工程材料习题解说5.doc

工程材料习题解说51、 石膏为什么不宜用于室外？答：因为石膏硬化后孔隙率高，所以吸水率大，抗渗性和抗冻性差。石膏是气硬性胶凝材料，软化系数小，不耐水。2、 试述欠火石灰与过火石灰对石灰品质的影响与危害？答：（1）欠火石灰中含有未分解的碳酸钙内核，外部为正常煅烧的石灰，它只是降低了 石灰的利用率，不会带来危害。 （2）过火石灰结构致密，孔隙率小，体积密度大，并且晶粒粗大,表面常被熔融的 粘土杂质形成的玻璃物质所包覆。因此过火石灰与水作用的速度很慢，这对 石灰的使用极为不利。 （3）过石灰在使用以后，因吸收空气中的水蒸气而逐步熟化膨胀，使已硬化的砂浆 或制品产生隆起、开裂等破坏现象。3、 石油沥青的组分主要有哪几种？各有何作用？答：石油沥青的组分及作用：油分作用：是决定沥青流动性的组分。油分多，流动性大，而粘聚性小，温度 感应性大。树脂作用：是决定沥青塑性的主要组分。树脂含量增加，沥青塑性增大，温度 感应性增大。地沥青质作用：是决定沥青粘性的组分。含量高，沥青粘性大，温度感应性小， 塑性降低，脆性增加。五、计算题1、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。试求该砖的体积密度、密度、吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。解：o=m1/Vo=2487/1462.8=1.7g/cm3 P=V孔/Vo100%=37% V孔/1462.8100%=37% 故V孔=541.236cm3， V=Vo-V孔=1462.8-541.236=921.6cm3 =m1/V=2487/921.6=2.7g/cm3W=(m2-m1)/m1100%=(2984-2487)/2487100%=20%PK=(m2-m1)/Vo1/W100%=(2984-2487)/1462.81100%=34%PB=P-PK=37%-34%=3% 2、己确定混凝土的初步配合比，取15升进行试配。水泥为4.6Kg，砂为9.9Kg，石子为19Kg，水为2.7Kg，经测定和易性合格。此时实测的混凝土体积密度为2450Kg/m3，试计算该混凝土的配合比（即基准配合比）。解：试拌用的混凝土拌合物的质量Qb=Cb+Wb+Sb+Gb=4.6+2.7+9.9+19=36.2kg和易性调整合格后的配合比（即基准配合比）为：（取1m3计算）Cj=（Cb/Qb）oh1 m3=(4.6/36.2)24501=311kgWj=(Wb/Qb)oh1 m3=(2.7/36.2)24501=183kgSj=(Sb/Qb)oh1 m3=(9.9/36.2)24501=670kgGj=(Gb/Qb)oh1 m3=(19/36.2)24501=1286kg3、己知设计要求的混凝土强度等级为C20，水泥用量为280Kg/m3，水的用量为195Kg/m3，水泥标号为425号，强度富余系数为1.13；石子为碎石，材料系数A=0.46,B=0.52。试用水灰比公式计算校核，按上述条件施工作业，混凝土强度是否有保证？为什么？（=5.0MPa）解：因Kc=1.13，fcb=42.5MPa，故fc= Kc fcb=1.1342.5=48.03MPa又因A=0.46,B=0.52,C=280kg/m31m3=280kg,W=195kg/m31m3=195故fcu(28天龄期的抗压强度)=Afc(C/W-B)=0.4648.03(280/195-0.52)=20.24MPafcu=fcu,k+1.645=20+1.6455.0=28.23MPafcu=20.24MPa小于fcu=28.23MPa因混凝土的强度随着龄期的增加而增长，最初的7-14d内较快，以后增长逐渐缓慢，28天后强度增长更慢，此题中28天的抗压强度为20。24MPa,小于混凝土所需要的配制强度28.23MPa,故混凝土强度没有保证。1沥青有哪些组分？石油沥青胶体结构有何特点？溶胶结构和凝胶结构有何区别？参考答案：沥青组分一般可分为三个主要组分：油分、地沥青、树脂石油沥青主要组分之间的相互亲和程度公布同，地沥青规油分显示出憎液性，互不相容，但对树脂却显示出亲液性，可以被浸润，而树脂在油分中则显示亲液性，两者可以互溶，这就使得地沥青的微细颗粒通过树脂质的亲和及桥梁作用，形成一种以地沥青质为核心，周围吸附有部分树脂和油分的胶团，这种胶团高度分散在油分中，溶胶结构油分较多，胶团之间相对运动较自由；凝胶结构油分和树脂较少，地沥青质含量较多11、试述硅酸盐水要矿物成分及其对水泥性能的泥的主影响？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。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。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。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。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？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，混凝土内部未水化的胶凝材料吸收毛细管中的水分而水化，使毛细管失水，由于毛细管压力使水泥浆产生的收缩。影响因素：水灰比。徐变：在持续荷载作用下，混凝土产生随时间而增加的变形称为徐变。影响因素：环境；水灰比；温度；骨料；水泥；加载时间及荷载。收缩和徐变对混凝土抗裂性的影响：收缩和徐变都有可能导致混凝土的开裂。10、什么是冷加工强化和时效？各对钢材性能有何影响？参考答案：冷加工是在再结晶温度以下（一般是常温）进行的机械加工，包括冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冷冲和冷压等各种方式。在一定范围内冷加工变形程度越大，加工硬化现象也越明显，即屈服强度提高得越多，而塑性和韧性也降低得越多；经冷加工后，随着时间的延长，钢的屈服强度和强度极限逐渐提高，塑性和韧性逐渐降低的现象，称为时效。13解释钢号Q235AF、Q235D代表的意义，并比较二者在成分、性能和应用上的异同？参考答案：Q235AF表示屈服强度为235MPa，由氧气转炉或平炉冶炼的A级沸腾碳素结构钢。Q235D表示屈服强度为235MPa的D级钢。A级钢的S和P含量高于D级钢，但Mn含量低于D级钢，A级钢一般用于承受静载作用的钢结构，D级钢则可用于低温条件下承受动载焊接的重要结构。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。2 石灰熟化成石灰浆使用时，一般应在储灰坑“陈伏”两个星期以上，为什么？答：为了消除熟石灰中过火石灰颗粒的危害，陈伏期间，石灰浆表面保持一层水分，使之与空气隔绝，防止或缓减石灰膏与二氧化碳发生碳化反应。3.试述欠火石灰与过火石灰对石灰品质的影响与危害？答：（1）欠火石灰中含有未分解的碳酸钙内核，外部为正常煅烧的石灰，它只是降低了 石灰的利用率，不会带来危害。 （2）过火石灰结构致密，孔隙率小，体积密度大，并且晶粒粗大,表面常被熔融的 粘土杂质形成的玻璃物质所包覆。因此过火石灰与水作用的速度很慢，这对 石灰的使用极为不利。 （3）过石灰在使用以后，因吸收空气中的水蒸气而逐步熟化膨胀，使已硬化的砂浆 或制品产生隆起、开裂等破坏现象。1、表观密度：材料在自然状态下，单位体积内的质量。 2、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%15%混材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称普通硅酸盐水泥。 3、碱骨料反应：水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性骨抖发生化学反应，可引起混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏，这种化学反应称为碱一骨料反应。 4、钢的冷弯性能：冷弯性能是钢材在常温条件下承受的弯曲变形的能力。 5、沥青的温度敏感性：沥青的粘性和塑性随温度的升降而变化的性能。 四、问答题（每小题5分，共25分） 1、由上表可知甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度发展速度、水化热、28d时的强度均高于由乙厂的硅酸盐水泥，但耐腐蚀性则低于由乙厂的硅酸盐水泥。 2、和易性：混凝土易于施工操作（搅拌、运输、浇筑、捣实），并获是质量均匀，成型密实的混凝土的性能。和易性包括三方面内容：流动性、粘聚性、保水性。影响和易性的因素：（1）水泥浆的数量和水灰比（2）砂率（3）温度和时间性（4）组成材料 3、（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。 4、Q235A表示屈服点等级为235Mpa，质量等级为A级的半镇静钢。45表示含碳量为0.45%较高含锰量的钢。 5、针入度、延度，软化点。粘性、塑性、温度敏感性 五、计算题（其中1题9分，2题10分，共计19分） 1、解： (1）根据1、0=m/v=2500/24011553=1.7g/cm3 (2)、P=1-0/=1-1.7/2.7=37% (3)、Wv=Wm0=(2900-2500)/25001.7=27% 2、解：（1）fcu,t=fcu,k+1.645fcu,t=40+1.6456=49.87Mpa (2