武汉工程大学混凝土工艺学复习案

武汉工程大学（WIT）《混凝土工艺学》复习案-1-《混凝土工艺学》复习案一．选择、填空、1.混凝土硬化后的性能：强度耐久性密实度抗渗性抗冻性2.凝结时间：水泥加水起至标准稠度水泥净浆失去可塑性所需的时间称为凝结时间。3.混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入的，并能按要求改善混凝土性能的，一般掺量不超过水泥质量5％的物质（膨胀剂、防冻剂等少数外加剂以外）。4.生产水泥的主要三种原料：石灰石、粘土质原料，校正原料5.水泥熟料的四种矿物组成：硅酸三钙（C3S)、硅酸二钙（C2S)、铝酸三钙（C3A)、铁铝酸四钙（C4AF)6.水泥的水化产物有：C-S-H凝胶、AFt（钙矾石）、AFm（水化硫铝酸钙）、CH（六方板状氢氧化钙）7.七大性能指标①水泥的细度②凝结时间：水泥加水拌合起至标准稠度水泥净浆失去可塑性所需的时间。初凝时间：水泥加水拌合起至标准稠度水泥净浆刚刚失去可塑性所需的时间。终凝时间：水泥加水拌合起至标准稠度水泥净浆完全失去可塑性所需的时间。③安定性：指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。不良因素：1.较多的游离f-CaO2.较多的游离f-MgO3.过量石膏（适量3%~5%）④强度：抗折抗压强度⑤碱含量（Na2O+0.658KO）占水泥的重量：（Na2O=62，K2O=94.2）⑥水化热：水泥与水的水化过程为放热反应，随着硬化过程的进行，不断放出热量，这种热量称为水化热。⑦标准稠度需水量8.过量f-CaO的危害：过烧状态的f-CaO水化速度很慢，在已硬化了的水泥石中继续与水反应生成CH晶体，体积增大近一倍——膨胀应力，水泥石开裂。9.生成过量f-MgO的危害：f-MgO即方镁石，水化速度比过烧f-CaO更慢，水化生成Mg(OH)2，体积膨胀1.48倍——膨胀应力，水泥石开裂。10.安定性不良解决办法：在通风条件好的仓库内放置一段时间。CaO+H2O=Ca(OH)211.如果水泥中的碱含量指标过高，在有水的条件下会与活性骨料发生碱骨料反应（过量碱+活性SiO2+水）。碱－骨料反应是指混凝土孔溶液中所含的碱（Na2O和K2O）与骨料的活性成分（微晶质或非晶质SiO2等），在潮湿条件下逐渐发生化学反应，反应产物体积膨胀，导致混凝土开裂的现象。12.在混凝土中，骨料颗粒的表面需要由水泥浆包裹，骨料的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般来说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆节省。13.骨料的最大粒径取决于混凝土构件的结构截面积和配筋间距。14.颗粒级配：表示大小颗粒的搭配情况。要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的可以搭配。武汉工程大学（WIT）《混凝土工艺学》复习案-2-15.选择混凝土骨料的最大粒径和级配应使其（总比表面积小，空隙率小）——节约水泥(包裹的、填充的)配制混凝土时尽量选用最大粒径大，空隙率小的粗骨料。16.骨料性能指标：最大粒径与颗粒极配；颗粒形状及表面特征（表面光滑，少棱角和易性较好与水泥浆的胶结较差；表面粗糙，有棱角空隙率和表面积较大与水泥浆胶结能力较强，人工轧碎成本较高。此外，针状和片状，会降低混凝土的强度）；有害物质（泥块、硫化物和硫酸盐、有机物、云母、轻物质等）；强度（压碎指标越大,粗骨料的强度越低）；坚固性（指砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力）；碱活性（对于长期处于潮湿环境的重要结构混凝对于长期处于潮湿环境的重要结构混凝土所使用的碎石或卵石应进行碱活性检验）。17.粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标表示。压碎指标越大,粗骨料的强度越低18.混合材在水泥中的化学作用：“二次反应”水泥水化所产生的氢氧化钙又与活性混合,材料中的活性氧化硅和活性氧化铝发生反应生成水化硅酸钙和水化硅酸铝19.化学外加剂:减水剂、早强剂、引气剂、速凝剂、防冻剂、膨胀剂、缓凝剂20.改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如各种减水剂、泵送剂、引气剂、速凝、保水剂等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、速凝剂等调节混凝土气体含量的外加剂，如引气剂、加气剂、泡沫剂等改善混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防冻剂、阻锈剂、防水剂等改善混凝土其他性能的外加剂，如膨胀剂、碱骨料反应仰制剂。21.粗骨料的坚固性是指砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。砂的坚固性用硫酸盐溶液检验,试样经5次循环后，其质量损失应符合标准要求。22.在混凝土中应用混合材的意义1）改善混凝土拌合料的和易性2）提高混凝土最终强度3）改善混凝土的耐久性4）环保5）降低成本23.配合比应同时满足：混凝土结构设计所需的强度等级、混凝土施工所需的和易性要求、混凝土结构设计所需的耐久性要求和节省水泥和降低混凝土的成本的经济性要求等四项基本要求。24.(W/C)的大小，主要由设计混凝土强度等级和水泥强度等级决定；用水量(W)的多少主要是根据坍落度和骨料最大粒径而确定；砂率(Sp)是根据水灰比W/C和骨料最大粒径而确定。25.拌合物的稠度以坍落度或维勃稠度表示，坍落度适用于塑性和流动性混凝土拌合物，维勃稠度适用于干硬性混凝土拌合物。26.对混凝土强度影响不大，但对新拌混凝土的稠度、粘聚性和保水性有一定的影响。同时，砂率也受下列因素的影响：粗集料粒径大，则砂率小；细砂的砂率应小，粗砂的砂率应大；粗集料为碎石，则砂率大；粗集料为卵石，则砂率小；水灰比大则砂率大，水灰比小则砂率小；水泥用量大则砂率小，水泥用量小则砂率大。27.要点：①防止离析措施；②浇筑厚度；③浇筑时间控制（连续浇筑间歇时间一般不超过2h）；④分块浇筑注意事项（接触面平行较小边；接缝错开；每块武汉工程大学（WIT）《混凝土工艺学》复习案-3-宽度1.5~2.0m面积大约50m2）。28.振捣成型方法介绍：平板、插入、附着式、整体式等。29.较高时应采用相应的厚度分层浇筑。厚度视振捣器的能力而定，一般选用15～30cm；当采用人工振捣时，可选取15～20cm。30.对于又高又长的梁体，混凝土的供应量跟不上水平分层浇筑的进度时，可采用斜层浇筑。一般从梁的一段浇向另一端。采用斜层浇筑时，混凝土的倾斜角与混凝土的稠度有关，一般可用20º～25º。31.对于大体积混凝土的浇筑，除了选择合适的原材料（中低热水泥、用矿物掺合料替代部分水泥）外，要采取适当的工艺措施，如在混凝土结构内布设冷凝管，分层浇筑等工艺措施。32.养护对水泥水化性能的影响：养护时间增长，强度增强，孔隙率减小；养护温度，温度高，水泥凝结硬化速度快，早期强度高；低温时，水泥混凝土硬化较缓慢；养护湿度，保湿时间越长，强度越大。33.混凝土冬期养护方法：蓄热法、蒸汽养护法、电热法、暖棚法和掺外加剂法等。34.养护关键：对在凝结硬化过程中的混凝土进行温度和湿度的控制。35.f-MgO在压蒸条件下才加速熟化(ref.1)，石膏的危害需要长期在常温水中才能发现，两者均不便快速检测，因此GB规定MgO5%,SO33.5%.36.强度等级fce,k:以水泥胶砂28d抗压抗压强度确定（抗折满足要求）分类普通型,早强型R二．简答题1.混凝土的原料组成？各原材料在混凝土中起什么作用？答：①水泥+水：胶凝材料，起到粘结各骨料，且随时间增长强度增加。②石子+沙子：骨料，起填充作用和在混凝土中形成坚强的骨架，可减小混凝土的收缩。③化学外加剂：增加流动度，提高强度，调节凝结时间，改善耐久性等。④矿物外加剂：废渣利用，降低成本，降低水化热，提高耐久性等。2．配制混凝土时掺减水剂的可达到的效果有哪些?减水剂的作用机理？答：减水剂掺入新拌混凝土中，能够破坏水泥颗粒的絮凝结构，起到分散水泥颗粒及水化水泥颗粒的作用，从而释放絮凝结构中的自由水，增大混凝土拌和物的流动性.用水量和水灰比不变时，提高混凝土的流动性；流动性和水泥用量不变时，降低用水量和水灰比，提高混凝土强度；流动性和水灰比不变时，降低水泥用量。作用机理：①降低水泥颗粒固液界面能②静电斥力作用③空间位阻斥力作用④水化膜润滑作用⑤引气隔离“滚珠”作用3.常用矿物外加剂有哪些？掺入到混凝土中的优点和缺点有哪些？其物理化学作用原理是什么？答：①有胶凝性（或称潜在活性）的。如粒化高炉矿渣、水硬性石灰。②有火山灰性的。火山灰性系指本身没有或极少有胶凝性，但其粉末状态在有水存在时，能与Ca（OH）2在常温下发生化学反应，生成具有胶凝性的组分。例如硅灰、粉煤灰、原状的或煅烧的酸性火山玻璃和硅藻土、某些烧页岩和黏土等。③同时具有胶凝性和火山灰性的。如高钙粉煤灰或增钙液态渣、沸腾炉（流化武汉工程大学（WIT）《混凝土工艺学》复习案-4-床）燃煤脱硫排放的废渣（固硫渣）等。粒化高炉矿渣实际上也同时具有火山灰性。④其他。本身具有一定化学反应性的材料，如磨细的石灰岩、石英砂、白云岩以及各种硅质岩石的产物。这类材料过去一直被看做是惰性的物质。优点：在配制混凝土时加入较大量矿物细掺料，可降低温升，改善工作性，增进后期强度，并可改善混凝土的内部结构，提高抗腐蚀能力。矿物细掺料对碱集料反应有抑制作用，国外将这种混合材料称为辅助胶凝材料，是高性能混凝土不可缺少的组分。缺点：含碳量高的粉煤灰需水量大，对混凝土的流变性、强度和变形都有不利影响。三．计算题【例】某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为Ｃ30，施工要求混凝土坍落度为30～50㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ＝5MPa。所用原材料情况如下：水泥:42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρｃ=3.10ｇ/cm３，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度ρos=2.60ｇ/cm３；石：5～30mm碎石，级配合格，石子表观密度ρog=2.65ｇ/cm3；试求:1.混凝土计算配合比；2．若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为３％石子,含水率为1％,试计算混凝土施工配合比。1.确定混凝土的配制强度2.根据强度公式计算水灰比3.确定单位用水量4.计算1m3混凝土中水泥用量C0：5.确定合理砂率βs:6.计算粗,细骨料用量:例.粉煤灰混凝土设计强度等级为Ｃ例例30，施工要求混凝土坍落度为180㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ＝3MPa。所用原材料情况如下：水泥：32.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρｃ=3.10ｇ/cm３，水泥强度等级标准值的富余系数为1.35；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度ρos=2.60ｇ/cm5～31.5mm卵石，级配合格，石子表观密度ρog=2.65ｇ/cm3；HSP高效减水剂：1%掺量，减水率：20%,I级粉煤灰试求：粉煤灰混凝土计算配合比【解】：(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）fcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×3=34.9MPa(2)确定水灰比（W/C）fce=γc×fce,k=1.35×32.5=34.9MPa(3)确定用水量（W）武汉工程大学（WIT）《混凝土工艺学》复习案-5-查用水量表4.0.1-2选用mw0=210kg高效减水剂减水率为20%，用水量：mw0=210×(1-20%)=168kg(4)确定基准混凝土水泥量（胶凝材料总量）水泥用量：mc0=168/0.50=336kg(5)确定粉煤灰混凝土中水泥量、粉煤灰量（mC,mf）查表4.2.1选用粉煤灰取代水泥率（βc=20%），求出每立方米粉煤灰混凝土的水泥用量(mc);mc=mc0(1－βc)=336×(1－20%)=269kg由表4.3.2对于I级粉煤灰，选用粉煤灰超量系数δc=1.2，求出每立方米粉煤灰混凝土的粉煤灰掺量(mf)mf=1.2×(336－269)=1.2×67=80kg;mc+mf=269+80=349300kg,由表4.0.4合格(6)确定砂、石量（S、G）采用重量法计算砂石重量：设粉煤灰混凝土的容重γ=2450kg/m3将mc=269㎏；mf=80kgmw=168㎏代入方程组ms=716kg,mg=1217kg每立方米粉煤灰混凝土的材料用量为