建筑材料習(xí)題課三

1、建筑材料習(xí)題課三建筑材料習(xí)題課(三） 例4-25何謂混凝土的徐變？產(chǎn)生徐變的原因是什么？混凝土徐變在結(jié)構(gòu)工程中有何實際影響？解混凝土在恒定荷載長期作用下，隨時間增長而沿受力方向增加的非彈性變形，稱為混凝土的徐變?；炷廉a(chǎn)生徐變的原因是由于在外力作用下，水泥石中凝膠的粘性流動及凝膠體內(nèi)吸附水的遷移，還與水泥石內(nèi)部吸附水的遷移等有關(guān)?；炷恋男熳儠箻?gòu)件的變形增加，在鋼筋混凝土截面中引起應(yīng)力的重新分布。對預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的徐變將使鋼筋的預(yù)應(yīng)力受到損失。但有時徐變也對工程有利，如徐變可消除或減小鋼筋混凝土內(nèi)的應(yīng)力集中，使應(yīng)力均勻地重新分布。對大體積混凝土，徐變能消除一部分由溫度變形所產(chǎn)生

2、的破壞應(yīng)力。 評注 影響混凝土徐變因素很多，混凝土所受初應(yīng)力越大，在混凝土制成后齡期較短時加荷，水灰比越大，水泥用量越多，都會使混凝土的徐變增大；另外混凝土彈性模量大，會減小徐變，混凝土養(yǎng)護條件越好，水泥水化越充分，徐變也越小。 例4-26何謂混凝土的耐久性？提高混凝土耐久性的措施有哪些？解混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能的能力稱為混凝土的耐久性。提高混凝土耐久性的主要措施有：（）根據(jù)工程所處環(huán)境和工程性質(zhì)合理選擇水泥品種。（）適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是決定混凝土密實性的主要因素。必須嚴(yán)格限制最大水灰比，保證足夠的水泥用量。（3）選用質(zhì)量良好的砂石骨料。改

3、善粗細骨料級配，在允許的最大粒徑范圍內(nèi)盡量選用較大粒徑的粗骨料。減小骨料的空隙率和比表面積。（）摻入引氣劑或減水劑，提高抗?jié)B、抗凍能力。（5）加強混凝土的施工質(zhì)量控制。評注 提高混凝土耐久性，對于延長結(jié)構(gòu)壽命，減少修復(fù)工作量，提高經(jīng)濟效益具有重要的意義。例4-27何謂混凝土的碳化？碳化對混凝土的性質(zhì)有哪些影響？解混凝土的碳化是指空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水的反應(yīng)。碳化作用降低了混凝土的堿度，減弱了對鋼筋的保護作用。由于水泥水化過程中生成大量氫氧化鈣，使混凝土孔隙中充滿飽和的氫氧化鈣溶液，其值可達到12.613。這種強堿性環(huán)境能使混凝土中的鋼筋表面生成一層鈍化薄膜，從

4、而保護鋼筋免于銹蝕。碳化作用降低了混凝土的堿度，當(dāng)值低于時，鋼筋表面鈍化膜破壞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕。 其次，當(dāng)碳化深度超過鋼筋的保護層時，鋼筋不但易發(fā)生銹蝕，還會因此引起體積膨脹，使混凝土保護層開裂或剝落，進而又加速混凝土進一步碳化。碳化作用還會引起混凝土的收縮，使混凝土表面碳化層產(chǎn)生拉應(yīng)力，可能產(chǎn)生微細裂縫，從而降低了混凝土的抗折強度。評注影響混凝土碳化速度的主要因素有：水泥品種、水灰比、環(huán)境濕度和硬化條件等?？諝庵谢蛘羝叙B(yǎng)護的混凝土，比在潮濕環(huán)境或水中養(yǎng)護的混凝土碳化快。因為前者促使水泥石形成多孔結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生微裂縫，后者水化程度高，混凝土較密實。例4-28某框架結(jié)構(gòu)工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設(shè)

5、計強度等級為 30，施工要求混凝土坍落度為，根據(jù)施工單位歷史資料統(tǒng)計，混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差5MPa。所用原材料情況如下： 水泥：42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥密度為=3.10/cm，水泥強度等級標(biāo)準(zhǔn)值的富余系數(shù)為1.08； 砂：中砂，級配合格， 砂子表觀密度os=2.60cm； 石：530mm碎石，級配合格， 石子表觀密度og=2.65/cm3；試求： 混凝土計算配合比； 2若經(jīng)試配混凝土的和易性和強度等均符合要求，無需作調(diào)整。又知現(xiàn)場砂子含水率為 ，石子含水率為1，試計算混凝土施工配合比。（5）確定砂率（s） 查表47，對于采用最大粒徑為40的碎石制的混凝土，當(dāng)水灰比為0.53時，其砂率值可選取

6、32%37%，采用插入法選定，現(xiàn)取s= 。 評注 耐久性問題是混凝土的一個重要性能指標(biāo)，所有混凝土均應(yīng)予以考慮。因此，國家規(guī)范規(guī)定所有混凝土在配合比設(shè)計時都應(yīng)當(dāng)按該混凝土使用時所處的環(huán)境條件，考慮其滿足耐久性要求所必要的水灰比及水泥用量值。 例4-29某混凝土拌合物經(jīng)試拌調(diào)整滿足和易性要求后，各組成材料用量為水泥3.15，水1.89，砂6.24, 卵石12.48，實測混凝土拌合物表觀密度為2450；試計算每m3 混凝土的各種材料用量。解該混凝土拌合物各組成材料用量的比例為：C:S:G:W=3.15:6.24:12.48:1.89 =1:1.98:3.96:0.60由實測混凝土拌合物表觀密度為2

7、450C+S+G+W=2450 C+1.98C+3.96C+0.60C=7.54C=2450則每m3 混凝土的各種材料用量為：水泥：C=325 砂：S=1.98C=644 卵石： G=3.96C=1287 kg水： W=0.6C=195 kg評注 混凝土拌合物各組成材料的單位用量之和即為其表觀密度。 例4-30試述減水劑的作用機理？解 減水劑屬于表面活性物質(zhì)。減水劑能提高混凝土拌合物和易性及混凝土強度的原因，在于其表面活性物質(zhì)間的吸附一分散作用，及其潤滑、濕潤作用所致。水泥加水拌和后，由于水泥顆粒間分子引力的作用，產(chǎn)生許多絮狀物而形成絮凝結(jié)構(gòu)，使部分拌合水（游離水）被包裹在其中，從而降低了混凝

8、土拌合物的流動性。 當(dāng)加入適量減水劑后，減水劑分子定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶上電性相同的電荷，產(chǎn)生靜電斥力，致使水泥顆粒相互分散，導(dǎo)致絮凝結(jié)構(gòu)解體，釋放出游離水，從而有效地增大了混凝土拌合物的流動性，使水泥更好地被水濕潤而充分水化，因而混凝土強度得到提高。 評注 大量試驗表明，減水劑品種不同，其作用機理不完全相同。如木鈣減水劑可明顯降低表面張力，而萘系減水劑則幾乎不降低表面張力，但靜電斥力提高較大。所以萘系減水劑的分散力強于木鈣減水劑，而潤濕作用可能不及木鈣減水劑。當(dāng)然分散作用強的本身也有利于提高潤濕和潤滑作用。例4-31簡述什么是粉煤灰效應(yīng)？解粉煤灰由于其本身的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和

9、顆粒形狀等特征，在混凝土中可產(chǎn)生下列三種效應(yīng)，總稱為“粉煤灰效應(yīng)”?；钚孕?yīng)。粉煤灰中所含的SiO2和Al2O3具有化學(xué)活性，它們能與水泥水化產(chǎn)生的Ca（OH）2反應(yīng)，生成類似水泥水化產(chǎn)物中的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，可作為膠凝材料一部分而起增強作用。顆粒形態(tài)效應(yīng)。煤粉在高溫燃燒過程中形成的粉煤灰顆粒，絕大多數(shù)為玻璃微珠，摻入混凝土中可減小內(nèi)摩阻力，從而可減少混凝土的用水量，起減水作用。微骨料效應(yīng)。粉煤灰中的微細顆粒均勻分布在水泥漿內(nèi)，填充孔隙和毛細孔，改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，增大了密實度。 評注 由于粉煤灰效應(yīng)的結(jié)果，粉煤灰可以改善混凝土拌合物的流動性、保水性、可泵性等性能，并能降低混凝土的水化

10、熱，以及提高混凝土的抗化學(xué)侵蝕、抗?jié)B、抑制堿一骨料反應(yīng)等耐久性能?；炷林袚饺敕勖夯胰〈糠炙嗪?，混凝土的早期強度將隨摻入量增多而有所降低，但28以后長期強度可以趕上甚至超過不摻粉煤灰的混凝土。砂漿例5-1新拌砂漿的和易性包括哪兩方面含義？如何測定？ 解砂漿的和易性包括流動性和保水性兩方面的含義。 砂漿流動性是指砂漿在自重或外力作用下產(chǎn)生流動的性質(zhì)，也稱稠度。流動性用砂漿稠度測定儀測定，以沉入量（）表示。砂漿的保水性是指新拌砂漿保持其內(nèi)部水分不泌出流失的能力。砂漿的保水性用砂漿分層度儀測定，以分層度（）表示。 評注 影響砂漿稠度、分層度的因素很多，如膠凝材料種類及用量、用水量，砂子粗細和粒形

11、、級配、攪拌時間等。為提高水泥砂漿的保水性，往往摻入適量的石灰膏。 例5-2 影響砂漿抗壓強度的主要因素有哪些？解砂漿的強度除受砂漿本身的組成材料及配比影響外，還與基層的吸水性能有關(guān)。對于不吸水基層（如致密石材），這時影響砂漿強度的主要因素與混凝土基本相同，即主要決定于水泥強度和水灰比。對于吸水基層（如粘土磚及其他多孔材料），這時由于基層能吸水，當(dāng)其吸水后，砂漿中保留水分的多少取決于其本身的保水性，而與水灰比關(guān)系不大。因而，此時砂漿強度主要決定于水泥強度及水泥用量。 評注 對于不吸水基層和吸水基層影響砂漿抗壓強度的主要因素原則上是一致的。雖然對于吸水基層表面上與水灰比無關(guān)，但實際上有關(guān)。這是因

12、為，砌筑吸水性強的材料的砂漿具有良好的保水性，因此無論初始拌合用水量為多少，經(jīng)被砌材料吸水后，保留在砂漿內(nèi)的水量基本上為一恒定值，即水灰比基本不變，所以水泥用量提高，就意味著砂漿最終的真實水灰比（該水灰比不再會發(fā)生變化）降低。 例5-3 某工程用砌磚砂漿設(shè)計強度等級為 10、要求稠度為80100的水泥石灰砂漿，現(xiàn)有砌筑水泥的強度為32.5MPa，細集料為堆積密度1450kgm3的中砂，含水率為2%，已有石灰膏的稠度為100mm；施工水平一般。計算此砂漿的配合比。解根據(jù)已知條件，施工水平一般的M10砂漿的標(biāo)準(zhǔn)差=2.5 MPa（表5-3），則此砂漿的試配強度為 fm，0=f2 + 0.645=1

13、0+0.6452.5=11.6 MPa 查表5-4得稠度為100 mm 石灰膏換算為 120時需乘以0.97，則應(yīng)摻加石灰膏量為 59 0.97 = 57 kg/m3 砂用量為Qs= 10干= 1450 （0.02） = 1479 kg/m3選擇用水量為 300 kg/m3 則砂漿的設(shè)計配比為：水泥：石灰膏：砂：水=271：57：1479：300評注 該砂漿的設(shè)計配比亦可表示為：水泥：石灰膏：砂= 1：0.21：5.46，用水量為 300 kg/m3例5-4 普通抹面砂漿的主要性能要求是什么？不同部位應(yīng)采用何種抹面砂漿？解 抹面砂漿的使用主要是大面積薄層涂抹（噴涂）在墻體表面，起填充、找平、裝

14、飾等作用，對砂漿的主要技術(shù)性能要求不是砂漿的強度，而是和易性和與基層的粘結(jié)力。普通抹面一般分兩層或三層進行施工，底層起粘結(jié)作用，中層起找平作用，面層起裝飾作用。有的簡易抹面只有底層和面層。由于各層抹灰的要求不同，各部位所選用的砂漿也不盡同。磚墻的底層較粗糙，底層找平多用石灰砂漿或石灰爐渣灰砂漿。中層抹灰多用粘結(jié)性較強的混合砂漿或石灰砂漿。面層抹灰多用抗收縮、抗裂性較強的混合砂漿、麻刀灰砂漿或紙筋石灰砂漿。評注 板條墻或板條頂棚的底層抹灰，為提高抗裂性，多用麻刀石灰砂漿。混凝土墻、梁、柱、頂板等底層抹灰，因表面較光滑，為提高粘結(jié)力，多用混合砂漿。在容易碰撞或潮濕的部位，應(yīng)采用強度較高或抗水性好的

15、水泥砂漿。 例5-5 何謂防水砂漿？如何配制防水砂漿？解防水砂漿是指通過調(diào)整砂漿配比，采用特定的施工工藝使砂漿硬化后具有良好的防水、抗?jié)B性能的水泥砂漿。在普通水泥砂漿中摻入一定量的防水劑而制得的防水砂漿，是應(yīng)用最廣泛的防水砂漿品種。配制防水砂漿的配合比：其水泥與砂之比約為1：2.5，水灰比應(yīng)為0.500.60，稠度不應(yīng)大于80。水泥宜選用32.5級以上的普通硅酸鹽水泥，砂子應(yīng)選用潔凈的中砂。防水劑摻量按生產(chǎn)廠推薦的最佳摻量摻入，最后需經(jīng)試配確定。評注 常加入的防水劑有硅酸鈉類、金屬皂類、氯化物金屬鹽及有機硅類等外加劑，使用防水劑前應(yīng)進行試驗確定合理摻量和配制工藝。例5-6 簡述什么是保溫砂漿？

16、解 保溫砂漿是以水泥、石灰膏、石膏等膠凝材料與膨脹珍珠巖砂、膨脹蛭石、火山渣或浮石砂、陶砂等輕質(zhì)多孔骨料按一定比例配制成的砂漿。具有輕質(zhì)，保溫等特性。 常用的保溫砂漿有水泥膨脹珍珠巖砂漿、水泥膨脹蛭石砂漿、水泥石灰膨脹蛭石砂漿等。 評注 水泥膨脹珍珠巖砂漿用42.5級普通水泥配制時，其體積比為水泥：膨脹珍珠巖砂=1：1215，水灰比為1.52.0，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.0670.074 W（mK）。水泥石灰膨脹蛭石砂漿是以體積比為水泥：石灰膏：膨脹蛭石=1：1：58配制而成。其導(dǎo)熱系數(shù)為0.0760.105 W（mK）。 磚、石、砌塊例6-1 試解釋制成紅磚與青磚的原理。解 焙燒是制磚最重要的環(huán)節(jié)。

17、當(dāng)磚坯在氧化氣氛中燒成出窯，磚中的鐵質(zhì)形成了紅色的Fe2O3，則制得紅磚。若磚坯在氧化氣氛中燒成后，再經(jīng)澆水悶窯，使窯內(nèi)形成還原氣氛，促使磚內(nèi)的紅色高階氧化鐵（Fe2O3）還原成青灰色的低價氧化鐵(FeO)，即制得青磚。 評注 粘土磚焙燒溫度為左右燒出的磚色澤多為紅色。這是由于磚中的著色礦物，如在氧化氣氛中保溫、冷卻時，鐵形成了呈紅色的Fe2O3之故。而為獲得青色，則焙燒開始階段在氧化氣氛中，達到焙燒溫度后，封閉火門，隔絕空氣流入，并配合從窯頂洇水入窯，產(chǎn)生大量水蒸汽，轉(zhuǎn)變成缺氧環(huán)境，使磚在還原氣氛里保溫、冷卻。這時，磚中形成的是呈青灰色的氧化鐵(FeO)，制得青磚。 例6-2.何謂燒結(jié)普通磚

18、的泛霜和石灰爆裂？它們對建筑物有何影響？解泛霜是指粘土原料中的可溶性鹽類（如硫酸鈉等），隨著磚內(nèi)水分蒸發(fā)而在磚表面產(chǎn)生的鹽析現(xiàn)象，一般為白色粉末，常在磚表面形成絮團狀斑點。泛霜的磚用于建筑中的潮濕部位時，由于大量鹽類的溶出和結(jié)晶膨脹會造成磚砌體表面粉化及剝落，內(nèi)部孔隙率增大，抗凍性顯著下降。當(dāng)原料土中夾雜有石灰質(zhì)時，則燒磚時將被燒成過燒的石灰留在磚中。石灰有時也由摻入的內(nèi)燃料（煤渣）帶入。這些石灰在磚體內(nèi)吸水消化時產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致磚發(fā)生脹裂破壞，這種現(xiàn)象稱為石灰爆裂。石灰爆裂對磚砌體影響較大，輕者影響外觀，重者將使磚砌體強度降低直至破壞。磚中石灰質(zhì)顆粒越大，含量越多，則對磚砌體強度影響越大。

19、評注51012000規(guī)定，優(yōu)等品磚不允許有泛霜現(xiàn)象，一等品磚不允許出現(xiàn)中等泛霜，合格品磚不允許出現(xiàn)嚴(yán)重泛霜。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，優(yōu)等品磚不允許出現(xiàn)最大破壞尺寸大于2mm的爆裂區(qū)域；一等品磚不允許出現(xiàn)最大破壞尺寸大于10 mm的爆裂區(qū)域，在 10 mm之間爆裂區(qū)域，每組磚樣不得多于15處。例6-3 如何識別欠火磚和過火磚？解燒結(jié)磚的形成是磚坯經(jīng)高溫焙燒，使部分物質(zhì)熔融，冷凝后將未經(jīng)熔融的顆粒粘結(jié)在一起成為整體。當(dāng)焙燒溫度不足時，熔融物太少，難以充滿磚體內(nèi)部，粘結(jié)不牢，這種磚稱為欠火磚。欠火磚，低溫下焙燒，粘土顆粒間熔融物少，孔隙率大、強度低、吸水率大、耐久性差；過火磚由于燒成溫度過高，產(chǎn)生軟化變形，造成外

20、形尺寸極不規(guī)整。欠火磚色淺、敲擊時聲啞，過火磚色較深、敲擊時聲清脆。評注 焙燒溫度在燒結(jié)范圍內(nèi)，且持續(xù)時間適宜時，燒得的磚質(zhì)量均勻、性能穩(wěn)定，稱之為正火磚；若焙燒溫度低于燒結(jié)范圍，得欠火磚；焙燒溫度超過燒結(jié)范圍時，得過火磚。欠火磚與過火磚質(zhì)量均不符合技術(shù)要求。 例6-4 某燒結(jié)普通磚試驗，10塊磚樣的抗壓強度值分別為：14.2、21.1、9.5、22.9、13.3、18.8、18.2、18.2、19.8、19.8（MPa），試確定該磚的強度等級。解計算10塊試樣的抗壓強度平均值為： 評注 如磚強度變異系數(shù)0.21，則按下式計算樣本量10時的強度標(biāo)準(zhǔn)值（ fk）：根據(jù)強度標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)果評定磚的強度等級。 例6-5燒結(jié)粘土磚在砌筑施工前為什么一定要澆水潤濕？解 燒結(jié)粘土磚由于有很多毛細管，在干燥狀態(tài)下吸水能力很強，使用時如果不澆水，砌筑砂漿中的水分便會很快被磚吸走，使砂漿和易性降低，操作時難以攤平鋪實，再則由于砂漿中的部分水分被磚吸去，會導(dǎo)致早期脫水，而不能很好地起水化作用，使磚與砂漿的粘結(jié)力削弱，大大降低砂漿和砌體的抗壓、抗剪強度，影響砌體的整體性和抗震性能。因此為使操作方