水泥粒子因吸附减水剂的阴离子而带电荷，致使粒子周围的水产生极性，同性离子相斥，阻止了水泥相邻离子的相互接近、引起分散和分离效果，从而提高了水泥颗粒的吸附和扩散作用，抑制了水泥浆体的凝聚倾向，增大了水泥颗粒与水的接触面积，使水泥得以充分水化。在其扩散水泥颗粒的过程中， 同时放出了凝聚体所包围的游离水，改善了和易性，减少了拌和量，相应地也就降低了水灰比，为节约单方水泥用量和提高强度创造了条件。 由于减水剂是一种新型材料，对其减水机理，目前尚存在不同看法，其产生工艺和理论，都处于研究发展阶段。 。 混凝土的二次振捣与混凝土的重复振动是两种不同的概念。当混凝土初凝后，水泥石晶体结构已开始形成，若再受到振动，称为重复振动，重复振动将破坏晶体结构，降低强度。二次振捣是指混凝土浇筑后，在一定时间内的振动，一般为浇筑后 h，即在混凝土 初凝之前（接近初凝时），此时混凝土塌落度虽已消失，丧失了流动性，但仍处于塑性状态，混凝土晶体结构经二次振捣虽破坏，但仍能闭合。二次振捣具体的适宜时间，需根据水泥品种、水泥用量、混凝土的塌落度和气温等因素决定。 试验证实，混凝土经二次振捣后，可以提高水平钢筋的握裹力，竖向钢筋的抗拔力，增大水密性和提高抗压强度。混凝土经二次振捣后，为什么能改善其物理力学性能呢？简要机理如下： 混凝土拌和物由于存在自重压力和各矿物颗粒之间的粘滞力，具有内摩擦力，但这种内摩擦力能随振动情况而降低或消失（详见“，为什么混凝土要 振捣”），从而使混凝土趋于液化，获得流动性，即使振动消失，液化状态并不立即消失。此时，骨料颗粒受自重作用逐渐下沉，水分和气泡上升，这种物理现象一直持续到混凝土失去塑性（初凝之前停止），其结果沙浆与石子、水平钢筋或埋铁的下表面脱离，形成微小间隙，并在期间产生水膜或薄水层，降低了混凝土强度和钢筋的握裹力。沿竖向钢筋周围，由于气泡和水分的上升形成竖向微孔，从而降低了抗拔力。经二次振捣后，破坏了这些水膜和微孔，使水分与沙浆重新获得拌和，恢复原有的均匀性，使沙浆与骨料、沙浆与钢筋重新黏合在一起，增加了密实性、抗渗性和 抗压强度。由于二次振捣混凝土时已接近初凝，拌和物内存在大量晶体和胶凝物，二次振捣仅是破坏其结构（骨架），但它能随即闭合，所以振捣后进入初凝，其时间是短暂的，没有再次出现沉实和水分上升的机会。据有关资料介绍，二次振捣可使水平钢筋握裹力增加，使竖向钢筋初始滑动抗拔力提高，使 d 后的龄期强度增加。 二次振捣的另一个优越性是，当分层浇筑混凝土时，振捣棒插入前次振捣的混凝土上表面 处，可破坏层间冷缝，形成整体连接。 由于二次振捣目前仍处于研究阶段，还没有广泛应用，缺乏经验和资料 的累积。这是一项新技术，在使用以前，必须经过试验，慎重对待。 22. 为什么振捣混凝土时不应振钢筋和模板？ 当用机械振捣混凝土时，有的同志由于担心混凝土露筋，或追求混凝土外观质量，而将震动棒插入钢筋骨架振钢筋，或将振动棒压在模板上振模板，这种做法是非常错误的。 钢筋在高频率振动下，容易产生绑口松动（缓扣）、位移或变形，这样就影响钢筋在混凝土中正常的受力状态。更严重的是，这种对钢筋的振动，其振波将会传播的很远，波及已初凝的混凝土，使钢筋与混凝土之间形成间隙，降低钢筋在混凝土内的握裹力。若是先张预应力混凝土， 还会增大预应力损失。对初凝或已硬化的混凝土，强度也有较大影响（详见“ 。此外，当遇有振捣器漏电时，振捣钢筋还会导电，造成安全事故。 模板在较大的震动荷载作用下，会造成模板、帮、带、支拉杆间的松动，或连接螺栓的螺母缓扣，造成模板的游移变位。对墙板、柱之类的竖向模板，用振捣器震动，会加大模板的侧向压力，造成模板的崩裂或增大构件断面尺寸，造成材料的浪费，这些都是不符合质量要求和施工操作规程要求的。 28. 为什么混凝土要进行养护 ? 抗压强度是混凝土的重要 力学性能之一。混凝土强度的增长不仅与原材料和浇捣工艺有关 ,而且与混凝土的养护条件也有直接关系。 混凝土强度的增长过程 ,实质上是水泥胶结材料凝结和硬化的结果。水泥的凝结和硬化 ,与水泥的水化作用是分不开的。水花作用的正常进行 ,与混凝土的所处环境条件是紧密联系在一起的。这里的所谓环境条件 ,是指温度和湿度两个方面。 自然界一切物质的分子 ,无时不处于运动状态。温度升高时 ,分子获得热能 ,运动加骤。水泥和水泥分子的水化作用也不例外 ,升温可使水化反应中的水分子和水泥颗粒分子获得热能 ,运动速度加快 ,缩短形成水泥新生水化物中晶 体 胶体体系的时间 ,客观上就反映在混凝土强度的增长上。 水是易蒸发物质 ,温度升高时 ,水分子吸收热量由液相气化 ,这对混凝土内水泥的水化作用是不利的。当水化作用时所必要的水 化合水不能得到保证时 ,作用速度减慢或停止。所以混凝土在凝结和硬化的过程中 ,要保持混凝土的湿润状态 ,必须保持空气处于潮湿状态。空气的潮湿情况 ,通常以相对湿度来衡量。所谓空气的相对湿度 ,是表示空气所含水蒸汽就多 ,混凝土内的水分就难于蒸发 ,有利于水泥水化作用的进行。 若混凝土处于干燥环境 ,混凝土内水分蒸发过快 ,引起混凝土脱水现象 ,则出现表层脱 皮起砂。混凝土内部的水化作用因失水不能充分进行 ,引起晶体结构松弛、强度降低。所以对塑性混凝土，应在 12h 内进行覆盖养护，并有足够的养护期。采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土不得少于 7d，对掺用缓凝行外加剂或有抗渗性要求的混凝土不得少于 14d。其他品种水泥，养护期由其技术性能确定。 23. 什么是混凝土的自然养护和热养护？ 混凝土的自然养护，是指混凝土灌筑完毕后，在大气温度不低于 +5C 和表面覆盖浇水润湿的条件下，按照要求的养护期所进行的养护工艺，对于塑性混凝土，应在 浇筑完毕后 12h 内进行养护，对于硬性混凝土，浇筑完毕后应立即覆盖浇水养护。关于混凝土的养护期，可参见“ 混凝土的养护热，可分为“湿热养护”与“干热养护”两类。混凝土的热养护是借助于热源的热能，经介质的传导、对流或光波辐射，将热量传递于混凝土，并对混凝土周围相对湿度加以控制的养护方法。 所谓“湿热养护”即“蒸汽养护”，是以锅炉产生的湿饱和蒸汽为介质，并在进入养护池、炕窑时混以空气，形成湿热空气。由于湿空气温度高于混凝土，当接触混凝土表面时，湿空气发生冷凝现象而液化，在液化过程中放热（气化热），冷凝水在降温过程中继续放热，这些放出的热量，传导于混凝土内部而升温，在较高的温度、湿度条件下，混凝土迅速凝固、硬化，增长强度。湿空气的湿度用“相对湿度”加以衡量。所谓“相对湿度”，是表示湿空气接近于饱和状态的程度。所谓“饱和”，是指湿空气中，所含水蒸汽产生凝结水的极限状态，即水分子继续气化，必有相同数量的蒸汽分子液化凝结成水。 所谓“干热养护”，是指不以蒸汽为介质的热养护。如红外热养护、热拌混凝土热模或热炕养护，太阳能养护、蒸汽排管干烘等。 干热养护理论的基本出发点，是在凝结前把混凝土内 的自由水很快地蒸发掉，即在混凝土尚未形成结构强度时，借助高温热空气的作用和混凝土周围介质相对湿度的降低，使水分迅速蒸发，这对提高混凝土抗压强度是有利的。由于混凝土内水分子在蒸发过程中的急剧运动，提高了 H)2 的溶解度和浓度，加速了水泥在湿热环境中的硬化速度，从而能缩短养护期。 今天干热养护工艺和热养理论，虽已取得一些成果，但以湿热养护为基础的干湿结合的热养工艺，以及利用太阳能干热养护工艺的一些问题，有待进一步研究和提高。 24 为什么蒸汽养护要有蒸养温程？ 蒸汽养护是以饱和湿蒸汽和空气混合体为介质， 进行混凝土升温的热养工艺。人们把蒸养温度的历程称为蒸养温程。一般混凝土的蒸养温程可分为预养 升温 恒温 降温四个阶段。对具有抗冻、抗渗的混凝土，还须在蒸养之后，增加“后养”的阶段。 预养 自混凝土浇注成型至通气升温之前，混凝土在常温条件下停放的过程，称为预养。停放的时间，成为预养期。混凝土为什么要经预养之后才能升温？主要考虑混凝土在升温过程中，由于混凝土表面与内部温度不同，水泥石，骨料，水，气泡等各自的膨胀系数也不相同，若骤然升温，会产生过大的温度应力和温度变形，造成裂缝和质量缺陷。经过预养期，使水 泥与水进行一定时间的水化反应，从而产生足够的初始结构强度，以获得抵抗变形和裂缝的能力。预养期的长短，须根据水泥品种，水泥用量，配合比，大气温度和升温速度等因素决定，一般 h 升温 升温阶段是混凝土从蒸汽介质中获得热量，提高温度的主要阶段，同时也是混凝土在较高的温度（度）和湿度（相对湿度不低于）条件下，水泥水化租用速度加快，引起过大的温度应力和变形，以及因水泥石与钢筋温度变形的差异影响握裹力，对升温速度须进行控制。一般混凝土升温速度不宜超过度小时。对整体浇注的结构升温速度，应 根据混凝土的表面系数（注：表面系数指结构冷却表面积与全部体积之比）和配筋情况确定。并规定蒸养混凝土最高温度不得超过度。 恒温 混凝土升温至一定温度后，在保持温度和相对湿度的条件下，混凝土的静停时间称为恒温期。恒温期与恒温温度有密切的关系，温度高，水化反应速度快，恒温期可短，温度低，恒温期则长。恒温期一般为 h。在恒温期内，混凝土外层温度同于周围蒸汽温度，并逐渐传于内层，加之内层水泥的水化热不易向外层释放，从而获得较高温度。所以恒温期是混凝土强度增长的主要阶段。 降温 混凝土有恒温温度降至室外大气 温度，这一过程称为降温阶段。由于混凝土表面散热快，降温幅度便大，其内部因混凝土导热系数较小，热量散失便慢些，造成表里降温差值，当温差过大时，表层急剧收缩易出现龟裂或裂缝和产生较大温度应力，为此，须控制一定的降温速度一般不大于度 h。 后养 经蒸养后的混凝土，水泥颗粒的水化反映并没有结束，若过早的风干和脱水，对后期强度的增长是不利的。所以对集邮抗渗、抗冻、高强度等级混凝土等，应继续浇水湿润进行自然养护，避免曝晒和风干。 25 为什么冬季不宜直接用炭火热养护混凝土？ 碳火可生成大量二氧化碳，过量的二氧化 碳对混凝土是有害的。水泥经水化作用生成硅酸盐水化物和游离石灰如： 2O+H)2 游离石灰将与二氧化碳作用生成石灰石，称为混凝土的“炭化”即： H)2+2O 新生的碳酸钙（石灰石）将覆盖与混凝土表面，形成一层石灰质保护壳，强度不高，但他弥堵了混凝土表面的微毛细孔，这对于混凝土的抗侵蚀能力是有利的，所以，有时对浸泡与海水中的预制构件，常采取在空气中停放几个月，待生成碳酸钙保护壳之后，再 放如海中，就是这个道理。 但当二氧化碳的浓度过大时（大于 1520），则对混凝土产生不利影响，碳酸钙保护壳与二氧化碳气体和空气中的水分继续作用，生成易容于水的重碳酸钙，从而削弱了混凝土的抗侵蚀能力。即： 2O= 所以冬季施工热养混凝土，若采用碳火加热时，因设置导烟系统，将烟排出至混凝土以外。 这里需要指出的是，二氧化碳气体无论