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第一章1.1工程材料的定义与分类1解答：工程材料按化学成分，可分为有机材料，无机材料以及复合材料三大类。无机材料包括金属材料（eg钢、铁及其合金）、非金属材料(eg砂、石灰）。有机材料包括植物材料（eg木材）沥青材料（eg煤沥青）、合成高分子材料（eg塑料、涂胶）。复合材料包括有机与无机非金属材料复合（eg聚合物混凝土）、金属与无机非金属材料复合（eg钢筋混凝土）、金属与有机材料复合（egPVC钢板）。2解答：工程材料按使用功能，大体上可分为结构材料、墙体材料、功能材料。结构材料有：砌体、石材、木材、混凝土等。墙体材料有：砖砌体、砌块砌体、石砌体、混凝土等。功能材料有：防水材料、防火材料、保温隔热材料、声学材料、光学材料等。1.2常用工程材料的基本性质1解答：（1）实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。计算公式ρ=m/V（2）体积密度是指材料在自然状态下（含开口和闭口孔隙），单位体积所具有的质量。计算公式ρ0=m/V0(3)堆积密度是指散粒材料（粉状、粒状或纤维状材料）在自然堆积状态下，单位体积（包含了粒子内部的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质量。计算公式ρ0'=m/V0'2解答:密实度是指材料体积内部被固体物质所充实的程度，也就是固体物质所占总体积的比例。以D表示。孔隙率是指材料体积内，孔隙体积（Vp）占材料总体积（V0）的百分率。以P表示。两者关系：P+D=13解答：填充率是指材料在某容器的堆积体积中，被其材料填充的程度，以D’表示。空隙率是指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间空隙体积Vs占堆积体积V’0的百分率，以P’表示。两者关系：P’+D’=14解答：①材料与水接触后被水吸入内部的性质称亲水性，如石材、砖、混凝土、土材等都属于亲水性材料，表面均未能被水润湿，切能通过毛细管作用将水吸入材料的毛细管内部。②材料与水接触后能将水排斥在外的性质称憎水性，如石蜡、沥青、塑料、油漆等都属于憎水性材料。憎水性材料不仅可以用作防水、防潮的材料，而且还可以用于亲水性材料的表面处理，以降低其吸水性。5解答：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，其大小用吸水率表示。①材料吸水饱和后的水质量占材料干燥质量的百分率称为质量吸水率Wm.②材料吸水饱和后的水体积占材料干燥时自然体积的百分率称为体积百分率Wv.在工程上通常用质量吸水率表示材料的吸水量，只对某些轻质材料（如加气混凝土、软木、多孔塑料）吸收水分质量远大于材料干燥的质量方用体积吸水率来表示其吸水量。6解答：①材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，其大小用吸水率表示；②材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，其大小用含水率Wh表示；③材料在长期饱和作用下不被破坏，其强度也不显著的降低的性质称为耐水性，用软化系数K表示；④材料抵抗有压介质（水、油等液体）渗透的性质称为抗渗性，用一些防水防渗材料（油水沥青等）常用渗透系数KP表示抗渗性的好坏；⑤材料在水饱和状态下经多次冻融作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质称抗冻性。用抗冻等级F表示。7解答：软化系数是反映材料耐水性的指标，通常软化系数K≥0.85的材料可以认为是耐水性材料，可长期处于水中或潮湿环境中使用。对于受潮较轻或次要结构的材料，其软化系数K≥0.75.软化系数的大小对建筑工程的质量有直接影响。8解答：一般来说，孔隙率越大，材料体积密度将变小，因为体积密度是材料在自然状态下，单位体积所具有的质量；吸水率：孔隙率越大，同时开孔越多，连孔越多，吸水性越好；如果是闭孔同时不为开孔，则孔隙率对于吸水性没有影响；抗渗性：与吸水性一致，同时，孔的连通性对于其有特别的影响，是其主要影响方面；抗冻性：与吸水性相反，吸水性越好，抗冻性越差；强度：材料的孔隙率越大，材料的强度一般来说越低保温隔热：一般来说，材料的孔隙率越大，其保温隔热效果越高9解答：导热系数λ是材料导热性的指标，建筑工程中常将1/λ称为材料的热阻，用R表示。热阻R都是材料隔热性的指标。材料的导热系数越小，其热阻值越大，则材料的导热性能越差，其保温隔热性能越好。通常将λ≤0.175W/(m·K）的材料称为绝热材料。10解答：材料在外力（载荷）作用下抵抗破坏的能力称为强度f。为比较不同的材料强度，采用比强度，比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其体积密度之比。11解答：①弹性：材料在外力作用下产生的变形可随外力的消除而完全消失的性质称为弹性。②塑形：材料在外力作用下产生的变形不因外力的消除而消失的性质称为塑形。③脆性：材料在外力作用下，无明显的变形特征而突然破坏的性质称为脆性。④韧性：材料在冲击、振动荷载作用下，材料能吸收较多能量，产生一定的变形而不致被破坏的性能称为韧性。12解答：材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围各种介质的侵蚀，能长期保持材料原有性质的能力。耐久性是材料的一种综合性质的评述，如抗冻性、抗风化性、耐化学腐蚀性等均属耐久性的范围。此外，材料的强度、抗渗性、耐磨性等也与材料的耐久性有密切的关系。在一定的环境条件下，合理选择材料和正确施工，改善材料的使用条件（提高材料的密度、采取防腐措施等），减轻外界作用对材料的影响（降低湿度，排除侵蚀物质等），采取表面保护措施（覆面、抹灰、刷涂料等），或者使用耐腐蚀材料，可以提高材料的耐久性。1.3水泥1解答：硅酸盐水泥熟料的矿物组成主要是：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。还有少量成分游离氧化钙、游离氧化镁等。水化硅酸钙对水泥石强度和其他主要性质起主导作用。2解答：水泥石硬化的快慢的因素有：熟料矿物中的铝酸三钙、硅酸三钙。此外水泥颗粒细、养化环境的温湿度大，水泥石硬化的速度快。拌合水过多，水泥石硬化速度则慢。3解答：①细度硅酸盐水泥的细度用透气式比表面仪器测定②凝结时间用专门的凝结时间测定仪进行测定③体积安定性用沸煮法测定④强度与强度等级水泥强度用胶砂强度检测法，按水泥与砂1:3，水灰比0.5，按规定方法制成规格试件，在标准温度（20±1℃）的水中养护，测定3天、28天的抗压强度。4解答：初凝时间是水泥加水拌合至水泥浆开始失去可塑性所需时间。终凝时间是水泥加水拌合至水泥浆固结产生强度所需的时间。水泥的初凝不宜过早，以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作；水泥终凝不宜过迟，以免拖延施工工期。5解答：体积安定性指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。产生安定行不良的原因是水泥中含有过多的游离氧化钙，游离氧化镁或石膏掺量过多。6解答：当水泥石长期与软水接触时，水泥石中的Ca(OH)2会被溶出。当水环境的硬度大（pH＞7）时，就会有较多的钙、镁等重碳酸盐，它们与Ca(OH)2反应不溶于水的碳酸钙、碳酸镁，沉积在水泥表面的微孔内，形成密实的保护层，可防止溶出性腐蚀继续发生，否则，Ca(OH)2就会被继续溶出。7解答：软水腐蚀（溶出性腐蚀）、盐类腐蚀、酸类腐蚀、强碱腐蚀防腐蚀措施：1）根据侵蚀环境的特点，合理选择水泥品种；2）提高水泥石的密实度；3）加保护层。8解答：水泥混合料分为活性混合材料和非活性混合材料。前者具有火山灰性或潜在水硬性，或兼有火山灰性和潜在水硬性的矿物质材料，其性能与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起加水拌合后水化生成水硬性胶凝质的混合材料。后者掺入后仅仅起调节水泥硬度，增加产量或降低水化热等作用。9解答：后三种水泥比前两种水泥有以下特点（1）凝结硬化速度较慢，早期强度较低，但后期强度增长较多，甚至超过同等级的硅酸盐水泥。故不宜用于有早期强度要求的工程中（2）水化放热速度慢，放热量低，故适用于大体积混凝土工程（3）温度灵敏性高，当温度达到70℃以上时，硬化速度大大加快，强度发展快，故适用于蒸汽养护（4）由于混合料水化时消耗了一部分氢氧化钙，水泥石中氢氧化钙含量减少，因此抗软水，抗硫酸盐腐蚀的能力较强，但它们的抗冻性和抗碳化能力较差，故适用于一般抗硫酸盐侵蚀的工程10解答：优点：1）凝结硬化快，早期强度和后期强度高，主要用于地上、地下和水下重要结构以及早强要求较高的工程；2）抗冻性好，适用于冬期施工和严寒地区遭受反复冻融工程；3）抗碳化好，其水化后Ca(OH)2含量较多，水泥石碱度不宜降低，对钢筋的保护作用好，故适用于CO2浓度高的工程。贮存注意：不得受潮和混入杂物，不同品种和强度等级的水泥在贮存中避免混杂。水泥过期受潮后，要是还没有完全硬的话，可以砸碎，用筛子过滤一下，要吧用来打一些不太需要硬的一些地方如用于临时工程次要部位（如填充的墙，临时围墙等）。1.4混凝土1解答：按体积密度分：重混凝土、普通混凝土、轻混凝土。按所用胶结材料分：水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、聚合物混凝土等。水泥混凝土即普通混凝土最长用。按用途分：结构混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、道路混凝土等。按强度分：低强度混凝土、中强度混凝土、高强度混凝土、超高强度混凝土。按生产和施工方法分：普通浇筑混凝土、预拌混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土等。2解答：普通混凝土的基本组成材料是水泥、水、砂和石子，另外还常掺入适量的掺合物和外加剂。各部分的作用：（1）水泥浆能够填充填砂的空隙，起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性；（2）水泥砂浆能充填石子的空隙，起润滑作用，也能流动；（3）水泥浆在混凝土硬化后期胶结作用，将砂石胶结成整体，成为坚硬的水泥石。3解答：减水剂：混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少混凝土拌合水量；早强剂：加速混凝土早期强度发展，并对后期强度无显著影响；缓凝剂：能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响；引气剂：在混凝土搅拌过程中，能引入大量均匀分布的微小气泡，以减少混凝土拌合物的泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土的抗冻性、耐久性；防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂速凝剂：使混凝土迅速凝结硬化4解答：混凝土拌合物的和易性：指在正常的施工条件下，混凝土拌合物便于各工序施工操作（搅拌、运输、浇筑、捣实），并获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。包括：①流动性，反映拌合物的稀稠程度。②黏聚性，使混凝土保持整体均匀的性能。③保水性，使施工中不产生严重的泌水现象。影响：流动性很强时，黏聚性和保水性差。反之亦然。黏聚性好时，一般保水性好。5解答：影响因素：①水泥浆的数量水泥浆越多，流动性越好，反之则差；但水泥浆用量过多，黏聚性和保水性变差，对强度和耐久性产生不利影响。②水泥浆的稠度在水泥用量不变的情况下，水胶比小，水泥浆稠，流动性小，而黏聚性和保水性较好，但成型难以密实，水胶比大，情况相反。③砂率砂率偏大偏小都降低混凝土拌合物的流动性。6解答：指混凝土拌合物中砂的用量占砂石总用量的百分率，用以表示砂石两者的相对使用量。合理砂率：此时混凝土拌合物在水胶比一定时，可以获得所要求的流动性，且保持良好的黏聚性和保水性，同时水泥用量也最少。7解答：按标准方法制作养护边长为150mm的立方体试件在28天龄期，用规定的试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。提高混凝土强度的措施：1）采用高强度等级水泥或早强型水泥；2）采用低水灰比的干硬性混凝土；3）采用湿热处理—蒸汽养护和蒸压养护混凝土；4）掺加混凝土外加剂（早强剂、减水剂）、掺合料（如硅粉、优质粉煤灰、超细磨矿渣等）；5）采用机械搅拌和振捣。8解答：1）合理选择水泥品种，根据混凝土工程的特点和所处环境条件，选用水泥；2）控制混凝土水灰比和水泥用量，是保证混凝土密实性并提高混凝土耐久性的关键；3）选用质量良好、级配合格的砂石骨料；4）掺入减水剂或引气剂，改善混凝土的孔结构，对提高混凝土抗冻性有良好的作用；5）改善施工条件，保证混凝土的施工质量。9解答：混凝土配合比设计的任务是具体确定1m³混凝土内各组成材料用量之间的比例关系。10解答：βs=2450/（3.1+1.86+6.24+12.84）=101.91∴M水泥=316,M水=190,M砂=636,M碎石=13081.5建筑砂浆1解答：建筑砂浆按用途分为砌筑砂浆、抹面砂浆及特种砂浆。砌筑砂浆用于砌筑砖石砌体，它起着胶结砌