土木工程材料习题.ppt

1、练习等级(1)，基本属性示例1-1施工现场使用的卵石材料的密度、表观密度和体积密度分别为2.65克/立方厘米、2.61克/立方厘米和1680千克/立方米。计算这块卵石的孔隙度和空隙率。溶解石的孔隙度p为：石头的孔隙度p，即：解说材料的孔隙度是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分比。空隙率是指颗粒之间的空隙体积占散装材料堆积体积的比例。计算公式中的密度；0材料的表观密度；材料的体积密度。实施例1-2有一种普通烧结砖，在吸水饱和状态下重2900克，其绝对干质量为2550克。砖的尺寸为24011553毫米，干燥后磨成细粉，然后取50克，用排水法测得的绝对密实体积为18.62立方厘米。试计算砖的吸水

2、率、密度、孔隙率和饱和系数。砖的吸水率是砖的密度、表观密度、孔隙率和评论质量。吸水率是指当材料被水饱和时，在干燥状态下被吸收的水的质量百分比。实施例1-3在风干、绝对干燥和水饱和条件下，石头的抗压强度分别为174、178和165兆帕。找出石头的软化系数，判断石头是否可以用于水下工程。石料的软化系数为0.93，大于0.85，可用于水下工程。注释软化系数是饱和吸水状态下材料的抗压强度与绝对干燥状态下材料的抗压强度之比。它与材料在风干状态下的抗压强度无关。实施例1-4影响材料强度测试结果的测试条件是什么？回答：影响材料强度测试结果的因素很多。例如，小尺寸试件的强度值高于大尺寸试件；加载速度快时测得的

3、强度值高于加载速度慢时测得的强度值。立方体试样的测量值高于棱柱试样。如果受压试件和受压钢板之间没有润滑(如没有石蜡等润滑剂)，测得的强度值高于有润滑时的强度值；平面试样的测量值高于不平整试样的测量值。选择题选择正确的答案，并将其填入括号中。当材料的润湿角为()时，称为疏水材料。注释材料的润湿角90是亲水材料；当润湿拐角90时，该材料是疏水的。石灰实例2-1根据石灰浆的凝结和硬化过程，硬化的石灰浆有什么特点？熟石灰浆在空气中的凝结和硬化过程由以下两个同时进行的过程完成：(1)结晶：游离水蒸发，氢氧化钙从饱和溶液中逐渐结晶。()碳酸化：氢氧化钙与空气中的二氧化碳结合形成碳酸钙晶体，碳酸钙晶体会释放

4、水并蒸发。由于氢氧化钙结晶速度慢，结晶量少，空气中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且，表面碳化后会形成一层致密的外壳，不利于二氧化碳的渗透和碳化的加深。因此，硬化石灰浆具有以下特点：(1)凝结硬化慢；(2)硬化后强度低；(3)硬化过程中体积收缩大；(4)耐水性差，因为硬化石灰浆的主要成分是氢氧化钙，它微溶于水。石灰浆在空气中的凝结和硬化过程主要取决于石灰浆中氢氧化钙的结晶和氢氧化钙与二氧化碳在空气中的碳化。2-2单元宿舍楼内墙抹石灰砂浆。几个月后，墙上出现了许多不规则的网络裂缝。同时，在某些部位发现了一些突出的径向裂纹。试着分析上述现象的原因。石灰砂浆墙面出现不规则网状裂缝的原因有很多，但主要原因

5、在于施工过程中大量自由水蒸发造成的体积收缩从现象看本质，生石灰表面往往覆盖着由粘土杂质熔化而成的玻璃釉，而且它成熟缓慢。如果没有完全老化，石灰硬化后，生石灰将开始成熟并产生体积膨胀，这将容易导致膨胀和开裂。既然石灰不耐水，为什么石灰土或石灰制备的三石土可以用在潮湿的地方，如基础垫层和道路基层？熟石灰土或三石土是由熟石灰粉和粘土按比例制成的。石灰与适量水充分混合后，经过碾压或夯实，在潮湿环境中与粘土表面的活性二氧化硅或氧化铝发生反应，生成水合硅酸钙或水合铝酸钙，因此灰土或三石土的强度和耐水性会随着使用时间的延长而逐渐提高，适合在潮湿环境中使用。此外，由于石灰具有良好的可塑性，与粘土混合后进行压实

6、或夯实，大大提高了灰土或三石土的密实度，降低了孔隙率，大大减少了水的侵入。因此，灰土或混凝土可用于潮湿的地方，如基础垫层和道路基层。解说：粘土表面有少量的活性二氧化硅和氧化铝，它们能与熟石灰反应生成水硬性物质。建筑石膏的成分是什么？什么是凝结硬化机制？建筑石膏的成分是aSO4H2O，也称为熟石膏或半水石膏。建筑石膏的凝结硬化机理是当建筑石膏与适量的水混合后，首先变成一种可塑性好的糊状物。随着石膏和水之间的反应，糊状物的塑性迅速消失并凝结，然后它进一步产生和发展强度并硬化。建筑石膏与水发生化学反应的反应式如下：由于二水石膏在水中的溶解度远小于半水石膏(仅为半水石膏的五分之一)，二水石膏以胶体颗粒

7、的形式不断从水中沉淀出来，浆液的稠度逐渐增加，表现为石膏的凝结。此后，半水石膏继续溶解和水合，泥浆逐渐凝结，失去塑性，逐渐变成晶体，晶体颗粒不断生长，形成十字，这就是石膏的硬化过程。建筑石膏的凝固和硬化机理实际上是半水石膏吸收半结晶水并还原成二水石膏的过程。为什么建筑石膏及其制品适合室内使用而不适合室外使用？建筑石膏及其制品适用于室内装饰的主要原因是，建筑石膏及其制品经凝结硬化后具有以下优良性能：(1)石膏表面光滑饱满，色泽洁白，质地细腻，装饰性好。加入颜料后，它可以有各种颜色。建筑石膏凝结硬化时略有膨胀，因此其产品表面光滑饱满，棱角清晰完整，形状尺寸准确细致，装饰性好；(2)硬化后的建筑石膏

8、中有大量微孔，具有良好的保温和吸声性能。硬化石膏的主要成分是二水石膏。当暴露在高温或火中时，约21%的结晶水会出现并在表面蒸发，形成水蒸气幕，可有效防止火势蔓延，具有一定的耐火性。(4)建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，因此可以调节室内温度和湿度，改变室内小气候。当建筑石膏产品在室外使用时，它们必须受到冻雨等的影响。然而，建筑石膏制品耐水性差、吸水率高、抗渗性差、抗冻性差，不适合室外使用。评论这个话题主要是考察对建筑石膏及其制品的技术性能的认识。实施例2-6中常用的氧化镁产品是什么？组成材料的质量要求是什么？常用的氧化镁产品有两种：氧化镁锯末浆和氧化镁锯末砂浆。前者由氧化镁、锯末(

9、锯末、刨花、木丝)、粉末和氯化镁溶液组成，或与适量的颜料混合而成，常用于门窗、家具、隔墙等板材。而后者菱镁矿是由菱镁矿(碳酸镁)经煅烧和研磨而成。化学反应可表述如下：菱镁矿的主要成分是氧化镁，呈白色或淡黄色，密度约为3.2，表观密度为800900公斤/立方米，氧化镁含量不应低于75%。氯化镁是由菱镁矿、工业氯化镁或溶于水的卤块混合而成，但溶液中所含的氯化镁不应少于。锯末用于针叶树木材制品，其粒径不应大于毫米，用于面层时不应大于15毫米。颓废是不能用的。一般干净的沙子用于沙子。矿物颜料可以是耐碱矿物颜料，要求组分均匀干燥，无结块和杂质，混合量等于菱镁矿和填料的总体积。氧化镁(MgO)，菱镁矿的主

10、要成分，能与氯化镁水溶液反应形成高强度(4060帕)的水化产物。硅酸钠的凝结硬化机理是什么？溶解水玻璃的凝结和硬化主要依靠吸收空气中的二氧化碳形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥和硬化。反应公式如下：由于空气中CO2浓度低，这一过程非常缓慢，将持续几个月。为了加速硬化，提高硬化后的耐水性，经常加入氟硅酸钠Na2SiF6作为硬化促进剂，加速硅酸凝胶的形成和沉淀，其反应配方是硅酸凝胶再次脱水形成二氧化硅，从而具有强度。评论水玻璃可以吸收空气中的二氧化碳，形成硅酸凝胶。水玻璃硬化后，具有良好的附着力和强度，高耐热性和耐酸性。硅酸钠的化学成分是什么？硅酸钠的模量和密度(浓度)对其性能有什么影响？溶液中常用的

11、水玻璃是Na2OnSiO2的水溶液，即液体水玻璃。一般来说，水玻璃的模数n越大，水玻璃的粘度就越大。硬化速度越快，干燥收缩越大，粘结强度和抗压强度越高，硬化后的耐水性、抗渗性和耐酸性越好。主要原因是硬化过程中沉淀了较多的硅酸凝胶二氧化硅2M。相同模数的硅酸钠密度越高，二氧化硅上的钠含量越多，硬化过程中沉淀的硅酸凝胶越多，附着力越强。然而，如果硅酸钠的模量或密度太大，硬化硅酸钠的施工质量和性能经常受到过量粘度的影响，因此不应太大。水泥实施例3-1由两个现有工厂A和B生产的波特兰水泥熟料的矿物组成如下表所示。这两家工厂生产的硅酸盐水泥的性能有什么不同？由甲厂硅酸盐水泥熟料制备的硅酸盐水泥的强度发展

12、速度、水化热和D处强度高于由乙厂硅酸盐水泥熟料制备的硅酸盐水泥，但抗腐蚀性低于由乙厂硅酸盐水泥熟料制备的硅酸盐水泥.评述甲厂硅酸盐水泥熟料中硅酸三钙3S和铝酸三钙C3的含量高于乙厂硅酸盐水泥熟料，而乙厂硅酸盐水泥熟料中硅酸二钙C2S的含量高于甲厂硅酸盐水泥熟料.熟料矿物组成含量的差异是造成上述差异的主要原因。试着解释为什么波特兰水泥生产中必须掺入适量的石膏。水泥熟料中的铝酸三钙遇水时，水化反应最快，会导致水泥瞬间或快速凝结。为了延长凝结时间，方便施工，必须加入适量的石膏。在石膏存在下，水泥水化时，石膏能迅速与铝酸三钙反应生成水化硫铝酸钙(钙矾石)，难以溶于水，并在水泥颗粒表面沉淀形成保护膜，从

13、而阻碍铝酸三钙的水化反应，控制水泥的水化反应速度，延缓凝结时间。为什么水泥必须有一定的细度？在这种情况下此外，为了更精细地研磨水泥，还需要消耗更多的能量，导致成本增加。因此，水泥应该有一定的细度。在国家标准GB175-1999中，水泥的细度可以用0.08毫米方孔筛的比表面积或筛余量(不合格部分占总样品的百分比)来表示。如果普通水泥的细度为0.08毫米，方孔筛的筛余不得超过10%。水泥的体积稳定性是什么？水泥体积稳定性差的原因是什么？如何处理稳定性差的水泥？水泥浆硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积稳定性。也就是说，硬化后的水泥浆能够保持一定的形状，而不会开裂、变形和坍塌。水泥稳定性差的主要原因

14、是：(1)熟料中游离氧化钙和氧化镁过多；(2)石膏加入量过多；其中，游离氧化钙是最常见和最严重的因素。熟料中所含的游离氧化钙或氧化镁燃烧，结构致密，水化缓慢。此外，它还被熟料中的其他成分包裹，使其只有在水泥硬化后才成熟，并生成六边形板状的钙(OH)2晶体，此时体积在上面膨胀，导致体积膨胀不均匀和水泥浆开裂。当石膏的量过多时，在水泥硬化后，残留的石膏和水合铝酸钙继续反应形成钙矾石，其体积增加约1.5倍，这也导致水泥浆体开裂。体积稳定性差的水泥会产生膨胀裂缝，这将使水泥产品或混凝土开裂，并导致结构损坏。因此，体积稳定性差的水泥应视为废品，不得用于工程。说明：水泥的体积稳定性用瑞利法或饼试验法测试。

15、沸腾后，目测无裂纹，直尺检查无弯曲，表明稳定性合格。否则，它就是不合格的。当闪电夹的两个试样的指针尖端之间的增加距离的平均值不大于5.0时，水泥稳定性被认为是合格的。沸腾法只能测试游离氧化钙的危害。游离氧化镁和过量石膏通常不进行检测，但制造商控制两者的含量，低于标准量。一些体积稳定性不合格的水泥在储存一段时间后会变得合格。为什么？当一些体积稳定性稍不合格的水泥在空气中放置4周以上时，水泥中的一些游离氧化钙会吸收空气中的水蒸气而水合(或溶解)，也就是说，在空气中存放一段时间后，游离氧化钙的膨胀减少或消除，因此水泥的体积稳定性可能由稍不合格变为合格。必须在评注中指出，这种水泥只能在重新检查并确认体

16、积稳定性后才能使用。长期放置后体积稳定性仍不合格的，不得使用。稳定性合格的水泥也必须重新贴标签，并根据校准后的标签值使用。影响硅酸盐水泥水化热的因素是什么？水化热如何影响水泥的应用？影响硅酸盐水泥水化热的因素主要包括硅酸三钙3S的含量、铝酸三钙C3和水泥细度。硅酸三钙3S和铝酸三钙C3含量越高，水泥的水化热越高。水泥细度越细，水化热释放速度越快。大体积混凝土工程不得使用水化热高的水泥。在大体积混凝土工程中，由于水化热在内部积累，不易散发，混凝土内部温度急剧上升，混凝土内外温差过大，导致混凝土产生明显的温度应力和裂缝。严重降低混凝土的强度和其他性能。然而，水化热有利于混凝土工程的冬季施工，可加速早期强度增长，提高抗早期冻害能力。水泥矿物在水化反应中释放的热量称为水化热。水泥的水化热和放热速度主要取决于熟料的矿物组成和水泥的细度。铝酸三钙C3的水化热最大，硅酸三钙3S的水化热也很大。一般来说，水泥等级越高为什么流动的软水会腐蚀水泥石？水泥