土木工程材料考试知识点.doc

例题：已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状态下的体积为40cm3，质量为85.50g，吸水饱和后的质量为89.77g，烘干后的质量为82.30g。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙率、闭口孔隙率。解：密度=干质量/密实状态下的体积 =82.30/40（1-0.24）=2.7g/cm3 开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积 =（89.77-82.3）1/40=0.187 闭口孔隙率=孔隙率-开口孔隙率=0.24-0.187=0.053 表观密度=干质量/表观体积=82.3/40（1-0.187）=2.53 5、烧结普通砖的尺寸为240mm115mm53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g。试求该砖的绝对密实体积、密度、吸水率。解：1）体积密度： =2487/1462.8=1.7g/cm3 孔隙率 =37% V孔/1462.8100%=37% 故孔的体积：V孔=541.236cm3， 求绝对密实体积：V=Vo-V孔=1462.8-541.236=921.6cm3 2）求密度： =2487/921.6=2.7g/cm3 3）求含水率：W=(m2-m1)/m1100%=(2984-2487)/2487100% =20% 例 既然石灰不耐水，为什么由它配制的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？ 解(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的。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，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。 (2) 再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。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。 例3-0 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？ 解建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：（1） 石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；（2） 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。 （3） 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。 例3-1 某单位宿舍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。 试分析上述现象产生的原因。 解 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。为什么生产水泥时要加入适量的石膏？问题：1、为了调节（延缓）水泥凝结时间通常加入石膏，石膏在水泥硬化中起缓凝剂的作用。 纯水泥熟料磨细后，与水拌和，凝结时间很短，因此不便使用，为调节水泥的凝结时间，掺入适量（3%-5%）的石膏，石膏与凝结速度最快的铝酸三钙作用，生成了难溶的水化硫酸铝钙，覆盖在铝酸三钙的周围，阻止其继续快速水化，因而延缓了水泥的凝结时间。石膏的掺量主要取决于铝酸三钙和SO3的含量。例题 挡墙开裂与水泥的选用现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：C3SC2SC3AC4AF61%14%14%11%分析讨论：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。一、名词解释1 、表观密度 材料在自然状态下单位体积的质量。包括材料实体积和内部孔隙的外观几何形状的体积。 2、 堆积密度 散粒材料在自然状态下单位体积的重量。既包含了颗粒自然状态下的体积既又包含了颗粒之间的空隙体积3、孔隙率：是指材料内部孔隙体积（Vp）占材料总体积（Vo）的百分 4、空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积（Vs）占堆积体积的百分率5、比强度：是指单位体积质量的材料强度，它等于材料的强度与其表观密度之比6、润湿边角：水滴表面切线与材料和水接触面的夹角。 7、吸湿性：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 8、耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显下降的性质 9、胶凝材料：指能将散粒材料、块状材料或纤维材料粘结成为整体，并经物理、化学作用后可由塑性浆体逐渐硬化而成为人造石材的材料。 10、过火石灰：若煅烧温度过高或高温持续时间过长，则会因高温烧结收缩而使石灰内部孔隙率减少，体积收缩，晶粒变得粗大，这种石灰称为过火石灰；其结构较致密，与水反应时速度很慢，往往需要很长时间才能产生明显的水化效果。11、废品：国家标准规定，凡氧化镁，三氧化硫，安定性、初凝时间中任一不符合标准规定时，均为废品。12、不合格品：其他要求任一项不符合合格标准规定时为不合格品13、陈伏：指石灰乳（或石灰膏）在储灰坑中放置14d以上的过程。14、碱骨料反应：当水泥或混凝土中含有较多的强碱（Na2O，K2O）物质时，在潮湿环境下可能与含有活性二氧化硅的集料反应，在集料表面生成一种复杂的碱-硅酸凝胶体。 15、徐变：混凝土承受持续载荷时，随时间的延长而增加变形。16、水泥活性混合材料:指磨成细粉后，与石灰或与石灰和石膏拌和在一起，并 加水后，在常温下，能生成具有胶凝性水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的混和材料。17、砂浆的流动性:指砂浆在自重或外力的作用下产生流动的性质。18、水泥的体积安定性：指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。22、 硬度：表示钢材表面局部体积内抵抗变形的能力。二、论述题2、论述混凝土的和易性和砂浆的和易性有什么联系和区别？答：混凝土的拌合物的和易性是一项综合的技术措施，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实的填满模板的性能。粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中，其组成材料之间有一定的粘聚力，不知发生分层和离析的现象。保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生秘水现象。新拌砂浆具有良好的和易性，使它能成为均匀的薄层，且与地面紧密连接；新拌砂浆的和易性可有流动性和和保水性两方面做综合评定。（1）流动性砂浆的流动性也叫稠度，是指在自重或外力的作用下流动的性能，用砂浆稠度测定仪测定，用沉入度表示，沉入度越大，流动性越好。（2）保水性 新拌砂浆保持其内部水分不秘出流失的能力，称为保水性。保水性不良的砂浆在存放、运输和施工过程中容易产生离析秘水现象。其可用砂浆分层度筒测定3、某施工队使用某立窑水泥厂生产的普通水泥铺筑停车场。该水泥颜色为较深的灰黑色，据了解是以煤渣作混合材，混凝土的水灰比为0.55。完工后一个月发现混凝土强度正常，边部切割后观察，混凝土基本无大的孔洞。但表面耐磨性差，且在局部低凹表面的颜色为明显不同的灰黑色，其耐磨性更差。水泥经检验强度及安定性等合格，但烧失量为6.3。请分析原因。 答：该水泥烧失量不合格。造成烧失量高有几种可能：a.熟料烧不透；b.石膏杂质多；c.混合材本身烧失量大，且掺量高。从现象来看，最后一点的问题估计是主要的。在局部低凹表面灰黑色的水泥浆含较多烧失量高的煤渣，而这些煤渣的耐磨性较差，使该停车场混凝土耐磨性差。另外，该混凝土水灰比过大，亦有利于混凝土的离析，煤渣的富集。从切割边部混凝土观察知混凝土基本无大孔洞，这可知混凝土的流动性较大，且振捣已相当充分。但对于水灰比较大的混凝土若振捣过度，更易离析、泌水，使煤渣在表面富集，使混凝土表面不耐磨。 4、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5、钢筋混凝土开裂某钢筋混凝土基墩使用5年后出现大量裂纹。经检查混凝土环境水，其pH=5.5；SO42-含量为6000 mg/L；Cl-含量为400 mg/L。该混凝土采用普通硅酸盐水泥。请讨论此钢筋混凝土开裂的原因。 答：此混凝土产生裂纹的关键原因为硫酸盐腐蚀，所使用的水泥不当。该环境水pH=5.5，对于钢筋混凝土属弱腐蚀(pH=4.56为弱腐蚀)；Cl-含量4 000 mg/L，属强硫酸腐蚀。而仅使用普通硅酸盐水泥，这是选用水泥不当所致。应选用高抗硫酸盐硅酸盐水泥。6、上海某新村四幢六层楼1989年911月进行内外墙粉刷，1990年4月交付甲方使用。此后陆续发现内外墙粉刷层发生爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平方米。爆裂源为微黄色粉粒或粉料。该内外墙粉刷用的“水灰”，系宝山某厂自办的“三产”性质的部门供应，该部门由个人承包。对爆裂采集的微黄色爆裂物作X射线衍射分析，证实除含石英、长石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，还含有较多的MgO、Mg(OH)2以及少量白云石。答：该“水灰“含有相当数量的粗颗粒，相当部分为CaO与MgO，这些未分消解的CaO和MgO在潮湿的环境下缓慢水化，生成Ca(OH)2，Mg(OH)2，固相体积膨胀约2倍，从而产生爆裂破坏。7、某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析。 答、建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配即用。在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者，在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。8、简述石子的连续级配及间断级配的特点？解石子的连续级配是将石子按其尺寸大小分级，其分级尺寸是连续的。连续级配的混凝土一般和易性良好，不易发生离析现象，是常用的级配方法。石子的间断级配是有意剔除中间尺寸的颗粒，使大颗粒与小颗粒间有较大的“空档”。按理论计算，当分级增大时，骨料空隙率降低的速率较连续级配大，可较好地发挥骨料的骨架作用而减少水泥用量。但容易产生离析现象，和易性较差。9、影响混凝土强度的主要因素有哪些？怎样影响？解：影响混凝土抗压强度的主要因素有：（1）水泥强度等级和水灰比。水泥强度等级越高，混凝土强度越高；在能保证密实成型的前提下，水灰比越小强度越高。（2）骨料品种、粒径、级配、杂质等。采用粒径较大、级配较好且干净的碎石和砂时，可降低水灰比，提高界面粘结强度，因而混凝土的强度高。（3）养护温度、湿度。温度、湿度对混凝土强度的影响是通过影响水泥的水化凝结硬化来实现的。温度适宜、湿度较高时，强度发展快，反之，不利于混凝土强度的增长。（4）龄期。养护时间越长，水化越彻底，孔隙率越小，混凝土强度越高。（5）施工方法。主要指搅拌、振捣成型工艺。机械搅拌和振捣密实作用强烈时混凝土强度较高。10、试述混凝土的受压变形破坏特征及其破坏机理。解混凝土在外力作用下的变形和破坏过程，也就是内部裂缝的发生和发展过程。混凝土的受压变形破坏特征如下：阶段：荷载到达“比例极限”（约为极限荷载的）以前、界面裂缝无明显变化，荷载与变形比较接近直线关系。II阶段：荷载超过 “比例极限”以后，界面裂缝的数量、长度和宽度都不断增大，界面借摩阻力继续承担荷载，但尚无明显的砂浆裂缝。此时，变形增大的速度超过荷载增大的速度，荷载与变形之间不再为线性关系。三、简答题1、 石灰的性质？答：（1）可塑性和保水性好 （2）生石灰水化时水化热大，体积增大 （3）硬化缓慢 （4）硬化时体积增大（5）硬化时强度降低（6）耐水性差2. 何谓陈伏，后期有何作用？答：生石灰常含有过火石灰，水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，需要石灰浆置于消化池中2-3周，即所谓陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止Ca(OH)2与CO2反应3. 混凝土组成材料有哪些，各个成分间的作用?答：混凝土材料的组成主要是水泥、水、细骨料和粗骨料。有时还常包括适量的掺合料和外加剂。混凝土的各组成材料在混凝土中起着不同的作用，沙、石对混凝土起着骨架作用，水泥和水组成水泥浆，包裹在骨料的表面并填充在骨料的空隙中。在混凝土搅拌物中，水泥浆起着润滑作用，赋予混凝土拌合物流动性，便于施工：在混凝土中硬化后起胶结作用，把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材。4、混凝土配合比的基本要求包括哪四个方面？答：（1）满足结构设计要求的混凝土强度等级 （2）满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性 （3）满足环境和使用条件要求的混凝土耐久性 （4）通过各种方法以降低混凝土成本，符合经济性原则 5、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。6、简述引气剂加入到混凝土中，混凝土性能的变化？ 答：（1）、改善混凝土拌合物的工作性；（2）、提高的混凝土的抗渗性、抗冻性。（3）、降低了混凝土的强度。7、为什么硅酸盐水泥的抗侵蚀性差？ 答：因为硅酸盐水泥孰料含量高，所以水化产物中氢氧化钙和水化铝酸钙的含量多，因此抗蚀性差，不宜在有腐蚀性的介质的环境中使用。8、生石灰熟化时为什么必须进行“陈伏”。答：生石灰常含有过火石灰，水化极慢当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，需将石灰置于消化池中2-3周，即陈伏。9、为什么要限制砂、石中活性氧化硅的含量，它对混凝土的性质有什么不利作用？解：混凝土用砂、石必须限制其中活性氧化硅的含量，因为砂、石中的活性氧化硅会与水泥或混凝土中的碱产生碱骨料反应。该反应的结果是在骨料表面生成一种复杂的碱一硅酸凝胶，在潮湿条件下由于凝胶吸水而产生很大的体积膨胀将硬化混凝土的水泥石与骨料界面胀裂，使混凝土的强度、耐久性等下降。碱骨料反应往往需几年、甚至十几年以上才表现出来。故需限制砂、石中的活性氧化硅的含量。 10、什么是混凝土的和易性？它包括有几方面涵义？ 解：和易性是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。和易性包括流动性、粘聚性和保水性三方面的涵义。1、 流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣力的作用下，能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。2、粘聚性是指混凝土拌合物内部组分间具有一定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象，而使混凝土能保持整体均匀的性能。3、保水性是指混凝土拌合物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象的性能。11、提高混凝土强度的主要措施有哪些？解：提高混凝土强度主要有以下措施：（）采用高强度等级水泥；（）尽量降低水灰比（）；（）采用级配良好且干净的砂和碎石。高强混凝土宜采用最大粒径较小的石子。（4）掺加高效减水剂和掺合料。若要提高早期强度也可以掺加早强剂。（5）加强养护，保证有适宜的温度和较高的湿度。也可采用湿热处理（蒸汽养护）来提高早期强度（对掺活性混合材料多的水泥还可提高后期强度）。（6）加强搅拌和振捣成型。12、建筑石膏的技术特性 凝结硬化快。硬化后孔隙率大、强度较低。建筑石膏孔隙率可高达4060。体积稳定。不耐水。防火性能良好。具有一定调湿作用。装饰性好。 例2、一块标准的普通粘土砖，其尺寸为24011553mm，已知密度为2.7g/cm3，干燥时质量为2500g，吸水饱和时质量为2900g。求：（1）材料的干表观密度。 （2）材料的孔隙率。 （3）材料的体积吸水率。解： (1）根据1、0=m/v=2500/24011553=1.7 g/cm3(2)、P=1-0/=1-1.7/2.7=37%(3)、Wv= Wm0=(2900-2500)/25001.7=27%3、混凝土的配比(1) 确定配置强度（Fcu,t）=Fcu,k+1.645*(2) 确定水灰比（WC）=A*FceFcu,t+ABFce(3) 确定用水量（Wo）(4) 确定水泥用量（Co）=WoWC(5) 确定砂率（Sp）(6) 确定1m3混凝土砂，石用量（So,Go）采用体积法： 例1、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/cm3，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。; * y) H; B( g1) 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 mpa2 Y, A5 e2 ! U; Dw/c =0.53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 mw0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 mcomco = 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、mgo用体积法计算，得：mso= 641kg，mgo =l192kg。7) 该混凝土计算配合比为 水泥：砂：石子 = 1：1.84：3.42，w/c=0.53。(2) 确定施工配合比现场砂子含水率为3%，石子含水率为1%，则施工配合比为水泥 mc = mco=349kg砂 ms = mso(1+3%) = 641(l+3%)=660kg石子 mg = mgo(1+1%) =1192(1+1%)=1204kg水 mw = mwo-mso3% - m1% = 185-6413% - 11921% = 154kg 例2、计算某大桥混凝土设计强度等级为C40，强度标准差为6.0Mpa，用52.5级硅酸盐水泥，实测28d的抗压强度为58.5 Mpa，已知水泥密度C3.10/c3，中砂，砂子表观密度 OS3.10/c3，碎石，石子表观密度OG278g/c3。自来水。已知：A=0.46，B=0.07，单位用水量为195kg/3，砂率Sp=0.32 含气量百分数为=1，求该混凝土的初步配合比？（WC最大水灰比为0.60，水泥最小用量为280 kg/3）解：（1） fcu,t=fcu,k+1.645 fcu,t=40+1.6456= 49.87Mpa (2) W/C=Afce/fcu,t+ABfce W/C=0.4658.5/49.87+0.460.0758.5=0.52 (3) 因为0.52280，所以C0=375kg(4)根据体积法求砂、石用量C0/C+W0/W+S0/os+G0/oG+0.01=1S0/ S0+G0=SP 375/3100+195/1000+ S0/3100+G0/2780+0.01 =1S0/ S0+G0=0.32所以S0=616 G0=1310 所以该混凝土的初步配合比：水泥：375kg 砂子：616kg 石子：1310kg 水：195kg练习题：某高层全现浇框架结构柱（不受雨雪影响，无冻害）用混凝土的设计强度等级为C30，施工要求的坍落度为3550mm，若采用机械搅拌和机械振捣时，施工单位以往统计的混凝土强度标准差为4.8MPa，所用原材料性能如下：普通水泥：强度等级42.5(fce=47. 1MPa)，c = 3100kg/m3 ；河砂：0s= 2640kg/m3 ，ws=3，级配为区，中砂（Mx = 2.6）；碎石：0g= 2680kg/m3，wg=1，级配为连续粒级540mm，Dmax = 40mm；自来水：w=1000kg/m3 。试设计该混凝土的配合比（以干燥状态集料为基准），并进行施工配合比换算。六.计算题1.一块普通粘土砖尺寸为24011553（mm）,烘干后重2500g，吸水饱和后为湿重2900g，其密度为2.7g/cm ，求该砖的表观密度、孔隙率和吸水率。2.一块普通粘土砖尺寸为24011553（mm），烘干后质量为2420g，吸水饱和后为2640g，将其烘干磨细后取50g用李氏瓶测体积为19.2cm，求该砖的开口孔隙率与闭口孔隙率。3.称取堆积密度为1400kg/m3的干砂200g装入广口瓶中，然后瓶中加满水赶尽气泡，称其质量为500g。已知瓶加满水的质量为377g。求砂的表观密度与空隙率。4.用容积为10L、质量为6.2kg的标准容器，