发布时间 : 星期三 文章中南大学土木工程材料课后习题及答案(1)更新完毕开始阅读82c0bc8ffd0a79563c1e7232
会增大。但是，水泥浆的粘聚性降低过多的话，会导致混凝土拌和物的保水能力不足，会出现泌水现象，而且其粘聚性也不好，这样会影响混凝土的质量，降低硬化后混凝土的强度。
11．影响混凝土强度的内在因素有哪些？试结合强度公式加以说明。
参考答案：混凝土的强度主要决定于水泥石的强度和水泥石与骨料之间的粘结强度。而水泥石的强度主要取决于其矿物成分及孔隙率。而
孔隙率又决定于水灰比与水化程度。所以，对于给定的龄期，水泥石的强度主要决定于水泥强度与水灰比。水泥强度越大，水灰比越小，水泥石强度越高。水泥石与骨料的粘结力也同样与水泥强度和水灰比有关，水泥强度越高，水灰比越小，则水泥浆硬化后与骨料的粘结力越强。水泥石与骨料的粘结力还与骨料的品质有关，碎石混凝土强度高于卵石混凝土的强度。综上所述，混凝土的强度与水
灰比成反比，与水泥强度成正比，还与骨料品质有关。用公式表示为：其中：C－1m混凝土中水泥用量，Kg；
3
W－1m混凝土中的用水量，Kg；
3
?C?fcu??afce????b。
?W?C－灰水比 Wfcu－混凝土28天抗压强度
fce－水泥的实测强度
?a，?b－经验系数。
12．某工地施工人员采取下述几个方案提高混凝土拌和物的流动性，试问下面那些方案可行？那个方案不行？并说明理由。 （1）多加水
（2）保持W/C不变，增加水泥浆用量； （3）加入CaCl2
（4）加入减水剂； （5）加强振捣。 参考答案：（1）不行。多加水会改变混凝土的水灰比，降低强度。而且多加水，可能会导致混凝土粘聚性降低过多，保水能力不足，出现
泌水现象。
（2）可行。增加水泥浆用量，可以增加骨料表面包裹层的厚度，增大了润滑作用，因而提高了混凝土拌和物的流动性。 （3）不行。CaCl2有一定的塑化作用，会降低混凝土的流动性。而且氯离子对混凝土有侵蚀作用。
（4）可行。可以将水泥絮凝结构中的游离水释放出来，增大了流动性。 （5）可行。加强振捣可以使混凝土拌和物的均匀性提高。
13． 试简单分析下述不同的试验条件测得的强度有何不同和为何不同？ （1）试件形状不同； （2）试件尺寸不同； （3）加荷速率不同；
（4）试件与压板之间的摩擦力大小不同。 参考答案：（1）立方体试件测得的强度高。因为有环箍效应。
（2）尺寸小的试件测得的强度高。一是因为环箍效应，二是因为试件的尺寸增大时，存在缺陷的几率也会增大。 （3）加载速度越大，测得的强度值越大。因为，加载速度大，混凝土的缺陷还来不及表现出来。
（4）不涂油测得的值大。不涂油，摩擦大，环箍效应强。
14．混凝土的弹性模量有几种表示方法？常用的是哪一种？怎样测定？
参考答案：混凝土弹性模量有3种表示方法：1、原点切线弹性模量。2、割线弹性模量。3、切线弹性模量。常用的是割线弹性模量。我
国是将指定应力??1?fcp（fcp为轴心抗压强度）与它对应的应变?的比值定义为混凝土的弹性模量E＝3?h
。
15．试结合混凝土的应力－应变曲线说明混凝土的受力破坏过程。
参考答案：以混凝土单轴受压为例，混凝土的破坏（即内部裂缝发展）可以分为4个阶段。
压应力小于极限应力的30％（称为比例极限）为第一阶段，这一阶段未受荷载前就存在的界面裂缝无明显变化，宏观上显示出应力-应变成直线关系，为弹性变化阶段；
随着荷载进一步增加，超过比例极限而又低于50％极限应力时为第二阶段，界面裂缝的长度、宽度和数量也随之增加，界面借助于摩阻力的作用承担荷载，而水泥砂浆的开裂小的可以忽略不计，此时变形增加的速率大于应力增加的速率，应力-应变曲线偏离直线开始弯向水平方向。
相当于50％～75％极限应力时为第三阶段，在界面裂缝继续发展的同时，开始出现贯穿砂浆的裂缝，应力-应变曲线明显趋向水平方向。
相当于75％～100％极限应力为第四阶段，随着荷载增加界面裂缝进一步增加，贯穿裂缝逐渐增生并将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂缝而破损。
混凝土的受力破坏过程，实际上是内部裂缝的发生、扩展以至连通的过程，也是混凝土内部结构从连续到不连续的发展过程。 16．何谓混凝土的塑性收缩、干缩、自收缩和徐变？其影响因素有哪些？收缩与徐变对混凝土的抗裂性有何影响？ 参考答案：塑性收缩：混凝土尚处于塑性状态时产生的体积收缩。影响因素：与环境湿度有关。
干缩：当外界湿度减小时，由于水分的蒸发，引起凝胶体失水，失去水膜的胶粒由于分子引力作用，使胶粒间的距离变小，产生收缩；毛
细水减少时，会引起毛细管压力增大，使管壁受到压力，其压力随着湿度的减小而增大，表现为体积的“干缩”。影响因素：与水泥品种、水泥用量和单位用水量以及砂石有关。
自收缩：处于与外界无水分交换条件下，混凝土内部未水化的胶凝材料吸收毛细管中的水分而水化，使毛细管失水，由于毛细管压力使水
泥浆产生的收缩。影响因素：水灰比。
徐变：在持续荷载作用下，混凝土产生随时间而增加的变形称为徐变。影响因素：环境；水灰比；温度；骨料；水泥；加载时间及荷载。
收缩和徐变对混凝土抗裂性的影响：收缩和徐变都有可能导致混凝土的开裂。
5
1) 2) 3) 4) 5)
17．试从混凝土的组成材料、配合比、施工、养护等几个方面综合考虑提出高混凝土强度的措施。 参考答案：选用高标号的水泥、降低水灰比、机械搅拌，标准养护
18．何谓减水剂？试述减水剂的作用机理。在混凝土中加减水剂有何技术经济意义？我国目前常用的有哪几种？ 参考答案：减水剂：在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。
减水剂的作用原理：加入适量的减水剂后，其憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面并使之带有相同电荷，在电性斥力作用下水泥颗粒彼此相互排斥，絮凝结构解体，关闭于其中的游离水被释放出来，从而在不增加拌和用水量的情况下，有效的增大了混凝土的流动性。另一方面减水剂分子的亲水基团朝向水溶液作定向排列，其极性很强易于与水分子以氢键形式结合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，有利于水泥颗粒的滑动，也更强化了水对水泥颗粒的润湿作用。
使用减水剂的技术经济意义：
在保持用水量不变的情况下，可使混凝土拌合物的坍落度增大100～200mm。 在保持坍落度不变的情况下，可使混凝土的用水量减少10％～15％，高效减水剂可减水20％以上，抗压强度可提高15％～40％。 在保持坍落度和混凝土抗压强度不变的情况下，可节约水泥10％～15％。
由于混凝土的用水量减少，泌水和骨料离析现象得到改善，可大大提高混凝土的抗渗性，一般混凝土的渗水性可降低40％～
80％。
可减慢水泥水化初期的水化放热速度，有利于减小大体积混凝土的温度应力，减少开裂现象。
我国常用的减水剂种类：
普通减水剂：以木质磺酸盐类为主，有木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁及丹宁等。 高效减水剂：多环芳香族磺酸盐类：主要有萘和萘的同系磺化物与甲醛缩合的盐类、胺基磺酸盐等。
水溶性树脂磺酸盐类：主要成分为磺化三聚氰胺树脂、磺化古玛隆树脂等。 脂肪族类：主要有聚羧酸盐类、聚丙烯酸盐类、脂肪族羟甲基璜酸盐高缩聚物等。
其他：改性木质素磺酸钙、改性丹宁等。 19．何谓引气剂？在混凝土中掺入引气剂有何技术经济意义？
参考答案：引起剂是指在搅拌混凝土工程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡（孔径为20～200?m）的外加剂。
技术经济意义：
1、可大大改善拌合物的保水性和粘聚性，使其泌水现象减轻。气泡介于颗粒之间，能起一定的润滑作用，使颗粒间摩擦力减小，从而提
高混凝土拌合物的流动性。
2、在硬化混凝土中，由于气泡隔断了毛细孔渗水通道，故能提高了抗渗性，同时因气泡有较大的弹性变形能力，对冰冻等破坏力能起缓
冲作用，故因此也能提高抗冻性。
20．混凝土的强度为什么会有波动？波动的大小如何评定？
参考答案：引起混凝土强度波动的基本因素如书中表3-20所示，可以分为两类：一是原材料与施工方面的因素；二是试验条件方面的因
素。详见表3-20。
波动的大小用“强度波动图”来评定。
21．当前土木工程用混凝土在耐久性方面主要存在那些问题？如何提高混凝土的耐久性？
参考答案：当前土木工程混凝土的耐久性主要包括：抗渗性、抗冻性、耐蚀性（耐化学腐蚀性）、抗碳化能力、碱骨料反应、耐火性、耐
磨性、耐冲刷性等。对每个具体的工程而言，由于所处的环境不同，耐久性的含义不同。例如：对于处于海洋环境中的混凝土，它在耐久性方面存在的问题就是海洋环境中的硫酸盐和氯离子等会对混凝土有严重的侵蚀作用，所以海洋环境中的混凝土必须要抗硫酸盐和氯离子侵蚀。
提高混凝土耐久性的措施如下：
合理选择水泥品种。
适当控制混凝土的水灰比和水泥用量。 掺入引气剂或减水剂。 掺入矿物掺合料。
改善施工方法，提高施工质量。
22．根据以往资料，甲、乙、丙三个施工队施工水平各不相同。若按混凝土的强度变异系数CV来衡量则甲队CV＝10％，乙队CV＝15％，丙队CV＝20％。今有某工程要求混凝土强度等级为C30，混凝土的强度保证率为95％（保证率系数t＝1.645），问这三家施工单位在保证质量的条件下，各家的混凝土配制强度各为多少？指出哪家最节约水泥，并说明理由。 参考答案：
1) 2) 3) 4) 5)
fcu,0?fcu,k?1.645? fcu,0?fcu,k?1?1.645CV??301?1.645CV
Cv?甲队：乙队：丙队：
?fcufcu,0＝35.9（MPa） fcu,0＝39.8（MPa）
（
fcu可等于fcu,0） fcu,0＝44.7（MPa）
mwowc，
水泥用量mco?fcu,0小，w/c就大，mco就小，所以甲队最节约水泥。
23、混凝土的W/C和相应28d强度数据列于下表，所用水泥为42.5级普通水泥，试求出强度经验公式中的αaαb。 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 W/C 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 f/MPa 36.3 35.3 28.2 24.0 23.0 20.6 18.4 15.0
6
参考答案：强度公式 令
fcu,o??afceC??a??b?fce Wfcu,o?y，
C?x， ?afce?b， ??a?bfce?a Wx 0.16 0.2025 0.25 0.3025 0.36 0.4225 0.49 0.5625 2.75
2
则上式可写为：y=bx+a
n=8，为求线性回归方程，所需计算列表如下：
x y 1 0.4 36.3 2 0.45 35.3 3 0.5 28.2 4 0.55 24 5 0.6 23 6 0.65 20.6 7 0.70 18.4 8 0.75 15
y
1317.69 1246.09 795.24 576 529 424.36 338.56 225 5451.94
2
xy 14.52 15.885 14.1 13.2 13.8 13.39 12.88 11.25 109.025
?
2
4.6 200.8
Sxx=2.75-1/8(4.6)=0.105 Sxy=109.025—1/8×4.6×200.8=—6.435
2
Syy=5451.94—1/8(200.8)=411.86 b=Sxy/Sxx=—6.435/0.105=—61.29
a=1/8×200.8+(1/8×4.6)×61.29=60.34 取
fce＝1.13×42.5＝48.025
fce??61.29 ?a??1.28
则：?a??a?bfce?60.34 ?b?0.98
即经一元线性回归的强度经验公式为：
fcu,o??1.28?fce?C?1.28?0.98?fce W3
24．已知实验室配合比为1：2.5：4，W/C＝0.60，混凝土混合物的表观密度ρ0＝2400kg/cm,工地采用800L搅拌机，当日实际测得卵石含水率为2.5％，砂含水率为4％。为每次投料量应为多少？ 参考答案：总材料用量为：0.8*2400＝1920Kg
水泥用量为：
1?1920?237Kg
1?2.5?4?0.6河砂用量为：237*2.5（1＋4％）＝616.2Kg 卵石用量为：237*4（1＋2.5％）＝971.7Kg
用水量：237*0.6－237*2.5*4％－237*4*2.5％＝94.8Kg
25． 某实验室按初步配合比称取15L混凝土的原材料进行试拌，水泥5.2kg，砂8.9kg，石子18.1kg，W/C=0.6。试拌结果坍落度小，于
3
是保持W/C不变，增加10％的水泥浆后，坍落度合格，测得混凝土拌和物表观密度为2380 kg/m，试计算调整后的基准配合比。 参考答案：增加后水泥量为5.2+5.2*10％＝5.72Kg，水为：5.2*0.6(1+10%)=3.432Kg
调整后材料总用量为：5.72+3.432+8.9+18.1＝36.152Kg 则每立方米混凝土实际所需的各项材料用量为：
水泥：
5.72?2380?376.6Kg 水：376.6?0.6?226Kg
36.1528.918.1砂：?2380?585.9Kg 石：?2380?1191.6Kg
36.15236.152配合比为：水泥：砂：石：水＝1：1.56：3.16：0.6
26．在标准条件下养护一定时间的混凝土试件，能否真正代表同龄期的相应结构物中的混凝土强度？在现场条件下养护的混凝土又如何
呢？
参考答案：前者：不可以代表。因为养护条件不一样。后者：可以代表。因为他们所处的环境相同，基本上是同条件下的。 27．为什么要在混凝土施工中进行质量控制，通常要进行那些检验工作？
参考答案：因为混凝土的质量不是完全均匀的，它是波动的，所以我们应该在施工中进行严格控制，以使混凝土质量波动控制到最小，或
稳定在容许范围内。 应进行如下的质量控制： 1、 组成材料的质量检验与控制和混凝土配合比的合理确定。 2、 组成材料的计量与拌和 3、 运输 4、 浇铸与振捣 5、 养护与拆模
28．有下列混凝土工程及制品，一般选用哪一种外加剂较为合适？并说明理由。（1）大体积混凝土；（2）高强度混凝土；（3）C35混凝土；（4）混凝土预制构件；（5）抢修及喷锚支护的混凝土；（6）有抗冻要求的混凝土。 参考答案：①缓凝剂、缓凝型减水剂。可降低早期水化热，从而降低温度应力。
②非引气、坍落度损失小的高效减水剂。在满足施工和易性的同时，可降低水灰比，提高混凝土强度。
③泵送剂或减水剂。可增大混凝土的流动性和可泵送性。 7
④早强剂、促凝剂。预制构件是工厂化施工，要求混凝土快凝，早强。 ⑤速凝剂，早强剂。能使混凝土在几分钟内凝结，早期强度高。
⑥引气剂、防冻剂。气泡有较大的弹性变形能力，对冰冻等破坏力能起缓冲作用。
29．某工程配置的C30混凝土，施工中连续抽取34组试件，检测28天强度，结果如下表。试求
fcu ,σ,C,强度保证率。
V
参考答案：
fcu＝36.2MPa, ??（
?fi?1342cu,i2?34fcu34?4, CV??fcu?4?11% 36.2fcu,0?fcu,k?t?fcu可等于fcu,0）
36.2?30?t?4→t=1.55查表，再根据插入法，得保证率P＝93.7％。 30．普通混凝土为何强度愈高愈易开裂，试提出提高期抗裂性的措施。
参考答案：因为普通混凝土的强度越高，则水灰比越小，水泥浆越多。而混凝土的收缩主要是由于水泥的收缩引起的，所以水泥浆增多，
混凝土的收缩越大，混凝土就越易开裂。
措施：养护好；可以掺入矿物掺合料、减水剂或聚合物等。
31．与普通混凝土相比，轻骨料混凝土在物理力学和变形性质上有何特点？ 参考答案：轻骨料混凝土在物理力学和变形性质上的特点有4个方面：
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1、 表观密度：轻骨料混凝土按表观密度分为800～1900Kg/m共12个等级。 2、 强度：轻骨料混凝土的强度随水泥石的强度和水泥用量的增加而提高，其最高强度可以超过轻骨料本身强度的好几倍。轻骨料
混凝土的强度也随轻骨料本身的强度增高而提高。轻骨料混凝土的拉压比，与普通混凝土比较相近。轴心抗压强度与立方体抗压强度比值比普通混凝土高。 3、 应变性能：弹性模量一般比同等级普通混凝土低30％～50％。弹性模量随抗压强度的提高而增大。与普通混凝土相比，收缩和
徐变较大，热膨胀系数比普通混凝土低20％左右。 4、 热工性能：轻骨料混凝土具有良好的保温隔热性能。
轻骨料混凝土还具有较好的抗冻性和抗渗性，同时抗震、耐热、耐火等性能也比普通混凝土好。
32、今欲配置一结构用轻骨料混凝土，混凝土的强度等级为CL25，坍落度要求30～50mm。原材料如下：32.5级矿渣水泥；粘土陶粒，堆
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积密度为760 Kg/m，颗粒表观密度为1429 Kg/m，1h吸水率为8.1％；普通中砂，堆积密度为1470 Kg/m，视密度为2.50 Kg/m，试设计该轻骨料混凝土的配合比。
参考答案：注：设计过程要参照旧版的建筑材料书
f?cu?fcu,k?1.645??25?1.645?5?33.225(MPa)
根据试配强度，查表确定水泥用量：390～490Kg/m，取490 Kg/m。
33
净用水量根据坍落度查表：165～200 Kg/m，取200 Kg/m。 设附加用水量为X，则
3
3
X?8.1%，X＝17.6 Kg/m。
X?2003
砂率根据骨料品种查表：35～45％，取40％
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根据绝对体积法确定骨料用量，设骨料总用量为y Kg/m，则陶粒用量为0.6y，砂用量为0.4y。矿渣水泥的密度取为2.8 g/cm。
490200?17.60.6y0.4y????1142925002.8?1031033
，y＝1047 Kg/m
3
3
则陶粒用量：1047*0.6＝628.2 Kg/m，砂用量：418.8 Kg/m。
33．防水混凝土的配制原则是什么？
参考答案：防水混凝土是通过各种方法提高混凝土自身抗渗性能，以达到防水的目的。普通混凝土渗水的主要原因是其内部存在许多贯通
毛细孔隙，为此，可以采用改善骨料级配，降低水灰比，适当增加砂率和水泥用量，掺用外加剂以及采用特种水泥等方法来提高混凝土内部的密实性或堵塞混凝土内部的毛细管通道，使混凝土具有较高的抗渗性能。 34．与普通混凝土相比，纤维混凝土和聚合物混凝土有何特点？
参考答案：纤维混凝土：与普通混凝土相比，纤维混凝土中的短纤维提高了混凝土抗拉强度、抗弯强度、冲击韧性等力学性能，从而降低
了其脆性。
聚合物混凝土：聚合物胶结混凝土硬化后强度高，特别是早强效果显著。抗渗性高，几乎不透水，耐磨性、抗冲击性及耐蚀性高。硬化初期收缩大，徐变较大，易燃，在高温下热稳定性差，成本高。
聚合物浸渍混凝土具有高强、耐蚀、抗渗、耐磨等优良物理力学性能。
聚合物水泥混凝土抗拉、抗折强度及延伸能力高，抗冻性、耐蚀性和耐磨性高。 35．试比较水下混凝土与泵送混凝土的相同和不同之处。
参考答案：水下混凝土：一般不采用振捣，而是依靠自重（或压力）和自然流动摊平，要采用特殊的施工方法，而且要求混凝土拌和物具有良好的和易性，即流动性要大，粘聚性要好，泌水性要小。坍落度以150～180mm为宜，且具有良好的保持流动性的能力。
泵送混凝土：必须有可泵送性，即在泵压作用下，能在输送管道中连续稳定的通过而不产生离析。泵送混凝土必须具有足够的稠度，
在泵送过程中不泌水不离析。坍落度以100～180mm为最佳。
36．配制耐热混凝土、耐酸混凝土的原理是什么？他们在选用材料上有何区别？ 参考答案：配制耐热混凝土和耐酸混凝土的原理是选用耐热或耐酸的原材料配制。
耐热混凝土的材料： 水泥耐热混凝土可选用普通硅酸盐水泥（或矿渣水泥、铝酸盐水泥）、磨细掺合料、耐热粗细骨料配制。
水玻璃耐热混凝土是以水玻璃为胶凝材料，氟硅酸钠为硬化剂，掺入磨细掺合料及耐热粗细骨料配制而成的。 耐酸混凝土的材料：以水玻璃为胶凝材料，氟硅酸钠为促硬剂，掺入磨细的耐酸掺合（如石英粉或辉绿岩粉）以及耐酸的粗细骨料（按石英石、石英砂）按一定比例配制而成。
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