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1、石灰 例 2-1 根据石灰浆体的凝结硬化过程，试分析硬化石灰浆体有哪些特性？ 解 石灰浆体在空气中凝结硬化过程，是由下面两个同时进行的过程来完成的： （）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。 （）碳化作用：氢化氧钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：由于氢氧化钙结晶速度慢且结晶量少，空气中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表面碳化后， 形成紧密外壳，不利于二氧化碳的渗透和碳化作用的深入。因而硬化石灰浆体具有以下特性： （1）凝结硬化慢； （2）硬化后强度低； （3）硬化时体积收缩大； （4）耐水性差，因为硬化石灰浆体的主要成分是氢氧化钙，而氢氧化钙可微溶解于水
2、。例 2-3 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基 层等潮湿部位？ 解 石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾 压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化 硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适 于在潮湿环境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大 提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的 基层等潮湿部位。例 3-4.何谓水泥的体积安定性？水泥的
3、体积安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥应 如何处理？ 解 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状， 不开裂，不变形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是： （1 由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过多； （2 掺入石膏过多； 其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁 都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后 才进行熟化，生成六方板状的 Ca（OH）2晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀 体积膨胀，使水泥石开裂。 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石
4、膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大 约 1.5 倍，也导致水泥石开裂。 体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水泥制品或混凝土开裂、造成结构破坏。因此 体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。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
5、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 4-2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： 满足结构设计的强度等级要求； 满足混凝土施工所要求的和易性； 满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； 符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。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。例 4-
6、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。 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
7、，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。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。 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
8、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。 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
9、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。 例 4-15影响混凝土拌合料和易性的因素有哪些？ 解 影响混凝土拌合料和易性的因素主要有以下几个方面： （）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。 （）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。（3）
10、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。 （）其他影响因素 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。 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： （）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。 （）改善砂、石级配，采用良好级配。 （）尽可能采用粒径较大的砂、石为好。 （）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） 。 例 4-16何谓砂率
11、？何谓合理砂率？影响合理砂率的主要因素是什么？ 解 砂率是混凝土中砂的质量与砂和石总质量之比。 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。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。例 4-17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。 解 现场浇灌混凝土时，施工人员向混凝土拌合
12、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。例 4-18影响混凝土强度的主要因素有哪些？怎样影响？ 解 影响混凝土抗压强度的主要因素有： （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。 （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
13、土的强度高。 （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。 （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。 （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。 例 4-19提高混凝土强度的主要措施有哪些？ 解 提高混凝土强度主要有以下措施： （） 采用高强度等级水泥； （） 尽量降低水灰比（） ； （）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。 （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
14、剂。（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） 。 （6）加强搅拌和振捣成型。 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。 例 4-26何谓混凝土的耐久性？提高混凝土耐久性的措施有哪些？ 解 混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力
15、称为混凝土的耐久性。 提高混凝土耐久性的主要措施有： （）根据工程所处环境和工程性质合理选择水泥品种。（）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素。 必须严格限制最大水灰比，保证足够的水泥用量。（3）选用质量良好的砂石骨料。改善粗细骨料级配，在允许的最大粒径范围内尽量选用较 大粒径的粗骨料。减小骨料的空隙率和比表面积。 （）掺入引气剂或减水剂，提高抗渗、抗冻能力。 （5）加强混凝土的施工质量控制。 评注 提高混凝土耐久性，对于延长结构寿命，减少修复工作量，提高经济效益具有重要 的意义。例 4-29某混凝土拌合物经试拌调整满足和易性要求后，各组成材料用量为水泥 3.15，水 1.89，砂 6.24, 卵石 12.48，实测混凝土拌合物表观密度为 2450；试计算每 m3 混凝土的各种材料用量。 解 该混凝土拌合物各组成材料用量的比例为： C:S:G:W=3.15:6.24:12.48:1.89 =1:1.98:3.96:0.60由实测混凝土拌合物表观密度为 2450 C+S+G+W=2450 C+1.98C+3.96C+0.60C=7.54C=2450 则每 m3 混凝土的各种材料用量为： 水泥： C=325 砂：S=1.98C=644 卵石： G=3.96C=1287 kg 水： W=0.6
