土木工程材料课程作业参考答案

《土木工程材料》作业参考答案第一章土木工程材料的基本性质1.(1)密度:材料在绝对密实状态下单位体积的质量.测试:将材料破碎,磨细,烘干,取一定质量粉末,以排液法测体积.计算密度.表观密度:块体材料在自然状态下时,单位体积的质量.测试:将材料加工成标准形状试件,量出各方向尺寸,计算自然体积.孔隙率:块体材料中孔隙体积占总体积的百分数.测试:直接法;或测得密度和表观密度后计算孔隙率.(2)相互关系:%100)1(0P(3)密度与视密度的区别:密度为材料在绝对密实状态下单位体积的质量.计算体积为材料的物质体积,而不包括孔隙体积,因而反映的是材料的组成,微观结构上的特点.视密度是用直接排液法测得.计算体积中包括材料的物质体积和闭口孔体积两部分.因此其大小除与材料的组成,微观结构有关外,还与材料中闭口孔的孔隙率有关.2.孔隙率增大时,材料的表观密度降低,强度降低,导热性降低,而吸水性,抗渗性和抗冻性的变化不定;即,当孔为开口连通孔时,孔隙率增大,抗渗性降低;孔为开口微孔时,抗冻性降低明显,且吸水性增大显著;孔为封闭孔时,则不影响.3.红砂岩:密度3/64.29.1850cmg卵石视密度3/62.2140979010001000cmga4.%2.2%100)72.266.21(P5.30/67.2%2172.2cmg第二章无机胶凝材料1.答:石膏制品的特点:(1)凝结硬化快;(2)硬化初期体积微膨胀;(3)孔隙率高:体积密度小,保温隔热性能好;具有调节室内湿度的功能;耐水性差,抗渗性和抗冻性差.(4)防火性能好;(5)加工性能好.2.答:消除过火石灰的危害.3.答:石灰质原料,粘土质原料和适量铁粉.4.答:参见:教材32页,表2-7.5.答:答:硅酸盐水泥的主要水化产物为:C-S-H凝胶;CFH凝胶;水化铝酸三钙;氢氧化钙;钙矾石.水泥石的结构:水化产物未水化水泥内核毛细孔6.答:三种:f-CaO或f-MgO或石膏过量.检验:f-CaO-----沸煮法(试饼法或雷氏法)f-MgO-----压蒸法石膏------长期常温水中7.答:(1)硅酸盐水泥或普通水泥;(2)火山灰水泥;(3)抗硫酸盐水泥;(4)高铝水泥;(5)硅酸盐水泥或普通水泥(6)普通水泥或火山灰水泥;(7)普通水泥或硅酸盐水泥8.答:腐蚀的类型:(1)软水腐蚀;(2)盐的腐蚀,包括硫酸盐腐蚀和镁盐腐蚀;(3)酸的腐蚀,包含一般酸和碳酸;(4)强碱的腐蚀;(5)其他腐蚀,如糖类,脂肪等.腐蚀的主要原因:(1)水泥石中存在易被腐蚀的成分,如氢氧化钙和水化铝酸三钙;(2)水泥石不密实,有孔隙;(3)环境中存在腐蚀性介质.防止腐蚀的措施:(1)进行水质分析,合理选择水泥品种;(2)提高水泥石的抗渗性,如提高水泥石的密实性或改变孔隙特征;(3)表面防护处理.9.答:活性混合材:常温下,具有潜在活性的混合材.或指常温下,在有激发剂时,可与水发生反应,并生成具有胶结能力的水化产物的矿质材料.非活性混合材:常温下,不具有潜在活性的矿质材料.即有激发剂时,也不发生水化反应,或反应极微弱的混合材.掺入水泥中的作用:(1)减少熟料用量,调节水泥强度等级,降低水化热;(2)增加水泥产量,降低成本;(3)活性混合材依种类不同,可对水泥进行不同方面的改性.10.答:与普通水泥相比,掺大量混合材的水泥具有的共性:(1)密度较小.原因:混合材的密度小于水泥熟料的密度,普通水泥中熟料含量高,因此水泥密度大.(2)凝结硬化慢,有二次水化.(3)强度早期低,但后期增进率高.原因:熟料少,早期强度底;混合材的二次水化使后期强度不断增长,因此掺大量混合材水泥后期强度增进率答.(4)强度发展对温湿度敏感,适合于蒸汽养护.原因:混合材的水化在湿热条件下可被加速,且对后期强度影响不大.(5)水化热低.原因:熟料少.(6)耐软水及硫酸盐的侵蚀能力强.原因:水泥石中氢氧化钙和水化铝酸三钙含量少.(7)抗冻性,耐磨性较差.原因:熟料少,水化热低且强度发展慢,因此抗冻性差;同时,熟料的水化产物耐磨性好,因此,掺大量混合材水泥的耐磨性差.矿渣水泥的个性:耐热性好,抗渗性差,保水性差,干缩较大.火山灰水泥的个性:干缩大;在潮湿的环境中时抗渗性好.粉煤灰水泥的个性:和易性好;干缩较小,抗裂性较好;强度发展更慢.水泥的适用与禁用范围:参见教材47页,表2-14.第三章混凝土1.答:对普通混凝土的基本要求:和易性,强度,耐久性,经济性.要获得质量优良的混凝土,必须:(1)合理选择原材料:原材料的品种合理,质量好.如合理选择水泥的品种和强度等级;砂石级配好,含泥及有害杂质少,尽可能用较粗的砂石;合理选用外加剂和掺合料等.(2)配合比设计合理:选择合理砂率;尽可能降低水灰比;保证最小水泥用量.(3)施工养护:保证搅拌均匀,成型密实,加强养护.如可采用机械搅拌,优化投料顺序,机械振捣或加压振捣等,保证混凝土的密实性,养护中注意温度适宜,湿度达要求,或可采用湿热养护等.2.答:水泥浆的作用:填充砂石空隙,包裹砂石颗粒表面,硬化前起润滑作用,硬化后起胶结作用.砂石作用:骨架作用.可降低水泥用量,降低水化热,降低成本,减少收缩,抑制裂纹扩展等.3.答:卵石拌制混凝土的优点:用水量和水灰比相同时,卵石混凝土的和易性好.缺点:与水泥石的粘结力较低.碎石混凝土的优点:用水量和水灰比相同时,与水泥石的粘结较牢;缺点:水泥浆用量相同时,流动性较低.4.答:和易性:混凝土拌合物在一定施工条件下,易于搅拌,运输,成型,并能得到均匀密实的混凝土的性能.包含:流动性,粘聚性和保水性三个方面的含义.影响和易性的因素:(1)水泥品种和细度;(2)单位用水量;(3)水泥浆量;(4)水灰比;(5)砂率;(6)骨料;(7)温度与时间;(8)外加剂和掺合料.改善和易性的措施:(1)选择合理砂率;(2)砂石级配合理,含泥及有害杂质少;(3)尽可能用较粗的砂石;(4)合理选用外加剂和掺合料;(5)拌制混凝土时,如粘聚性,保水性不良,可适当提高砂率,或加引气剂或掺合料进行改善.如粘聚性好,但流动性过大,则砂率不变,加砂石;如粘聚性好,但流动性过小,则W/C不变,加水泥浆.5.答:流动性是混凝土拌合物在自重或外力作用下易于流动的性能,属于和易性的一个方面.单纯增大用水量,会使拌合物的流动性增大,但保水性和粘聚性大大降低,同时凝结时间延长;对硬化后混凝土而言,则会降低混凝土的强度,降低混凝土的抗冻性和抗渗性,增大混凝土的干缩和徐变,降低混凝土的弹性模量.6.答:影响混凝土强度的内在因素:水泥强度,水灰比,骨料性质.)(BWCfAfcecu7.答:(1)不行.原因参见5题.(2)可以.水泥浆量增大,混凝土流动性增大,但W/C不变,因此粘聚性和保水性不变.(3)不可以.氯化钙为早强剂,虽有些塑化作用,但对混凝土其他性能影响更大.(4)可以.(5)可以,但有限.8.答:提高混凝土强度的措施:(1)组成材料:选用高标号水泥;砂石级配好,杂质少,控制石子的最大粒径;选用强度高,坚固性好的碎石,严格控制针片状颗粒含量;掺用高效减水剂;掺入优质掺合料,提高混凝土的密实性;选用磁化水;掺加增强材料,如钢纤维.(2)配合比:选用合理砂率;尽可能降低水灰比;适当增大水泥用量,但总量应控制在一定范围内.(3)施工:机械搅拌,机械成型,保证混凝土的密实性.(4)养护:加强养护,如保证适宜的温度,注意保湿;或可采用蒸压养护等湿热处理方法.9.答:减水剂:掺入混凝土后,在不改变配合比的条件下,可显著增大混凝土流动性的外加剂;或在保持混凝土拌合物流动性不变条件下,可显著降低用水量的外加剂.混凝土中掺减水剂的技术经济意义:(1)保持混凝土流动性和水泥用量不变,可降低用水量,增加混凝土的强度;(2)保持流动性和强度不变,可降低用水量,减少水泥用量,降低成本;(3)保持流动性不变,可减少单位用水量,降低混凝土的离析和泌水,提高混凝土的密实性,提高混凝土的抗渗性和抗冻性;(4)可减缓水泥的水化放热速率,利于大体积混凝土中温度应力的降低,从而减少开裂的可能性.常用减水剂品种:普通型的---木钙(M剂)高效型----萘系:FDN,NNO,MF等;水溶性树脂类:SM剂.缓凝型---糖蜜类.10.解:配制强度MPaCtffVkcucu9.35%10645.11301,,甲.,,,,),(7.44%20645.11308.39%15645.1130,0,,,则甲的水泥用量最少最小甲的配制强度一定及且甲丙乙cucececucucufWfBABWCfAfMPafMPaf11.解:混凝土混凝土混凝土混凝土3333/868.0240060.05.45.21%5.25.4%45.260.0/10308.0240060.05.45.21%)5.21(5.4/5808.0240060.05.45.21%)41(5.2/2238.0240060.05.45.211mkgmmkgmmkgmmkgmwgsc12.解:调整后:混凝土混凝土混凝土混凝土或基准配合比为则基基基基基3,,3,3,3,/2266.0/119023806.072.51.189.872.51.18/58523806.072.51.189.872.59.8/376238060.072.51.189.872.572.560.0:16.3:56.1:1)6.072.5(:1.18:9.8:72.5::::1.189.860.0/72.5%)101(2.5mkgmmmkgmmkgmmkgmmmmmKgmKgmCWKgmcwgscwgscgsc13.答:(1)大体积混凝土;选用缓凝剂,可减缓水泥水化放热,利于降低混凝土的内外温差和温度应力.(2)高强度混凝土;选用高效减水剂,在保持流动性和水泥用量不变条件下,可显著降低用水量,降低水灰比,提高强度效果显著.(3)C35泵送混凝土;选用泵送剂或M剂.可在提高混凝土流动性的同时,改善混凝土的粘聚性和保水性,并有缓凝效果,可减小混凝土的坍落度损失.(4)混凝土预制构件;选用早强剂.可提高早期强度,提高生产效率.(5)抢修及喷锚支护的混凝土;选用速凝剂.可使混凝土在几分钟内快速凝结,1小时即可达到一定强度.(6)有抗冻要求的混凝土;选用引气剂.可在混凝土内引入大量独立均匀分布的微小气泡,阻断毛细孔渗水通道,降低混凝土的吸水率,显著提高混凝土的抗冻性.第四章砂浆1.答:新拌砂浆的技术要求为流动性和保水性;新拌混凝土的技术要求包括流动性,粘聚性和保水性三个方面.因为砂浆中无粗骨料,因此,不存在分层离析现象,即粘聚性要求.第五章钢材与铝合金1.常温下钢材有哪几种晶体组织,各有何特性?答:常温下,钢的晶体组织:(1)铁素体:塑性和韧性好,但强度和硬度低;(2)珠光体:既有一定的塑性和韧性,又有一定的硬度,且强度较高;(3)渗碳体:硬度高,但塑性和韧性极差,强度较低.2.简述钢中含碳量,晶体组织与性能三者之间的内在联系.答:钢中含碳量在0.02-0.77%范围内增大时,钢中铁素体含量降低,珠光体含量增加,同时,钢的强度和硬度增大,但塑性和韧性降低;含碳量为0.77%时,钢中晶体组织全部为珠光体.含碳量在超过1%后增大时,钢中珠光体含量降低,渗碳体含量增加,且钢的强度,塑性和韧性降低,硬度增大.3.什么是屈强比?对选用钢材有何意义?答:屈强比是指钢材的屈服强度与抗拉强度的比值.屈强比过大,钢的利用率高,但安全系数低;屈强比过小,钢的安全系数高,但利用率低,不经济.因此,一般,钢的屈强比取值为:0.60-0.75,兼顾了安全性和经济性.4.什么叫冷加工强化和应变时效?各对钢材性能有何影响?答:冷加工强化:常温下对钢进行的拉或拔等机械加工,使钢产生一定的塑性变形,从而提高钢的屈服强度,但钢的塑性和韧性降低的现象.应变时效:冷加工后的