题目

）环境条件的影响 温度、湿度和风速3）时间的影响新拌制的混凝土随着时间的推移，部分拌合水挥发、被骨料吸收，同时水泥矿物会逐渐水化，进而使混凝土拌合物变稠，流动性减少，造成坍落度损失，影响混凝土的施工质量。何所谓“恒定用水量法则”和“合理砂率” ？它们对混凝土的设计和使用有什么重要意义？ 答：恒定用水量法则： 在水灰比不变得前提下，用水量加大，则水泥浆数量增多，会使骨料 表面包裹的水泥浆层厚度加大，从而减小骨料间的摩擦， 增加混凝土拌合物的流动性。当水灰比在一定范围内（0.40-0.80）而其他条件不变时，混凝土拌合物的流动性只与单位用水 量（每立方米混凝土拌合物的拌合水量）有关，这一现象称为“恒定用水量法则”。它为混凝土配合比设计单位用水量的确定提供了一种简单的方法，即单位用水量可主要由流动性来确定。合理砂率：在用水量和水灰比一定（即水泥浆量）的前提下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持良好的粘聚性及保水性的砂率，称其为合理砂率。砂率过大，骨料的总表面积及空隙率都会增大，在水泥浆量一定的条件下，骨料表面的水泥浆层厚度减小， 水泥浆的润滑作用减弱， 使拌合物的流动性变差。若砂率过小，砂填充石子空隙后，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，而且会影响拌合物的均匀稳定性，使拌合物粗涩，松散，粗骨料易发生离析现象。当砂率适宜时，砂不但 填满石子的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料的滑动阻力， 使拌和物有较好的流动性。这个适宜的砂率称为合理砂率。采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性， 且能保证良好的粘聚性和保水性。或者，在保证拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性时，水泥用量为最小•________答：影响混凝土强度的因素很多，大致有各组成材料的性质、 配合比及施工质量等几个方面：何谓材料的抗渗性、抗冻性，各用什么指标表示，如何改变其指标？答：（1）材料的的抗渗性，是指其抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透系 数或抗渗标号表示，材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征（孔径、孔的连通性）有关。开口的 连通大孔越多，抗渗性越差；闭口孔隙率大的材料，抗渗性仍可良好。（2）抗冻性是指材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降 低的性质。材料的抗冻性常用抗冻标号（记为D）表示。抗冻标号越高，抗冻性越好。材料 受冻融破坏原因，是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀（约增大9%），对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。影响因素：孔隙率、孔特征、孔隙充水程度、材料强度、冻结温度、冻融 循环次数。可通过提高材料强度， 降低材料的孔隙率、 掺加外加剂使材料中的孔隙形成封闭 不连通的孔隙等措施来提高材料的抗冻性。说明材枓的体积构成与各种密度概念之间的关系。答：体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的 体积。（1）绝对密实体积和实际密度绝对密实体积即干燥材料在绝对密实状态下的体积，即材料内部固体物质的体积，或 不包括内部孔隙的材料体积。材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为实际密度。（2）表观体积和表观密度材料单位表观体积的质量称为表观密度。表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。 其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。因此， 材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。（3）材料的自然体积与体积密度材料的自然体积指材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积 （含内部孔隙和水分）。体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。（4）材料的堆积体积与堆积密度材料的堆积体积指粉状或粒状材料， 在堆积状态下的总体外观体积。 松散堆积状态下的 体积较大，密实堆积状态下的体积较小。 堆积密度是指粉状或粒状材料， 在堆积状态下单位 体积的质量。(1)水泥的强度和水灰比(2)粗集料的品种碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高； 卵石呈圆形或卵圆形， 表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时， 碎石混凝土的强度 高于卵石混凝土的强度。(3)养护条件在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0C以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。(4)龄期：龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7〜14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因， 混凝土的强度发展 可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下， 混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。(5)外加剂(6)施工质量描述混凝土耐久性的主要技术指标有哪些？如何提高混凝土的耐久性? 答：混凝土的耐久性主要由抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗碳化性及抗碱骨料反应等性能综合评定。提高混凝土耐久性的措施：(1)选择合适品种的水泥。(2)控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。水灰比的大小直接影响到混凝土的密 实性，而保证水泥的用量，也是提高混凝土密实性的前提条件。(3)需用质量良好的骨料，并注意颗粒级配的改善。近年来的研究表明，在骨料中掺加粒径在砂和水泥之间的超细矿物粉料，可有效改善混凝土的颗粒级配，提高混凝土的耐久性。(4)掺加外加剂。改善混凝土耐久性的外加剂有减水剂和引气剂。(5)严格控制混凝土的施工质量，保证混凝土的均匀、密实。混凝土的立方体抗压强度与立方体抗压强度标准值之间有何关系？混凝土的强度等级的涵 义是什么？答：立方体抗压强度标准值(fcu,k),是指按标准方法侧得的立方体抗压强度总体分布中的 一个值。为便于设计和施工选用混凝土， 将混凝土按立方强度的标准值分成若干等级， 即强度等 级。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值(fcu,k)表示，主要有C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60等十二个强度等级。________答：计算混凝土配制强度fcu,0feu,0二fcu,k645：式中：fcu,0――混凝土配制强度，MPa;fcu,k――混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa;(T――混凝土强度标准差，MPa。混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：计算时，强度试件组数不应少于25组；当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值x 2.5MPa时，取(r=2.5MPa;当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值(r<3.0MPa时, 取片3.0MPa;当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)的规定取用。混凝土配合比的三个基本参数是什么？与混凝土的性能有何关系？如何确定这三个基本参(8)龄期调整。________答：基准配合比是在初步计算配合比的基础上，通过实配、检测，进行工作性的调整，对配 合比进行修正。如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为 止。记录好各种材料调整后用量， 并测定混凝土拌合物的实际体积密度，计算调整后混凝土试样总质量，由此得出基准配合比。其本质就是调整后1m3混凝土中各材料的用量。计算题

）环境条件的影响 温度、湿度和风速3）时间的影响新拌制的混凝土随着时间的推移，部分拌合水挥发、被骨料吸收，同时水泥矿物会逐渐水化，进而使混凝土拌合物变稠，流动性减少，造成坍落度损失，影响混凝土的施工质量。何所谓“恒定用水量法则”和“合理砂率” ？它们对混凝土的设计和使用有什么重要意义？ 答：恒定用水量法则： 在水灰比不变得前提下，用水量加大，则水泥浆数量增多，会使骨料 表面包裹的水泥浆层厚度加大，从而减小骨料间的摩擦， 增加混凝土拌合物的流动性。当水灰比在一定范围内（0.40-0.80）而其他条件不变时，混凝土拌合物的流动性只与单位用水 量（每立方米混凝土拌合物的拌合水量）有关，这一现象称为“恒定用水量法则”。它为混凝土配合比设计单位用水量的确定提供了一种简单的方法，即单位用水量可主要由流动性来确定。合理砂率：在用水量和水灰比一定（即水泥浆量）的前提下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持良好的粘聚性及保水性的砂率，称其为合理砂率。砂率过大，骨料的总表面积及空隙率都会增大，在水泥浆量一定的条件下，骨料表面的水泥浆层厚度减小， 水泥浆的润滑作用减弱， 使拌合物的流动性变差。若砂率过小，砂填充石子空隙后，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，而且会影响拌合物的均匀稳定性，使拌合物粗涩，松散，粗骨料易发生离析现象。当砂率适宜时，砂不但 填满石子的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料的滑动阻力， 使拌和物有较好的流动性。这个适宜的砂率称为合理砂率。采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性， 且能保证良好的粘聚性和保水性。或者，在保证拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性时，水泥用量为最小•________答：影响混凝土强度的因素很多，大致有各组成材料的性质、 配合比及施工质量等几个方面：何谓材料的抗渗性、抗冻性，各用什么指标表示，如何改变其指标？答：（1）材料的的抗渗性，是指其抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透系 数或抗渗标号表示，材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征（孔径、孔的连通性）有关。开口的 连通大孔越多，抗渗性越差；闭口孔隙率大的材料，抗渗性仍可良好。（2）抗冻性是指材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降 低的性质。材料的抗冻性常用抗冻标号（记为D）表示。抗冻标号越高，抗冻性越好。材料 受冻融破坏原因，是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀（约增大9%），对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。影响因素：孔隙率、孔特征、孔隙充水程度、材料强度、冻结温度、冻融 循环次数。可通过提高材料强度， 降低材料的孔隙率、 掺加外加剂使材料中的孔隙形成封闭 不连通的孔隙等措施来提高材料的抗冻性。说明材枓的体积构成与各种密度概念之间的关系。答：体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的 体积。（1）绝对密实体积和实际密度绝对密实体积即干燥材料在绝对密实状态下的体积，即材料内部固体物质的体积，或 不包括内部孔隙的材料体积。材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为实际密度。（2）表观体积和表观密度材料单位表观体积的质量称为表观密度。表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。 其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。因此， 材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。（3）材料的自然体积与体积密度材料的自然体积指材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积 （含内部孔隙和水分）。体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。（4）材料的堆积体积与堆积密度材料的堆积体积指粉状或粒状材料， 在堆积状态下的总体外观体积。 松散堆积状态下的 体积较大，密实堆积状态下的体积较小。 堆积密度是指粉状或粒状材料， 在堆积状态下单位 体积的质量。(1)水泥的强度和水灰比(2)粗集料的品种碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高； 卵石呈圆形或卵圆形， 表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时， 碎石混凝土的强度 高于卵石混凝土的强度。(3)养护条件在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0C以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。(4)龄期：龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7〜14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因， 混凝土的强度发展 可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下， 混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。(5)外加剂(6)施工质量描述混凝土耐久性的主要技术指标有哪些？如何提高混凝土的耐久性? 答：混凝土的耐久性主要由抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗碳化性及抗碱骨料反应等性能综合评定。提高混凝土耐久性的措施：(1)选择合适品种的水泥。(2)控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。水灰比的大小直接影响到混凝土的密 实性，而保证水泥的用量，也是提高混凝土密实性的前提条件。(3)需用质量良好的骨料，并注意颗粒级配的改善。近年来的研究表明，在骨料中掺加粒径在砂和水泥之间的超细矿物粉料，可有效改善混凝土的颗粒级配，提高混凝土的耐久性。(4)掺加外加剂。改善混凝土耐久性的外加剂有减水剂和引气剂。(5)严格控制混凝土的施工质量，保证混凝土的均匀、密实。混凝土的立方体抗压强度与立方体抗压强度标准值之间有何关系？混凝土的强度等级的涵 义是什么？答：立方体抗压强度标准值(fcu,k),是指按标准方法侧得的立方体抗压强度总体分布中的 一个值。为便于设计和施工选用混凝土， 将混凝土按立方强度的标准值分成若干等级， 即强度等 级。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值(fcu,k)表示，主要有C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60等十二个强度等级。________答：计算混凝土配制强度fcu,0feu,0二fcu,k645：式中：fcu,0――混凝土配制强度，MPa;fcu,k――混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa;(T――混凝土强度标准差，MPa。混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定：计算时，强度试件组数不应少于25组；当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值x 2.5MPa时，取(r=2.5MPa;当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值(r<3.0MPa时, 取片3.0MPa;当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)的规定取用。混凝土配合比的三个基本参数是什么？与混凝土的性能有何关系？如何确定这三个基本参(8)龄期调整。________答：基准配合比是在初步计算配合比的基础上，通过实配、检测，进行工作性的调整，对配 合比进行修正。如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为 止。记录好各种材料调整后用量， 并测定混凝土拌合物的实际体积密度，计算调整后混凝土试样总质量，由此得出基准配合比。其本质就是调整后1m3混凝土中各材料的用量。计算题

题目解答

答案

决定混凝土强度的主要因素是什么？如何有效提高混凝土的强度？ 混凝土的配制强度如何确定？ 混凝土配合比设计中的基准配合比公式的本质是什么？

解析

本题主要考查混凝土材料性能及配合比设计的相关知识点，包括决定混凝土强度的因素、提高强度的方法、配制强度的确定、基准配合比公式的本质等，需结合材料科学与土木工程知识进行分析。

1. 决定混凝土强度的主要因素及提高强度的方法

主要因素

  • 水泥强度与水灰比：水泥强度越高、水灰比越小，混凝土强度越高（水灰比是关键因素）。
  • 集料品种：碎石表面粗糙，与水泥石粘结力强于卵石，故碎石混凝土强度更高。
  • 养护条件：高温（适宜范围）加速水泥水化，提高早期强度；低温（≤0℃）会停止硬化并导致冻害。
  • 龄期：强度随龄期增长，7~14d快速发展，28d后趋于缓慢，长期养护可继续增强。
  • 外加剂：如减水剂可减少用水量，提高密实性；早强剂加速水化。
  • 施工质量：搅拌均匀、振捣密实可提高混凝土整体性和强度。

提高强度的方法

  • 降低水灰比（控制在合理范围）；
  • 使用高标号水泥或活性矿物掺合料（如粉煤灰、硅灰）；
  • 选用碎石集料并优化级配；
  • 加强养护（高温保湿）和延长龄期；
  • 掺加减水剂、早强剂等外加剂；
  • 确保施工质量（搅拌、振捣充分）。

2. 混凝土配制强度的确定

混凝土配制强度（$f_{cu,0}$）是为保证混凝土强度达到标准值而设定的目标值，计算公式为：
$f_{cu,0} = f_{cu,k} + 1.645\sigma$
式中：

  • $f_{cu,k}$：混凝土立方体抗压强度标准值（即强度等级，如C30对应$f_{cu,k}=30MPa$）；
  • $\sigma$：混凝土强度标准差（MPa），需根据历史统计数据确定：
    • 统计试件≥25组时，用样本标准差；
    • 无统计资料时，按规范取用：C20~C25取$\sigma=2.5MPa$，≥C30取$\sigma=3.0MPa$。

3. 混凝土配合比设计中基准配合比的本质

基准配合比是在初步配合比基础上，通过试拌调整工作性（流动性、粘聚性、保水性）后得到的修正配合比。其本质是：
在满足设计强度和工作性要求的前提下，确定1m³混凝土中各材料的实际用量，具体步骤为：

  • 初步计算配合比（基于水灰比、用水量、砂率）；
  • 试拌调整：若粘聚性/保水性差，提高砂率；若流动性不足，增加用水量（需同步调整水泥用量以保持水灰比）；
  • 测定拌合物实际密度，修正材料用量，得到基准配合比（即满足工作性的配合比）。