邓德华版中南大学土木工程材料课后习题及答案

邓德华版中南大学土木工程材料课后习题及答案邓德华版中南大学土木工程材料课后习题及答案 第一章 1 试述材料成分 结构和构造对材料性质的影响 参考答 案材料的成分对性质的影响材料的组成及其相对含量的变化 不仅 会影响材料的化学性质 还会影响材料的物理力学性质 材 料的成分不同 其物理力学性质有明显的差异 值得注意的是 材料中某些成分的改变 可能会对某项性质引起较 大的改变 而对其他性质的影响不明显 材料的结构对性质的影响材料的结构是决定材料物理性能的重要因 素 可分为微观结构和细观结构 材料在微观结构上的差异影响到材料的强度 硬度 熔点 变形 导热性等性质 可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能 材料的构造对性质的影响材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或 不同材料间的搭配 不同材料适当搭配形成的复合材料 其综合性能优于各个单一材料 材料的内部孔隙会影响材料的强度 导热性 水渗透性 抗冻性等 总之 材料的组成 结构与构造决定了材料的性质 材料的组成 结构与构造的变化带来了材料世界的千变万化 2 试述材料密度 表观密度 孔隙率的定义 测定方法及相互关 系 密度与视密度的区别何在 参考答案密度是指材料在密实状态下单 位体积的质量 测定方法将材料磨细成粒径小于0 25mm的粉末 再用排液法测得其 密实 体积 用此法得到的密度又称 真密度 表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量 测定方法对于外形规则的块体材料 测其外观尺寸就可得到自然体 积 对于外观不规则的块体材料 将其加工成规则的块体再测其外观尺 寸 或者采用蜡封排液法 孔隙率P材料中的孔隙体积与总体积的百分比 相互关系土木工程材料的基本性质 密度与视密度区别某些散粒材 料比较密实 其内部仅含少量微小 封闭的孔隙 从工程使用角度 来说 不需磨细也可用排液法测其 近似的密实体积 这样测得的密 度称为 视密度 3 孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度 强度 吸水性 抗渗性 抗冻性 导热性等性质有何影响 参考答案对表观密度的影响材 料孔隙率大 在相同体积下 它的表观密度就小 而且材料的孔隙在自然状态下可能含水 随着含水量 的不同 材料 的质量和体积均会发生变化 则表观密度会发生变化 对强度的影响孔隙减小了材料承受荷载的有效面积 降低了材料的 强度 且应力在孔隙处的分布会发生变化 如孔隙处的应力集 中 对吸水性的影响开口大孔 水容易进入但是难以充满 封闭分散的 孔隙 水无法进入 当孔隙率大 且孔隙多为开口 细小 连通时 材料吸水多 对抗渗性的影响材料的孔隙率大且孔隙尺寸大 并连通开口时 材 料具有较高的渗透性 如果孔隙率小 孔隙封闭不连通 则材料不 易 被水渗透 对抗冻性的影响连通的孔隙多 孔隙容易被水充满时 抗冻性差 对导热性的影响如果材料内微小 封闭 均匀分布的孔隙多 则导 热系数就小 导热性差 保温隔热性能就好 如果材料内孔隙较大 其内空气会发生对流 则导热系数就大 导 热性好 4 材料的耐水性 吸水性 吸湿性 抗冻性 导热性 热容 抗 渗性的含义是什么 参考答案耐水性材料抵抗水破坏作用的能力称 为耐水性 即材料经水浸泡后 不发 生破坏 同时强度也不显著降 低的性质 指标软化系数 吸水性材料与水接触时其毛细管会吸收水分的性质 指标吸水率 吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质 指标平衡含水率 抗冻性材料在吸水饱和状态下 能经受多次冻融循 环作用而不被破坏 强度也不严 重降低的性质 指标抗冻等级 其划分取决于材料在一定条件下经受冻 融而不被破 坏的次数 导热性当材料两面存在温度差时 热量会从温度较高的一面传导到 温度较低的一面 的性质 指标导热系数 热容某块材料在温度升降1K时所放出或吸收的热量 指标C 热容 c 比热容 m 材料质量 抗渗性材料抵抗压 力水或液体渗透的性质 指标渗透系数 5 材料的导热系数 比热容和热容与建筑物的使用 功能有什么关系 参考答案材料的导热系数小 建筑物的保温隔热 性能就好 如果建筑物围护结构的热容越大 则在气温变化较大时 能较好地 保持室内 温度 6 试述材料的弹性 朔性 脆性和弹性磨量的意义 参考答案弹 性当撤去外力或外力恢复到原状态 材料能够完全恢复原来形状的 性质 塑性当撤去外力或外力恢复到原状态 材料仍保持变形后的形状和 尺寸 并不产生裂缝的性质 脆性是材料在外力作用下不产生明显变形而突然发生破坏的一种性 能 弹性模量晶体材料如金属材料表现为线弹性 一些非晶体材料如玻 璃等也表现为线弹性 其应力与应变之比为常数 比值称为弹性 模 量 它是衡量材料抵抗外力使其变形能力的一个指标 7 影响材料强度试验结果的因素有哪些 强度与强度等级是否不 同 试举例说明 参考答案试验条件对材料强度试验结果有较大的影响 其中主要有 试件的形状和尺寸 试验机的加载速度 试验时的温度和湿度 以1 及材料本身的含水状态等 强度与强度等级不一样 强度是一个具体值 而强度等级是一个等级范围 如混凝土的强度等级为C30 那么属于C30强度等级的 混凝土的实际 强度值有可能是30MPa或与30MPa接近的强度值 38 某地红砂岩 已按规定将其磨细 过筛 烘干后称取50g 用李氏瓶测得其体积为18 9cm 另有卵石经过清洗烘干后称取1000g 将 其浸水饱和后用布擦干 又用广口瓶盛满水 连盖称得其质量为790g 然后将卵石装入 再 连盖称得其质量为1409g 水温为25 求红砂岩及卵石的密度或视 密度 并注明哪个是密度或视密度 卵石的视密度 参考答案红砂岩的密度 9 某多孔材料的密度为2 59g cm 取一块称得其干燥时质量为873g 同时量得体积为480cm 浸水饱和后取出擦干表面水分称得质量为972g 求其质量吸水率 闭口孔隙率及开口孔隙率 参考答案质量吸水率 密实体积 孔隙体积 开口孔隙体积 闭口孔隙 体积 开口孔隙率 闭口孔隙率480 第二章无机胶凝材料 1 什么是气硬性胶凝材料 什么是水硬性胶凝材料 参考答案气 硬性胶凝材料只能在空气中硬化 并且只能在空气中保持或发展其 强度 如石膏 石灰等 水硬性胶凝材料则不仅能在空气 中而且能 更好地在水中硬化 保持并发展其强度 如水泥 2 为什么说石膏是有发展前途的建材 参考答案石膏的主要优点 是原料丰富 生产能耗低 不污染环境等 作为一种绿色建材已大 量用于室内的空间分隔和装饰 建筑石膏硬 化时体积略有膨胀 这 一性能使得石膏制品表明光滑细腻线条清晰 具有很好的装饰艺术 效果 建筑石膏还具有隔热 保温 不燃 不蛀 隔声 可锯 可 钉 污染小等良好性能 所以石膏是很有发展前途的建材 3 石膏制品有哪些 参考答案建筑石膏制品的种类较多 主要有 纸面石膏板 空心石膏条板 纤维石膏板 石膏砌块和装饰石膏制 品等 4 过火石灰 欠火石灰对石灰性能有什么影响 如何消除 参考 答案欠火石灰的产浆量较低 质量较差 欠火石灰的密度较大 表 面常被黏土杂质溶化时所形成的玻璃釉状物包覆 因而消解很慢 在工程中过火石灰颗粒往往会在正常石灰硬化后继续吸湿消解而发 生体积膨胀 降低石灰品质 影响工程质量 消除方法有将石灰经陈伏处理后再使用于工程 控制煅烧温度在100 0 1200 之间 岩块尺寸不宜过大 5 水玻璃的模数 浓度与性能有何关系 参考答案水玻璃中氧化 硅和氧化钠的分子数比称为水玻璃的模数 模数愈大 水玻璃的黏 度和粘结力愈大 也愈难溶解于水 同一模数 水玻璃溶液浓度越高 则粘结力也越大 6 水玻璃的硬化有何特点 参考答案水玻璃能与空气中的二氧化 碳反应生产无定形的硅酸凝胶 随着水分的挥发干燥 无定形硅酸 脱水转变成二氧化硅而硬化 由于空气中二氧化碳较少 反应进行很慢 因此水玻璃在实际使用 时常加入促硬剂以加速硬化 7 为什么菱苦土在使用时不能单独用水拌和 参考答案菱苦土是 以天然菱镁矿 主要成分为碳酸镁 为主要原料 经煅烧后磨细而 得到的以氧化镁为主要成分的白色或浅黄色粉末 当其单独与水拌 和时会生产不溶于水的氢氧化镁 而且氧化镁也不溶于水 一般常 用氯化镁 MgCl2 6H2O 水溶液作为调和剂 掺量为菱苦土的50 60 生成一种易溶于水的氧氯化镁复盐 xMgO y MgCl2 8H2O 和氢氧化镁 8 判断石膏 石灰 水玻璃与镁氧水泥是气硬性胶凝材料的理由是 什么 参考答案石膏 石灰 水玻璃与镁氧水泥的硬化过程只能在 空气中完成 并且也只能在空气中保持或发展其强度 9 生产硅酸盐水泥的主要原料有哪些 参考答案主要原料有石灰 质原料 如石灰石 黏土质原料 如黏土 页岩 少量铁粉 适量石膏 10 生产硅酸盐水泥为什么要掺入适量石膏 参考答案水泥熟料中 的硅酸三钙与水反应十分迅速 使得水泥熟料加水后迅速凝结 导 致来不及施工 所以为调节水泥的凝结时间 通 常在水泥中加入适量石膏 这样 水泥加水后石膏迅速溶解与水化铝酸钙发生反应 生产针状的晶体 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O 又称为钙钒石 沉积在水泥颗粒 表面形成保护膜 延缓了水泥凝结时间 11 试述硅酸盐水泥的主要矿物成分及其对水泥性能的影响 参考 答案硅酸盐水泥熟料中 C3A的水化和凝结硬化速度最快 但水化铝 酸钙的强度不高 C3S和C4AF的水化速度较快 凝结硬化速率2 也 较快 C3S的水化产物强度高 C4AF的水化产物强度不高 C2S水化 反应速度最慢 凝结硬化速率也慢 强度早期低 后期高 12 硅酸盐水泥的主要水化产物有哪几种 水泥石的结构如何 参 考答案主要水化产物是水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶 氢氧化钙 水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体 水泥石主要由固体 水泥水化 产物及未水化的残存水泥内核 和孔 隙组成 凝胶是由尺寸很小的凝胶微粒与位于胶粒之间的凝胶孔组成 胶粒 的比表面积大 可强烈地吸附一部分水分 此水分与填充胶孔的水 分称为凝胶水 毛细孔中的水分称为毛细水 毛细水的结合力较弱 脱水温度较低 脱水后形成毛细孔 13 试述水泥细度对水泥性质的影响 怎样检验 参考答案水泥细 度直接影响到水泥的水化和凝结硬化 水泥颗粒越细 比表面积越大 则使水泥熟料的化学活性发挥得越 快 表现为水 泥的水化反应速度快 凝结硬化也快 但过细的水泥 不宜久存 硬化时收缩比较大 细度的检验方法通常用筛分法或比表面积法来测定 筛分法以80um 方孔筛的筛余量表示 比表面积法以1kg质量材料所具有的总表面积 m2 kg 来表示 14 造成硅酸盐水泥体积安定性不良的原因有哪几种 怎样检验 参考答案造成水泥体积安定性不良 一般是由熟料中所含游离氧化 钙游离氧化镁过多或掺入石膏过多等原因所造成 国家标准规定 由 游离的氧化钙过多引起的水泥体积安定性不良可 用雷氏法或试饼法检验 试饼法是用标准稠度的水泥净浆做成试饼 经恒沸3小时后用肉眼观 察未发现裂纹 用直尺检验没有弯曲 雷氏法是用雷氏夹中的水泥 浆经沸煮三小时后的膨胀值 15 试述硅酸盐水泥的强度发展规律及影响因素 参考答案强度发 展规律为水泥的水化和凝结硬化从颗粒表面深入到内部是有一个时 间过程的 水化速度开始比较快 强度发展也比较 快 以后逐渐减 慢 不同水泥的强度发展不完全相同 掺较多活性混合材料的硅酸盐水 泥早期强度比较低 后期增进率高 16 在下列工程中选择适宜的水泥品种 1 现浇混凝土梁 板 柱冬季施工硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 2 高层建筑基础底板 具有大体积混凝土和抗渗要求 矿渣水泥 和粉煤灰水泥 3 南方受海水侵蚀的钢筋混凝土工程矿渣水泥和火山灰水泥 4 高炉炼铁炉基础铝酸盐水泥 5 高强度预应力混凝土梁硅酸盐水泥和普通水泥 6 地下铁道普通水泥 火山灰水泥和粉煤灰水泥 7 东北某大桥的沉井基础及桥梁墩台矿渣水泥 火山灰水泥和粉 煤灰水泥 17 参考答案18硅酸盐水泥石腐蚀的类型有哪几种 产生腐蚀 的原因是什么 防止腐蚀的措施有哪些 参考答案腐蚀的类型有软 水侵蚀 溶出性侵蚀 软水能使水化产物中的Ca OH 2溶解 并促使 水泥石中其它水化产物发生分解 盐 类腐蚀硫酸盐先与水泥石结构 中的Ca OH 2起置换反应生产硫酸钙 硫酸钙再与水化铝酸钙反应生 成钙钒石 发生体积膨胀 镁盐与水泥石中的Ca OH 2反应生成松软 无胶凝能力的Mg OH 2 酸类腐蚀CO2与水泥石中的Ca OH 2反应生成 CaCO3 再与含碳酸的水反应生成易溶于水的碳酸氢钙 硫酸或盐酸 能与水泥石中的Ca OH 2反应 强碱腐蚀铝酸盐含量较高的硅酸盐水 泥遇到强碱也会产生破坏 腐蚀的防止措施 根据工程所处的环境 选择合适的水泥品种 提高水泥石的密实程度 表明防护处理 19 硅酸盐水泥检验中 哪些性能不符合要求时 则该水泥属于不 合格品 哪些性能不符合要求时则该水泥属于废品 怎样处理不合格 品和废品 参考答案国家标准规定硅酸盐水泥性能中 凡氧化镁 三氧化硫 初凝时间 安定性中任一项不符合标准规定时均为废品 废品应严 禁出厂 使用 凡细度 终凝时间 不溶物和烧失量中的任何一项不符合规定或混 合材掺量超过最大限度和强度低于商品强度等级 标号 规定的指 标时称为不合格品 水泥包装标志中水泥品种 强度等级 工厂名称和出厂编号不全也 属于不合格品 不合格品可根据实际情况而决定使用与否 20 什么是活性混合材料和非活性混合材料 掺入硅酸盐水泥中各 能起到什么作用 参考答案活性混合材料中有一定的活性组分 常 温下能与水泥熟料水化时析出Ca OH 2的或在硫酸钙的作用下生成具 有胶凝性质的稳定 化合物 非活性混合材料与水泥矿物成分不起化学反应或化学反应很弱 在 水泥石中主要起填充作用 掺入硅酸盐水泥中主要调节水泥强度等 级 增加产量 降低水化热等 21 为什么掺较多活性混合材料的硅酸盐水泥早期强度较低 后期 强度发展比较明显 长期强度甚至超过同标号的硅酸盐水泥 参考 答案掺较多活性混合材的硅酸盐水泥中水泥熟料含量比较少 加水 拌和后 熟料先水化 水化后析出的Ca OH 2作为碱性激化剂激 化 活性混合材料水化 生成水化硅酸钙和水化硫铝酸钙等水化产物 水化过程分两步进行 早起强度较低而后期强度发展较快 22 与普通水泥相比较 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥在性 能上有哪些不同 并分析这四种水泥的适用和禁用范围 参考答案矿渣水泥保水性差 泌水性大 在施工中由于泌水而形成毛细管通道及水囊 水分的蒸发又易引起 干缩 影响混凝土的抗渗性 抗冻性及耐磨性 适用于高温和耐软水 海水 硫酸盐腐蚀的环境中 火山灰质水泥 特点是易吸水 易反应 在潮湿条件下养护可以形成较多的水化产物 水泥石结构比较致密 从而具有较高的抗渗性和耐久性 如在干燥环境中 所吸收的水分会蒸发 体积收缩 产生裂缝 因 而不宜用于长期处于干燥环境和水位变化区的混凝土工程中 但适 宜于大体积和抗渗要求的混凝土及耐海水 硫酸盐腐蚀的混凝土中 粉煤灰水泥需水量比较低 干缩性较小 抗裂性较好 尤其适用于大体积水工混凝土及地下和海港工程中 但不适宜抗碳 化要求的混凝土中 23 试述道路硅酸盐水泥的特点 参考答案特点是混凝土的抗折强 度较高 耐磨性和耐久性较好 同时道路水泥还具有早强的性能 24 白色硅酸盐水泥对原料和工艺有什么要求 参考答案白色硅酸 盐水泥严格控制氧化铁的含量 此外有色金属氧化物如氧化锰 氧 化钛 氧化铬的含量也加以限制 由于原料中氧化 铁含量少 煅烧的温度要提高到1550 左右 为了保证白度 煅烧时应采用天然气 煤气或重油做燃料 粉磨时 不能直接用铸钢板和钢球 而应采用白色花岗岩或高强陶瓷衬板 用烧结瓷球等作研磨体 25 膨胀水泥的膨胀过程与水泥体积安定性不良所形成的体积膨胀 有何不同 参考答案水泥体积安定性不良引起的膨胀是指水泥石中 的某些化学反应不能在硬化前完成 而在硬化后进行 并伴随有体 积不均匀的变 化 在以硬化的水泥石中产生内应力 轻则引起膨胀 变形 重则使水泥石开裂 膨胀水泥的膨胀在硬化过程中完成 并且其体积是均匀地发生膨胀 3 26 铝酸盐水泥有何特点 参考答案铝酸盐水泥快硬早强 早期强 度增长快 但后期强度可能会下降 水化热大 而且集中在早期放 出 具有较好的抗硫酸盐侵蚀 能力 铝酸盐水泥不耐碱但耐高温性 能好 27 简述铝酸盐水泥的水化过程及后期强度下降的原因 参考答案铝酸盐水泥的水化产物CAH10和C2AH8为针状或板状结晶体 能相互交织成坚固的结晶合生体 析出的Al OH 3难溶于水 填充 于晶体骨架的空隙中 形成比较致密的结构 使水泥石获得很高的 早期强度 但是CAH10和C2AH8是压稳定相 随时间增长 会逐渐转 化为比较稳定的C3AH6 转化结果使水泥石混凝土 1 对普通混凝土 有哪些基本要求 怎样才能获得质量优良的混凝土 参考答案对普 通混凝土的基本要求满足混凝土结构设计的强度要求 满足施工所 要求的和易性 具有与工程环境相适应的耐久性 获得质量优良的混凝土首先要设计合理的配合比 使混凝土满足上 述基本要求以及实际工程中的某些特殊要求 要选用质量合格 的原 材料 按照相应的规范施工 2 试述混凝土中的四种基本组成材料在混凝土中所起的作用 参考答案水泥和水水泥和水形成水泥浆 填充砂子空隙并包裹砂粒 形成砂浆 砂浆又填充石子空隙并包裹石子颗粒 水泥浆在砂 石颗粒之间起着润滑作用 使混凝土拌和物具有一定的 流动性 但是它更主要的是起胶结作用 水泥浆通过水泥的硬化 把砂石骨料牢固的胶结成一整体 砂石一般不与水泥浆起化学反应 起骨架作用 可以大大的节省水 泥 可以降低水化热 大大减少混凝土由于水泥浆硬化而产生的 收 缩 抑制裂缝的扩展 3 对混凝土用骨料在技术上有哪些基本要求 为什么 参考答案 具有良好的颗粒级配 以尽量减小空隙率 要求表面干净 以 保证与水泥浆更好的粘结 含有害杂质少 以保证混凝土的强度 和耐久性 要求具有足够的强度和坚固性 以保证起到充分的骨 架和传力作用 4 试说明骨料级配的含义 怎样评定级配是否合格 骨料级配良 好有何技术经济意义 参考答案骨料级配是指大小不同的骨料之间 相互搭配的比例情况 细骨料的累计筛余率必须处于书中表3 2的任何一个级配区的范 围内才认为是合格的 粗骨料应该符合书中表3 5的规定才认为是合格的 骨料级配好 能减小空隙率 节约水泥 制成的混凝土拌和物的和 易性好 5 某工地打算大量拌制C40混凝土 当地所产砂 甲砂 的取样筛 分结果如图所示 判定其颗粒级配布合格 外地产砂 乙砂 根据筛分结果 其颗粒级配也不合格 因此打算将两种砂掺配使用 请问能否行 如果行 试确定其最合 理的掺合比例 要确定其最合理的掺和比例 就要使掺和后的砂的级配落入2 区 根据2区的边界可以算出砂的比例范围 对于4 75mm的筛孔因为甲乙的筛余都是0 所以任意比例都可以 对于2 36mm的筛孔2区的累计筛余为25 0 则设甲砂的比例为XX 0 1 X 40 0 25 X 100 37 5 同理可以得出以下结果 对于1 18mm的筛孔91 34 对于0 6mm的筛孔100 50 对于0 3mm的筛孔10 0 12 对于0 15mm的筛孔任意比例 所以甲砂的比例范围为91 5 0 6 现有两种砂子 若细度模数相同 其级配是否相同 若两者 的级配相同 其细度模数是否相同 参考答案若细度模数相同 其 级配不同 若两者的级配相同 其细度模数相同 7 试比较碎石和卵石拌制混凝土的有缺点 参考答案在水泥浆用量相同的条件下 卵石混凝土的流动性较大 与水泥浆的粘结较差 碎石混凝土流动性较小 与水泥浆的粘结较强 碎石混凝土强度高于卵石混凝土的强度 8 什么是混凝土拌合物的和易性 影响和易性的主要因素有哪些 如何改善混凝土拌和物的和易性 参考答案和易性是指在一定的 施工条件下 便于各种施工操作并能获得均匀 密实的混凝土的一 种综合性能 包括流动性 粘聚性和保水 性 主要影响因素水泥品种及细度 用水量 水泥浆用量 水灰比 含 砂率 外加剂 搅拌 应根据和易性的主要影响因素综合考虑来提高和易性 如选用和易 性最好的粉煤灰硅酸盐水泥 将水泥磨细 增加水泥浆的用量 选 择合理的水灰比和砂率 加入减水剂 加强搅拌等都能提高混凝土 的和易性 4 9 试述泌水对混凝土质量的影响 参考答案泌水是材料离析的一种形式 如果混凝土拌和物的保水性比较差 其泌水的倾向性就较大 这样 就易于形成泌水通道 硬化 后成为混凝土的毛细管渗水通道 由于水分上浮 在混凝土表面还会形成一个疏松层 如果在其上继 续浇灌混凝土 将会形成一个薄弱的夹层 此外 在粗骨料颗粒和 水平钢筋下面也容易形成水囊或水膜 致使骨料和钢筋与水泥石的 粘结力降低 10 和易性与流动性之间有何区别 混凝土试拌调整时 发现坍落 度太小 如果单纯加用水量去调整 混凝土的拌和物会有什么变化 参考答案流动性是指混凝土拌和物在本身自重或施工机械搅拌振 捣作用下能够流动的性能 而和易性是混凝土的综合工作性能 包括流 动性 还有粘聚性和保 水性 如果单纯增加用水量去调整坍落度 则水泥浆会变稀 从而降低了 水泥浆的粘聚性 减小颗粒间的内摩擦力 混凝土拌和物的流动性 会增大 但是 水泥浆的粘聚性降低过多的话 会导致混凝土拌和物的保水 能力不足 会出现泌水现象 而且其粘聚性也不好 这样会影响混 凝土的质量 降低硬化后混凝土的强度 11 影响混凝土强度的内在因素有哪些 试结合强度公式加以说明 参考答案混凝土的强度主要决定于水泥石的强度和水泥石与骨料之 间的粘结强度 而水泥石的强度主要取决于其矿物成分及孔隙率 而 孔隙率又决定于水灰比与水化程度 所以 对于给定的龄期 水泥石的强度主要决定于水泥强度与水灰 比 水泥强度越大 水灰比越小 水泥石强度越高 水泥石与骨料的粘结力也同样与水泥强度和水灰比有关 水泥强度 越高 水灰比越小 则水泥浆硬化后与骨料的粘结力越强 水泥石与骨料的粘结力还与骨料的品质有关 碎石混凝土强度高于 卵石混凝土的强度 综上所述 混凝土的强度与水灰比成反比 与水泥强度成正比 还 与骨料品质有关 用公式表示为 其中C 1m混凝土中水泥用量 Kg 3W 1m混凝土中 的用水量 Kg C 灰水比W fcu 混凝土28天抗压强度 fce 水泥的实测强度 经验系数 12 某工地施工人员采取下述几个方案提高混凝土拌和物的流动性 试问下面那些方案可行 那个方案不行 并说明理由 1 多加水 2 保持W C不变 增加水泥浆用量 3 加入CaCl2 4 加入减水剂 5 加强振捣 参考答案 1 不行 多加水会改变混凝土的水灰比 降低强度 而且多加水 可能会导致混凝土粘聚性降低过多 保水能力不足 出现 泌水现象 2 可行 增加水泥浆用量 可以增加骨料表面包裹层的厚度 增大了润滑作 用 因而提高了混凝土拌和物的流动性 3 不行 CaCl2有一定的塑化作用 会降低混凝土的流动性 而且氯离子对混凝土有侵蚀作用 4 可行 可以将水泥絮凝结构中的游离水释放出来 增大了流动性 5 可行 加强振捣可以使混凝土拌和物的均匀性提高 13 试简单分析下述不同的试验条件测得的强度有何不同和为何不 同 1 试件形状不同 2 试件尺寸不同 3 加荷速率不同 4 试件与压板之间的摩擦力大小不同 参考答案 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 14 混凝土的弹性模量有几种表示方法 常用的是哪一种 怎样测 定 参考答案混凝土弹性模量有3种表示方法 1 原点切线弹性模量 2 割线弹性模量 3 切线弹性模量 常用的是割线弹性模量 我国是将指定应力 fcp为轴心抗压强度 与它对应的应变的比值定 义为混凝土的弹性模量E 15 试结合混凝土的应力 应变曲线说明混凝土的受力破坏过程 参考答案以混凝土单轴受压为例 混凝土的破坏 即内部裂缝发展 可以分为4个阶段 压应力小于极限应力的30 称为比例极限 为第一阶段 这一阶 段未受荷载前就存在的界面裂缝无明显变化 宏观上显示出应力 应变成直线关系 为弹性变化阶段 随着荷载进一步增加 超过比 例极限而又低于50 极限应力时为第二阶段 界面裂缝的长度 宽 度和数量也随之增加 界面借助于摩阻力的作用承担荷载 而水泥 砂浆的开裂小的可以忽略不计 此时变形增加的速率大于应力增加 的速率 应力 应变曲线偏离直线开始弯向水平方向 相当于50 75 极限应力时为第三阶段 在界面裂缝继续发展的 同时 开始出现贯穿砂浆的裂缝 应力 应变曲线明显趋向水平方向 相当于75 100 极限应力为第四阶段 随着荷载增加界面裂缝 进一步增加 贯穿裂缝逐渐增生并将邻近的界面裂缝连接起来成为 连续裂缝而破损 混凝土的受力破坏过程 实际上是内部裂缝的发生 扩展以至连通 的过程 也是混凝土内部结构从连续到不连续的发展过程 16 何谓混凝土的塑性收缩 干缩 自收缩和徐变 其影响因素有 哪些 收缩与徐变对混凝土的抗裂性有何影响 5 1 2 3 4 5 参考答案塑性收缩混凝土尚处于塑性状态时产生的体积收缩 影响因素与环境湿度有关 干缩当外界湿度减小时 由于水分的蒸发 引起凝胶体失水 失去 水膜的胶粒由于分子引力作用 使胶粒间的距离变小 产生收缩 毛细水减少时 会引起毛细管压力增大 使管壁受到压力 其压力 随着湿度的减小而增大 表现为体积的 干缩 影响因素与水泥品种 水泥用量和单位用水量以及砂石有关 自收缩处于与外界无水分交换条件下 混凝土技术经济意义 1 可大大改善拌合物的保水性和粘聚性 使其泌水现象减轻 气泡介于颗粒之间 能起一定的润滑作用 使颗粒间摩擦力减小 从而提 高混凝土拌合物的流动性 2 在硬化混凝土中 由于气泡隔断了毛细孔渗水通道 故能提高了 抗渗性 同时因气泡有较大的弹性变形能力 对冰冻等破坏力能起 缓 冲作用 故因此也能提高抗冻性 20 混凝土的强度为什么会有波动 波动的大小如何评定 参考 答案引起混凝土强度波动的基本因素如书中表3 20所示 可以分为两类一是原材料与施工方面的因素 二是试验条 件方面的因 素 详见表3 20 波动的大小用 强度波动图 来评定 21 当前土木工程用混凝土在耐久性方面主要存在那些问题 如何 提高混凝土的耐久性 参考答案当前土木工程混凝土的耐久性主要 包括抗渗性 抗冻性 耐蚀性 耐化学腐蚀性 抗碳化能力 碱 骨料反应 耐火性 耐 磨性 耐冲刷性等 对每个具体的工程而言 由于所处的环境不同 耐久性的含义不同 例如对于处于海洋环境中的混凝土 它在耐久性方面存在的问题就 是海洋环境中的硫酸盐和氯离子等会对混凝土有严重的侵蚀作用 所以海洋环境中的混凝土必须要抗硫酸盐和氯离子侵蚀 提高混凝土耐久性的措施如下 合理选择水泥品种 适当控制混凝土的水灰比和水泥用量 掺入引气剂或减水剂 掺入矿物掺合料 改善施工方法 提高施工质量 22 根据以往资料 甲 乙 丙三个施工队施工水平各不相同 若按混凝土的强度变异系数CV来衡量则甲队CV 10 乙队CV 15 丙队CV 20 今有某工程要求混凝土强度等级为C30 混凝土的强度保证率为95 保证率系数t 1 645 问这三家施工单位在保证质量的条件下 各家的混凝土配制强度各为多少 指出哪家最节约水泥 并说明 理由 参考答案 甲队 乙队 丙队 35 9 MPa cu可等于fcu 0 fc u 0 39 8 MPa fcu 0 44 7 MPa 6 水泥用量mco mwo fcu 0小 w c就大 mco就小 所以甲队最节约水泥 参考答案强度公式令 C x0 160 20250 250 30250 360 42250 490 56252 75 2 则上式可写为y bx a n 8 为求线性 回归方程 所需计算列表如下 x y10 436 320 4535 330 528 240 552450 62360 6520 670 7018 480 7515 y 1317 691246 09795 24576529424 36338 562255451 94 2 xy14 5215 88514 113 213 813 3912 8811 25109 025 2 4 6200 8 Sxx 2 75 1 8 4 6 0 105Sxy 109 025 1 8 4 6 200 8 6 435 2 Syy 5451 94 1 8 200 8 411 86b Sxy Sxx 6 435 0 105 61 29 a 1 8 200 8 1 8 4 6 61 29 60 34 fce 1 13 42 5 48 025 则 取 即经一元线性回归的强度经验公式为 C 3 24 已知实验室配合比为12 54 W C 0 60 混凝土混合物的表观密度 0 2400kg cm 工地采用800L搅拌机 当日实际测得卵石含水率为 2 5 砂含水率为4 为每次投料量应为多少 参考答案总材料用量为0 8 2400 1920Kg 水泥用量为 1 河砂用量为237 2 5 1 4 616 2Kg卵石用量 为237 4 1 2 5 971 7Kg 用水量237 0 6 237 2 5 4 23 7 4 2 5 94 8Kg 25 某实验室按初步配合比称取15L混凝土的原 材料进行试拌 水泥5 2kg 砂8 9kg 石子18 1kg W C 0 6 试拌结果坍落度小 于 3 是保持W C不变 增加10 的水泥浆后 坍落度合格 测得混凝土拌和物表观密度为2380kg m 试计算调整 后的基准配合比 参考答案增加后水泥量为5 2 5 2 10 5 72Kg 水为5 2 0 6 1 1 0 3 432Kg 调整后材料总用量为5 72 3 432 8 9 18 1 36 152Kg 则每立方米混凝土实际所需的各项材料用量为 水泥 5 72 水 36 15 28 918 1 石砂 36 15236 152 配合比为水泥砂石水 11 563 160 6 26 在标准条件下养护一定时间的混凝土试件 能否真正代表同龄 期的相应结构物中的混凝土强度 在现场条件下养护的混凝土又如 何 呢 参考答案前者不可以代表 因为养护条件不一样 后者可以代表 因为他们所处的环境相同 基本上是同条件下的 27 为什么要在混凝土施工中进行质量控制 通常要进行那些检验 工作 参考答案因为混凝土的质量不是完全均匀的 它是波动的 所以我们应该在施工中进行严格控制 以使混凝土质量波动控制到 最小 或 稳定在容许范围应进行如下的质量控制 1 组成材料的质量检验与控制和混凝土配合比的合理确定 2 组成材料的计量与拌和 7 3 4 5 运输浇铸与振捣养护与拆模 28 有下列混凝土工程及制品 一 般选用哪一种外加剂较为合适 并说明理由 1 大体积混凝土 2 高强度混凝土 3 C35混凝土 4 混凝土预制构件 5 抢修及喷锚支护的混凝土 6 有抗冻要求的混凝土 参考答案 缓凝剂 缓凝型减水剂 可降低早期水化热 从而降低温度应力 非引气 坍落度损失小的高效减水剂 在满足施工和易性的同时 可降低水灰比 提高混凝土强度 泵送剂或减水剂 可增大混凝土的流动性和可泵送性 早强剂 促凝剂 预制构件是工厂化施工 要求混凝土快凝 早强 速凝剂 早强剂 能使混凝土在几分钟 cu可等于fcu 0 查表 再根据插入法 得保证率P 93 7 30 普通混凝土为何强度愈高愈易开裂 试提出提高期抗裂性的措 施 参考答案因为普通混凝土的强度越高 则水灰比越小 水泥浆越多 而混凝土的收缩主要是由于水泥的收缩引起的 所以水泥浆增多 混凝土的收缩越大 混凝土就越易开裂 措施养护好 可以掺入矿物掺合料 减水剂或聚合物等 31 与普通混凝土相比 轻骨料混凝土在物理力学和变形性质上有 何特点 参考答案轻骨料混凝土在物理力学和变形性质上的特点有 4个方面 31 表观密度轻骨料混凝土按表观密度分为800 1900Kg m共12个等 级 2 强度轻骨料混凝土的强度随水泥石的强度和水泥用量的增加而提 高 其最高强度可以超过轻骨料本身强度的好几倍 轻骨料 混凝土的强度也随轻骨料本身的强度增高而提高 轻骨料混凝土的拉压比 与普通混凝土比较相近 轴心抗压强度与立方体抗压强度比值比普通混凝土高 3 应变性能弹性模量一般比同等级普通混凝土低30 50 弹性模量随抗压强度的提高而增大 与普通混凝土相比 收缩和 徐变较大 热膨胀系数比普通混凝土低 20 左右 4 热工性能轻骨料混凝土具有良好的保温隔热性能 轻骨料混凝土还具有较好的抗冻性和抗渗性 同时抗震 耐热 耐 火等性能也比普通混凝土好 32 今欲配置一结构用轻骨料混凝土 混凝土的强度等级为CL25 坍落度要求30 50mm 原材料如下32 5级矿渣水泥 粘土陶粒 堆 3333积密度为760Kg m 颗粒表观密度为1429Kg m 1h吸水率为8 1 普通中砂 堆积密 度为1470Kg m 视密度为2 50Kg m 试设计 该轻骨料混凝土的配合 比 参考答案注设计过程要参照旧版的建筑材料书 根据试配强度 查 表确定水泥用量390 490Kg m 取490Kg m 33净用水量根据坍落度查表165 200Kg m 取200Kg m 设附加用水量为X 则 X 17 6Kg m 砂率根据骨料品种查表35 45 取40 33根据绝对体积法确定 骨料用量 设骨料总用量为y Kg m 则陶粒用量为0 6y 砂用量为0 4y 矿渣水泥的密度取为2 8g cm 3 y 1047Kg m33则陶粒用量1047 0 6 628 2Kg m 砂用量418 8Kg m 33 防水混凝土的配制原则是什么 参考答案防水混凝土是通过 各种方法提高混凝土自身抗渗性能 以达到防水的目的 普通混凝土渗水的主要原因是其内部存在许多贯通 毛细孔隙 为此 可以采用改善骨料级配 降低水灰比 适当增加砂率和水泥用量 掺用外加剂以及采用特种水泥等方法来提高混凝土内部的密实性 或堵塞混凝土内部的毛细管通道 使混凝土具有较高的抗渗性能 34 与普通混凝土相比 纤维混凝土和聚合物混凝土有何特点 参考答案纤维混凝土与普通混凝土相比 纤维混凝土中的短纤维提 高了混凝土抗拉强度 抗弯强度 冲击韧性等力学性能 从而降低 了其脆性 8 35 试比较水下混凝土与泵送混凝土的相同和不同之处 参考答案水下混凝土一般不采用振捣 而是依靠自重 或压力 和 自然流动摊平 要采用特殊的施工方法 而且要求混凝土拌和物具 有良好的和易性 即流动性要大 粘聚性要好 泌水性要小 坍落度以150 180mm为宜 且具有良好的保持流动性的 能力 泵送混凝土必须有可泵送性 即在泵压作用下 能在输送管道中连 续稳定的通过而不产生离析 泵送混凝土必须具有足够的稠度 在泵送过程中不泌水不离析 坍落度以100 180mm为最佳 36 配制耐热混凝土 耐酸混凝土的原理是什么 他们在选用材料 上有何区别 参考答案配制耐热混凝土和耐酸混凝土的原理是选用 耐热或耐酸的原材料配制 耐热混凝土的材料 磨细掺合料 耐热粗细骨料配制 第四章建筑砂浆 1 对新拌砂浆的技术要求与混凝土拌和物的技 术要求有何异同 参考答案砂浆和混凝土相比 最大的区别在于砂 浆没有粗骨料 砂浆一般为一薄层 多抹铺在多孔吸水的基底上 所以砂浆的技术要 求与混凝土有所不同 新拌砂浆和混凝土拌和物一样 都必须具备良好的和易性 但是混凝土的和易性是要求混凝土拌和物在运输和施工过程中不易 分层离析 浇铸时容易捣实 成型后表面容易修整 以期硬化后能 够得到均匀密实的混凝土 而砂浆的和易性要求砂浆在运输和施工过程中不分层 析水 且能 够在粗糙的砖石表面铺抹成均匀的薄层 与底层粘结性良好 2 砌筑多孔砌块和密实砌块用砂浆的强度公式有何不同 为什么 参考答案砌筑多孔砌块用砂浆的强度公式因为多孔砌块为吸水材 料 它的吸水性较强 即使砂浆用水量不同 但因砂浆具有一定的 饱 水能力 经过底面吸水后 保留在砂浆中的水分几乎相同 因此 砂浆的强度主要取决于水泥强度和水泥用量 而与砂浆拌合 时的水灰比无关 即 砌筑密实砌块用砂浆的强度公式因为密实砌块 几乎不吸水 它不会吸收砂浆中的水分 所以此时砂浆的强度主要 取决于水泥强度与水灰比 即 其中 砂浆的试配强度 fce 水泥 实测强度 Qc 每立方米砂浆的水泥用量 33333mc 砂浆中的水 泥用量 mw 拌和砂浆的用水量 A B 经验系数 3 配置1m砂浆的用砂量是 1 含水率2 的中砂1m 2 含水率1 5 的中砂1m 3 干燥粗砂0 95m 4 干燥粗砂1m 参考答案 4 4 今拟配制砌筑在干燥环境下的基础用水泥石灰混合砂浆 设计要 求强度为5MPa 所用材料为 1 水泥 32 5级矿渣水泥 堆积密度 333为1300kg m 2 石灰膏 二级石灰制成 稠度为120mm 表观密度为1350kg m 3 砂子 中砂 含水率2 时 堆积密度为1500kg m 3求调制1m砂浆需要各种材料的数量及其配合比 参考答案按照基底为吸水材料的水泥砂浆设计 施工水平为优良 QD 砂浆的质量配合比为水泥石灰膏砂 210 56 139 44 1500 1 0 66 7 12 5 如何配制防水砂浆 在技术性能方面有哪些要求 参考答案配制防水砂浆的途径如下 选择适当的材料和用量提 高水泥用量 灰砂比约为12 13 水灰比一般为0 5 0 55 水泥选 用32 5级的普通水泥 砂子 最好使用中砂 掺入防水剂 常用的防水剂有氯化物金属盐类 金属皂类或水玻 璃防水剂等 采用喷射法施工 防水砂浆的施工对操作技术要求很高 配制防 水砂浆是先把水泥和砂干拌均匀后 再把称量好的防水剂溶于拌和 水中 与水泥 砂搅拌均匀后即可使用 涂抹时 每层厚度约为5mm 共涂抹4 5层 每层在初凝前用木抹子压实一遍 最后一层要进行压光 抹完后要 加强养护 总之 刚性防水层必须保证砂浆的密实性 否则难以获得理想的防 水效果 第五章钢材与铝合金 1 冶炼方法与脱氧程度对钢材性能有何影响 参考答案常用的冶 炼方法有氧气转炉法 平炉法和电炉法 氧气转炉法能有效地除去磷和硫 钢中所含气体很低 非金属夹杂 物亦较 少 故质量较好 平炉法冶炼时间长 有足够的时间调整 控制其成分 去除杂质和气体亦较净 故质量较好 也较稳定 电 炉法能自由调节温度 成分能够精确控制 故炼出的钢杂质含量少 钢的质量最好 但成本最高 按脱氧程度可以分为沸腾钢 镇静钢 半镇静钢和特殊镇静钢 沸腾钢和镇静钢相比较 沸腾钢中碳和有害杂质磷 硫等的偏析较 严重 钢的致密程度较差 故沸腾钢的冲击韧性和可焊性较差 特别是低温冲击韧性的降低更 显著 9 2 什么是沸腾钢 有何优缺点 哪些条件下不宜选用沸腾钢 参 考答案沸腾钢仅加入锰铁进行脱氧 脱氧不完全 这种钢铸锭时 有大量的一氧化碳气体逸出 钢液呈沸腾状 故称为沸腾钢 钢的 致密程度较差 故沸腾钢的冲击韧性和可焊性较差 但从经济上比较 沸腾钢只消 耗少量的脱氧剂 钢的收缩孔减少 成本率较高 3 常温下钢材有哪几种晶体组织 各有何特性 简述钢中含碳量 晶体组织与性能三者之间的关系 参考答案