长安大学道路考博试题

发布时间：2019-08-19 08:07:12 来源：文档文库

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1、路面水泥混凝土配合比设计方法及其改进

与常规混凝土相比，路面混凝土主要是承受冲击、振动、疲劳、磨损、冻融、收缩等作用的动载结构，其要求比常规静载结构混凝土严格得多，因此，在配合比设计上具有路面自身特点。我国目前的设计方法是以抗弯拉强度的单指标控制方法，简单介绍如下：

由于水泥混凝土路面的实际工作状态是路面板处于弯拉状态，水泥混凝土配合比设计是以抗折强度σt为设计指标，理应求得抗折强度与水灰比的关系，才便于生产使用。为此，国家科委025课题曾在1986年研究基础上[17]经修订后提出：

石灰石碎石混凝土：

word/media/image1_1.png （1-1）

花岗岩碎石混凝土：

word/media/image2_1.png （1-2）

砾石混凝土：

word/media/image3_1.png （1-3）

式中：Rc──水泥标准砂浆28天抗压强度（MPa）。

我国现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30-2003）中关于水灰比计算的经验公式仍然采用025课题提出的1-1、1-2和1-3统计公式。

普通混凝土配比设计中，强度的确定采用的是保罗米公式或其修正关系式；用水量的确定、粗细骨料的确定均采用的是经验表格的方法。由于混凝土组分材料的差异，在实际的配比工作中这些经验公式和表格往往会有较大的偏差。保罗米公式中的经验系数往往和实际不符从而导致混凝土配比计算强度与混凝土实际强度有较大偏差。一个或几个经验表格无法囊括所有的变化，混凝土配比所需用水量受混凝土组成材料性质的影响，也往往有较大的差异。砂石的配比也存在同样的问题。因此，在实践中，往往试配工作是较为繁重的。我国《施工规范》的道路水泥混凝土配合比方法依然主要以弯拉强度、工作性为准则的方法，无法满足当前使用性能和复杂的路面实际工作状态的要求。在道路水泥混凝土配合比设计中，应有更多路用性能或耐久性指标参与进来。从性能设计来看，理想的配合比设计应能实现对路面结构与环境的主要性能（即：工作性能、强度、使用性能和耐久性）的设计，但现行的道路水泥混凝土配合比设计方法远远达不到按性能设计的水平；从性能检测来看，仅采用钻芯劈裂试件作为强度检验指标，而对路用性能、耐久性等检验指标有待补充和完善。

2、路（桥）面用水泥混凝土主要性能与改善措施

道路用水泥混凝土路面的性能除了与建筑行业相同的性能，如强度，耐久性，另外，道路混凝土直接暴露于空气中，除了遭受自然界的严酷的风吹雨淋外，还因为汽车荷载的反复作用而需要考虑其抗弯拉强度和耐磨性等性能。

1）强度：由于混凝土的抗弯拉强度比抗压强度低得多，所以在车辆荷载的作用下，当弯拉应力超过混凝土的极限抗弯拉强度时，混凝土板便发生断裂破坏。且在车辆荷载的重复作用下，混凝土板会在低于其极限抗弯拉强度时破坏。为保证道路水泥混凝土具有一定的抗弯能力，合理的提高水泥抗折强度是其关键措施之一。下表列出了一些国家对道路水泥的物理力学性能要求。

2）耐久性：耐久性包括抗冻性（特别是盐冻），抗渗性等。对盐冻得预防，主要是针对所处环境氯离子对混凝土的扩散渗透，控制混凝土的导电量；并使混凝土结构具有足够保护层厚度。而预防混凝土冻害劣化及除冰盐破坏，主要是掺入引起剂，使含气量达4%～6%，混凝土可达300次冻融循环，相对冻弹性模量〉60%,对硫酸盐、镁盐腐蚀，则通过降低水泥中含量，降低W/C和掺入矿物质超细粉。使混凝土在硫酸钠溶液中浸渍，干湿循环答50次以上，重量损失<5%,或砂浆的抗腐蚀系数>1.0.这样就具有优良的抗硫酸盐腐蚀的性能。但是单一的某一种混凝土是不可以满足多种劣化因子综合作用的，需要综合考虑其交互作用，找出总体对策，才能打倒提高耐久性，延长混凝土结构使用寿命的目的。实验证明，采用不用矿物质超细粉，适当降低水灰比，提高混凝土密实度，是预防耐久性病害的有效途径。

3）早期开裂

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3、水泥混凝土的类型、组成及适用场合

除了普通混凝土外，其他的混凝土类型见书第689页。

4 水泥的使用性能

书第42页

5，6，7题该书都有

8 水泥混凝土的技术发展研究

混凝土的发展大致可分为4个阶段：

⑴. 第一阶段──理论基础阶段

1850年，Lambot用钢筋网造了一条小型水泥船。这标志着钢筋混凝土(RC)时代的开始，也是RC预制工业的萌芽。1918年，D. A. Abrams建立了水灰比强度公式。1930年，Belomey提出了混凝土强度与水泥实际强度及W/C之间的关系。后来，Powers又确立了混凝土强度增长与胶空比的关系。

⑵. 第二阶段──理论升华及工艺变革阶段

1928年，E. Freyssinet提出了混凝土收缩和徐变理论。对混凝土技术的发展起到了重要作用，并为预应力技术在混凝土中应用奠定了基础。1934年，美国发明了振动器。从此，混凝土施工工艺飞速发展。前苏联根据W/C理论开发了干硬性混凝土，并研制了许多高效重型设备。

⑶. 第三阶段──外加剂应用阶段

1937年，E. W斯克里彻取得了用亚硫酸盐纸浆废液改善混凝土和易性，提高强度和耐久性的专利，拉开了现代外加剂的序幕。1936年，Bell提出了可泵性问题。随后Gray, Popovics等对可泵性做了不同的解释。1962年，日本花王石碱公司的服部键一首先研制成功了蔡系减水剂[8]。1964年，前联邦德国又研制成功了以磺化三聚甲醛树脂为主要成分的另一类高效减水剂“Melment"，它标志着流动性混凝土时代的开始。

⑷. 第四阶段──高性能混凝土阶段

高性能混凝土(HPC)是混凝土技术的高科技。在不同的历史阶段涵义不同。20世纪中后期，人们追求混凝土具有高强度。20世纪50年代，混凝土强度为35MPa, 60年代为40 MPa-50 MPa, 70年代为60 MPa。目前所能配制的混凝土强度早已超过了结构设计所采用的强度。20世纪70年代起，人们相继发现即使是应用高强度混凝土的结构，在使用期间依然出现开裂、腐蚀、冻融、剥落等众多问题。于是人们开始关注混凝土的耐久性问题。

高性能混凝土(HPC)是一种采用常规混凝土原材料、常规混凝土生产工艺、要通过掺加化学外加剂和矿物掺和料使混凝土具有某些优异性能的混凝土。其技术特征是高密实性，具体表现在高抗渗性、体积稳定性、自密实性、高抗压强度(大于60MPa)。HPC已被认为是21世纪的混凝土[9-10] 。

当今，混凝土无疑己成为世界上用途最广、用量最大的建筑材料。Sandor Popovics[11]教授认为混凝土成为最广泛的建筑材料的原因在于:C1)混凝土易于浇注成任何尺寸及形状，与钢筋结合更使其应用大大扩展;(2)混凝土可选用不同方法制备以适应不同情况;(3)经济性;(4)每单位荷载的能耗大大低于钢材或砖的能耗。P. K. Mehta[12]教授则认为其原因是(1)混凝土具有良好的抗水性:(2)混凝土易制成各式各样大小不同的混凝土结构构件:(3)混凝土是工程上最易得到且最便宜的材料。