土木建筑专业 建筑材料学 习题课03 附解析.pdf

建筑材料 习题课(三） 例 4-25．何谓混凝土的徐变？产生徐变的原因是什么？混凝土徐变在结构工程中有何实际影响？ 解：混凝土在恒定荷载长期作用下，随时间增长而沿受力方向增加的非弹性变形，称为混凝土的徐变。 混凝土产生徐变的原因是由于在外力作用下，水泥石中凝胶的粘性流动及凝胶体内吸附水的迁移，还与水泥石内部 吸附水的迁移等有关。 混凝土的徐变会使构件的变形增加，在钢筋混凝土截面中引起应力的重新分布。对预应力钢筋混凝土结构，混 凝土的徐变将使钢筋的预应力受到损失。但有时徐变也对工程有利，如徐变可消除或减小钢筋混凝土内的应力集中， 使应力均匀地重新分布。对大体积混凝土，徐变能消除一部分由温度变形所产生的破坏应力。 [评注] 影响混凝土徐变因素很多，混凝土所受初应力越大，在混凝土制成后龄期较短时加荷，水灰比越大，水 泥用量越多，都会使混凝土的徐变增大；另外混凝土弹性模量大，会减小徐变，混凝土养护条件越好，水泥水化越 充分，徐变也越小。 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称为混凝土的耐久性。 提高混凝土耐久性的主要措施有： （１）根据工程所处环境和工程性质合理选择水泥品种。 （２）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。 （４）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 4-27．何谓混凝土的碳化？碳化对混凝土的性质有哪些影响？ 解：混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水的反应。 碳化作用降低了混凝土的碱度，减弱了对钢筋的保护作用。由于水泥水化过程中生成大量氢氧化钙，使混凝土 孔隙中充满饱和的氢氧化钙溶液，其ＰＨ值可达到 12.6～13。这种强碱性环境能使混凝土中的钢筋表面生成一层钝 化薄膜，从而保护钢筋免于锈蚀。碳化作用降低了混凝土的碱度，当ＰＨ值低于１０时，钢筋表面钝化膜破坏，导 致钢筋锈蚀。 其次，当碳化深度超过钢筋的保护层时，钢筋不但易发生锈蚀，还会因此引起体积膨胀，使混凝土保护层开裂 或剥落，进而又加速混凝土进一步碳化。 碳化作用还会引起混凝土的收缩，使混凝土表面碳化层产生拉应力，可能产生微细裂缝，从而降低了混凝土的 抗折强度。 [评注]影响混凝土碳化速度的主要因素有：水泥品种、水灰比、环境湿度和硬化条件等。空气中或蒸汽中养护 的混凝土，比在潮湿环境或水中养护的混凝土碳化快。因为前者促使水泥石形成多孔结构或产生微裂缝，后者水化 程度高，混凝土较密实。 例 4-28．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。 解：１．求混凝土计算配合比 (1)确定混凝土配制强度（fcu,0 ） fcu,0= fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645×5 =38.2 MPa (2)确定水灰比（W/C） f = γ × f = 1.08 × 42.5=45.9MPa ce c ce,k  f  0.46 45.9