第一章---土木工程材料的基本性

第一章土木工程材料的基本性1、当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？答：当材料的孔隙率增大时，各性质变化如下表：密度表观密度强度吸水率搞冻性导热性2、烧结普通粘土砖进行抗压实验，测得浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖的饱水抗压强度和干燥抗压强度各多少？是否宜用于建筑物中常与水接触的工程结构物？答：根据f=P/Af=183kN/115mm*120mm=13.3MPaf’=207kN/115mm*120mm=15MPa是否适宜用于常与水接触的工程结构物要看设计强度是多少，如果要求就MU10的砖，就合适了，如要求MU15的砖，就不适宜了3、块体石料的孔隙率和碎石的空隙率各是如何测定？了解它们各有何工程意义？答：装在定体积的容器中，加水。测量等加入多少水，就得出孔隙率了。块状石材则是浸水浸透，然后测量质量变化，根据吸水的质量，测量孔隙率。意义：有了孔隙率，才能计算石材本身密度；才知道致密情况；对级配，对夯填都有意义。4、某岩石的密度为2.75g/cm³，孔隙率为1.5%，今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为1560kg/m³。试求此岩石的表观密度和碎石的孔隙率。答：对于岩石，P=(V。﹣V)/V。=(1—ρ。/ρ)*100%所以ρ。=ρ—P*ρ=2.75—1.5%*2.75=2.70875g/cm³5、亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。6、什么是材料的耐久性？在工程结构设计时如何考虑材料的耐久性？答：1.材料的耐久性：材料在长期使用过程中，抵抗各种自然因素及有害介质的作用，保持其原有性能不变质和不被破坏的能力，称为材料的耐久性。2.首先要考虑影响耐久性的因素，作用于材料的自然因素和有害介质概括为三方面：物理作用：受干湿冷热冻融变化等，材料体积收缩或膨胀或产生内应力而开裂破坏。化学作用：材料在大气和环境水中的酸碱盐等溶液侵蚀下，逐渐发生质变而破坏。生物作用：昆虫，菌类的侵害建筑材料中的砖石、混凝土物理破坏为主；金属材料化学作用引起腐蚀为主；木材等天然建材，生物作用破坏为主。为提高材料耐久性，可根据实际情况和材料的特点采取相应的措施。以防为主。比如合理选用材料，减轻环境破坏的作用，提高材料的密实度，采用表面覆盖层等，从而达到目的第二章2.1、金属晶体结构中的微观缺陷有哪几种？它们对金属的力学性能会有何影响？金属晶体中的缺陷有三种类型：点缺陷、线缺陷、面缺陷三种缺陷。其中点缺陷包括空位、间隙原子、置换原子。线缺陷包括刃型位错、螺型位错。面缺陷包括晶体的表面、晶界、亚晶界、相界。他们对力学性能地影响：使得金属塑性、硬度以及抗拉压力显著降低等等。2.2金属材料有哪些强化方法？并说明其强化机理。冷加工：热处理：时效强化：包括自然强化和人工强化。由于缺陷处碳、氮原子富集，晶格畸变加剧，因而屈服强度提高。2.3试述钢的主要化学成分,并说明钢中主要元素对性能的影响钢材中除主要化学成分Fe铁以外，还含有少量的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、钛(TO、钒(V)等元素，这些元素虽含量很少，但对钢材性能的影响很大。碳是决定钢材性能的最重要元素，它影响到钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。当钢中含碳量在0.8％以下时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降；但当含碳量大于1.0％时，随含碳量增加，钢的强度反而下降。一般工程用碳素钢均为低碳钢，即含碳小于0.25％，工程用低合金钢含碳小于0.52％。钢中有益元素有锰、硅、钒、钛等，控制掺入量可冶炼成低合金钢。钢中主要的有害元素有硫、磷及氧，要特别注意控制其含量。磷是钢中很有害的元素之一，主要溶于铁素体起强化作用。磷含量增加，钢材的强度、硬度提高，塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，从而显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材可焊性显著降低，但磷可提高钢的耐磨性和耐蚀性。硫也是很有害的元素，呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，降低钢材的各种机械性能。由于硫化物熔点低，使钢材在热加工过程中造成晶粒的分离，引起钢材断裂，形成热脆现象，称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。氧是钢中有害元素，主要存在于非金属夹杂物中，少量熔于铁素体内。非金属夹杂物降低钢的机械性能，特别是韧性。氧有促进时效倾向的作用。氧化物所造成的低熔点亦使钢的可焊性变差第三章无机凝胶材料1、从硬化过程及硬化产物分析石膏及石灰属于气硬性凝胶材料的原理答：因为它们的硬化过程都是吸收空气中的二氧化碳，必须充分与空气接触才有可能吸收足够的二氧化碳使之达到硬化（钙化），所以它们属于气硬性胶凝材料。2、用于墙面抹灰时，建筑石膏与石灰比较，具有哪些优点?何故?答：建筑石膏：重量轻耐火性好隔音效果好的特点建筑石膏有很强的吸湿性（抗冻性与耐水性较差）只有在干燥环境中使用与水结合硬化速度快甚至可以在30min内达到终凝而且在硬化过程中由于体积膨胀使得石膏制品外观精美表面光滑石灰：吸水性吸湿性很强（在水化后就会去粘性）不要与易燃易爆物混放（水化放热易引起爆炸）石灰一般用于制造水泥配置砂浆以及配置三合土等地面材料石灰在硬化过程中会放出大量水分引起体积收缩造成干裂所以不能单独使用必须加入填充材料3、石灰硬化体本身不耐水,但石灰土多年后具有一定的耐水性,你认为主要是什么原因?答：因为石灰是氧化钙，在空气中与空气中的二氧化碳进行化学反应，生成致密的硬度高的碳酸钙，也就是石灰石，因此，多年后具有一定的耐水性。4、试述水玻璃模数与性能的关系答：模数低的固体水玻璃，较易溶于水，而模数越高，水玻璃的粘度越大，越难溶于水；模数低的水玻璃，晶体组分较多，粘结能力较差，模数升高，胶体组分增加，粘结能力增大。同一模数的水玻璃溶液，其浓度越大，粘结力越大、黏度越大。5、硅酸盐水泥有哪些矿物成分所组成？这些矿物成分对水泥的性质有何影响？它们的水化产物是什么？答：酸三钙3CaO·S3O2，硅酸二钙2Ca·SiO2，铝酸三钙3CaO·Al2O3，铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3，除主要熟料矿物外，还含有少量游离氧化钙，游离氧化镁和碱。c3s→3CaO.SiO2c2s→2Cao.SiO2c3a→3CaO.AL2O3c4af→4CaO.Al2O3.Fe2O3提高C3S含量→高强水泥和早强水泥提高C2S含量→低热水泥提高C3A和C4AF含量→快硬水泥水化产物：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。试说明以下各条原因：1.制造硅酸盐水泥时必须掺入适量石膏2.水泥必须具有一定细度3.水泥体积安定性不合格测定水泥标号、凝结时间和体积安定性时都必须规定加水量答：1于水泥熟料矿物中的C3A1.5用硅酸盐水泥时必须掺入适量的石膏。2硬化过程中还会产生较大的体积收缩。所以水泥粉磨必须有一定的细度。3严重的工程事故。所以水泥体积安定性必须46、现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如下表答：、强度增长速度：28d之前甲28d之后甲乙；水化热：甲乙。因为水泥强度的增C3S28天以后取决于C2SC3S和C3A的含量7、何谓水泥混合材料？它们可使硅酸盐水泥的性质发生哪些变化？这些变化在建筑上有何意义？答：它们可使硅酸盐水泥的性质发生如下一些变化早期性提高。(1)号硅酸盐水泥。适合早期强度要求不高的混凝。(2)合用于大体积混凝土工程。(3)(4)具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力。适用于与流动软水、具有压力的软水和含硫酸盐等腐蚀介质较多的水接触的混凝土工程。8、有下列混凝土构件和工程，请分别选用合适的水泥，并说明理由：1.现浇楼板、梁、柱2.蒸汽养护的混凝土预制构件3.紧急抢修的工程或紧急军事工程4.大体积混凝土坝、大型设备基础5.有硫酸腐蚀的地下工程6.海港码头答：1.选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，因这些水泥的凝结硬化快、强度高。2.选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和砌筑水泥，因这些水泥的蒸气养护效果好，蒸养有利于这些水泥的二次水化反应。3.选用高铝潺潺经，快硬水泥。应该两种漂泊异乡硬化快，早强高，3d龄期的强度即等于同等级其他水泥28d龄期的强度。4.选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、水工硅酸盐水泥中的低热矿渣水泥、中热硅酸盐水泥张低热徽膨胀水泥经，因这些水泥水华时放热量都很小。5.最好选用高铝水泥、抗硫酸盐水泥，也可选用矿渣水泥经、复合水泥，因这些水泥的抗硫酸盐侵蚀性好。6.最好选用高铝水泥张抗硫酸盐水呢，也可选用矿渣水泥经、复合水泥，因这些水泥的抗硫酸盐侵蚀性好。10、在硅酸盐水泥中，采用不同的水泥施工时应分别注意哪些事项？为什么？答：不同种类的水泥、不同厂家的水泥、不同级配的水泥均不能混用！混用后安定性会不合格而造成严重后果。普硅水泥在冬季施工中主要要考虑防冻性，0度至-2度时要掺加防冻剂，低于-2度时要采用蒸养等措施；而在夏季施工中主要考虑浇水养护，气温高或风大时要加铺塑料膜或草垫等保水措施。11、当不得不采用普通硅酸盐水泥进行大体积混凝土施工时，可才去哪些措施来保证工程质量？答：1、砼中加粉煤灰、外加剂，以最大限度减少单位砼中水泥用量。2、砼浇筑分层进行，每层浇筑厚度不大于500为宜，二次浇筑在第一层砼快初凝时浇。3、加强砼表面搓平次数。4、及时充分养护并延长养护时间。第四章4.1普通混凝土的基本组成材料有哪些？各自在混凝土中起什么作用？答：普通混凝土的基本组成材料有：水泥、砂、石子、水。水泥与水构成水泥浆，在混凝土中起润滑及胶结作用，砂、石在混凝土中起骨架作用。4.2何谓骨料级配何谓骨料级配何谓骨料级配何谓骨料级配？如何判断细骨料的级配是否良好如何判断细骨料的级配是否良好如何判断细骨料的级配是否良好如何判断细骨料的级配是否良好？答：骨料（砂的颗粒）级配，即表示骨料大少颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减少砂粒之间的空隙。砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。细度模数（Uf）越大，表示砂越粗，细度模数范围：Uf在3.7～3.1为粗砂，Uf在3.0～2.3为中砂，Uf在2.2～1.6为细砂4.3答：混凝土是由胶凝材料（水泥）、细骨料（如砂子）、粗骨料（石子）及必要时掺入的化学外加剂与矿物混合材料按一定比例混合，经搅拌成塑状拌和物，随着时间逐渐硬化，具有强度特性的块体。正是由于混凝土它是一种多相的、分散的复合材料，所以，若其中一项原材料达不到要求或比例不合适，均会对整个混凝土造成影响，从而引起混凝土的质量下降，浇筑以后很容易出现裂纹，甚至坍塌的现象细度模数相同但是级配不一定相同级配相同则细度模数不一定相同4.44.5骨料有哪几种含水状态？为何施工现场必须经常测定骨料的含水率？答：骨料的含水状态有饱合面干与天然含水,所测的含水率是指天然含水.饱和含水=天然含水-材料吸水率.4.6简述减水剂的作用机理，并综述混凝土掺入减水剂可获得的技术经济效果答：减水剂的作用机理：当水泥加水拌合后，浆体显得较干稠，流动性较小。当在水泥浆体中加入减水剂后，由于减水剂的表面活性作用，一方面游离水被释放出来，增大了水泥颗粒与水的接触表面，从而增大了拌合物的流动性，另一方面不但水泥水化可更充分，有利于提高强度，而且由于水泥颗粒表面形成的溶剂化水膜的增厚，增加了水泥颗粒间的滑动能力，这就是减水剂的吸附分散、润湿、润滑作用的效果。获得的技术经济效果：1．维持用水量合水灰比不变的条件下，可增大混凝土拌合物的流动性2．在维持拌合物流动性和水泥用量不变的条件下，可提高混凝土强度