工程复合材料复习题

土木工程复合材料及应用技术复习思考题土木工程复合材料及应用技术复习思考题 一 名词解释 1 复合材料 2 土工合成材料 3 比 强 度 4 混杂复合材料 5 纤维临界体积率 6 混 合 律 7 功能复合材料 8 结 构 复 合 材 料 9 95 10 纤维临界长度 11 界 面 粘 结 系 数 12 韧 性 13 压缩韧度指数 14 弯曲韧度指数 15 韧 度 16 冲击韧性 17 疲劳试验荷载循环特征值 18 单 体 19 高 聚 物 20 疲劳 试验应力比 21 链 节 22 土工材料抗拉强度 23 加 聚 反 应 24 聚灰 比 25 缩聚反应 26 沥青玛蹄脂碎石混合料 27 透水率 28 导 水率 29 湿热效应 30 相容性 31 物理相容性 32 化学相容性 32 润湿性 32 界面工 程 33 复合材料界面 34 复合效应 35 诱导效应 36 蠕变 37 降解反应 38 交联反应 39 钢纤维的回弹率 40 改性沥青 41 沥青外掺剂 改性剂 42 调和沥青 43 沥青 稳定碎石 44 集料毛体积相对密度 45 集料视相对密度 46 集料有效相对密度 47 沥青吸收量 48 混合料的有效沥青含量 49 组合集料毛体积相对密度 二 是非题 1 纤维复合材料其纤维含量越高 力学性能越好 2 纤维与基体之间的界面强度越高越好 3 因钢纤维不耐腐蚀 钢纤维水泥混凝土其抗氯离子侵蚀的能力差 4 镦头形钢纤维混凝土较长直形钢纤维混凝土力学性能好 5 钢纤维水泥混凝土集料最大粒径不宜超 40mm 6 钢纤维水泥混凝土其砂率较普通水泥混凝土低 7 钢纤维水泥混凝土其水泥用量较普通混凝土低 8 钢纤维水泥混凝土其分散系数越小 表示钢纤维分布越均匀 9 钢纤维水泥混凝土从均匀性方面看其钢纤维长径比不宜超过 60 10 钢纤维水泥混凝土采用坍落度评定其工作性 11 钢纤维与水泥基间界面孔隙率低于基体 12 在普通水泥混凝土中加入钢纤维其抗压强度大大提高 13 采用插入式振动器振捣钢纤维水泥混凝土时 要求斜向插入 并与平面的夹角 不大于 30 14 路面钢纤维水泥混凝土其钢纤维体积率在 0 75 1 5 之间 15 钢纤维水泥混凝土路面其板厚一般取普通水泥混凝土板厚的 0 55 0 65 16 垂直于植物平面的渗透特性可用垂直渗透系数和导水率表示 17 软土地基固结时使用的排水板排水范围越小 软土的固结时间越短 18 土工植物的排水能力与其水流方向材料长度成反比 19 粘性土使用土工材料反滤时易形成天然滤层 20 我国规范中加筋挡土墙破裂面按朗金理论破裂面确定 21 我国规范中加筋挡土墙其内部稳定计算时 其土压力系数取主动土压力系数 22 分子量大于 500 的化合物称高分子化合物 23 每种聚合物的原料称为链节 24 聚合成大分子链的最小基本结构单元称为单体 25 高聚物的分子量是可变的 26 线型结构的高聚物特征是分子中的原子以共价键结合起来 固化后硬而脆 27 体型结构的高聚物特征是大分子链之间以强的化学键交联在一起表现为良 好的塑性和高弹性 28 经拉伸后高聚物纤维 伸长率为 400 具有各项异性 29 玻璃钢是一种硬而脆的钢铁材料 30 钙塑材料即以碳酸钙等粒子改性的热塑性复合材料 三 填空题 1 按用途复合材料可分为 和 两 类 2 按照增强材料形状复合材料可分为 和 三类 3 按基体材料不同复合材料可分为 和 三类 4 影响纤维复合材料性能的主要因素有 纤维的性能 基体的性能和纤维 与基体间界面强度 5 按钢纤维体积率不同 钢纤维水泥混凝土可分为 和 三种 6 钢纤维按生产工艺不同可分为 和 四种 7 钢纤维的几何参数指 和 8 评价钢纤维混凝土的工作性依混凝土稠度不同可采取 和 方法 9 钢纤维水泥混凝土拌和按其投料顺序和方法不同可分为 和 三种 10 钢纤维级别划分依据 11 按材质不同钢纤维分为 12 钢纤维混凝土各类强度指标的统一计算模式为 13 土工合成材料通常包括 和 四类 其土工织物 可分为 和 两类 14 滤层材料必需具备 和 两个条 件 15 土工材料防护作用按其在结构中位置不同可分为 防护和 防护 16 土工材料主要功能有 和 17 土工织物孔径表示为 评定孔径方法有 和 两种 18 土工织物的水力学特性指 和 19 土工织物的淤堵可分为 和 三种 20 影响土工织物淤堵的因素主要有 和 21 沿织物平面的渗透特性可用 和 表示 垂直于织物平面的渗透特 性可用 和 表示 22 塑料排水板在软基加固中垂直排水时可按 形或 形方法布置 23 筋土间相互作用原理目前主要有 原理和 原理 24 加筋土工程计算包括 和 两 类计算 25 加筋土中筋带的无效长度指位于 区的长度 有 效长度指位于 区的长度 26 加筋挡土墙倾覆稳定验算时 其转动点为 27 验算加筋土整体稳定时 一般将滑弧通过加筋墙体 采用圆弧条分法进行 28 大分子链的组成元素有 举出五个元素 和 29 线型无定型高聚物的三种力学状态 30 高分子材料分子链中做为热运动单元的链段越短 则高分子链柔性越 31 对塑料制品 通常希望玻璃化温度 些 对橡胶制品 通常 希望玻璃化温度 些 32 用来合成高聚物的低分子化合物称 33 高分子的合成方法有 和 两种 34 土工合成材料的抗拉强度一般以 来表示 单位为 35 撕裂强度反映了土工材料 的能力 可评价不同土工织物和土工膜被扩 大破损程度的难易 36 顶破强度是反映土工织物及土工膜 的能力 37 刺破强度是反映土工织物或土工膜 的能力 38 测定土工合成材料与土相互作用的界面摩擦特性的试验 一般采用 39 土工材料水力学特性主要包括两方面 和 40 土工合成材料加筋技术在公路工程中得到大量应用 归纳起来 可分为 四个方面 41 沥青物理改性指 42 硫磷在沥青中的链桥作用 可提高沥青的高温稳定性 但应采用 否则改善了高温稳定性 但低温抗裂性则明显降低 43 受阻酚 受阻胺等沥青抗老化剂的改性效果好 但价格较为昂贵 因此目前 常用的耐老化改性剂是 44 沥青的弹性恢复能力强 则路面在荷载作用下产生的变形 能在荷载通过后 迅速恢复 从而残余变形 45 沥青混合料短期老化是指在 长期老化是指 46 改性沥青的加工制作及使用方式 总体来说 可以分为 和 两大类 47 废橡胶粉改性沥青的生产方式分为 和 两大类 四 问答题 1 增强体 基体和界面在复合材料中各起什么作用 增强体 基体和界面在复合材料中各起什么作用 2 复合材料有何优异的性能 复合材料有何优异的性能 3 应用混合律计算纤维复合材料性能的前提条件 或基本 应用混合律计算纤维复合材料性能的前提条件 或基本 假定 是什么 假定 是什么 4 比较粒子 颗粒 增强和纤维增强的作用和机理 比较粒子 颗粒 增强和纤维增强的作用和机理 5 改进界面结合应从哪些方面考虑 改进界面结合应从哪些方面考虑 6 钢纤维在砼中分布的方向性对性能有何影响 工程中是如何考虑这种影响的 为了消除方向的不利影响 施工中应注意什么 7 氯离子对钢纤维有腐蚀作用 如何理解钢纤维砼较普通砼的抗氯离子侵蚀能 力增强 8 简述钢纤维砼和易性评价方法及其影响因素 9 钢纤维与水泥基间界面有何特征 举出 2 3 种具体改善界面的措 施 10 简述改善钢纤维增强效果的措施 11 简述钢纤维水泥砼路面的设计过程 12 简述引起钢纤维结团的因素 13 喷射钢纤维混凝土与素喷混凝土相比具有哪些特点 14 喷射钢纤维混凝土的原材料包括哪些 15 简述干喷钢纤维混凝土配合比设计方法及过程 16 简述干喷钢纤维混凝土配合比设计的内容 17 简述与干喷钢纤维混凝土相比湿喷钢纤维混凝土的优点 18 简述土工织物与传统过滤与排水材料相比时优点 19 何谓反滤特性 滤层设计应满足哪些要求 20 加筋挡土墙外部稳定分析时包括哪些内容 21 什么是高分子材料 简述高聚物机械性能 22 线型无定形高聚物的三种力学状态各具什么特征 如何应用于生产实际 23 简述影响聚合物砼强度的主要因素 24 简述 简述 SBS 改性沥青与原始沥青在路用性能上的差别 改性沥青与原始沥青在路用性能上的差别 25 简述影响固体颗粒沥青改性剂效果的因素 简述影响固体颗粒沥青改性剂效果的因素 26 简述 SBS 改性沥青的主要特点 27 简述 PE 改性沥青的主要特点 28 我国评价改性沥青性质的方法有哪些 我国评价改性沥青性质的方法有哪些 29 简述沥青玛蹄脂碎石混合料组成特点 30 比较 SMA 与普通的密级配沥青混凝土 DAC 力学性能形成及高温稳定性的差 别 31 比较 SMA 与沥青碎石混合料 AM 性能差别 32 简述沥青玛蹄脂碎石混合料具有良好的水稳定性原因 33 简述沥青玛蹄脂碎石混合料具有良好的耐久性原因 34 简述沥青玛蹄脂碎石混合料具有良好的表面功能 抗滑 车辙小 平整度高 噪声小 能见度好 原因 35 我国 SMA 技术指南 对 SMA 混合料需要采用的沥青结合料规定有哪些 36 简述沥青混合料中加入纤维稳定剂的主要作用 37 简述木质素纤维 矿物纤维 聚合物纤维在沥青混合料中使用性能的差别 38 SMA 混合料参数设计中 最重要的两个参数是什么 39 SMA 混合料设计的内容有哪些 40 简述集料的四个体积特性参数 41 简述 SMA 混合料的施工特性与施工工艺特点 42 简述 SMA 路面施工准备工作内容 43 简述高分子聚合物减水 保水机理 44 简述复合材料的特点 45 简述复合材料的湿热效应现象特有性质 46 如何改善基体与增强剂的润湿性 47 常见复合效应有哪些 48 选择复合材料单元组分材料时应主意什么 49 影响土工材料界面特性的测试试验结 果的因素有哪些 50 影响土工织物渗透的因素有哪些 51 加筋材料的容许抗拉强度是将试验室测得的极限强度值除以几项系数获得的 这几项系数分别为哪些 52 简述选择土工模的应考虑的因素 53 简述土工膜上的保护层的用途 54 简述土工膜下支持层的用途 55 作为隔离层的土工织物和土工膜应满足哪两方面的要求 设计时必须对材料 的哪些性能进行核算 五 计算题 1 假设用空心玻璃球填充热固性聚酯 该 玻璃球外圆直径 lmm 壁厚 0 01mm 玻璃 密度为 2 5g cm3 聚酯的密度为 1 28g cm3 若复合材料的密度为 0 85g cm3 试计算每立方米所需玻璃微球 数 2 聚酯碳纤维复合材料含高强碳纤维 30 体积 若换用 聚乙烯纤维达到相同的弹性模量 试问 a 所需聚乙烯纤 维体积百分数 b 比效两种复合材料的比模量 聚酯的 密度为 1 28g cm3 模量为 4 55GPa 碳纤维密度为 1 78g cm3 模量 2 0GPa 聚乙烯纤维密度为 0 97g cm3 模量 1 17GPa 3 有一块 2m 2 35m 6 25m 铝板 a 计算铝板的重量 b 计算厚度 横向弹性模量相同的聚乙烯纤维增强环氧复合板材的重量 环氧的密度为 1 3g cm3 模量为 31 5GPa 聚乙烯纤维密度为 0 97g cm3 模量为 117GPa 铝的 密度为 2 7g cm3 模量为 69GPa 4 用单向排列的 S 玻璃纤维增强聚 酯作为船体外壳 密度为 1 6g cm3 聚酯基体的密度为 1 28g cm3 弹性模量为 4 55GPa 计 算纤维的体积分数和比模量 S 玻璃 纤维的密度为 2 5g cm3 模量为 0 89GPa 5 假设铁板厚 6 25mm 涂覆 0 125mm 厚的涂料 试计算 a 导热率降低的百 分数 与未涂涂料相比 b 导热率降至 50 时所需涂料的厚度 已知铁的导 热系数为79 6w m k 涂料的导热系数为 1 26W m K 6 在两块 5mm 厚的玻璃板之间 夹一块 1mm 的聚碳酸酯 请计算垂直于复 合板材方向的弹性模量 已知聚碳酸酯和玻璃的模量分别为 2 8GPa 和 84GPa 密度分别为 1 2g cm3 和 2 3g cm3 7 某接触器件是用银 钨复合材料制成的 其生产过程是首先制成多孔的钨 粉末冶金坯料 然后将纯银渗入到孔洞中去 在渗银之前 钨压坯的密度为 14 5g cm3 试计算孔隙的体积分数及渗银之后坯料中银的质量分数 已知纯钨 及纯银的密度分别为 19 3g cm3 及 l0 49g cm3 假定钨坯很薄并全为开空孔 8 已知某复合材料含 A B C D 四 种成分 其质量分数依次为 0 75 0 15 0 05 0 05 其密度依次为 15 77g cm3 4 94g cm3 14 5g cm3 8 9g cm3 米 试计算该复合材料的 密度 9 涂有碳化硅涂层的硼纤维增强铝合金是一种耐高温的轻质航空 航天复合材 料 纤维和基体的主要性能参数如表所示 当纤维体积分数为 0 40 时 试计算 复合材料的密度 纵向和横向模量及纵向强度 膨胀系数 10 已知纯 A 的弹性模量为 100MPa 纯 B 的弹性模量为 20Mpa A 的纤维在 B 基体中起增强作用 如果 B 中分布均匀连续平行的 A 纤维 且 A 纤维体积率 为 30 试问顺纤维方向施加拉力 P 时 纤维承担多大的荷载 11 已知钢纤维砼钢纤维体积率为 2 钢纤维密度为 7 8g cm3 则每立方米钢 纤维砼中应加入的钢纤维质量为多少公斤 12 已知水泥砼基体抗弯强度为 5 5MPa 采用剪切型钢纤维 长径比为 60 纤维体积率为 2 钢纤维对抗折强度影响系数为 0 73 试估算钢纤维砼抗弯强 度 13 已知砼 W C 为 0 45 采用水泥抗压强度为 52 5MPa 要求钢纤维砼抗弯强 度设计值为 5 5MPa 试问当采用长径比为 60 的剪切型钢纤维时其体积率应为多 少 已知强度保证率为 95 抗折强度标准差为 0 65MPa 14 已知某钢纤维水泥砼面板设计厚度为 18cm 接缝传荷能力折减系数 kr 0 88 设计使用年限内标准轴载累计作用次数 Ne 为 600 万次 综合影响系 数 kc 为 1 35 标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力 ps 2 2mpa 最大温度 梯度时砼板的湿度应力 tm 2 1MPa 温度疲劳应力系数 Kt 0 51 试问若钢纤维 砼抗弯强度 fftm 7 MPa 时上述初估板厚能否符合要求 15 试判断某工程使用的土工织物护土 松砂 过滤 是否合适 已知土工织物 O95 为 0 1mm 垂直渗透 系数为 2 62 10 2cm s 护土颗粒组成见下表 护土 渗透系数为 9 38 10 4 cm s 颗 粒 组 成限制 粒径 有效 粒径 平均 粒径 限制粒径 d mm 0 250 20 0 154 0 10 0 076 0 05d60d10d50d85d15 0 65 1 0 12 446 2 29 74 55 5 5 0 11 7 0 076 0 108 0 153 0 083 16 在软土地基上修建路堤 堤底拟铺设土工织物排 水层 排水层可沿两个方向水平排水 堤底面长 30 米 堤底的压力为 10KN m2 水头损失系数