建筑材料问答[修订]

建筑材料问答建筑材料问答 修订修订 1 作为土木工程材料必须具有适用 耐久 量大 价廉四大特点 2 土木工程材料的技术标准根据技术标准的发布单位与适用范围 可分为国家标准 行业标准 企业 地方标准四级 1 简述土木工程材料在土木工程中的地位和作用如何 简述土木工 程材料在土木工程中的地位和作用如何 答 土木工程材料是一切土 木工程的物质基础 在我国现代化建设中 土木工程材料占有极为重要的地位 土木工程材料在土木工程中用量巨大 经济性强 直接影响工程 造价 土木工程材料的品种 质量及规格直接影响整个土木工程 的安全 实用 美观 耐久及造价 并在很大程度上影响着结构形 式和施工方法乃至建筑业的发展 2 简述土木工程对土木工程材料的要求 强度土木工程材料必须 具备足够的强度 能够安全地承受设计荷载 自身的重量以轻为宜 以减少下部结构和地基的负荷 耐久性具有与使用环境相适应 的耐久性 以便减少维修费用 功能满足功能要求 用于装饰的材料 应能美化房屋并产生一定的艺术效果 用于特殊 部位的材料 应具有相应的特殊功能 例如屋面材料要能绝热 防 水 楼板和内墙材料要能隔声等 生态环保生产过程中还应尽可能保证低能耗 低物耗及环境友好 3 土木工程材料的分类方法有哪些 具体如何分类 土木工程材料 的分类方法有哪些 具体如何分类 答土木工程材料可按不同原则进 行分类 按材料 可分为天然材料和人造材料 按使用部位 可分为承重材 料 屋面材料 墙体材料和地面材料等 按其功能 可分为结构材 料 装饰材料 防水材料 绝热材料等 按化学成分 可分为无机 材料 有机材料和复合材料 4 请简述土木工程材料的发展趋势 答 在原材料方面要最大限度 的节约有限的资源 充分利用再生资源及工农业废料 在生产工 艺方面要大力引进现代技术 改造或淘汰陈旧设备 降低原材料及 能源消耗 减少环境污染 在性能方面要力求轻质 高强 耐久 多功能及结构 功能 智能 一体化 由单一材料向复合材料及 其制品发展 在产品型式方面要积极发展预制技术 逐步提高构 件化 单元化的水平 利用现代科学技术及手段 在深入认识材料的内在结构对性能影 响的基础上 按指定性能要求 设计与制造更新品种的土木工程材 料1 试述密度 表观密度 容积密度 堆积密度的区别 材料含水 后对四者有何影响 试述密度 表观密度 容积密度 堆积密度的 区别 材料含水后对四者有何影响 答主要是材料所处的状态不同 密度是材料在绝对密实状态下 单位体积的质量 所谓绝对密实状态下的体积 是指不含有任何孔隙的体积 表观密度表示材料单位细观外形体积 包括内部封闭孔隙 的质量 容积密度表示材料单位宏观外形体积 包括内部封闭孔隙和开口孔 隙 的质量 堆积密度是指散粒材料或粉状材料 在自然堆积状态下单位体积的 质量 材料的堆积体积指在自然 松散状态下 按一定方法装入容器的容 积 包括颗粒体积和颗粒之间空隙的体积 材料含水后对四者的影响为对密度没有影响 因测定密度时材料必 须是绝对干燥的 内部封闭孔隙不会吸水 含水对表观密度没有影 响 因开口孔隙吸水 使容积密度增大 含水对堆积密度的影响则 复杂 因含水后材料堆积状态下的质量和体积都会发生变化 一般 说是使堆积密度增大 6 影响材料强度测试结果的因素主要有哪些 答影响材料强度测试 结果的因素有很多 主要有试件的形状 尺寸 加载速度 试件与压板间的接触情况以 及试件表面的平整度等等 小尺寸的试件测试的强度高于大尺寸试件 立方体试件的测得值高 于棱柱体试件 加载速度快时测得的强度值高于加载速度慢的 受 压试件与加压钢板间无润滑作用 如未涂石蜡等润滑物时 测得 的值高于有润滑作用的 表面平整的试件的测得值高于表面不平整 2 测定含孔材料的绝对密度 表观密度 容积密度和堆积密度时 用什么方法测量材料的体积 2 测定含孔材料的绝对密度 表观密 度 容积密度和堆积密度时 用什么方法测量材料的体积 答测定 绝对密度时需先将材料磨细 然后采用排出液体或水的方法来测定 体积 测定表观密度干燥材料浸入水中 待吸水饱和后 测量排开水的体 积作为材料的细观外形体积 测定容积密度 外形规则时 直接测量材料的外形尺寸 按体积公 式计算出材料的体积 外形不规则时 微孔材料如砂石以饱和面干 材料 孔内水分和材料作为一个整体 浸入水中排开水的体积作为 材料的宏观外形体积 大孔材料在表面涂腊后用排水法来测定体积 计算时必须扣除腊的体积 涂腊时应避免将腊嵌入孔中 测定堆积密度将材料按规定的方法装满容量筒 以该容量筒的体积 作为材料自然堆积状态下的体积 3 亲水性材料与憎水性材料如何区别 在使用上有何不同 3 亲水 性材料与憎水性材料如何区别 在使用上有何不同 答亲水性材料与 水接触时能被水润湿 即水可在材料表面铺展开 而且当材料存在 孔隙时 水分能通过孔隙的毛细作用自动将水吸入材料内部 而憎 水性材料与水接触时不能被水润湿 水分只有在压力作用下才能渗 入材料毛细管中 憎水性材料常用作防水材料 而对亲水材料表面进行憎水处理 可改善其耐水性能 4 试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度 吸水性 抗渗性 抗冻性 导热性及吸声性影响 4 试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度 吸水性 抗渗性 抗冻性 导热性及吸声性影响 答孔隙率是指材料内部孔隙体积占其总体积的百分率 孔隙率的大小直接反映材料的密实程度 一般来说 孔隙率增大 材料的强度降低 容积密度降低 绝热性 能提高 抗渗性降低 抗冻性降低 耐腐蚀性降低 耐久性降低 吸水性提高 材料内部的孔隙各式各样 十分复杂 孔隙特征主要有大小 形状 分布 连通与否等 孔隙特征对材料的物理 力学性质均有显著影响 若是开口孔隙和连通孔隙增加 会使材料的吸水性 吸湿性和吸声 性显著增强 而使材料的抗渗性 抗冻性 耐腐蚀性等耐久性能显 著下降 若是封闭的细小气孔增加 则对材料的吸水 吸湿 吸声无明显的 影响 但对绝热 抗渗性 抗冻性等性能则有影响 在一定的范围内 增加细小封闭气孔 特别是球形气孔 会使材料 的绝热性能和抗渗性 抗冻性等耐久性提高 在孔隙率一定的情况下 含大孔 开口孔隙及连通孔隙多的材料 其绝热性较含细小 封闭气孔的材料稍差 5 脆性材料和韧性材料各有何特点 它们分别适合承受哪种外力 5 脆性材料和韧性材料各有何特点 它们分别适合承受哪种外力 答脆性材料特点材料在外力作用下 达到破坏荷载时的变形值很小 破坏时表现为突发性破坏 没有任何预兆 脆性材料的抗压强度 远大于其抗拉强度 可高达数倍甚至数十倍 脆性材料承受冲击或 震动荷载的能力很差 脆性材料适宜承受静压力 用于受压部位 韧性材料特点在冲击或震动荷载作用下 材料能吸收较大能量 同 时产生较大变形 特别是塑性变形大 破坏前有明显预兆 抗拉强 度接近或高于抗压强度 韧性材料主要适合承受拉力或动载 对于要求承受冲击荷载和有抗 震要求的结构 均应具有较高的韧性 7 何谓材料的耐久性 材料的耐久性应包括哪些内容 7 何谓材料 的耐久性 材料的耐久性应包括哪些内容 答材料在长期使用过程中 抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏的性质 称为耐久性 它是土木工程材料的一种综合性质 材料在使用过程中 除受到各种力的作用外 还要长期遭受所处环 境中各种自然因素的破坏作用 以及环境中腐蚀性介质的侵袭 它们或单独或交互作用于材料 形成物理 化学和生物的破坏作用 所以土木工程材料耐久性的指标常用的有耐水性 用软化系数表示 抗渗性 用渗透系数或抗渗等级表示 抗冻性 用抗冻等级表示 耐候性 根据材料的使用环境和要求 其它的耐久性指标还有耐 化学腐蚀性 防锈性 防霉性等等 8 了解材料的组成和结构有何意义 答材料的组成是指材料的化学 组成和矿物组成 它们既决定材料的物理 力学性质 也决定材料的耐久性 化学组成指构成材料的基本元素与化合物 当材料在使用过程中与周围环境及各类物质接触时 将按照化学变 化规律发生作用 如混凝土的碳化 钢材的锈蚀 木材的遇火燃烧等性质 都是由构 成材料的化学组成所决定的 矿物组成是指构成材料的矿物种类和数量 例如水泥 即使化学组成相同 如果其熟料矿物组成不同或含量不 同 会使水泥的硬化速度 水化热 强度 耐腐蚀性等性质产生很 大的差异 材料的结构同样决定着材料的性质 一般从宏观 细观和微观三个层次来分析研究材料的结构与性质的 关系 材料的性质与其用肉眼或放大镜就可分辨的宏观结构有着密切的关 系 如材料中孔隙的大小 分布 特征的改变 都会使材料的强度 抗 冻性 绝热性 吸声性等性质发生变化 材料在用光学显微镜所能观察到的细观结构层次上 各种组织的性 质是各不相同的 这些组织的特征 数量 分布以及界面之间的结 合情况等 都对土木工程材料的整体性质起着重要的影响作用 微观结构是借助电子显微镜 扫描电子显微镜和X射线衍射仪等手段 来分析的材料原子 分子层次的结构 材料的许多物理 力学性质 如强度 硬度 熔点 导热性 导电 性等都是由材料内部的微观结构所决定的 因此 深入研究探索材料的组成 结构与材料性能之间的关系 不 仅有利于为工程正确选用材料 而且对人类自由设计 生产工程所 需的特殊性能的新型建筑材料具有重要的意义 9 材料的构造 孔隙 对材料的哪些性能有影响 如何影响 9 材 料的构造 孔隙 对材料的哪些性能有影响 如何影响 答材料的构 造 孔隙 对材料的容积密度 强度 吸水率 抗渗性 抗冻性 导热性等性质会产生影响 材料的孔隙率越大 材料的容积密度越小 材料的孔隙率越大 材料的强度越低 材料的强度与孔隙率之间 存在近似直线的比例关系 密实的材料及具有闭口孔的材料是不吸水的 具有粗大孔的材料 因其水分不易存留 其吸水率常小于孔隙率 而那些孔隙率较大 且具有细小开口连通孔的亲水性材料具有较大的吸水能力 密实的或具有闭口孔的材料是不会发生透水现象的 具有较大孔隙率 且为较大孔径 开口连通的亲水性材料往往抗渗 性较差 密实的材料以及具有闭口孔的材料具有较好的抗冻性 孔隙率越大 导热系数越小 绝热性越好 在孔隙率相同的情况下 具有较大孔径或连通孔的材料 导热系数 偏大 导热性较好 绝热性较差 10 导热系数受哪些因素影响 并简述原因 答 材料的组成和结构 一般来说 金属材料的导热系数比非金属材料为大 无机材料的导 热系数较有机材料为大 晶体材料较非晶体材料为大 对于各向异性材料 导热系数随导热方向不同而改变 材料的孔隙率 一般而言 孔隙率越大 导热系数越小 大孔 连通孔隙由于空气在其内的对流换热 导热系数较大 封闭的小孔由于空气在其内的对流换热小 故导热系数最小 即对 绝热最有利 材料的含水率 由于水的导热系数远远大于空气的导热系数 故含水率越大 导热 系数越大 这也正是绝热材料在施工 使用中必需保持干燥的原因 此外温度也有一定的影响 温度增高 导热系数增大 11 影响材料吸水率的因素有哪些 含水对材料的哪些性质有影响 影响如何 11 影响材料吸水率的因素有哪些 含水对材料的哪 些性质有影响 影响如何 答影响材料吸水率的因素主要有两个 一是材料的亲水性 亲水性材料的吸水率大于憎水性材料 二是材 料内部的孔隙率 特别是微细的开口孔隙率 含量越高材料吸水率 越大 含水对材料的所有性质都有影响 材料含水越多 材料的强度下降的越多 绝热性越差 抗冻性越差 耐腐蚀性越差 其它耐久性也越差 吸声性也变差 同时材料的 容积密度相应增加 12 影响材料抗渗性的因素有哪些 如何改善材料的抗渗性 12 影响材料抗渗性的因素有哪些 如何改善材料的抗渗性 答影响材 料抗渗性的主要因素有材料的孔隙特征 特别是开口孔隙率和孔径 以及材料的憎水性 改善抗渗性的措施降低孔隙率 特别是要降低开口孔隙率 减小孔 径尺寸 对材料进行憎水性处理 13 影响材料抗冻性的主要因素是什么 如何改善材料的抗冻性 1 3 影响材料抗冻性的主要因素是什么 如何改善材料的抗冻性 答 影响材料抗冻性的主要因素是材料的孔隙特征 特别是开口孔隙率 和孔径 此外还有孔隙内的充水程度 材料自身的强度 改善材料抗冻性的方法有改善材料抗冻性的方法有 尽量降低材料 的孔隙率 特别是开口孔隙率 减小孔径尺寸 引入适量的球形 微细孔 可显著改善材料的抗冻性 14 为什么材料的实际强度较理论强度低许多 答材料的理论强度 是由无任何缺陷的材料 或理想材料 得出的 但实际材料的内部总是含有大量的各种缺陷 如晶格中的各种点 线 面缺陷 又如材料内部含有的各种形状的孔隙 裂纹等 材料在受外力作用时 在缺陷处产生应力集中 从而在这些缺陷处 产生裂纹或促使原有微裂纹扩展 最终由于裂纹的扩展和连通而使 材料的破坏大大提前 即实际材料的强度远远低于理论强度 15 为什么建筑材料大多数为复合材料 答单一材料往往是某项性 能或某几项性能较好 即多数单一材料所具有的性能一般难以满足 现代建筑对材料的强度 绝热 耐久 装饰 吸声与隔声 防火 防水等综合性能及经济性越来越高的要求 而复合材料可以集多种组成材料的长处于一身 相互取长补短 使 其同时具备有多种优良性能 且经济上也较为合理 16 某工程需要一高性能绝热材料 常温下使用 如何从组成 结构上进行选择 16 某工程需要一高性能绝热材料 常温下使用 如何从组成 结构上进行选择 答常温下使用 可选用封闭小 孔含量高的泡沫塑料 因为有机材料的导热系数小于无机材料 且孔隙率高将会显著降低 导热系数 特别是封闭的小孔 17 使用加气混凝土 0 500kg m3 的建筑 其热稳定性和绝 热性与烧结普通粘土砖 0 1700kg m3 的建筑相比有什么不同 为什么 17 使用加气混凝土 0 500kg m3 的建筑 其热 稳定性和绝热性与烧结普通粘土砖 0 1700kg m3 的建筑相比 有什么不同 为什么 答使用加气混凝土建筑物的热稳定性较使用 红砖的建筑物低 但绝热性前者高于后者 加气混凝土的容积密度小 孔隙率高 因而导热系数小 绝热性好 但其热容量较小 比热与质量的乘积 故热稳定性差 红砖虽 然容积密度大 导热系数较大 绝热性较差 但其热容量较大 故 热稳定性高 18 建筑物的屋面 外墙 基础所使用材料备应具备哪些性质 18 建筑物的屋面 外墙 基础所使用材料备应具备哪些性质 答对 于屋面材料 应具有一定的强度以及轻质 绝热 隔声 耐水性 耐久性 抗渗 抗冻 耐热 耐光等 等性质 外墙材料应具有一 定的强度 绝热 隔声 耐水性 以及耐久性等 基础材料则应具 有较高的强度 耐水性 耐腐蚀性及耐久性等性能 1 请谈谈钢材的主要技术指标 答屈服点 抗拉强度和伸长率 是 钢材的三项重要技术性能指标 屈服点 S 是结构设计时强度取值的依据 表示钢材在正常工作 状态允许达到的应力值 抗拉强度 b 是钢材抵抗断裂破坏能力的一个重要指标 抗拉强 度不能直接利用 但屈服点和抗拉强度的比值 即屈强比 S b 却能反映钢材的安全可靠程度和利用率 屈服点与抗拉强度的比值 S b 称为屈强比 它反映钢材的利 用率和使用中的安全可靠程度 屈强比越小 表明材料的安全性和可靠性越高 材料不易发生危险 的脆性断裂 如果屈强比太小 则利用率低 造成钢材浪费 伸长率 A 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 可以使缺陷处超过 S时 随着发生塑性变形使应力 重分布 而避免钢材提早破坏 同时 常温下将钢材加工成一定形状 也要求钢材要具有一定塑性 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 2 钢的主要冶炼方法有哪些 说出依据脱氧程度钢的分类名称 2 钢的主要冶炼方法有哪些 说出依据脱氧程度钢的分类名称 答钢的冶炼方法主要有转炉 平炉和电炉 根据冶炼后期加脱氧剂使FeO还原成Fe过程中的脱氧程度不同 将钢 分成沸腾钢 半镇静钢 镇静钢和特殊镇静钢 沸腾钢脱氧不充分 气体杂质多 钢的时效敏感性大 钢的质量较 差 性能不稳定 但钢的利用率高 成本低 镇静钢和特殊镇静钢脱氧充分 钢质致密 钢性能稳定 质量好 但成本较高 半镇静钢质量与成本介于上述二者之间 3 冷加工和时效对钢材性能有何影响 为什么 答在常温下将钢材 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称为 冷加工 或冷加工强化 冷加工后的钢材 其屈服点提高而抗拉强度基本不变 塑性和韧性 相应降低 弹性模量也有所降低 产生冷加工强化的原因是钢材在冷加工变形时 由于晶粒间已产生 滑移 晶粒形状改变 同时在滑移区域 晶粒破碎 晶格歪扭 从而对继续滑移造成阻力 要使它重新产生滑移就必须增加外力 这就意味着屈服强度有所 提高 但由于减少了可以利用的滑移面 故钢的塑性降低 另外 在塑性变形中产生了内应力 钢材的弹性模量降低 钢材随着时间的延长 钢的屈服强度和抗拉强度提高 而塑性和韧 性降低的现象 称为时效 经时效处理的钢筋 其屈服点 抗拉极限提高 塑性和韧性降低 钢材产生时效的原因是由于溶于 Fe晶格中的氮和氧等原子 以Fe4N与FeO的形式析出并向缺陷处移动 和聚集 当钢材冷加工塑性变形后 或受动载的反复振动 都会促进氮 氧 原子的移动和聚集 加速时效的发展 使晶格畸变加剧 阻碍晶粒 发生滑移 增加了抵抗塑性变形的能力 4 土木工程中采用哪三大类钢种 试述它们各自的特点和用途 答 土木工程结构使用的钢材主要由碳素结构钢 低合金高强度结构钢 和优质碳素结构钢等三类加工而成 碳素结构钢碳素结构钢力学性能稳定 塑性好 在各种加工过程 中敏感性较小 如轧制 加热或迅速冷却 构件在焊接 超载 受冲击和温度应力等不利的情况下能保证安全 随牌号增加 强度 和硬度增加 塑性 韧性和可加工性能逐步降低 同一牌号内质量 等级越高 钢的质量越好 而且 碳素结构钢冶炼方便 成本较低 目前在土木工程的应用中 还占相当大的比重 碳素结构钢可加工成各种型钢 钢筋和钢丝 适用于一般结构和工 程 构件可进行焊接 铆接和栓接 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础 上加入总量小于5 的合金元素而形成的钢种 加入合金元素不仅可以提高钢的强度和硬度 还能改善塑性和韧性 低合金高强度结构钢是脱氧完全的镇静钢 低合金高强度结构钢除强度高外 还有良好的塑性和韧性 硬度高 耐磨好 耐腐蚀性能强 耐低温性能好 一般情况下 它仍具有较好的可焊性 冶炼碳素钢的设备可用来冶炼低合金高强度结构钢 故冶炼方便 成本低 采用低合金高强度结构钢可以减轻结构自重 节约钢材 20 25 使用寿命增加 经久耐用 特别适合高层建筑 大柱网结构和 大跨度结构 优质碳素结构钢优质碳素结构钢对有害杂质含量控制严格 质量 稳定 性能优于碳素结构钢 优质碳素结构钢按含锰量的不同 分为普通含锰量和较高含锰量两 大组 优质碳素结构钢的性能主要取决于含碳量 含碳量高 强度高 但塑性和韧性降低 优质碳素结构钢成本高 在预应力钢筋混凝上中用45号钢作锚具 生产预应力钢筋混凝土用的碳素钢丝 刻痕钢丝和钢绞线用65 80 号钢 15 在建筑工程中选用碳素结构钢应考虑的条件 哪些条件下不能 选用沸腾钢 15 在建筑工程中选用碳素结构钢应考虑的条件 哪 些条件下不能选用沸腾钢 答选用碳素结构钢应考虑所受荷载类型 结构的重要性 连接方法以及环境温度 对于沸腾钢 在下列条件下应限制其使用 动荷载焊接钢结构 动荷载非焊接钢结构 但其计算温度低于 20 时 静荷载或间接动荷载作用 计算温度低于 30 的焊接钢结构 5 钢结构中主要采用哪些钢材 5 钢结构中主要采用哪些钢材 答钢结构中采用的钢材品种主要为热轧型钢 冷弯薄壁型钢 热 冷 轧钢板和钢管等 热轧型钢常用的热轧型钢有角钢 工字钢 槽钢 H型钢 T型钢 Z型钢等 我国建筑用热轧型钢主要采用碳素结构钢和低合金钢 在碳素结构钢中主要采用Q235 A 其强度较适中 塑性和可焊性较好 而且冶炼容易 成本低廉 适合土木工程使用 在低合金钢中主要采用Q345及Q390 可用于大跨度 承受动荷载的 钢结构中 冷弯薄壁型钢常用2 6mm钢板冷弯或模压而成 有角钢 槽钢等 开口薄壁型钢及方形 矩形等空心薄壁型钢 可用于轻型钢结构 冷弯薄壁型钢一般采用碳素结构钢或低合金结构钢经冷轧 弯 或 模压而成 属于高效经济截面 由于壁薄 刚度好 能高效地发挥 材料的作用 节约钢材 钢板用光面轧辊轧制而成的扁平钢材称为钢板 按轧制温度的不同 钢板又可分热轧和冷轧两类 土木工程用钢板的钢种主要是碳素结构钢 某些重型结构 大跨度桥梁等也采用低合金钢 钢管钢管有热轧无缝钢管和焊接钢管两种 无缝钢管以优质碳素 结构钢或低合金高强度结构钢为原材料 采用热轧或冷拔无缝方法 制造 焊接钢管由钢板卷焊而成 6 钢筋混凝土中使用热轧钢筋和预应力钢筋 它们有哪些品种和等 级 试述它们各自的用途 6 钢筋混凝土中使用热轧钢筋和预应力 钢筋 它们有哪些品种和等级 试述它们各自的用途 答 热轧钢 筋钢筋混凝土用热轧光圆钢筋由Q235碳素结构钢经热轧而成 牌号 为HPB235 热轧光圆钢筋的强度较低 但塑性好 伸长率高 便于弯折成形 容易焊接等特点 可用作中 小型钢筋混凝土结构的受力钢筋或箍筋 以及作为冷加 工 冷拉 冷拔 冷轧 的原料 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋采用低合金钢热轧而成 其牌号有HRB33 5 HRB 400 HRB500三种 热轧带肋钢筋具有较高的强度 塑性和可焊性也较好 钢筋表面带有纵肋和横肋 从而加强了钢筋与混凝土之间的粘结力 可用于钢筋混凝土结构的主要受力钢筋 预应力钢筋冷轧带肋钢筋共有5个牌号 其中CRB 650 CRB 800 CRB970和CRB1170四个牌号适用于中 小型预应力混凝土结构 构件 预应力混凝土用钢丝为高强度钢丝 是用优质碳素结构钢制成 其强度高 柔性好 适用于大跨度屋架 吊车梁等大型构件及V型折 板等 使用钢丝可节省钢材 施工方便 安全可靠 但成本较高 预应力混凝土用钢绞线由 2 3或7根高强碳素钢丝绞捻后消除内应力而制成 钢绞线强度高 柔性好 主要用于大型屋架 薄腹梁 大跨度桥梁等大负荷的预应力大跨度 结构 及电杆 轨枕 吊车梁的预应力钢筋 预应力混凝土用热处理钢筋是用热轧螺纹钢筋经淬火和回火调质热 处理而成 按其螺纹外形分有纵肋和无纵肋的两种 这种钢筋不能冷拉和焊接 且对应力腐蚀及缺陷敏感性较强 这种钢筋主要用于预应力混凝土梁 预应力混凝土轨枕或其他各种 预应力混凝土结构 8 冲击韧性的定义及表示方法 影响冲击韧性的主要因素有哪些 8 冲击韧性的定义及表示方法 影响冲击韧性的主要因素有哪些 答冲击韧性是指在冲击振动荷载作用下 钢材吸收能量 抵抗破坏 的能力 冲击韧性以冲断试件时单位面积所消耗的功 称为冲击功 值 k 来表示 若摆锤式冲击试验机测得冲断试件前后摆锤高为h1和h2 m 摆锤 重量为P N 试件槽口处截面积为A cm2 则试件的冲击韧性 为 k P h1 h2 A J cm2 冲击韧性受钢的化学组成 晶体组织及含量 冶炼 轧制加工质量 影响 当钢中碳 磷 氮 氧等含量高 晶粒粗大 渗碳体含量高 钢中 缺陷和杂质多 以及轧制不均匀 表面不平整 焊接处有热裂纹等 情况时 冲击韧性都会降低 除此之外 在低温条件下 或经时效后的钢材 其冲击韧性都降低 6 木材在吸湿或干燥过程中 体积变化有何规律 6 木材在吸湿 或干燥过程中 体积变化有何规律 答干燥木材吸湿 含水率增加 木材出现湿胀 当达到纤维饱和点后再继续吸湿 其体积不变 湿木材在干燥脱水过程中 自由水脱出时 含水率大于纤维饱和点 时 木材不变形 若继续干燥 含水率小于纤维饱和点时 随着脱水 木材出现干缩 7 试述钢材锈蚀的原因 如何防止钢结构和钢筋混凝土中钢筋的锈 蚀 7 试述钢材锈蚀的原因 如何防止钢结构和钢筋混凝土中钢筋 的锈蚀 答钢材锈蚀的原因很多 可根据其与环境介质的作用分为 化学腐蚀和电化学腐蚀两类 化学腐蚀是指钢材与周围介质直接发 生的氧化或硫化作用 反应后生成疏松氧化物 其反应速度随温度 湿度提高而加速 在干燥环境下腐蚀速度缓慢 干湿交替环境下腐蚀更为厉害 电化学腐蚀是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池作用的腐 蚀 反应生成疏松易剥落的红棕色铁锈 钢材在大气中的腐蚀 实际上是化学腐蚀和电化学腐蚀同时作用所 致 但以电化学腐蚀为主 钢材的腐蚀有材质的原因 也有使用环境和接触介质等原因 因此 防腐蚀的方法也有所侧重 目前所采用的防腐蚀方法有如下几种 合金化在碳素钢中加入能提 高抗腐蚀能力的合金元素 如铬 镍 锡 钛和铜等 制成不同的 合金钢 能有效地提高钢材的抗腐蚀能力 金属覆盖用耐腐蚀性能好的金属 以电镀或喷镀的方法覆盖在钢 材的表面 提高钢材的耐腐蚀能力 如镀锌 镀铬 镀铜和镀镍等 非金属覆盖在钢材表面用非金属材料作为保护膜 与环境介质隔 离 以避免或减缓腐蚀 如喷涂涂料 搪瓷和塑料等 一般混凝上配筋的防锈措施是保证混凝土的密实度 保证钢筋保护 层的厚度和限制氯盐外加剂的掺量或使用防锈剂等 9 低温冷脆性 脆性临界温度 时效和时效敏感性的概念及其实际 意义是什么 9 低温冷脆性 脆性临界温度 时效和时效敏感性的 概念及其实际意义是什么 答随环境温度降低 钢材的冲击值 k 亦降低 当达到某一低温时 其 k值显著降低的现象称为钢材的 低温冷脆性 出现低温冷脆性时的温度 范围 称为脆性临界温度 范围 随时间的推移 钢材的机械强度提高 而塑性和韧性降低的现象称 为时效 因时效作用 钢材 k降低的程度称为钢材的时效敏感性 承受动荷载的结构 选用钢材时 必须按规范要求测定其 k值 处于低温条件下的钢结构要选用脆性临界温度低于环境最低温度的 钢材 若在严寒地区 露天焊接钢结构 受振动荷载作用时 要选用脆性 临界温度低和时效敏感性小的钢材 10 冷弯性能的表示方法及其实际意义是什么 答冷弯性能是指钢 材在常温下承受弯曲变形的能力 它以钢材被弯曲的角度及弯心直径与试件厚 或直径 之比来表示 试验时采用的弯曲角度愈大 弯心直径与试件厚 或直径 之比愈 小 表示对冷弯性能的要求愈高 冷弯性能表示钢材在常温下易于加工而不破坏的能力 其实质反映了钢材内部组织状态 含有内应力及杂质等缺陷的程度 因此 可以利用冷弯的方法 使焊口处受到不均匀变形 来检查焊 接质量 11 含碳量对碳素钢性能有何影响 答碳是影响钢材性能的主要元 素之一 在碳素钢中随着含碳量的增加 其强度和硬度提高 塑性 和韧性降低 当含碳量大于l 后 脆性增加 硬度增加 强度下降 含碳量大于0 3 时钢的可焊性显著降低 此外 含碳量增加 钢的冷脆性和时效敏感性增大 耐大气锈蚀性 降低 12 普通碳素钢中含较多的磷 硫或者氮 氧及锰 硅等元素时 对钢性能的主要影响如何 12 普通碳素钢中含较多的磷 硫或者 氮 氧及锰 硅等元素时 对钢性能的主要影响如何 答碳素钢中 含较多的磷时 Fe3P含量增加 常温下钢的塑性和韧性降低 脆性 增大 尤其低温下冷脆性明显增大 降低了可焊性 磷尚能使钢机械强度和切削加工能力增加 硫以FeS夹杂物状态存在 使钢熔点降低 在焊接温度下 易产生热 裂纹 增加钢的热脆性 当钢中硫含量增加 可显著降低钢的可焊性和热加工性能 氮使钢强度增加 但降低塑性和韧性 增大钢的时效敏感性 尤其 低温时显著降低冲击韧性 氧多以氧化物状态存在于非金属夹杂物中 使钢机械强度降低 韧 性显著降低 并有促进时效和增加热脆性作用 锰固溶于铁素体中 可提高钢的强度 消除硫 氧引起的热脆性 当锰含量为1 2 时 珠光体晶粒细化 强度提高 韧性基本不 变 硅大部分溶于铁素体中 当Si含量小于1 时 可提高钢强度 对塑 性和韧性影响不大 13 碳素结构钢的牌号如何表示 为什么Q235钢被广泛用于建筑工 程中 13 碳素结构钢的牌号如何表示 为什么Q235钢被广泛用于 建筑工程中 F Q235 C等 建筑工程中广泛应用的碳素钢是Q235钢 主要是由它的屈服点 韧性 塑性和可焊性等综合性能比较符合建 筑用钢的要求 而Q215钢塑性过大 强度偏低 Q255钢强度虽高 但塑性和可焊性 较差 均不如Q235钢理想 因此Q235钢被广泛用于建筑工程中 答碳素结构钢的牌号由代表屈服点的符号 Q 屈服点值 195 215 235 255和275MPa 质量等级 按冲击韧性大小分为D B C A 脱氧程度 沸腾钢 F 半镇静钢 b 镇静钢 Z 和特殊 镇静钢 TZ Z和TZ可不作标注 来表示 如Q235 A14 试比较Q235 A Q235 C和Q235 D在性能和应用上有什么区 别 14 试比较Q235 A Q235 C和Q235 D在性能和应用上有什么 区别 答上述牌号的钢均为Q235钢 是建筑中应用最多的碳素钢 其中的性能差别主要表现在质量等级和脱氧程度上 按磷 硫含量多少来衡量 D和C为优质钢 质量最好 其次是B和A 按脱氧程度衡量 TZ和Z质量最好 其次是b和F 只有质量等级为D的钢 其脱氧程度为 TZ 按冲击韧性衡量 性能排列次序为D C B A 综合评价上述四个牌号钢的质量和性能优劣的次序是Q235 D Q235 C Q235 B重要的焊接结构 受到动荷载作用或处在低温条件下工 作的 应选用Q235 C 甚至选用Q235 D 一般的焊接钢结构可选 Q235 A16 钢材的伸长率与试件标距有何关系 为什么 16 钢材的伸长 率与试件标距有何关系 为什么 答钢材的伸长率为钢材试件拉断 后 标距的伸长与原标距长度的百分率 原标距越长 计算的伸长率越小 这是由于试件断裂前的颈缩现象 使塑性变形在试件标距内的分布 是不均匀的 当原标距越长 与直径之比愈大 则颈缩处的伸长 值在整个伸长值中的比重愈小 因而计算的伸长率偏小 通常取标距长度 L0 等于5或10倍试件的原直径 d0 其伸长率以A 和A11 3表示 对于同一钢材 A大于A11 3 1 简述木材的优缺点 答 比强度大 具有轻质高强的特点 弹 性韧性好 能承受冲击和振动作用 导热性低 具有较好的隔热 保温性能 在适当的保养条件下 有较好的耐久性 纹理美 观 色调温和 风格典雅 极富装饰性 易于加工 可制成各种 形状的产品 绝缘性好 无毒性 木材的缺点主要有以下几方面 构造不均匀 呈各向异性 湿胀干缩大 处理不当易翘曲和开 裂 天然缺陷较多 降低了材质和利用率 耐火性差 易着火 燃烧 使用不当 易腐朽 虫蛀 2 针叶树和阔叶树的树干 在性能和用途上有何差异 2 针叶树 和阔叶树的树干 在性能和用途上有何差异 答针叶树的纹理通顺 缺陷少 材质较软 变形小 易加工 树干成材率高 主要适合做结构材料及建筑零件 阔叶树的木质硬 年轮清晰 加工后花纹明显 宜做内装修及家俱 材料 3 从横切面上看 木材的构造及其与木材性质的关系 3 从横切 面上看 木材的构造及其与木材性质的关系 答从横切面看 由内 而外为髓心 木质部和树皮 髓心质软 易腐朽 强度低 木质部是木材的主体 其中 靠近髓心的色深部分称为心材 靠近树皮色浅部分称边材 心材材质密 强度高 变形小 边材含水量大 变形大 靠近年轮内环的称春材 早材 外环为夏材 晚材 夏材是夏秋生长的 细胞壁厚 质坚硬 色稍深 故含夏材率高的木材 其体积密度大 强度高 年轮均匀细密 夏材含量高 则木材的强度高 4 何谓纤维饱和点 平衡含水率和标准含水率 在实际使用中有何 意义 4 何谓纤维饱和点 平衡含水率和标准含水率 在实际使用 中有何意义 答木材的纤维饱和点 是指木材的细胞壁中吸附水达 饱和状态 而细胞腔及细胞间隙中不含自由水时的含水率 它是木材变形 强度等主要性质受含水变化影响的转折点 平衡含水率是指在一定温 湿度环境下 木材吸湿和蒸发达到动态 平衡 内部含水率不再发生变化 此时的含水率为平衡含水率 在工程中 应使用达到平衡含水率的木材 从而在使用中其性能基 本保持稳定 规定含水率为12 时为木材强度的标准含水率 此状态下的木材强度为标准强度 以此判断木材的强度和比较试验结果 5 影响木材强度的因素有哪些 是如何影响的 答 含水量对木材 强度影响极大 在纤维饱和点以下时 含水率降低 则木材多种强度增加 其中抗 弯和顺纹抗压强度提高较明显 对顺纹抗拉强度影响最小 在纤维饱和点以上 强度基本为一恒定值 环境温度升高 木纤维和木纤维间胶体将软化 使木材强度降低 超过50 强度大为降低 木材受冻强度也降低 木材长期承受荷载后将产生塑性流变 使木材强度随荷载时间的 增长而降低 木材的缺陷影响了木材材质的均匀性 破坏了木材的构造 从而 使木材的强度降低 其中对抗拉和抗弯强度影响最大 如木节 斜纹使顺拉和抗弯强度降低 木节使顺剪强度提高 缺陷的种类 所处部位不同 对强度影响不一样 夏材率含量高的木材强度高 7 为什么木材多用来做承受顺压和抗弯的构件 而不宜做受拉构件 7 为什么木材多用来做承受顺压和抗弯的构件 而不宜做受拉构 件 答木材的顺纹抗压和抗弯强度比较大 受缺陷影响抗拉强度小 工程中经常用做承受压 弯的构件 但很少用做受拉构件 主要 是顺拉强度受木材缺陷影响大 往往强度很低 同时 作为拉件的端头往往由于受横压等作用而提前破坏 使受拉 构件不能发挥其作用 8 木材有哪些主要缺陷 对木质有何影响 答木材的缺陷主要有木 节 斜纹 裂纹 腐朽和虫害等 一般木材或多或少都存在一些缺陷 使木材的物理力学性质受到影 响 木节可分活节 死节 活节对材质影响较小 死节对木材力学性能和外观质量影响最大 木节使木材顺纹抗拉强度显著降低 而对顺纹抗压影响较小 在横 纹抗压和剪切时中木节反而会增加其强度 在木纤维与树轴成一定夹角时 形成斜纹 木材中的斜纹严重降低其顺纹抗拉强度 对抗弯强度也有较大影响 对顺纹抗压强度影响较小 裂纹破坏了木材的完整性 影响木材的利用率和装饰价值 也是真 菌侵入木材内部的通道 裂纹 腐朽 虫害等缺陷 会造成木材构造的不连续或破坏其组织 严重地影响木材的力学性质 有时甚至能使木材完全失去使用价 值 9 人造板材主要有那些品种 与天然板材相比 它们有何特点 9 人造板材主要有那些品种 与天然板材相比 它们有何特点 答 人造板材的品种主要有胶合板 纤维板 刨花板 木丝板 木屑板 和细木工板等 与天然板材相比 人造板材克服了木材的天然缺陷和局限 大大提 高了木材的利用率 其主要特点是消除了天然疵点 变形 开裂等 缺点 各向异性小 材质均匀 强度较高 因幅面宽大 产品规格 化 使用起来很方便 10 木材腐朽的原因及主要防腐措施如何 答木材腐朽的原因是木 材受到真菌侵害 侵蚀木材的真菌有三种 即霉菌 变色菌和木腐 菌 对木材力学性质影响最大的是木腐菌 木腐菌能分泌酶 将细胞壁 物质分解成可以吸收的养料 供自身生长发育 致使木材腐朽 真菌在木材中生存繁殖的条件是适宜的水分 空气和温度 一般处于25 30 含水率30 50 有空气的条件下 真菌繁 殖迅速 防腐措施主要是破坏真菌生存繁殖的条件 或改变木材的养料属性 主要方法为 1 干燥采用气干法或窑干法将木材干燥至较低的含水率 使用中 创造良好的通风 除湿条件 当木材含水率在20 以下时 真菌生命活动就受到抑制 2 涂料覆盖涂刷涂料可在木材表面形成完整而坚韧的保护膜 从 而隔绝空气和水分 并阻止真菌侵入 3 化学处理化学防腐是将对真菌有毒害作用的化学防腐剂注入木 材中 使真菌无法寄生 防腐剂主要有水溶性 油溶性和油质防腐剂三大类 注入方法主要有表面涂刷 常温浸渍 冷热槽浸透和压力渗透法等 1 岩石在建筑工程中有哪些用途 试举例说明 答石材有两种一种是经加工制成的石材制品 一种是直接采得的各 种块状和粒状的石料 石材制品可以用作衬面材料 台阶 栏杆和纪念碑等 未加工的毛 石可以用来砌筑基础 桥涵 挡土墙 堤岸 护坡及隧道衬砌等 散粒状石材可以用作混凝土和砂浆的骨料以及筑路材料 2 按地质成因 岩石可分为哪几类 各有何特征 2 按地质成因 岩石可分为哪几类 各有何特征 答岩石按地质形成条件分为岩浆 岩 沉积岩 变质岩等三类 岩浆岩中的深成岩和浅成岩以及致密的喷出岩 都具有容积密度大 抗压强度高 耐久性好 硬度和耐磨性较高 使用年限长等特点 呈多孔构造的喷出岩 即火山碎屑及其岩石 则容积密度小 抗压 强度低 耐久性差 化学稳定性差 沉积岩大都具有层状构造 每层的性质不同且各向异性 与深成岩比较 具有容积密度较小 孔隙率和吸水率大 耐久性和 强度较低等特点 正变质岩一般较原岩浆岩的性能差 多呈片状构造 各向异性 强 度及耐久性均低于原岩浆岩 副变质岩一般较原沉积的性能好 结构致密 强度和耐久性提高 3 一般岩石应具有哪些主要的技术性质 答岩石应具有的主要技术 性质可分为物理性质 力学性质和工艺性质 物理性质主要对石材的容积密度或表观密度 吸水性 耐水性 抗冻性 耐火性和导热性有要求 为确保石材的强度 耐久性等性能 一般要求所用石材容积密度较 大 吸水率小 耐水性好 抗冻性好以及耐火性好等 力学性质主要有抗压强度 冲击韧性 硬度 耐磨性等 工艺性 质主要指开采和加工过程的难易程度及可能性 包括加工性 磨光 性与抗钻性等 4 常用岩石有哪些 各具有什么特性 宜用在工程的哪些部位 4 常用岩石有哪些 各具有什么特性 宜用在工程的哪些部位 答常 用石材主要有花岗岩 石灰岩 大理岩 砂岩 花岗岩坚硬致密 抗压强度高 耐磨性好 耐久性高 装饰性好 花岗岩主要用于基础 勒脚 柱子 踏步 地面和室内外墙面等 基础 桥墩 堤坝 拱石 阶石 路面 海港结构 基座 勒脚 窗台 装饰石材等 质地致密的石灰岩 抗压强度为20 120MPa 容积密度为2000 260 0kg m3 若粘土杂质含量超过3 4 则抗冻性 耐水性显著降低 大部分石灰岩质地细密 坚硬 抗风化能力较强 石灰岩主要用于墙身 桥墩 基础 阶石 路面及石灰 粉刷材料 原料等 大理岩结构致密 强度较高 因含杂质常呈各种颜色和花纹 大理岩硬度不大 加工容易 是优良的室内装饰材料 易受酸雨的侵蚀 不宜用于室外装饰 大理岩主要用于装饰材料 踏步 地面 墙面 柱面 柜台 栏杆 电气绝缘板等 不同砂岩的性质间差异很大 砂岩的抗压强度在5 200MPa范围内 砂岩常用于基础 墙身 衬面 阶石 人行道 纪念碑及其它装饰 石材等 5 岩石的晶粒粗细对岩石的性能有什么影响 答岩石的晶粒越细 晶粒间的结合越好 岩石强度 韧性 耐久性 耐火性等越高 脆 性越小 6 什么是岩石的风化 如何防止 答风化是指岩石在环境中的各种 物理因素 化学因素和生物因素的长期