《建筑施工技术》精品课程习题集与答案 附：建筑施工问答丛书一混凝土工程 1为什么混凝土会有强度？ 所谓强度，是指在外力作用下某种材料承受外力的内在能力，量值以单位面积上所承受能 力的大小“牛顿(N)”来表示，即牛顿/平方毫米（或N/mm2),也称做“兆帕”(Mpa),1 兆帕=1N/mml. 混泥士属承压材料，其抗压强度远远大于抗折及抗拉强度，所以在没有特别的情况下， 一般说混泥土的强度是指它的抗压强度。混泥土为什么会有强度？这要从它的材料组成及形 成过程来分析。混泥土由胶结材料、粗骨料、细骨料（粗细骨料也称为“集料”）、水及掺合 料、外加剂所组成，各种材料按照要求的配合比加水拌合后，水与胶结料一水泥发生化学 变化（常称为“水化反应”），凝结和硬化，使拌合物由塑态渐而变为固态，经养护而获得强 度成“人工石”，因此在建筑上常用组合字“”（即人工石）来表示。一般建筑、水利、交通 等工程上大量使用的普通混泥土。它的胶结料是水泥，粗骨料是石子，细骨料是砂子和一般 不含杂质的水。砂、石本身为粒径不同的矿物石料，都是具有较高抗压强度的材料。但散状 的砂石颗粒必须由胶结材料水泥牢固粘结而成为一体，才能承受外界的压力。 水泥的粘结作用与水泥化学组成，以及水泥的水化作用有着密切的联系。以普通硅酸盐 水泥为例，它的主要化学成分是硅酸三钙(3CaO.SiO2)、硅酸二钙(2CaO.SiO2),铝酸三 钙(3Ca0.AL2O3)、铁铝酸四钙(4CaO.AL203.F203)、等。当水泥与水拌和后，水泥颗粒 被水包围，由表及里地与水发生化学反应，逐渐水化和水解生成硅酸盐的水化物和凝胶，同 时放出热量。这些水化物和凝胶与砂石颗粒表面具有很大的附着力，以很强的粘结力表现出 来：而且硅酸盐的水化物在适当的温度与湿度环境下，逐渐浓缩凝集，形成晶体结构，具有 很高的强度。对混泥土来说，水泥的水解和水化作用是在砂石之间进行的，其最终结果是将 散状的砂石颗粒紧紧粘结在一起，形成一个共同承受外力的整体。为此，也可说混泥土的强 度不仅与砂石材料性能、级配有关，而且与水泥质量、品种、用量以及用水量和外界条件都 有着密切的关系。 2混凝土法定计量单位与工程单位是什么关系？ 多年来我国使用工程制单位，力的单位为千克力(kg),而强度的计量单位是千克/平方 厘米，（或公斤/平方厘米），而国际计量单位，力的计量单位是牛顿(N),强度计量单位是 牛顿/平方毫米，称为“兆帕”(Mp)。因国内外计量单位的不同，给工程和科研工作带来 不便，为此，自1987年我国将工程制单位改为国际计量单位或法定单位。 根据物理力学原理，1Kgf的含意是具有1kg质量的物体，在标准重力加速度9.8m/s2的 作用下所具有的重力。或者说若具有1kg质量的物体9.8ms2的加速度所需的力是1kgf。而 “牛顿”的定义则是具有1kg质量的物体产生1ms2的加速度所需要的力，即：1kgf=9.8N 根据牛顿第二定律：F=ma 式中F—物体所受的力： M 物体的质量： A 物体的加速度。 1kgf=1kg*9.8m/s2 =9.8kg*m/s2 IN=1kg*1m/s2 =lkg*m/s2 1kgf-9.8N 在工程单位制中强度的计量单位是千克力/平方厘米，将上述千克力(kg)与牛顿(N) 等量关系换算： 1kgf/cm2=9.8N/(10mm)2 =9.8N/100mm2 =0.098/mm2 -0.098Mpa 例如原工程制中300号混凝土为300 kgf/cm2,若按法定计量单位应为30Mpa,而混凝土
的强度等级与原混凝士标号两者差约为2MDa,所以原300号混凝士相当于强度等级C28的混 凝土。 3.什么是水泥的“硬练”与“软练”？ 所谓水泥的“硬练”与“软练”，是指按照水泥标准的各种有关规定，检验水泥胶砂（水 泥与标准砂加水后的拌合物)强度的试验方法。 “硬练法”是按照水泥老标准《GB177-62》做规定的灰砂比、水灰比拌制成水泥胶砂， 做成抗压试块及抗拉试块，检验水泥强度的方法。由于这种方法水灰比小（约为0.30-0.40）， 灰砂比中的用砂量大（水泥：砂=1：3），拌制水泥胶砂很困难、劳动强度高，水泥胶傻呈 干便性；在制作水泥胶傻时需要使用笨重的搅拌机拌和，用锤式“成型机”按规定的锤重和 规定的锤击次数成型，所以称为“硬练”，这种方法已被淘汰，这是我国水泥试验方法的重 要改进。 “软练法”是按照水泥新标准《GB177-85》规定的灰砂比、水灰比拌制水泥胶砂，成 型试体并检验其强度的方法，由于新标准增大了用水量（水灰比约为0.440.46），减少了标 准砂用量（灰砂比为1：2.5），所以水泥胶砂稀软，较“硬练”塑性大，因而拌制容易省力， 设备只用构造简单的“双转叶片式”胶砂搅拌机，试体成型只需一般“偏心轮式胶砂振动台” 就可以了，故称这种检验水泥胶砂强度的方法为“软练”。“软练”方法的最大特点是简便， 更接近当前的施工实际情况。由落后的“硬练”改进为“软练”，标志着我国建筑工业科学 技术水平的不断提高，标志着我国水泥工业的飞速发展。 4.为什么不能确定一个通用的配合比？ 有人提出一个问题：若能做出一个永久通用的混凝土配合，使用起来不是很方便吗？这 是不可能的。因为影响混凝土配合比的因素太多、太复杂。如混凝土不同的使用要求、不同 的施工工艺和不同的材料性能等的影响，所以就不可能用一个能够适应各种要求的万能配 方。具体的不用要求与影响因素如下： (1)工程特点的不同，对混凝土配合比有不同的要求如水池要求混凝土具有较 高的密实性和抗渗性能：大体积的混凝土则要求具有较高的耐磨强度：一般 承重结构要求混凝土具有可靠的力学性能；钢筋过密的构件要求有适宜的 落度和控制石子的最大粒径：而建筑外墙则要求一定的保温性能等等。 (2) 施工条件对配合比的影响，送工艺要求混凝土有较好的流动性，应适当加大 含砂率和水泥用量：而滑模或大模板施工工艺，则要求混凝土有适宜的落度 和较高的早期强度。如采用自由坠落式鼓形搅拌机，可搅拌一般塑性混凝土： 而采用强制式搅拌机则可搅拌干硬性混凝土等等。 (3) 原材料性能不同对配合比的影响，普通水泥有较高的水化热，不适于大体积 混凝土：但其矿渣水泥或火山灰质水泥的水化热较小，适于大体积混凝土： 但其早期强度低，又不适与拆模早的工程。矾土水泥具有早强、硬化快的优 点，适与紧急抢修、拆模早的工程。不同产区的骨料，具有不同粒径和形状， 其总体表面积也不尽相同，影响水泥用量：各种粒径在骨料中所占比例的不 同，影响骨料的颗粒级配和混凝土的密实度。此外，骨料中有机物的含量， 含土量，含水率等等的差异，对配合比都有着不同的影响。 因此不能用一个通用的配合比去适应以上种种情况。混凝土的配合比，必须根据各种 不同的客观条件，为获得最大密实度，在满足强度要求的前提下，取的最小水泥用量，经过 理论计算和试配才能确定。每一种配合比只能满足某一、两个或某几个方面的要求，不可能 用一个“万灵”的通用配合比，在任何情况下都能适用。 此外，应该指出在有些才考书上或概预算定额上，附录一些混凝土的经验配合比表， 这些附录表上的配合比是估算材料用量使用的，不能作为施工配比。但是在边远地区，确无 试验设备或混凝土配合比专业设计人员，且混凝土用量不大或用于某些非承重结构时，可以 参用一些常用经验配合比。但一般经验配合比水泥用量都偏大，所以这些参考配合比不能作 为结构设计和主体结构施工的依据。 5.为什么混凝土骨料要有合适的级配？ 般的普通水泥混凝土是以水泥为胶结材料，将砂、石所构成的骨料粘结成一个整体。为此
对骨料提出两方面的要求： (1)为获得高强度，砂石必须是空隙小的密实体： (2)为节约水泥、砂石的总表面积是、应是最小。因为骨料表面须由 水泥浆包裹，水泥浆起粘结作用不是填充空隙。 怎样才能使砂、石的空隙率最小呢？例如：把大小不同的鸡蛋堆积起来，蛋间会有较多 的空隙，而若在蛋间加入黄豆，空隙就会小些，在黄豆与鸡蛋之间再加入小米，空隙率就会 更小（见图2）可见空隙的大小与材料颗粒的粒径同各种粒径所占数量的比例有关。这种比 例关系，叫做“级配”。 如何使各种材料颗粒的总面积最小呢？如一个立方体（见图3)每边长2cm,其表面积为 2*2*6-24cm2。若沿纵、横侧三面的中线各切一刀，将该立方体分成八个边长各为1cm的小 立方体，其总表面积就变成48c2,面积较前增加了一倍。由此可见，粒径越小，表面积就 越大。所以，若全用大粒径的砂、石做骨料，空隙率小但表面积却很大，这就需要选择能兼 倾两者的合适搭配。 合适的级配应是大石子之间由小石子填充，小石子之间由较粗的砂子填充，粗砂之间由 细砂填充 ,以达到最大的密实度和总表面积最小。 全用大粒径表面积 全用小粒径空隙率 粒径搭配空歌率 虽小而空隙率大 虽小但表面积大 与总表面积小 图2不同粒径与空隙率关系示意 整个立方体表面积为2(cm2) 各小立方体表面积为48(cm2) 图3不同粒径表面积比较 6.为什么要控制混凝土的含砂率？ 混凝土的含砂率，是混凝土中砂的重量与砂石总重量之比。在确定混凝土配合比时，应 选择最优含砂率。 密实的混凝土应该是砂子填满石子空隙，水泥浆包裹住砂石并填满砂子的空隙，以达到 最大密实度。若砂子过少，则石子空隙的一部分，将用水泥浆填充，这样将增加水泥用量， 是不经济的：砂子过少，没有足够的砂浆对石子进行润滑作用，势必加大内摩擦，降低混凝 土的流动性，造成操作困难。而且由于水泥砂浆的粘滞性降低，石子容易分离，造成离析现 象。但砂子过多，增大砂的表面积，就需要水泥浆包裹，同样也要增大水泥用量。在施工中 多用中、粗砂而不用细砂，就是因为细砂粒径小而表面积大及含土量大的缘故。而且砂率过 大粗骨料减少，还会引起混凝土强度降低。 合适的含砂率应是石子、砂、水泥浆互相填充，使混凝土既能达到最大密实度，又能保 证最少的水泥用量。实践证明，含砂率一般在30%38%左右。但由于影响砂率的因素很多， 需要根据石子的形状、粒径、孔隙率和砂子的品质及水灰比的大小、混凝土和易性等因素， 进行试验和调整，而不能仅靠计算来解决。 7.为什么在砂、石使用前要测定含水率？
影响混凝士强度的两项重要指标，一个是砂石级配，另一一个就是水灰比，所以用水量的 多少，是与混凝土的强度密切联系在一起的。拌制混凝土的拌和水用量，是根据配合比的水 灰比决定。但配合比所采用的砂石，应是干燥不含水的。 工程中使用的砂石，由产地到使用堆放场地，都是暴露于大自然之中，都含有一定的水 分，而且随着气温和阴雨天的变化，砂石的含水率无时不在变化着。若用含水的砂石拌制混 凝土，势必增大了理论用水量，所以，每批砂石必须在使用前测定其含水率，相应扣除拌和 水用量。这样才能保证配合比的准确性。 例如：已知C18混凝土配合比为0.54：1：1.95：4.57（水：水泥：砂：石），已测出砂 的含水率为3%，石的含水率为1%，求每袋水泥拌制混凝土的实际加水量。 水泥用量=50kg 砂用量=50*1.95=97.5kg 砂含水量-97.5*3%=2.9kg 实际用砂量=97.5+2.9=100.4kg 石用量=50*4.57=228.5kg 石含水量=228.5*1%=2.29g 实际用石量=228.5+2.29=230.79kg 理论用水量=5.*.54=27.1kg 实际用水量-27.1-2.9-2.9-21.91kg 8.为什么不能任意向混凝土里加水？ 混凝土在搅拌过程中加入的水量称为拌和水，是按照配合比中的水灰比（指混凝土中 水与水泥用量的重量比)计算得出的。拌和水包括两部分，一部分为化合水，另一部分为自 由水。化合水是水泥进行水化作用时所必须的水，要有足够的化合水才能保证水泥颗粒的充 分水解和水化，生成结晶和疑结，但这部分用水量是较少的，一般仅占拌和水的四分之一。 其余的水称为自由水，自由水完全是为了满足操作要求，即为保证混凝土的和易性、落度 等而多加入的水分。 化合水与水泥矿物质颗粒形成品体和凝胶，将永存于混凝土内。而自由水却随着混凝 土的养护和硬化过程逐渐蒸发，在混凝土内形成空隙，从而降低了混凝土的密实度和强度。 混凝土中的自由越多，混凝土的密实度越差强度也就越低。所以，配合比总的水灰比，应在 保证必要工作度（用混凝土的坍落度进行控制）的条件下，达到最小的用水量。若为操作省 力，拌制“稀软”的混凝土搅拌时多加水或在已拌制好的混凝土内再加水，势必增加混凝土 内在空隙率，影响强度。在此情况下，只有加大水泥用量，才能保证规定的水灰比，但这就 造成水泥的浪费。所以，在混凝土规范里，根据混凝土所处的环境条件，规定了最大水灰比 和最小水泥用量。为减少混凝土的用水量又能满足坍落要求，可在混凝土内掺加减水剂（详 见“25用减水剂为什么能节约水泥”)，如上所述水泥水化作用的水仅占拌合水用量的四分 之一，用量很少，减水剂主要是弥补自由水减少的部分，所以摻用减水剂是在保证水化作用 的前提下，满足混凝土工作度的要求，而不降低混凝土的强度等级。 9.混凝土的水泥用量越大质量越好吗？ 正确的水泥用量必须保证两点： (1) 为保证混凝土的密实性，满足其力学性能，水灰比不应超出规定的最大水灰比： (2) 为保证混疑土的耐久性，不应低于规定的最小水泥用量。在一定的水灰比之下， 多使用一些水泥，是可以提高混凝土的强度，但强度超出设计要求，无凝是一 种浪费。而过多的增加水泥用量，适得其反，却会带来危害。 水泥加水拌和后，在空气中硬化，其体积随着水分的蒸发而收缩。水泥标号越高，颗 粒越细，用量越大，体积收缩越严重。这是由于水泥凝胶随水分的减少，凝聚力的增 加而引起的。当水泥颗粒越细时，水解和水化充分，凝胶增多。当水泥用量大时，生 成凝胶的数量多，所以凝聚力也大，收缩量也随着增加。 水泥体积过大的收缩，将会造成混凝土的开裂，引起钢筋锈蚀，混凝土渗透性和构件绕度增 大等弊病。 因此，在“规范”中规定混凝土最大水泥用量不宜大于550kgm3
10.为什么混凝土有时产生泌水现象？ 有人把混凝土离析现象与泌水现象混为一谈，其实，混凝土的离析与泌水是两种的不 同概念，离析是指混凝土内各矿物颗粒彼此分离现象：而泌水是指混凝土内拌和水析出于表 面，所以又称为“析水”。 发生泌水现象的原因是多方面的。主要与水泥品种、加水量、砂率、震动等情况有关。 如矿渣水泥因水泥混合材料中水卒处理不良时，其颗粒很难磨细，粒度大与小包裹面积小， 产生游离水而造成泌水。若混凝土的加水量过大，或当砂率过小时，骨料中细颗粒占的比例 小，若经过分震动，它们受自重而下沉（详见第44问），将水排挤出混凝土而浮于表面，形 成泌水层。 混凝土泌水，硬化后表面酥软，即常说的脱皮起水现象。这是由于表层水泥浆内含水 量过大，蒸后微孔过多所致。对于需要在混凝土表面抹砂浆的结构，因基层表面强度低，易 产生空鼓，施工时应引起足够的重视。 11.为什么拌制混凝土时砂石必须过秤？ 目前，除一些重点工程后台上料采用自动秤量外，大部分工程仍采用手推车装运砂石， 长期没有解决砂石过秤的问题。有的操作人员对过秤的道理不够清楚，只图省力，而不过秤 是不对的。 配合比是按生料的重量计算。为保证用料的准确性，用料必须过秤，这是显而易见的 道理。但为什么配合比用重量比不用体积比？有为什么用料不允许采用所谓“标准车”的办 法？(“标准车”指按车称料后，将料刮平，在车箱侧面画线标记，以后就以此线为准装料 的办法)其主要原因是由于某些客观因素，使体积和重量之间产生差异。如砂子的体积受含 水率的影响较大时，同样重量的砂子因含水率不同而体积不同。当含水率较小时，体积随含 水率的增加而增加。如含水率为5%~6%时，其体积约增加30%，这是由于砂粒表面包裹着 水膜，具有表面张力，致使砂粒与砂粒之间不能紧紧靠在一起，从而增加里砂的空隙率，致 使体积膨胀。若继续增大含水率，体积反而回缩，处于这种临界状态的砂的含水率，称为“饱 和面干”（见图4）由此可见：若按体积比用料，会出现很大差错。 石子的体积受其颗粒外形、粒经、互相填充挤实等情况的影响甚大，尤其在受有振动 (+如装车、运输等的振动)时最为显著（见图5）同眼重量的石子，当石子具有适宜的外 形和粒经，石子间的空隙被填充密实时，空隙率小，体积也最小。从以上的分析可以看出： 按体积计算配合比或按体积配制混凝土，都是不科学不可靠的，必须以重量为准，并做到车 0 fc) 车 过 秤 图4砂的体积随含水率变化 (a)振动前石子体积大 (b)振动后石子体积小 图5骨料体积与振动的关系 12为什么在浇筑混凝土结构的同时要做试块？
在施工中为保证混凝士的设计强度，现场使用的混凝士的配合比，一般要比理论配合 比中的混凝土标号高出10%~15%。这主要是考虑现场造作方法、养护条件等等的不同而有 差异。如何来检验工程中混凝土的强度呢？理论计算上己有了根据，最后要用实践来检验。 若对构件直接进行荷载试验，加上荷载，压到破坏为止，检验理论计算和施工操作方法、养 护条件等等之间的差异。这种方法非常直观、可靠。但用这种方法的问题是，每次用构件做 试验，所用材料太多：更重要的是有些结构构件受条件限制不能直接做试验。如工业厂房的 梁、柱、基础、沉箱、墙壁、水坝、桥墩等。实践中最节省而简便的方法，是在浇筑混凝土 结构的同时，从搅拌好的混凝土中，取出一部分做儿组试块，通过试块来反映施工的混凝土 强度。 在工程中的混凝土试块有两种：一种是标准养护试块（简称“标养”）：另一种是同条 件养护试块。标养试块是指试块在标准条件下（温度20+-3C,相对湿度90%以上）养护后 试块的强度，龄期分为3d、7d、28d。这种养护田间是与配合比试配条件相一致的，所以标 养试块仅能检验现场搅拌的混凝土强度与配合比理论值之间的差异，不能反映工程结构中的 混凝土实际强度。 同条件养护是指混凝土试块在大自然的硬结条件（温度与相对湿度），完全相同于工程 结构混凝土的硬结条件（自然养护、蒸发、红外线热养、电加温养护等）。需要注意的是， 工程结构在自然界中的养护条件，是随时间的变化，周围环境和构件位置的不同而不断在变 化着，试块也必须有相应的变化，一般同条件养护试块必须靠近结构构件共同养护。所以， 同条件养护试块，是检验工程结构构件的实际强度与结构计算理论值之间的差异。 通过试块的试压，可以了解混凝土结构构件的全部强度上升变化的情况。我们可用与 养护条件相同的试块强度，来确定拆模、施工允许荷载及出池、起吊等的时间。 试块是衡量混凝土构件质量的重要标志。所以在浇筑混凝土构件的同时，一定要取出 定数量的与混凝土相同的材料来做试块。试块的制作，必须严格按照试验规定认真操作和 养护，为建设工程的质量负责，绝对不能弄虚作假。 13.水泥为什么不能受潮？ 水泥由生料高温煅烧至熟料磨细，已失去全部水分，处于极干燥状态，各矿物成分都 具有强烈与水作用的能力，我们将这种趋欲水解和水化的能力称为水泥的活性。 具有活性的水泥，在包装、运输、存放过程中，能与空气中水分、二氧化碳等起作用， 而产生结粒、试块、变硬等现象。这是由于硅酸三钙、硅酸二钙等成分与空气中水分作用后， 开始了缓慢微弱的水化作用，以及水泥中处于游离状态的氧化钙与水、二氧化碳等作用，产 生石灰的熟化及生成碳酸钙的原因。受潮的水泥，活性大大降低，造成凝结时间延长，强度 降低。 为此，在水泥的运输和存放过程中，应注意防潮和加强保管。一般水泥库应搭设在地 势高、通风好的干燥的地方：库房地面应用方木、木板垫起一定高度，最好满铺油毡防潮层： 库房不能漏雨：水泥袋要离堆放，且每堆要有一定的间隔，以加强通风效果：库房四周应有 排水沟等等。若使用散装水泥，采用铁皮水泥罐仓（见图6）或散装水泥库（见图7）。 水泥存放时间不应过久，即是水泥不受潮，但长久处在大气环境中，其活性也会降低。 水泥的有效期规定为3个月（自出厂日期算起），超出有效期的水泥就应视为过期水泥。一 般存放3个月的水泥，其强度约降低10%20%，存放6个月，其强度约降低15%~30%。使 用过期水泥应将其标号进行调整，或用于非重要的结构的部位
散装水泥 贮存罐 工地用水 散装水泥 雅小南 图6散装水泥贮存罐 散装水泥贮：存库 撤装水泥运输车 工地用水泥 运输小车 库内壁防潮层 图7搭设式散装水泥库 14.不同品种的水泥为什么不能混合使用？ 工程中经常使用的水泥，有普通水泥，矿渣水泥、火山灰水泥等。这些不同品种的水 泥，所含矿物成分不同，个矿物成分在水泥中所占比例也不相同，因而不同品种的水泥，具 有不同的化学物理特性，在各类工程中，根据工程特点、使用要求和各种水泥的特性，对采 用的水泥品种应加以选择，所以在施工过程中，不应将不同品种的水随意换用或混合使用。 如普通水泥是由石灰质原料和粘土质原料，经煅烧而得到以硅酸钙为主的水泥熟料。 其主要化学成分： 3Ca.Si02(硅酸三钙)约占37%60% 2Ca0Si02(硅酸二钙)约占15%~37% 3Ca0.A1203(铝酸二钙)约占7%15% 4Ca0.A1203.F203(铁铝酸四钙)约占1018% 在熟料磨细过程中，加入适量石膏，即为普通水泥。普通水泥的主要物理性能是，早 期强度高，凝结硬化快，抗冻性好。但水化热较高。其化学性能是抗酸、碱及硫酸盐类浸蚀 能力差，所以多用于混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构。易受到冰冻侵袭的混凝土及 早期强度要求高的混凝土，不宜用于大体积混凝土工程及受化学物质浸蚀的工程。 矿渣水泥，是在水泥熟料的磨细过程中，加入水泥成品重量20%~85%的高炉矿渣和适 量石膏而成。由于矿渣中含有相当数量的活性氧化硅和氧化铝，使矿渣水泥具有耐热性好、 水化热低、后期强度增长快、耐腐蚀和耐水性能好等优点。但早期强度低，干缩性大，所以 多用于大体积混凝土结构、蒸养构件和混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构等。不宜用 于早期强度要求高的工程。 火山灰水泥，是在水泥熟料磨细或成中，加入20%50%火山灰质混合料及适量石膏， 性能与矿渣水泥有些相同。其特点：如水化热低，有较好的抗腐性、抗水性，后期强度增长 快。但早期强度较低，抗冻性差，干缩性和吸水性大，宜用于大体积混凝土、地下及水中混 凝土、钢筋混凝土结构等。不宜用于受冰冻作用及早期强度要求高的混凝土。 除上述几种不同品种的水泥外，还有其他品种的水泥，如粉煤灰硅酸盐水泥、矾土水 泥、膨胀水泥、白水泥等等。各种水泥因矿物组成和各矿物质的含量不同，具有不同化学物 理性能。如将具有不同水化热的水泥混合使用，则可能造成混凝土内部局部温高或局部温低 的现象，这种温差不一致将产生不均匀的收缩变形是形成温度裂缝的不要原因之一。所以， 不能将不同品种的水泥任意混合使用，以免影响工程质量
15.为什么混凝土多用卵石而少用碎石？ 卵石或碎石都可以作为混凝土的骨料。卵石是由于水流冲刷、自然风化等作用而形成 的，外形无棱角，表面光滑，具有表面积小（与碎石相比）、货源广、产量大等优点。其中， 山卵石表面粗糙，常混有泥土及有机物：而河卵石长期受水冲刷，表面光洁，含杂质少。因 此，河卵石可增加混凝土的和易性，山卵石可增加卵石与水泥的粘接力。卵石混凝土内摩擦 力，易于流动，可增加混凝土的密实性。此外，一般卵石可直接从山区或河边筛取，不须另 行加工，而且具有适宜的天然级配，成本较低。 碎石是用机械或人工将硬质岩石被碎后，经筛选而得到的，加工费较卵石为高。碎石 的优点是有菱角，具有齿合作用，表面粗糙与水泥粘结力强，所以当配合比相同时，混凝土 强度比用卵石为高。但混凝土和易性差，振捣困难。 工程中多选用卵石，是从材料性能、浇捣工艺、货源、成本等方面综合考虑的。 16.为什么有的石子要用水冲洗？ 混凝土用是砂石，除材料品质、规格等应符合规范要求外，还须控制泥土、杂质及草 根、木屑等有机物含量。因为这类物质本身强度不高，而且，当砂石表面粘有泥土，就会在 影响水泥对砂石的粘结作用，降低强度。有机物的腐烂，还会在混凝土内形成空间，削减结 构断面，影响结构受力。所以，一般混凝土要求泥土等杂物含量不得超过石子重量的2%， 对于高强度混凝土不得超过1%，有机物含量不得超过比色法标准。 对于超出上述标准的石子，常用的净化方法有两种：一是过筛，二是冲洗。过筛法的 最大缺点是筛除了小粒径的是石子，破坏了石子的连续级配（连续级配指自最大粒径开始， 由大到小各级相连的级配，其中每一中粒径的石子，都占一定数量。另外，过筛只能筛掉浮 土，不能筛除粘在石子表面的“泥膜”，所以除去杂质的较好方法是用水冲洗。有的工地上 常用搅拌机洗石子，效果很好。也可用具有一定压力的水管，翻堆冲洗经水冲洗后的石子含 水率较高，必须测定含水率再使用。 17砂石堆为什么应远离石灰堆？ 施工现场的砂石堆和石灰堆，必须远离堆放，主要原因是防止砂石堆内混入生石灰块。 大家都知道，生石灰与水作用，即成熟石灰，同时体积膨胀，放出热量，尤其是煅烧 不透的“夹生”石灰，熟化时间较长。若石灰块混入混凝土内，将会发生“小炸弹”那样的 “爆炸”现象，造成混凝土断面的破坏或表面开裂。同时，生石灰熟化时，需从混凝土吸走 水分，影响混凝土的正常硬化。如粉状石灰混入混凝土，石灰强度大大低于水泥，所以混凝 土内混入石灰，还能影响混凝土的强度。 18什么是混凝土的外加剂？ 混凝士外加剂也称为外参剂或附加剂。它是指除组成混凝士的各种原材料或混合材料 之外，另行加入的材料，即在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土各种性能的化学物质。 如以普通混凝土为例，除在拌制混凝土时使用的胶结料水泥、粗骨料石子、砂子和水或混合 材料（粉煤灰、硅粉）之外，另行假如其他化学物质，称为混凝土外加剂。外加剂在拌制混 凝土时，随同其他原材料同时加入，但惨入外加剂的混凝土的搅拌时间略长一些。 混凝土掺加外加剂，是与建筑工业的飞速发展和设计水皮功能的不断提高分不开的。 如近十年来，在建筑工业中相继出现了滑模、大模板、压入成型、泵送混凝土、喷射混凝土 真空吸水混凝土等新工艺：在混凝土的供应上出现了商品混凝土、集中搅拌等方法：在结构 类型上出现了高层、超高层、大跨度、薄壳、折板、剪力墙体系、框架轻板体系、盒子结构、 装配结构、无粘结预应力混凝士结构体系、框筒体系等等。这些对混凝土的技术性能和经济 指标都提出了新的要求，诸如要求混凝土的流动性、可塑性、密实性、抗渗性、抗冻性、快 硬、缓凝、高强、早强、超高强、耐酸、耐碱、耐热、隔音、保湿、轻质、防水、防辐射、 水下浇筑不离析和无振动浇筑及钢筋混凝土中的钢筋抗侵蚀等方面性能，过去使用的一般混 凝土已不能满足要求，现在只要增加适当的外加剂，不仅能改善混凝土拌和物及其硬化过程
中或硬化以后的性能，还能改善混凝土的各项物理力学性能，同时还能取得好的经济效益和 社会效益。如掺入适当的外加剂后，在混凝土的强度等级不变的情况下，可节约10%~20% 的水泥；在配制高强或超高强的混凝土时，1d龄期的混凝土强度可提高100%~200%：对要 求蒸汽养护的混凝土，可减免蒸汽：可提高混凝土的耐久性，延长使用寿命，减少维修费用 等。 采用外加剂是混凝土工艺的一大发展，目前国外对外加剂的使用己占非常可观的比重， 有些国家已将外加剂看成是混凝土中除水泥、砂、石和水之外的第五种材料，如日本及北欧 各国已在全部混凝土中掺加外加剂，前苏联、美国及澳大利亚的外加剂混凝土占全部混凝土 总量的60%。我国研究和使用外加剂己有40年的历史，外加剂的种类和使用量都有显著的 提高，目前年生产能力约15万吨左右，外加剂混凝土占混凝土总量为20%左右，尤其在铁 道、港口、水工、工业与民用建筑中正广泛推广，并取得良好的效果。 19.在混凝土中常用的外加剂有哪些？ 目前在混凝土中使用的外加剂种类很多，可按其主要功能和化学组成进行分类。 按主要功能可分为： (1)改善混凝土凝结流态性能的外加剂如：减水剂、引气剂、泵送剂等 (2) 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。 (3) 改善混凝土耐久性的外加剂如：防冻剂、防水剂、膨胀剂、阻锈剂、引气剂等。 (4) 改善混凝士含气量的外加剂如：引气剂、消泡剂、发泡剂等。 (5) 改善混凝土其他特殊性能的外加剂如：着色剂、膨胀剂、粘结剂、碱骨料反应 抑制剂等。 按化学成分分类： (1)减水剂：它具有增大混凝土流动性，改善和易性等特点，如木质素磺酸钙、糖 蜜，高效减水剂有FDN、UNF、SN-2等，近几年又研制开发出具有双重作用 的复合型减水剂，如早强减水剂FDN-S、UNF4、JZS等。缓凝型减水剂 HL202DH4等。引气型减水剂BLY、YJ-1型等。 (2) 早强剂：提高混凝土的早期强度，降低水泥用量，缩短养护时间，如氯华钙、 氯化钠等普通型早强剂及HZ-1、CN(Z)型的复合早强剂。 (3) 抗冻剂：可降低混凝土的冻结温度，促进混凝土在零度以下强度的增长，如氯 化钠、亚硝酸钠、尿素、碳酸钾、氨水等。 (4) 速凝剂：加速水泥的水化反应，促进混凝土迅速凝结和硬化，如：铝氧熟料、 水玻璃溶液及铝酸钠等。 (5) 缓凝剂：延长混凝土凝结时间，延续混凝土拌合物要求的技术性能如酒石醇、 石膏、酒石酸钾钠等。 (6) 引气剂：在混凝土中引入大量均匀封闭的微小气泡改善混凝土的和易性，提高 混凝土的抗冻性及耐久性，如松香酸钠，烷基磺酸钠、脂肪醇等。 (7) 消泡剂（又称去泡剂）：它可抑制或消除混凝土过多的有害气泡，如：有机硅、 磷酸脂、聚氧乙烯等。 (8) 膨胀剂：在混凝土硬化过程中通过体积膨胀补偿混凝土收缩，并在限制条件下 出现适宜的自应力，如：明矾石、石膏、氧化钙、氧化镁等。 (9)防水剂：可增混凝土密实性提高抗渗性，对水泥有一定的促凝作用且提高强度， 如：氟硅酸盐、粉煤灰、硅藻土、沥青浮液、送香等。 (10)密实剂：可在混凝土形成胶状的悬浮颗粒，堵塞混凝土内毛吸通道，提高密实 性，如：三乙醇胺等。 此外，还有耐蚀剂、钢筋阻锈剂、防辐射剂、泵送剂、碱骨料反应抑制剂等外加剂。 20.用减水剂为什么能节约水泥？ 目前工程中使用的减水剂的主要目的，是减少混凝土用水量，降低水灰比，节约单方水
泥用量，并改善其和易性。实践证实，使用减水剂在技术和经济上取得的效果，是非常显著 的。为什么只用减水剂对混凝土能起到减水西欧爱国和节约水泥呢？ 没有掺用减水剂的混凝土，各种生料加水拌和后，水泥颗粒即被水墨包裹，由表及里， 由浅入深地使硅酸钙矿物质（主要成分是C3S和C2S)开始水解和水化，生成硅酸钙水化 物和C(OHD2,这些新生物逐渐凝聚，而这种凝聚力远远大于水对水泥颗粒内部的浸润能力， 使水化和水解产生阻滞作用。新生物环绕于水泥颗粒周围，缩小了水泥颗粒的水化表面和水 化深度。实质上水泥颗粒内部已形成没有水化的“核”，试验证明，经水化的仅是水泥颗粒 表面很微薄的一部分。 水泥颗粒最大粒径约为88微m/(1微m=1/1000mm),平均粒径约为3040微m,各龄期 水化深度如下： 龄期(d) 水化深度（微m) 1 0.48 7 2.60 28 5.37 150(5个月) 8.9 180(6个月) 5-15 由上可知，6个月的水化深度仅达水泥粒径的1/4，水泥效应并没有充分发挥，潜力 还很大。 此外，水泥凝聚结构在凝聚过程中，还包围了一部分游离水，没有起到改善水泥浆体的 流动作用。凝聚体本身具有一定的抗剪强度，流动性差，为获得适宜的工作度，必须加大用 水量。但所加入的水与水化作用无关，仅为操作要求，使混凝土的应有强度降低。为不使强 度降低，就需增加水泥来补偿。 减水剂是表面活性材料，因而也称“表面活性剂”。掺入水泥浆后，水泥粒子因吸附减 水剂的阴离子而带电荷，致使粒子周围的水产生极性，同性离子相斥，阻止了水泥相邻离子 的相互接近、引起分散和分离效果，从而提高了水泥颗粒的吸附和扩散作用，抑制了水泥浆 体的凝聚倾向，增大了水泥颗粒与水的接触面积，使水泥得以充分水化。在其扩散水泥颗粒 的过程中，同时放出了凝聚体所包围的游离水，改善了和易性，减少了拌和量，相应地也就 降低了水灰比，为节约单方水泥用量和提高强度创造了条件。 由于减水剂是一种新型材料，对其减水机理，目前尚存在不同看法，其产生工艺和理论， 都处于研究发展阶段。 21.为什么二次振捣能提高混凝土强度？ 混凝土的二次振捣与混凝土的重复振动是两种不同的概念。当混凝土初凝后，水泥石晶 体结构已开始形成，若再受到振动，称为重复振动，重复振动将破坏品体结构，降低强度。 二次振捣是指混凝土浇筑后，在一定时间内的振动，一般为浇筑后1~4h,即在混凝土初 凝之前（接近初凝时），此时混凝土塌落度虽已消失，丧失了流动性，但仍处于塑性状态， 混凝土晶体结构经二次振捣虽破坏，但仍能闭合。二次振捣具体的适宜时间，需根据水泥品 种、水泥用量、混凝土的塌落度和气温等因素决定。 试验证实，混凝土经二次振捣后，可以提高水平钢筋的握裹力，竖向钢筋的抗拔力，增 大水密性和提高抗压强度。混凝土经二次振捣后，为什么能改善其物理力学性能呢？简要机 理如下： 混凝土拌和物由于存在自重压力和各矿物颗粒之间的粘滞力，具有内摩擦力，但这种 内摩擦力能随振动情况而降低或消失（详见“58，为什么混凝土要振捣”），从而使混凝土 趋于液化，获得流动性，即使振动消失，液化状态并不立即消失。此时，骨料颗粒受自重作 用逐渐下沉，水分和气泡上升，这种物理现象一直持续到混凝土失去塑性（初凝之前停止）， 其结果沙浆与石子、水平钢筋或埋铁的下表面脱离，形成微小间隙，并在期间产生水膜或薄 水层，降低了混凝土强度和钢筋的握裹力。沿竖向钢筋周围，由于气泡和水分的上升形成竖