土木工程材料.doc

_土木工程材料复习题一.土木工程材料的基本性质：5.材料的强度、比强度、塑性、韧性、硬度、耐磨性的含义是什么，各用什么指标来表示（1） 强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力材料的强度可用抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度四个指标表示（2） 比强度：材料的强度与其表观密度之比，是衡量材料是否轻质高强的指标材料的比强度可用材料的强度与其表观密度之比表示（3） 塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质材料的塑性可用伸长率和断面收缩率表示（4） 韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质材料的冲击韧性可用材料受荷载达到破坏时所吸收的能量表示（5） 硬度：材料抵抗较硬物质刻划或压入的能力材料的硬度可用莫氏硬度（刻划法）；布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度（压入法）；表面硬度（回弹法）（6） 耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力材料的耐磨性可用耐磨损率表示9.在100g含水率为3%的湿砂中，其干砂的质量为100/(1+3%) g10.量取10L气干状态的卵石，称得其质量为14.5kg；又将该卵石烘干后，称取500g放入装有500mL水的量筒中，静置24h后，量筒水面升高到685mL，求该卵石的堆积密度、表观密度及空隙率。（1） 解：堆积密度 = 500/（685-500）=500/185 = 2.70 （g/cm3 ）； （2） 表观密度= 1450kg/m3 =1.45（g/cm3 ）； （3） 空隙率 P=（1- 1.45/2.70）%=（1- 0.5370）%= 46.3% 。12. 某工地所用石子材料密度2.65g/cm3 ,表观密度2.61g/cm3,堆积密度1680kg/ m3 ,计算此石子的孔隙率与空隙率.解：孔隙率=（1- 2.61/ 2.65）*100%=1.51%空隙率=(1-1.68/2.61）*100%=35.63%二.无机胶凝材料：3.生石灰在使用前为什么要先进行“陈伏”？陈伏一般需多长时间？细磨生石灰为什么可不经“陈伏”而直接应用？（1） 当煅烧温度过高或时间较长时，部分块状石灰表面会形成过火石灰，过火石灰与水反应较慢，往往要在石灰固化后才开始发生消化，从而引起局部体积膨胀产生裂缝，由于过火石灰在生产中难以避免，所以石灰膏在使用前要进行陈伏。（2） 石灰膏应在储灰池中存放15天以上，石灰浆表面应覆盖一层水分，以隔绝空气（3） 磨细生石灰具有很高的细度，表面积大，与水熟化的反应速度加快，几乎可以同步熟化,水化时体积膨胀均匀，避免了产生局部膨胀过大的现象。5.什么是欠火石灰和过火石灰？他们对石灰的使用有什么影响？如何消除？（1） 欠火石灰：当煅烧温度过低或时间不足时由于CaCO3不能完全分解，使得生石灰中含有未分解的石灰石内核，这种石灰叫过火石灰。过火石灰：当煅烧温度过高或时间较长时，部分块状石灰表面会被烧成十分致密的釉状物，这种石灰叫过火石灰。（2） 欠火石灰：欠火石灰无胶结能力，生石灰利用率下降过火石灰：过火石灰与水反应较慢，往往要在石灰固化后才开始发生消化，从而引起局部体积膨胀产生裂缝（3） 在消化时，利用筛网将较大的欠火石灰颗粒和过火石灰颗粒过滤掉，较小的过火石灰颗粒可通过陈伏使其熟化。7.既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？由于Ca(OH)2能与黏土中少量的活性SiO2和Al2O3反应生成具有水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而使灰土或三合土的密实度、强度和耐水性得到很大提高，因此广泛用于建筑物基础和地面垫层中。9.建筑石膏制品为什么不耐水？建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外？（1） 建筑石膏孔隙率大，为吸湿、吸水创造了条件；且建筑石膏的硬化过程是一个连续的溶解、水化、胶化、结晶过程，遇水后，晶体间粘结力削弱，强度显著降低。（2） 建筑石膏适用于室内是因为其凝结硬化快、硬化时体积微膨胀、隔热吸声性能良好、防火性能良好、具有一定的调温调湿性、加工性能好。在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、 抗冻性差, 所以不适用于室外使用。11.水玻璃的成分是什么？何为水玻璃的模数？水玻璃的模数和密度对其性质有何影响？（1） 水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成，又称泡花碱。水玻璃可根据碱金属的种类分为钠水玻璃和钾水玻璃,其分子式分别为Na2O.nSiO2和K2O.nSiO2。（2） Na2O.nSiO2和K2O.nSiO2中的系数n称为水玻璃模数,是水玻璃中的氧化硅和碱金属氧化物之间的物质的量的比值。（3）n值越大水玻璃的密度和粘度越大，硬化速度越快，硬化后的粘结力与强度、耐热性与耐酸性就越高。土木工程中常用的模数n为2.62.8，既易溶于水又有较高的强度。16.什么是水泥的凝结时间？初凝时间和终凝时间对工程施工有何意义？（1） 凝结时间：指水泥从加水开始，到水泥浆失去塑性所需的时间。初凝时间：指从水泥加水到水泥浆开始失去塑性的时间终凝时间：指从水泥加水到水泥浆完全失去塑性的时间（2） 水泥的初凝时间不宜过短，以便施工时有足够的时间来完成混凝土和砂浆拌合物的运输、浇筑或砌筑等操作；终凝时间不宜过长，是为了使混凝土和砂浆在浇捣或砌筑完毕后能尽快凝结硬化，以利于下一道工序的及早进行。17.什么是水泥的体积安定性？水泥体积安定性不良的原因是什么？如何检验水泥的体积安定性？（1） 指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。（2） 游离的氧化镁过多；水泥中的三氧化硫含量过多；游离氧化钙过多。（3） 可用试饼法也可用雷氏法，有争议时以雷氏法为准。19.硅酸盐水泥腐蚀的类型有哪些？腐蚀后水泥石破坏的形式有几种？（1）软水腐蚀、酸类腐蚀、盐类腐蚀、强碱腐蚀等。（2）20.什么是活性混合材料和非活性混合材料？他们加入硅酸盐水泥中各起什么作用？硅酸盐水泥常掺入哪几种活性混合材料？活性混合材料产生水硬性的条件是什么？（1） 活性混合材料加水拌合本身并不硬化，但与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起加水拌合后能发生化学反应，生成有一定胶凝性的水化产物，且具有水硬性。如粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰。非活性混合材料是指不具有活性或活性很低的人工或天然的矿物质材料。如石灰石、磨细的石英砂、慢冷矿渣及各种废渣等。（2） 活性混合材料：产生胶凝性水化产物，且具有水硬性，提高产量，节约熟料，降低了生产成本。非活性混合材料：不能生成水硬性产物，起提高水泥产量和降低水泥强度等级，减少水化热等作用。（3） 粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉煤灰（4） 当有氢氧化钙和石膏时会激发混合材料的潜在活性22.某工地材料仓库存有白色胶凝材料3桶，原分别标明为磨细生石灰、建筑石膏和白水泥，后因保管不善，标签脱落，可用什么简易方法加以辨认？取少量，分别加水，放热的是生石灰，快速凝结的是建筑石膏。剩余的一种是白水泥。23.24.某工地进场42.5级普通硅酸盐水泥，由于该水泥存放已超过三个月，因此取样送实验室检验其28d强度结果如下：抗压破坏荷载：80.8 ，74.6 ，102.0 ，90.2 ，82.4 ，91.2 。抗折破坏荷载：2.78 ，2.76 ，2.77。该水泥28d的实验结果是否达到原强度等级？可否只凭上述实验结果判定该水泥的强度等级？25.三.水泥混凝土和砂浆2.什么是混凝土的和易性？包括几方面的含义？怎样评定？（1） 指混凝土拌合物易于施工操作（搅拌、运输、浇筑、振捣）并获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。（2） 混凝土拌合物的和易性包括流动性、粘聚性和保水性三方面。（3） 可用坍落度试验和维勃稠度试验评定混凝土拌合物的和易性。4.现场浇灌混凝土时，严禁施工人员随意向混凝土中加水，试从理论上分析加水对混凝土质量的危害。若混凝土拌合物流动性太大或太小，可采用什么措施调整？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。混凝土的流动性太小时控制水灰比W/C不变，同时增加水和水泥用量。也可采用掺加减水剂的方式来调整。6.何谓合力砂率？采用合理砂率有何技术及经济意义？（1） 所谓合理砂率是指用水量、水泥用量一定时，能使混凝土拌合物获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性。同时，当混凝土拌合物获得所要求的流动性和良好的粘聚性和保水性时，在水灰比一定的条件下，采用合理砂率，会使水泥用量最少。（2） 节约水泥、提高和易性。同时对提高混凝土的强度、耐久性，减小变形(干缩、徐变等)也确较大的好处。11.如何确定混凝土的强度等级？混凝土强度等级如何表示？普通混凝土划分多少个强度等级？（1） 混凝土的强度等级是按其立方体抗压强度标准值来划分的。（2） 混凝土强度等级用符号“C”和立方体抗压强度标准值（以Mpa计）表示。（3） 混凝土划分为C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80共14个等级。13.试简单分析下述不同的实验条件下测得的强度有何不同，并说明原因。（1） 立方体试件测得的强度高。因为有环箍效应。（2） 尺寸小的试件测得的强度高。一是因为环箍效应，二是因为试件的尺寸增大时，存在缺陷的几率也会增大。（3） 加载速度越大，测得的强度值越大。因为，加载速度大，混凝土的缺陷还来不及表现出来。（4） 不涂油测得的值大。不涂油，摩擦大，环箍效应强。16.何谓混凝土的徐变？产生徐变的原因是什么？混凝土徐变在结构工程中有何实际影响？（1） 混凝土在长期恒定荷载作用下，沿着作用力方向随时间的延长而不断增加的变形称为徐变。（2） 混凝土的徐变，一般认为是由于水泥中的胶凝体在长期荷载作用下向毛细孔中的粘性流动及混凝土粒子上的吸附水因荷载应力而向毛细孔迁移渗透的结果。（3） 混凝土的徐变对钢筋混凝土构件来说，能消除钢筋混凝土内部的应力集中，使应力较均匀地重新分布；对大体积混凝土，能消除一部分由于温度变形所产生的温度应力。但在预应力钢筋混凝土结构中，混凝土的徐变将使混凝土的预应力受到损失，造成不利影响。17.影响混凝土的抗渗性的因素有哪些？改善措施有哪些？（1） 水灰比、骨料的最大粒径、养护方法、水泥品种、外加剂、掺和料、龄期。（2） 适当降低水灰比、适当降低骨料最大粒径、使用潮湿养护方法、选择细度较大的水泥、适当加入外加剂、适当加入掺和料。19.何谓混凝土的耐久性？配置高耐久性混凝土的关键是什么？怎样提高混凝土的耐久性？（1） 用于建筑物和构筑物的混凝土，不仅要具有能安全承受荷载的强度，还应具有耐久性，即要求混凝土在长期使用环境条件的作用下，能抵抗内、外不利因素的影响而保持其良好的使用性能。（2） 针对混凝土所处环境配置相应的混凝土。（3） 合理选择水泥品种，使与其工程环境相适应；适当控制混凝土的水胶比及水泥用量；选用质量较好、级配合理的骨料和合理砂率；掺用合适的外加剂；加强混凝土质量的生产控制，保证混凝土生产质量。21.砌筑砂浆的组成材料有何要求？为什么要加入掺和料？（1） 水泥砂浆的水泥用量不应小于1200kg/m3；水泥混合砂浆中石灰和石灰膏、电石膏的总量宜不小于350kg/m3；预料砌筑砂浆中胶凝材料的用量不应小于200kg/m3。（2） 掺和料是为了改善砂浆的和易性而加入的无机材料，掺和料对砂浆强度无直接贡献。24.对抹面砂浆有哪些要求？防水砂浆有哪些类型？（1） 具有良好的和易性，容易抹成均匀平整的薄层，便于施工，与基地还要有足够的粘结力，长期使用不致开裂或脱落。（2） 普通水泥防水砂浆、掺防水剂的防水砂浆、膨胀水泥和无收缩水泥防水砂浆。四.石料和砌筑材料10.什么是蒸压（养）砖？常见的蒸压（养）砖有哪些？强度等级是如何划分的？在工程中的应用要注意什么？（1） 蒸压（养）砖又称非烧结砖，是以石灰、电石等钙质材料和沙子、粉煤灰、炉渣、页岩等硅质材料加水拌合，经过压制成型、蒸汽养护或蒸压养护而制得的砖。（2） 灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖（3） 灰砂砖：MU25 MU20 MU15 MU10粉煤灰砖：MU30 MU25 MU20 MU15 MU10混凝土多空砖：MU30 MU25 MU20 MU15 MU10（4） 灰砂砖：长期受热温度高于200C的地方或受急冷急热或有酸性介质侵蚀的地方不应采用；灰砂砖表面光滑与砂浆粘结力差，砌筑时应使砖的含水率达到5%8%。在干燥天气，灰砂砖应在砌筑前12d浇水；砌筑砂浆应用混合砂浆，不宜用微沫砂浆；刚出釜的灰砂砖不宜立即使用，一般存放一个月左右再用。粉煤灰砖：长期受热温度高于200C的地方或受急冷急热或有酸性介质侵蚀的地方不应采用；用粉煤灰砖砌筑的建筑物，应适当增设圈梁及伸缩缝或采取其他措施；用于基础或易受冻融和干湿交替作用的工程部位必须使用优等砖或一级砖。混凝土多孔砖：要注意运输堆放应采取防雨措施，施工技术要求可参照普通混凝土小型砌块。11.何谓砌块？常见的砌块有哪些？（1） 砌块是砌筑用的人造块材，其外形多为长方体。（2） 普通混凝土小型空心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块、粉煤灰小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块。12.蒸压加气混凝土砌块质量等级如何划分？按照尺寸偏差与外观质量、体积密度和抗压强度分为优等品（A）、合格品（B）两个等级；按干密度分B03 B04 B05 B06 B07 B08六个等级；按抗压强度分A1.0 A2.0 A2.5 A3.5 A5.0 A7.5 A10.0七个强度等级，标记中A代表砌块强度等级，数字代表强度值（Mpa）。五.沥青材料1.石油沥青有哪些主要组分?各组分与其性质有何关系?（1）三组分分析法:油分、树脂、沥青质。四组分分析法：芳香分、饱和分、胶质、沥青质。（2）饱和分含量增加，可使沥青粘性降低；芳香分对许多高分子烃和非烃类有很强的溶解能力；比例合适的饱和分和芳香分能使沥青胶体体系保持稳定；胶质（树脂）含量越大，可使沥青塑性提高；沥青质含量增加，可使沥青温度敏感性降低；树脂和沥青质含量增加，可使沥青的粘性提高。2.石油沥青有几种胶体结构类型?胶体结构与性质有何关系?（1）溶胶型结构、凝胶型结构、溶凝胶型结构。（2）溶胶型结构：粘性小，流动性和塑性较好，具有较好的自愈和低温时变形能力，但对温度的稳定性差，温度过高会流淌。凝胶型结构：弹性好，粘性较高，高温稳定性较好，但低温变形能力和开裂后自行愈合能力较差，塑性较低。溶凝胶型结构：在高温时具有较低的感温性，低温时又具有较好的变形能力。3.石油沥青的主要技术性质是什么?各用什么指标表示?物理特征常数（密度、热涨系数）；粘滞性（针入度）；塑性（延度）；温度敏感性（软化点、针入度指数、脆点）；大气稳定性（针入度、延度）；粘附性（抗剥性即抗水性）；施工安全性（闪点、燃点）4.怎么划分石油沥青的牌号?牌号大小与主要性质的关系如何?（1）石油沥青的牌号主要是按针入度指标划分的，同时每一牌号的沥青还必须满足相应的延度、软化点、溶解度、蒸发损失、蒸发后针入度比和闪点等指标的要求。（2）沥青的牌号越大，则针入度值越大（粘性越小），延度越大（塑性越好），软化点越低（温度敏感性增大），使用年限越长。5.沥青老化的主要表现是什么?沥青塑性降低，粘性提高，硬脆性逐渐增大，直至开裂。6.某建筑工程屋面防水,需要软化点为80C的石油沥青,但工地仅有软化点为95C和25C的两种沥青,文应如何参配?Q1=(T2-T)/(T2-T1)*100% Q2=100%-Q1 Q1-较软（牌号大）沥青掺量。Q2:较硬T1-较软沥青的软化点 T2:较硬T:掺配后沥青要求达到的软化点 Q1=(95-80)/(95-25)=21.4% Q2=78.6%7.煤沥青和石油沥青在使用性能上有何差别?煤沥青与石油沥青相比，温度敏感性大、大气稳定性差、塑性差、与矿质集料粘附性好、有毒有臭味、防腐能力强。8.乳化沥青有哪些主要组成材料?有哪些特点?（1）沥青、水、乳化剂、稳定剂（2）乳化沥青具有可常温施工、节约稀释剂、保护环境、保障健康等优点；但也有储存期较短、成形期较长等缺点。七.建筑钢材2.钢材的力学性能包括哪些内容？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技术性能指标？（1）抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性、硬度。（2）屈服点：屈服强度是衡量结构的承载能力和确定强度设计的重要指标，钢结构的强度设计值一般都取用屈服强度。抗拉强度：抗拉强度是衡量钢材抵抗拉断的性能，直接反应了钢材内部组织优劣，且屈服强度和抗拉强度之比能反映钢材的利用率和结构安全可靠度。伸长率：伸长率是钢材的塑性指标，伸长率越大，钢材塑性越好4.什么是钢材的冷弯性能？它的表示方法及实际意义是什么？（1）冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。（2）钢材的冷弯性能，常用弯曲的角度a、弯心直径d与试件直径(或厚度a)的比值来表示。弯曲角度c越大，d/a越小，说明试件受弯程度越高。当按规定的弯曲角度a和d/a值对试件进行冷弯时试件受弯处不发生裂缝、断裂或起层，即认为冷弯性能合格。钢材的冷弯性能和伸长率均是塑性变形能力的反映。但伸长率是在试件轴向均匀变形条件下测定的，而冷弯性能则是在更严格条件下钢材局部变形的能力。它可揭示钢材内部结构是否均匀，是否存在内应力和夹杂物等缺陷。在工程实践中，冷弯实验还被用作检验钢材焊接质量的一种手段，能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合微裂纹和夹杂物等问题。6.何谓钢的冷加工强化及时效处理？冷拉并经时效处理后的钢筋性能有何变化？钢材冷加工后，在常温下存放1520d或加热至100C200C，并保持一段时间（2h左右），其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，而塑性及韧性继续降低。7.钢筋混凝土结构用的热轧带肋钢筋有哪几种牌号？普通热轧钢筋HRB335 HRB400 HRB500 细晶粒热轧钢筋HRBF335 HRBF400 HRBF500八.合成高分子材料1.何谓高分子材料？怎样分类？（1）合成高分子材料是由人工合成的高分子化合物为基础所组成的材料。（2）按分子链的形状分类：线型高分子材料、支链型高分子材料、体型聚合物高分子材料按受热后形态性能分类：热塑性高分子材料、热固性高分子材料按高分子材料的结晶性能分类：晶态高分子材料、非晶态高分子材料按高分子材料的变形与温度分类：玻璃态、高弹态、黏流态2.高分子材料有哪些特征？应用前景如何？（1）密度小、比强度高；减振、隔热和吸声性好；电绝缘性好；耐腐蚀性好；可加工性好；装饰性好；耐热性和耐大气性较差；具有可燃性，存在污染环境的潜在危害。 （2）合成高分子材料是现代土木工程领域广泛采用的新材料，主要有塑料、合成橡胶、涂料、粘合剂、高分子防水材料、高分子改性材料等。3.常用高分子材料有哪些？各有什么特点？建筑塑料及制品：以天然或合成高分子化合物为基本材料，加入适量的填料和添加剂在高温、高压下塑化成型，且在常温、常压下保持制品形状不变的材料。树脂：树脂在受热时通常有软化或者熔融范围。软化时，在外力作用下有流动倾向，常温下有时是固态或者半固态的聚合物，有时也可以是液态的聚合物。橡胶：橡胶是在外力作用下可发生较大变形，外力撤销后又迅速复原，在使用条件下具有高弹性的高分子材料。建筑涂料：敷于物体表面，并能与物体表面材料很好粘结形成连续性薄膜，从而对物体起到装饰、保护作用或物体具有某些特殊功能的材料。粘结剂：有适度的粘度和流动性；具有良好的浸润性；在一定温度时间压力下，可通过物理和化学作用固化，并能调节其固化速度；具有足够的粘结强度和较好的其他性能；对人体无害。高分子防水材料：高分子防水材料具有优良的技术性质，使用寿命长，施工方便，污染性低，在土木工程中已得到广泛应用。高分子改性材料：高分子材料的改性是指通过加入其他各种成分（填料、硫化剂、促进剂）改变已有材料的组成、结构，以达到改善性能（增强、增韧，耐热阻燃等），扩大品种和应用范围的目的。7.高分子防水材料分为哪几类？分别举出各类常用的高分子防水材料的性能及应用范围？（1）高分子防水材料分为防水卷材、防水涂料、防水密封材料三种。（2）合成高分子防水卷材:1