高等混凝土复习题

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1、《高等混凝土结构理论》复习题一、在钢筋混凝土受剪构件的力学性能分析中，推导内力臂Z为，式中:I为惯性矩，So为截面面积。二、简要说明混凝土结构抗弯强度理论的基本假定。三、描述混凝土结构的碳化机理及影响因素。混凝土是一种多孔的结构材料，其内部存在着大量的微孔，这些微孔大多通过直接或间接的方式连通。混凝土暴露在室外时，空气中的CO2渗透入混凝土的表面以及微孔中，在有水存在的情况下，与其中的碱性物质Ca(OH)2和C-S-H凝胶等发生反应，生成CaCO3和H2O，是在气相、液相和固相中进行的一个复杂的多相连续的物理化学过程。碳化的结果，一方面，生成的CaCO3和其它固态物质堵塞在

2、混凝土孔隙中，使混凝土的孔隙率下降，大孔减少，从而减弱了后续的CO2的扩散，使混凝土的密实度增加，强度得以提高；而另一方面，孔隙水中的Ca(OH)2浓度以及pH值降低，导致钢筋钝化膜破坏，会引起钢筋锈蚀。材料因素（1）水灰比水灰比是决定混凝土孔结构与孔隙率的主要因素，其中游离水的多少还关系着孔隙饱和度（孔隙水体积与孔隙总体积之比）的大小。由于CO2的扩散是在混凝土内部的气孔和毛细孔中进行的，水灰比在一定程度上决定了CO2的散系数，因此是混凝土碳化速率的主要影响因素之一。一般说来，水灰比增大，混凝土的孔隙率就增大，CO2的扩散系数增加，混凝土的碳化速率加大。（2）水泥的品种与

3、用量水泥的品种决定着各种矿物成分在水泥中的含量，水泥的用量决定着单位混凝土中水泥熟料的多少，两者加起来决定了水化后单位体积混凝土中水化产物的含量，即有多少可以碳化的物质。因此可以看出，水泥的品种与用量也是影响混凝土碳化的主要因素之一。另外，水泥的品种不同，混凝土的渗透性能也不同，对混凝土的碳化速率也有一定的影响。试验表明，在快速试验条件下，矿渣水泥混凝土的碳化比一般普通硅酸盐水泥混凝土快10％～20％，在室外暴露条件下快50％～90％。在水泥品种确定的情况下，水泥用量越大，单位体积混凝土中可碳化的水化产物就越多，可以消耗的CO2也就越多，从而碳化速率也就越小。（3）骨料的品

4、种及粒径骨料粒径的大小对骨料－水泥浆粘结有很大的影响，而骨料－水泥浆的界面有一个过渡层，过渡层内结构疏松，孔隙较多。不同骨料，不同的粒径对界面层有影响，自然也会影响CO2的扩散，从而对混凝土的碳化速率造成影响。一般说来，骨料的粒径太大会使得其与水泥浆结合较差，粒径太小又会使结合面的面积增大，因此，只有选择较为合适粒径的骨料，才会使碳化速率小。另外，具有碱活性的骨料在混凝土的养护过程中会发生碱－骨料反应，消耗Ca(OH)2，从而使碳化速率加快。（4）混凝土掺合料在普通水泥混凝土中，掺入粉煤灰后，由于水泥中的熟料量相应的减少了，致使混凝土吸附CO2的能力降低，但同时，由于粉煤灰

5、混凝土的早期强度比较低，孔结构差，加速了CO2的扩散速度，从而使得碳化速度加快。Pagataki研究了砂浆与混凝土中掺加粉煤灰对碳化的影响，结果表明，当粉煤灰掺量为10％、20％和30％时的混凝土的碳化速率与不掺粉煤灰的混凝土相比，其碳化速率分别提高了1.06、1.13和1.19倍。（5）外加剂混凝土中加了减水剂后，能直接减少用水量；掺引气剂能使混凝土中的毛细孔形成封闭的互不连通的气孔，切断毛细管的通路，两者都可以使CO2的扩散系数显著减小，从而大大降低混凝土的碳化速率。（6）混凝土自身的强度混凝土的强度是其最基本的性能指标，也是衡量混凝土品质的综合参数，它能反映密实度、孔

6、隙率的大小，因此也能宏观的反映其抗碳化性能。总的说来，混凝土强度越高，内部结构越致密，碳化速率就越小.环境因素（1）CO2的浓度环境中的CO2浓度越大，混凝土内外CO2的浓度梯度就越大，CO2向混凝土内部扩散的动力也就越大，越容易扩散进混凝土孔隙中；同时，CO2的浓度越大，发生碳化的各个反应的反应速度就越大。因此，CO2的浓度也是决定混凝土碳化速率的一个重要因素。一般来讲，大气中的CO2浓度较低，乡村约为0.03％，城市约为0.04％，碳化速度近似与CO2的平方根成正比。（2）相对湿度环境湿度对混凝土的碳化速率有着比较大的影响。相对湿度决定着混凝土孔隙水饱和度的大小，它一方

7、面影响CO2的扩散速率，另一方面影响碳化化学反应的进行（混凝土的碳化的化学反应均需在溶液中或溶液和固体的接触面上进行）。若是在湿度较小（即很干燥）而CO2浓度又较大的情况下，虽然CO2的扩散较快，但由于提供反应的溶液较少，碳化速率还是较慢；湿度较高时，混凝土的含水率较高，微孔中充满了水，阻碍了CO2气体在混凝土中的扩散，碳化速率也较慢。研究表明，相对湿度在70％～80％左右的中等湿度时，碳化速率最快。（3）温度温度对化学反应的影响通常用Arrhenius方程来表示，即：k=Zexp(-Ea/RT)其中，k——化学反