土木工程材料习题课2.ppt

土木工程材料习题课(二) 张德思教授主讲
混凝土 
例4-?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-?
解
配制混凝土应考虑以下四项基本要求,即:
;
;
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,即节约水泥以降低混凝土成本。
[评注] 强度要求达到95%强度保证率;经济原则是在满足强度要求、和易性要求、耐久性要求的前提下,尽量降低高价材料(水泥)的用量,达到降低成本的目的。
例4-?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。
[评注] 石子的空隙是由砂浆所填充的;砂子的空隙是由水泥浆所填充的。砂子的空隙率愈小,则填充的水泥浆量越少,达到同样和易性的混凝土混合料所需水泥量较少,因此可以节约水泥。
砂粒的表面是由水泥浆所包裹的。在空隙率相同的条件下,砂粒的比表面积愈小,则所需包裹的水泥浆也就愈少,达到同样和易性的混凝土混合料,其水泥用量较少。
由此可见,骨料级配良好的标准应当是空隙率小,同时比表面积也较小。
例4-、石中活性氧化硅的含量,它对混凝土的性质有什么不利作用?
解:混凝土用砂、石必须限制其中活性氧化硅的含量,因为砂、石中的活性氧化硅会与水泥或混凝土中的碱产生碱骨料反应。该反应的结果是在骨料表面生成一种复杂的碱一硅酸凝胶,在潮湿条件下由于凝胶吸水而产生很大的体积膨胀将硬化混凝土的水泥石与骨料界面胀裂,使混凝土的强度、耐久性等下降。碱骨料反应往往需几年、甚至十几年以上才表现出来。故需限制砂、石中的活性氧化硅的含量。
例4-5. 为什么在拌制混凝土时,砂的用量应按质量计,而不能以体积计量?
解
砂子的体积和堆积密度与其含水状态紧密相关。随着含水率的增大,砂颗粒表面包裹着一层水膜,引起砂体积增大。当砂的含水率为5%~8%时,其体积最大而堆积密度最小,砂的体积可增加20%~30%。若含水率继续增大,砂表面水膜增厚,由于水的自重超过砂粒表面对水的吸附力而产生流动,并迁入砂粒间的空隙中,于是砂粒表面的水膜被挤破消失,砂体积减小。当含水率达20%左右时,湿砂体积与干砂相近;含水率继续增大,则砂粒互相挤紧,这时湿砂的体积可小于干砂。
由此可知,在拌制混凝土时,砂的用量应按质量计,而不能以体积计量,以免引起混凝土拌合物砂量不足,出现离析和蜂窝现象。
[评注] 气干状态的砂随着其含水率的增大,砂颗粒表面形成一层吸附水膜,推挤砂粒分开而引起砂体积增大,这种现象称为砂的湿胀,其中细砂的湿胀要比粗砂大得多。