1、例 1-1 材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？材料含水后的影响？答：三者均表示材料单位体积的质量。但测定方法不同，计算时采用的体积不同。密度：采用材料的绝对密实体积；表观密度：采用材料的表观体积（实体体积+闭口孔隙体积）；堆积密度：采用材料的堆积体积（材料总体积+颗粒间空隙体积）。含水对密度、表观密度无影响，因密度、表观密度均指绝对干燥状态下的物理常数。对堆积密度的影响则较为复杂，一般含水后堆积密度增大。【评注】本题目主要考查密度、表现密度、堆积密度的基本概念。相同点在于三者都是表示材料单位体积的质量，不同点在于计算时三者的体积概念不同。材料密实体积 绝于状态，绝对密实，不含任何孔隙。材
2、料表观体积 自然状态，含闭口孔隙，不含开口孔隙。材料堆积体积 绝干或含水状态，自然堆积状态，含颗粒间空隙。例 1-2 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174，178，165mpa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。答：该石材的软化系数为 kr=fb/fg=165/178=0.93 该石材的软化系数为 0.930.85，为耐水石材， 可用于水下工程。【评注】考点为软化系数的概念及耐水标准，还应区别气干和绝干状态。软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。例 2-1 为什么说屈服点、抗拉强度和伸长率是建筑工程用钢的重要性能指标？
3、答：屈服点 s表示钢材在正常工作时承受应力不超过该值，是结构设计时取值的依据 。屈服点与抗拉强度的比值 s/b 称为屈强比，反映钢材的利用率和使用中的安全可靠程度。伸长率 表示钢材的塑性变形能力。钢材在使用中，为避免正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处应力超过 s 时，随着发生塑性变形使应力重新分布，以避免结构物的破坏。【评注】考点为三项性能指标的工程意义。注意：钢材常温下施工基本都需要加工成一定形状，则要求钢材具有一定塑性(伸长率)。但伸长率不能过大，否则会使钢材在使用中发生超过允许的变形值的后果。例 2-2 何谓钢的冷加工强化及时效处理？
4、冷拉并时效处理后的钢筋性能有何变化？答：冷加工强化是指在常温下将钢材进行机械加工，使其产生塑性变形，以提高其屈服强度的过程。机械加工方法主要是对钢筋进行冷拉和冷拔。冷轧主要在钢厂进行。时效处理是将经过冷加工的钢材，在常温下存放 1520d（自然时效），或者加热到 100200，并保持在 2h 以内（人工时效），这个过程称为时效处理。冷拉并时效处理后的钢筋，屈服点可提高 20%25%, 抗拉强度也有所提高，塑性和韧性降低较大，弹性模量基本恢复。【评注】在建筑工地和混凝土预制厂，经常对比使用要求的强度偏低和塑性偏大的钢筋或低碳盘条钢筋进行冷拉或冷拔并时效处理，以提高屈服强度和利用率，节省钢材。同时
5、还兼有调直、除锈的作用。这种加工所用机械比较简单，容易操作，效果明显，所以建筑工程中常采用。例 3-1 现有一批砂样欲配制水泥混凝土，经筛分试验结果列于下表，试计算：筛孔尺寸 （mm） 5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16 筛底存留量 （g） 20 25 85 115 130 100 25分计筛余 ai （%） 4 5 17 23 26 20 5累积筛余 ai （%） 4 9 26 49 75 95 100通过率 pi （%） 96 91 74 51 25 5 0级配范围要求（%）9010075100 5090 3059 830 010 (1) 计算级配的三个参数？(1) 计算
6、砂的细度模数？(3) 评定该砂的工程适应性？解：(1) 级配的三个参数见上表。(2) 砂的细度模数 属于中砂。(3) 该砂符合配制混凝土的级配要求，可以用于配制混凝土。【评注】根据细度模数，该砂属中砂。在级配区内画出该砂的筛分曲线。该曲线落在区 (mx=2.33.0)内，说明该砂为 中砂；m x=3.13.7 为粗砂 ，m x=1.62.2 为细砂。例 3-2 富勒理论和泰波理论在研究矿质混合料的级配方面有何不同的观点？答：富勒理论的观点：矿质混合料按照一定的比例搭配，级配曲线越接近抛物线其密实度越大，为抛物线时，具有最大的密实度。最大密度曲线公式为：p=100(d/d)0.5。泰波理论的观点
7、：矿质混合料组配的级配曲线应在一定的范围内波动，将泰波理论公式改成了 n 次幂的形式：p=100(d/d) n。【评注】泰波理论是对富勒理论的扩展，对矿质混合料配合比的设计具有重要的指导意义。n 的适宜范围为 0.30.7。例 4-1 某住宅楼的内墙使用石灰砂浆抹面，数月后墙面上出现了许多不规则的网状裂纹，同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹，试分析原因。答：引发石灰砂浆墙面出现不规则网状裂纹的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，水的大量蒸发而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的放射状裂纹的原因，在于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。因其在消解、陈伏阶段未完全熟
8、化，导致在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸气继续熟化，造成体积膨胀的结果。【评注】过火石灰的陈伏非常必要，由于过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。若未经充分陈伏，当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨胀，极易引起鼓包隆起和开裂。例 4-2 石灰不耐水，但为什么配制的石灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？答：原因 1.石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以石灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间
9、的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。原因 2.由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使其密实度大大提高，降低了孔隙率，水的侵入大为减少。因此，灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。【评注】粘士表面存在少量的的活性氧化硅和氧化铝，可与消石灰 ca(oh)2 反应，生成水硬性物质。例 4-3 现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如下表，试估计和比较这两厂所生产的硅酸盐水泥的性能有何差异？熟料矿物成分(%)生产厂c3s c2s c3a c4af甲 56 17 12 15乙 42 35 7 l6答：由上表可知甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度发展速度、水化
10、热、28d 时的强度均高于由乙厂的硅酸盐水泥，但耐腐蚀性则低于由乙厂的硅酸盐水泥。【评注】考点为硅酸盐水泥的特性。甲厂硅酸盐水泥熟料中的 c3s、c 3a 含量均高于乙厂硅酸盐水泥熟料，而乙厂硅酸盐水泥熟料中 c2s 含量高于甲厂硅酸盐水泥熟料。熟料矿物成分含量不同是造成上述差异的主要原因。例 4-4 何谓水泥的体积安定性？引起水泥体积安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？答：水泥的体积安定是指水泥浆体硬化后体积变化的均匀性。即水泥硬化浆体能保持一定的形状，具有不开裂、不变形、不溃散的性质。导致水泥安定不良的主要原因是：1.熟料中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁。这是一种最为常见
11、，影响也最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都经过过烧，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其他成分所包裹，使其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的 ca(oh)2晶体，使体积膨胀 97%以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。2.掺入石膏过多。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约 1.5 倍，也导致水泥石开裂。体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水泥制品或混凝土开裂，造成结构破坏。因此体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。【评注】水泥体积安定性主要采用用雷氏法检验。试件沸煮前后雷式夹两针尖之间距离增加值的平均值不大于
12、 5.omm 时，评定水泥安定性合格。沸煮法仅能检验游离氧化钙的危害，对游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，而由生产厂控制含量，并低于标准规定的数量。例 5-1 混凝土中，骨料级配良好的标准是什么？答：骨料级配是指骨料中不同粒径颗粒的组配情况。骨料级配良好的标准是骨料的空隙率和总表面积均较小。使用良好级配的骨料，不仅所需水泥浆量较少，经济性好，而且还可提高混凝土的和易性、密实度和强度。【评注】石子的空隙是由砂浆所填充的，砂子的空隙是由水泥浆所填充的。砂子的空隙率愈小，则填充的水泥浆量越少，达到同样和易性的混凝土混合料所需水泥量较少，因此可以节约水泥。砂粒的表面是由水泥浆所包裹的。在空隙率相同的
13、条件下，砂粒的比表面积愈小，则所需包裹的水泥浆也就愈少，达到同样和易性的混凝土混合料的水泥用量较少。由此可见，骨料级配良好的标准应当是空隙率小，同时比表面积也较小。例 5-2 为什么不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土？也不宜用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土？答：采用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时，只需少量的水泥或较大的水灰比就可满足强度要求，但却满足不了施工要求的良好的和易性，使施工困难，并且硬化后的耐久性较差。因而不宜用高强度等级水泥配制低强度等级的混凝土。用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土时，一是很难达到要求的强度，二是需采用很小的水灰比或者水泥用量很大，因而硬化后
14、混凝土的干缩变形和徐变变形大，对混凝土结构不利，易于干裂。同时由于水泥用量大，水化放热量也大，对大体积或较大体积的工程也极为不利。此外经济上也不合理。所以不宜用低强度等级水泥配制高强度等级的混凝土。【评注】若用低强度水泥来配制高强度混凝土，为满足强度要求必然使水泥用量过多。这不仅不经济，而且使混凝土收缩和水化热增大，还会因必须采用很小的水灰比而造成混凝土太干，施工困难，不易捣实，使混凝土质量不能保证。若用高强度水泥来配制低强度混凝土，单从强度考虑只需用少量水泥就可满足要求，但还考虑要满足混凝土拌合物和易性及及耐久性的要求，就必须再增加水泥用量。这样往往产生超强现象，也不经济。当在实际工程中因受
15、供应条件限制而发生这种情况时，可在高强度水泥中掺入一定量的掺合料(如粉煤灰) 能使问题得到较好地解决。例 5-3 混凝土的流动性如何表示？工程上如何选择流动性的大小？答：混凝土拌合物的流动性以坍落度或维勃稠度作为指标。坍落度适用于流动性较大的混凝土拌合物，维勃稠度适用于干硬的混凝土拌合物。工程中选择混凝土拌合物的坍落度，主要依据构件截面尺寸大小、配筋疏密和施工捣实方法等来确定。当截面尺寸较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选择大些。反之，如构件截面尺寸较大，钢筋较疏，或采用振动器振捣时，坍落度可选择小些。【评注】正确选择混凝土拌合物的坍落度，对于保证混凝土的施工质量及节约水泥，有重要意义
16、。在选择胡落度时，原则上应在不妨碍施工操作，并能保证振捣密实的条件下，尽可能采用较小的胡落度，以节约水泥并获得质量较高的混凝土。例 5-4 现场浇灌混凝土时严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水，试从理论上分析加水对混凝土质量的危害。答：现场浇灌混凝土时，施工人员向混凝土拌合物中加水，虽然增加了用水量，提高了流动性，但是将使混凝土拌合物的粘聚性和保水性降低。特别是因水灰比(w/c)增大，增加了混凝土内部的毛细孔隙的含量，因而会降低混凝土的强度和耐久性，并增大混凝土的变形，造成质量事故。故现场浇灌混凝土时，必须严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水。【评注】不能单纯采用增加用水量的方式来提高混凝土的
17、流动性。施工现场万一必须提高混凝土的流动性时，一定要在保证水灰比不变的情况下，增加水泥浆量，既同时增加水和水泥用量。例 5-5 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，施工要求混凝土拥落度为 3050mm，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差 =5mpa。可供应以下原材料：水泥：p.o42.5 普通硅酸盐水泥，水泥密度为 c=3.log/cm 3，水泥的富余系数为 1.08；中砂：级配合格，砂子表观密度 0s=2.60g/cm3；石子：530mm 碎石，级配合格，石子表观密度 0g=2.65g/cm3。设计要求：(1) 混凝土计算配合比；(2) 若经试配混凝土的工作性
18、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,ofcu,o = fcu,k + 1.645= 30 + 1.6455 = 38.2 mpa2) 确定水灰比 (w/c)fce = cfce,k = 1.0842.5 = 45.9 mpaw/c = 框架结构混凝土梁处于干燥环境，查表得容许最大水灰比为 0.65，可确定水灰比为 0.53。3) 确定用水量 m w0对于最大粒径为 30mm 的碎石混凝土,当所需拥落度为 3050mm 时，查表得：lm3混凝土的用水量可选用 185kg。4) 计算水泥用量 m comco = mw0/(w/c)= 185/0.53 = 349 kg/m3查表，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为 260 kg/m3，取mco=349kg/m3。5) 确定砂率 s对于采用最大粒径为 40mm 的碎石，当水灰比为 0.53 时，查表得砂率值可选取 32%37%，取 s=35%。6) 计算砂、石用量 mso、m go用体积法计算， 得：m so= 641kg，m go =l192kg。
