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工程材料课后习题答案


土木工程材料课后习题 第一章
2、当某种材料的孔隙率增大时,表 1-7 内其他性质如何变化?(用符号表示:↑增 大、↓下降、-不变、?不定) 表 1-7 孔隙率增大时,材料其他性质变化表 孔隙率 密度 表观密度 强度 吸水率 抗冻性 导热性 ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↓

3、什么是材料的耐水性?用什么表示?在材料选用时有什么要求? 材料长期在水的作用下不

被破坏,强度也不显著降低的性质称耐水性 用软化系数来表示 KR=fb/fg 工程中将 KR>0.85 的材料看做是耐水材料,可以用在水中或潮湿环境中的重要结构; 用于受潮较轻或次要结构时,材料的 KR 值也不得低于 0.75 4、材料发生渗水和冻融破坏的主要原因是什么?如何提高材料的抗渗性和抗冻性? 材料的孔隙率大,孔径大、开口并连通的空隙多、强度低是发生渗水和冻融破坏的主 要原因。 工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、减少裂缝或进行憎水处 理等方法提高材料的抗渗性。 工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、提高材料的强度等方法 提高材料的抗冻性。 5、什么是材料的导热性?用什么表示?一般如何利用孔隙提高材料的保温性能? 导热性是指材料传导热量的能力。用导热系数来表示。 减少开口孔隙率,提高闭口孔隙率比例。 7、什么是材料的耐久性?通常用哪些性质来反映? 材料的耐久性是指其在长期的使用过程中,能抵抗环境的破坏作用,并保持原有性质 不变、不破坏的一项综合性质。 通常用抗渗性、抗冻性、抗老化和抗碳化等性质。 8、某工地有砂 50t,密度为 2.65g/cm3,堆积密度为 1450kg/m3;石子 100t,密 度为 2.70g/cm3,堆积密度为 1500kg/m3.试计算砂石的空隙率,若堆积高度为 1.2m,各需要多大面积存放? 砂:绝对密实体积 V1=50*1000/2650=18.87m3 自然状态下的体积 V2=50*1000/1450=34.48m3 砂的空隙率为 P1=(34.48-18.87)/34.48=45.28% 存放面积为 S1=3*34.48/1.2=86.2m2 石:绝对密实体积 V3=100*1000/2700=37.04m3 自然状态下的体积 V4=100*1000/1500=66.67m3 砂的空隙率为 P2=(66.67-37.04)/66.67=44.44% 存放面积为 S2=3*66.67/1.2=166.675m2

第二章

3、花岗石和大理石各有何特性及用途? 花岗石特性:(1)、密度大。(2)、结构致密,抗压强度高。(3)、孔隙率小, 吸水率低。(4)、材质坚硬。(5)、装饰性好。(6)、耐久性好。

用途:用于高级建筑结构材料和装饰材料 大理石特性:(1)、密度大。(2)、结构致密,抗压强度高。(3)、孔隙率小, 吸水率低。(4)、硬度不大。(5)、装饰性好。(6)、抗风化性差。(7)、耐久 性好。 用途:大理石荒料经锯切、研磨和抛光等加工工艺可制作大理石板材,主要用于建筑 物室内饰面。 4、选择天然石材的基本原则是什么? (1)、力学性能。根据材料建筑物中不同的使用部位和用途,选用满足强度、硬度等 力学性能的石材。 (2)、耐久性。要跟据建筑物的重要性和使用环境,选用耐久性良好的石材。 (3)、装饰性。用于建筑物饰面的石材,选用时必须考虑其色彩、质感及天然纹理与 建筑物周围环境的协调性,以取得最佳装饰效果,充分体现建筑物的建筑美。 (4)、经济性。由于天然石材密度大、开采困难、运输不便、运费高,应综合考虑地 方资源,尽可能做到就地取材,以降低成本。

第三章

2、试简述建筑石膏的特性及用途。为什么说石膏制品是有发展前途的建筑材料? 特性:(1)、凝结硬化快。(2)、硬化时体积微膨胀。(3)、硬化后孔隙率大, 表观密度和强度较低。(4)绝热、吸声性良好。(5)、防火性能良好。(6)、有 一定的调湿调温性。(7)、耐水性、抗冻性差。(8)、加工性和装饰性好。 用途:用来制作各种石膏板、各种建筑艺术配件及建筑装饰、彩色石膏制品、石膏 砖、空心石膏砌块、石膏混凝土、粉刷石膏和人造大理石等。另外,石膏也作为重要 的外加剂,用于水泥及硅酸盐制品中。 4、水玻璃有哪些特性?在工程中有哪些用途? 特性:(1)、良好的粘结性。(2)、很强的耐酸性。(3)、较好的耐高温性。 用途:(1)、涂刷建筑材料表面,提高密实度和抗风化能力。 (2)、配置成耐热砂浆和耐热混凝土 (3)、配置成耐酸砂浆和耐酸混凝土 (4)、加固地基。 (5)、以水玻璃为基料、配制各种防水剂。 (6)、在水玻璃中加入 2-5 中矾,能配制各种快凝防水剂。 (7)、配制水玻璃矿渣砂浆,修补砖墙裂缝。 5、哪种气硬性胶凝材料可用来加固软土地基?说明其机理。 块状生石灰可用来加固含水的软土地基。它是在桩孔内灌入生石灰块,利用生石灰吸 水熟化产生体积膨胀的特性来加固地基。

第四章

2、硅酸盐水泥熟料的主要矿物是什么?各有什么水化硬化特性? 硅酸三钙、简称 C3S 硅酸二钙、 简称 C2S 铝酸三钙、简称 C3A 铁铝酸四钙、简称 C4AF

熟料矿物的水化硬化特性 强度 矿物名称 C3S C2S C3A C4AF 水化速率 快 慢 最快 快 28d 水化热 多 少 最多 中 凝结硬化速率 快 慢 最快 快 早期 高 低 低 低 后期 高 高 低 低 耐化学侵蚀性 中 良 差 优

3、什么是非活性混合材料和活性混合材料?将它们掺入水泥中各起什么作用? 非活性材料:在常温下,加水拌和后不能与水泥、石灰或石膏发生化学反应的混合材 料称为非活性混合材料,又称填充性混合材料。 活性混合材料:在常温下,加水拌和后能与水泥、石灰或石膏发生化学反应,生成具 有一定水硬性的胶凝产物的混合材料称为活性混合材料。 加入水泥中的作用:提高水泥产量、降低生产成本、降低强度等级、减少水化热、改 善耐酸腐蚀和和易性等。活性材料的加入可产生与非活性混合材料相同的作用。 4、硅酸盐水泥中加入石膏的作用是什么?膨胀水泥中加入石膏的作用是什么? 硅酸盐水泥中加入石膏的作用是:延缓水泥的凝结时间,以满足水泥施工性能的要 求。 5、通用硅酸盐水泥有哪些品种?各有什么性质和特点? (1)、硅酸盐水泥 (2)、普通硅酸盐水泥:1、早期强度高。2、水化热大。3、抗冻性好。4、碱度高 抗碳化能力强。5、耐腐蚀性差。6、干燥收缩小。7、耐热性差。 (3)、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥共同特性:1、凝结硬化慢、 早期强度低和后期强度增长快。2、水化热低。3、抗冻性差,耐磨性差。4、抗碳化 能力差。5、耐腐蚀性能强。6、温度敏感性高,适宜高温湿热养护。 个别特性:1、矿渣水泥:耐热性好。2、火山灰水泥:抗渗性好。3、粉煤灰水泥: 抗裂性好。4、复合水泥:早强较高,性能略优于前三种,应用广泛。 6、什么是水泥的体积安定性?如何检验安定性?安定性不良的主要原因是什么? 安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 用煮沸法检验,煮沸法包括试饼法和雷氏法。 安定性不良的主要原因是水泥熟料中存在过多的游离氧化钙(f-CaO),水泥中含有过 多的游离氧化镁(f-MgO),以及水泥中存在过多的三氧化硫(SO3) 9、硅酸盐水泥的腐蚀有哪些类型?如何防止水泥石的腐蚀? 1、软水腐蚀。2、盐类腐蚀。3、酸类腐蚀。4、强碱腐蚀。

防止:(1)、合理选用水泥品种。(2)、提高水泥石的密实度,改善孔隙结构。 (3)通过表面处理,形成保护层。 11、试述铝酸盐水泥的矿物组成、水化产物及特性。使用时注意哪些事项? 矿物组成:铝酸一钙 水化产物:CAH10、C2AH8、C3AH6 由于铝酸盐水泥的后期倒缩,所以,不宜用于长期承重的结构及处于高温高湿环境的 工程。

第五章

5.简述骨料的主要有害物质及其危害 有害物质包括云母、轻物质、有机物、硫化物、及硫酸盐、氯盐等。 云母会降低混凝土拌合物的和易性,也会降低混凝土的拌合物的和易性,也会降低混 凝土的强度和耐久性。轻物质会降低混凝土的整体性、强度和耐久性。有机物会延缓 水泥的水化降低混凝土的强度,尤其是早期强度。硫化物及硫酸盐会引起混凝土膨胀 开裂。氯盐会引起混凝土开裂。 6.何为混凝土减水剂?种类、作用机理和掺入混凝土可获得的技术经济效果. 减水剂是指在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下,能减少拌和用水量的外加剂。 种类:1.根据化学成分分为:木质素系、树脂系、糖蜜系、腐殖酸系、聚羧酸系 和、、、系。2.根据减水效果:普通减水剂和高效减水剂。3.根据对混凝土凝结时间的 影响:标准型、早强行和缓凝型。4.根据是否在混凝土中引入空气:引气剂和非引气 剂。5.根据外形可分为粉体型和液体型。 作用机理:减水剂之所以能减水,是由于它是一种表面减水剂。其分子有亲水基团和 憎水基团两部分组成,与其他物质接触时会定向排列,水泥加水拌合后,由于颗粒之 间分子凝聚力作用,会形成絮凝结构,将一部分拌合用水包裹在絮凝结构内,从而使 混凝土拌合物流动性降低。当水泥中加入减水剂后,减水剂的憎水基团定向吸附于水 泥颗粒表面,使水泥颗粒表面有相同的电荷,产生静电斥力,使水泥颗粒相互分开, 絮凝结构解体,释放出游离水,从而增大了混凝土拌合物的流动性。另外减水剂还能 在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶化剂水膜,这层水膜是很好的润滑剂,有利于水泥 颗粒的滑动,从而使混凝土拌合物的流动性进一步提高。 技术经济效果:1.在拌和物用水量不变时,混凝土流动性显著增大,混凝土拌合物坍 落度可增大 100——200mm。2.保持混凝土拌合物坍落度合水泥用量不变,减水 5%30%,混凝土强度可提高 5%-25%,特别是早期强度会显著提高。3.保持混凝土强度不 变时,可节约水泥用量 5%-25%。 7、引气剂掺入混凝土中对混凝土性能有何影响?引气剂的掺量是如何控制的? 引气剂可以改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土的抗渗性和抗冻性,但强度有所 降低。 引气剂的掺量是根据骨料的最大颗粒以及混凝土的含气量的多少来控制的。 8、略 11.普通混凝土和易性的含义是什么?如何测定?影响它的主要因素? 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作、不发生分层、离析、泌水等现象,以获得质 量均匀、密实的混凝土的性能。 包括流动性、粘聚性和保水性三个方面的含义

(1)、流动性是指混凝土拌合物在自重或施工机械振捣的作用下,能产生流动,并均 匀密实地充满模板的性能。 (2)、粘聚性是指混凝土拌合物内部各组分之间具有一定的粘聚力,在运输和浇筑过 程中不致产生分层离析的性能。 (3)、保水性是指混凝土拌合物具有保持内部水分不流失,不致产生严重泌水现象的 性能。 方法:用坍落度筒法维勃稠度法测定 影响因素(1)、胶凝材料浆体数量和水胶比。(2)、砂率。(3)、组成材料的性 质。 12.何谓恒定需水量法则?该法则对确定混凝土配合比有何意义? 在配制混凝土时,当所用粗、细骨料的种类及比例一定时,如果单位用水量一定,即 使水泥用量有所变动时,混凝土的流动性大体保持不变,这一规律称为恒定需水量 法。运用于配合比设计,能得到既满足拌合物和易性要求,又满足混凝土强度要求的 混凝土。 13.什么是合理砂率?采用合理砂率有何技术及经济意义? 合理砂率:在用水量及水泥用量一定的情况下,能使混凝土拌合物获得最大流动性的 砂率。 在保持混凝土拌合物坍落度基本相同的情况下,合理砂率能使水泥浆的数量减少,从 而节约水泥用量。 14.什么是立方体抗压强度、立方体抗压强度标准值、强度等级、设计强度和配制强 度? 1.指按标准方法制作的,标准尺寸为 150mm*150mm*150mm 的立方体试件,在标准 养护条件下,养护到 28d 龄期,以标准试验方法测得的抗压强度值。2.指按照标准方 法制作养护边长为 150mm 的立方体试件,在 28d 龄期或设计规定龄期内,以标准方 法测得的具有 95%保证率的抗压强度。3.混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度。 15.名词解释 自然养护:混凝土在自然条件下于一定时间内使混凝土保持湿润状态的养护。 标准条件养护:将混凝土放在(20±2)度,相对湿度为 95%以上的标准养护室或 (20±2)度的不流动的 Ca(OH)2 饱和溶液中进行的养护。 蒸汽养护:将混凝土放在近 100 度的常压蒸汽中进行的养护。 蒸压养护:将混凝土放在 175 度及 8 个大气压的压蒸釜中进行的养护。 同条件养护:将用于检查混凝土实体强度的试件,置于混凝土实体旁,试件与混凝土 实体在同一温度和湿度条件下进行的养护。 16、影响混凝土强度的主要因素有哪些?可采取什么措施来提高混凝土材料? 1、胶凝材料强度和水胶比的影响。2、骨料的影响。3、养护温度和湿度的影响。4、 龄期和强度的影响。 选用强度等级较高的水泥、减少骨料中的有害杂质、采用良好的骨料级配、采用合理 的高温养护和湿度养护、龄期调整。 17、混凝土施工时禁止随意向混凝土拌合物中加水,试从理论上分析加水对混凝土质 量的危害。它与成型后的洒水养护有无矛盾?为什么? 在混凝土施工过程中,随意向混凝土拌合物中加水,会使混凝土水胶比增大,导致混 凝土强度的严重下降,所以混凝土施工时禁止随意向混凝土拌合物中加水。不矛盾。

洒水养护是指用草帘等将混凝土覆盖,经常洒水使其保持湿润。洒水养护是为了保证 混凝土强度正常发展和防止失水过快引起的收缩干裂而导致的强度降低。 18、混凝土有哪几种变形?这些变形对混凝土结构有何影响? (1)、化学收缩。对混凝土的结构没有破坏作用,混凝土的化学收缩是不可恢复的。 (2)、干湿变形。湿涨对混凝土无危害。干缩变形在重新吸水后大部分可以恢复,但 不能完全恢复。 (3)、碳化收缩。会导致混凝土表面产生微细裂纹。 (4)、温度变形。严重时使混凝土产生裂缝。 19、试述混凝土产生干缩的原因。影响混凝土干缩值大小的主要因素有哪些? (1)、原因:混凝土在空气中硬化时,首先失去自由水;继续干燥时,毛细管水蒸 发,使毛细孔中形成负压产生收缩;再继续收缩干燥则吸附水蒸发,引起凝胶体失水 而收缩。以上这些作用导致混凝土产生干缩变形。 (2)、因素:1)、混凝土中水泥石是引起干缩的主要成分,骨料起限制收缩的作 用,孔隙的存在加大收缩。2)水泥的细度及品种对混凝土的干缩也产生一定的影响。 20、当进行大体积混凝土施工时,可采取那些措施来防止温度裂缝? (1)、采用低热水泥(如矿渣水泥、粉煤灰水泥、大坝水泥等)和尽量减少水泥用 量,以减少水泥水化热。 (2)、在混凝土拌合物中掺入缓凝剂、减水剂和掺合料,降低水泥水化速度,使水泥 水化热不至于在早期过分集中放出。 (3)、预先冷却原材料,用冰块代替水,以抵消部分水化热。 (4)、在混凝土中预埋冷却水管,从管子的一端注入冷水,冷水流经埋在混凝土内部 的管道后,从另一端排出,将混凝土内部的水化热带走。 (5)、在建筑结构安全许可的条件下,将大体积化整为零施工,减轻约束和扩大散热 面积。 (6)、表面绝热,调节混凝土表面温度下降速率。 21、影响混凝土耐久性的关键因素是什么?怎样提高混凝土的耐久性? 影响因素:1)、混凝土的抗渗性。2)、混凝土的抗冻性。3)、混凝土的碳化。 4)、混凝土的碱-骨料反应。5)、混凝土的表面磨损。 提高措施:1)合理的选择水泥品种,使其与工程环境相适应。2)采用较小水灰比和 保证水泥量。3)选择质量好、级配合理的骨料和合理砂率。4)掺用适量的引气剂和 减水剂。5)加强混凝土的质量的生产控制 22、何谓碱-骨料反应?产生碱-骨料反应的条件是什么?防止措施是什么? 碱骨料反应是指混凝土中的碱与具有碱活性的骨料之间的反应。 条件:1)混凝土中含有过量的碱(Na2O+K2O) 2)碱活性骨料占骨料总量的比例大于 1%。 3)潮湿环境。 措施:1)尽量采用非活性骨料。 2)当确认为碱活性骨料又非用不可时,则要严格控制碱含量。 3)在水泥中掺入火山灰质混合材料。 4)在混凝土中掺入引气剂或引气减水剂。 5)在混凝土中掺入碱-骨料反应抑制剂。 23、略 24、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?

含水状态:干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状态。 原因:因为细骨料的自然堆积体积会随含水率的变化而增大或减 小。

第六章
1.影响砌筑砂浆抗压强度的主要因素有哪些? 砂浆的组成材料,配合比,施工工艺,基面材料的吸水率。 2.判断题 (1)当砂浆原材料种类及比例一定时,其流动性主要取决于单位用水量(对 ) (2)配制砌筑砂浆和抹面砂浆应选用中砂,不宜选用粗砂。( 对) (3)用于多孔吸水基面的砌筑砂浆,其强度大小主要取决于水泥强度的等级和水泥用 量,与水灰比的关系不大。(对 ) (4)配制 1m3 砂浆,所用砂子亦为 1m3。(错 )

第七章

2.P193 3.什么是屈强比?对选用钢材有何意义? 屈服点与抗拉强度的比值叫屈强比,能反映钢材的安全可靠程度和利用率。屈强比越 小,表明材料的安全性和可靠性越高,结构越安全。 4.伸长率表示钢材的什么性质?如何计算?对同一钢材来说,A 和 A11.3 哪个值大? 为什么? 伸长率表示拉伸试验的塑形指标,A=(Lu-L0)/L0*100%,A>A11.3,P195 5.何谓冷脆性和脆性转变温度?它们对选用钢材有何意义? 冲击韧性随温度的降低而下降,开始时下降缓慢,当达到一定温度范围时,突然下降 很快而呈脆性。这种性质称为钢材的冷脆性,这时的温度称为脆性转变温度。 8.冷加工和时效性对钢材性能有何影响? 对钢材进行冷加工强化与时效性处理的目的是提高钢材的屈服强度,以节约钢材。 9.钢材的腐蚀与哪些因素有关?如何对钢材进行防腐和防火处理? 防腐蚀:表面刷漆,表面镀金属,采用耐候钢 防火:防火涂料包裹法,不燃性板材包裹法,实心包裹法 10.解释钢号 Q235AF,Q235D 代表的意义,并比较两者在性能和应用上的异同。 Q 是钢材屈服强度“屈”首字母,235 是屈服强度值(MPa),A 不要求冲击韧性,F 沸腾钢,D—要求-20°冲击韧性;P205~P206 11.热轧钢分为几个等级?各级钢筋有什么特性和用途? 8 个等级;P208~P209 12.工地上为何常对强度偏低而塑形偏大的低碳盘条钢筋进行冷拉? 使之产生一定的塑形变形,冷拉后的钢筋不仅屈服强度提高,同时还增加钢筋长度, 因此冷拉是节约钢材的一种措施。钢材经冷拉后屈服阶段缩短,伸长率减小,材质变 硬。

第 8 章 墙体材料
5、什么是蒸压蒸养砖?常见的蒸压蒸养砖有几种?它们的强度等级如何划分?在工程 的应用要注意什么?

蒸压蒸养砖(又称硅酸盐砖)是以硅质材料和石灰为主要原料,必要时加入骨料和适 当石膏,经压制成型,湿热处理制成的建筑用砖。 分类 蒸压灰砂砖 蒸压(养)粉煤灰 砖 强度等级 MU25,MU20,MU15, MU10 MU30,MU25,MU20, MU15,MU10 应用注意事项 耐水性良好,抗流水冲刷的能力较弱,故 不能用于流水冲刷部位

1、用于基础或用于易受冻融和干湿交替 作用的建筑部位,必须使用一等或优等 品。 2、不得用于长期受热 200℃及受急冷急热 交替作用或有酸性介质侵蚀的建筑部位。 3、为避免或减少收缩裂缝的产生,用粉 煤灰砖砌筑的建筑物,应适当增设圈梁及 伸缩缝。 炉渣砖 MU25,MU20,MU15 1、可用于工业与民用建筑的墙体和基 础,但用于基础或用于易受冻融和干湿交 替作用的建筑部位必须使用 15 与 15 级之 上的砖。 2、不得用于长期受热 200℃以上,受急冷 急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位。 6、什么是砌块?常见的砌块有哪些?它们的性质特点有哪些? 砌块是用于砌墙的尺寸较大的人造块材,外形多为六面直角体,也有多种异形体。 常见的有普通混凝土小型砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块、加气混凝土砌块、石膏 砌块等。 具有适应性强,原料来源广,制作简单及施工方便等特点。

第9章 沥青及沥青混合料

石油沥青是石油、原油经蒸馏提炼出各种轻质油(如汽油、煤油和柴油等)及润滑油 以后的残留物,或经再加工而得的产品。 通常将石油沥青分为油分、树脂、沥青质 3 个主要组分 石油沥青技术性质: 粘滞性,低温性能(延性、脆性),感温性,耐久性,粘附性,施工安全性,防水性

第10章 防水材料的分类

卷材分类:沥青防水卷材,高聚物改性沥青防水卷材,合成高分子防水卷材 SBS 卷材适用于工业与民用建筑的屋面和地下防水工程,尤其适用于较低气温环境的 建筑防水。 APP 卷材适用于工业与民用建筑的屋面和地下防水工程,以及道路、桥梁等建筑物的 防水,尤其适用于较高气温环境的建筑防水。 目前最具代表性的合成高分子防水卷材有聚氯乙烯防水卷材和氯化聚乙烯—橡胶共混 防水卷材。


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