鄧德華版中南大學土木工程材料課后習題及答案

鄧德華版中南大學土木工程材料課后習題及答案鄧德華版中南大學土木工程材料課后習題及答案 第一章 1 試述材料成分 結構和構造對材料性質的影響 參考答 案材料的成分對性質的影響材料的組成及其相對含量的變化 不僅 會影響材料的化學性質 還會影響材料的物理力學性質 材 料的成分不同 其物理力學性質有明顯的差異 值得注意的是 材料中某些成分的改變 可能會對某項性質引起較 大的改變 而對其他性質的影響不明顯 材料的結構對性質的影響材料的結構是決定材料物理性能的重要因 素 可分為微觀結構和細觀結構 材料在微觀結構上的差異影響到材料的強度 硬度 熔點 變形 導熱性等性質 可以說材料的微觀結構決定著材料的物理力學性能 材料的構造對性質的影響材料的構造主要是指材料的孔隙和相同或 不同材料間的搭配 不同材料適當搭配形成的復合材料 其綜合性能優(yōu)于各個單一材料 材料的內部孔隙會影響材料的強度 導熱性 水滲透性 抗凍性等 總之 材料的組成 結構與構造決定了材料的性質 材料的組成 結構與構造的變化帶來了材料世界的千變萬化 2 試述材料密度 表觀密度 孔隙率的定義 測定方法及相互關 系 密度與視密度的區(qū)別何在 參考答案密度是指材料在密實狀態(tài)下單 位體積的質量 測定方法將材料磨細成粒徑小于0 25mm的粉末 再用排液法測得其 密實 體積 用此法得到的密度又稱 真密度 表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質量 測定方法對于外形規(guī)則的塊體材料 測其外觀尺寸就可得到自然體 積 對于外觀不規(guī)則的塊體材料 將其加工成規(guī)則的塊體再測其外觀尺 寸 或者采用蠟封排液法 孔隙率P材料中的孔隙體積與總體積的百分比 相互關系土木工程材料的基本性質 密度與視密度區(qū)別某些散粒材 料比較密實 其內部僅含少量微小 封閉的孔隙 從工程使用角度 來說 不需磨細也可用排液法測其 近似的密實體積 這樣測得的密 度稱為 視密度 3 孔隙率及孔隙特征對材料的表觀密度 強度 吸水性 抗?jié)B性 抗凍性 導熱性等性質有何影響 參考答案對表觀密度的影響材 料孔隙率大 在相同體積下 它的表觀密度就小 而且材料的孔隙在自然狀態(tài)下可能含水 隨著含水量 的不同 材料 的質量和體積均會發(fā)生變化 則表觀密度會發(fā)生變化 對強度的影響孔隙減小了材料承受荷載的有效面積 降低了材料的 強度 且應力在孔隙處的分布會發(fā)生變化 如孔隙處的應力集 中 對吸水性的影響開口大孔 水容易進入但是難以充滿 封閉分散的 孔隙 水無法進入 當孔隙率大 且孔隙多為開口 細小 連通時 材料吸水多 對抗?jié)B性的影響材料的孔隙率大且孔隙尺寸大 并連通開口時 材 料具有較高的滲透性 如果孔隙率小 孔隙封閉不連通 則材料不 易 被水滲透 對抗凍性的影響連通的孔隙多 孔隙容易被水充滿時 抗凍性差 對導熱性的影響如果材料內微小 封閉 均勻分布的孔隙多 則導 熱系數就小 導熱性差 保溫隔熱性能就好 如果材料內孔隙較大 其內空氣會發(fā)生對流 則導熱系數就大 導 熱性好 4 材料的耐水性 吸水性 吸濕性 抗凍性 導熱性 熱容 抗 滲性的含義是什么 參考答案耐水性材料抵抗水破壞作用的能力稱 為耐水性 即材料經水浸泡后 不發(fā) 生破壞 同時強度也不顯著降 低的性質 指標軟化系數 吸水性材料與水接觸時其毛細管會吸收水分的性質 指標吸水率 吸濕性材料在潮濕空氣中吸收水分的性質 指標平衡含水率 抗凍性材料在吸水飽和狀態(tài)下 能經受多次凍融循 環(huán)作用而不被破壞 強度也不嚴 重降低的性質 指標抗凍等級 其劃分取決于材料在一定條件下經受凍 融而不被破 壞的次數 導熱性當材料兩面存在溫度差時 熱量會從溫度較高的一面?zhèn)鲗У?溫度較低的一面 的性質 指標導熱系數 熱容某塊材料在溫度升降1K時所放出或吸收的熱量 指標C 熱容 c 比熱容 m 材料質量 抗?jié)B性材料抵抗壓 力水或液體滲透的性質 指標滲透系數 5 材料的導熱系數 比熱容和熱容與建筑物的使用 功能有什么關系 參考答案材料的導熱系數小 建筑物的保溫隔熱 性能就好 如果建筑物圍護結構的熱容越大 則在氣溫變化較大時 能較好地 保持室內 溫度 6 試述材料的彈性 朔性 脆性和彈性磨量的意義 參考答案彈 性當撤去外力或外力恢復到原狀態(tài) 材料能夠完全恢復原來形狀的 性質 塑性當撤去外力或外力恢復到原狀態(tài) 材料仍保持變形后的形狀和 尺寸 并不產生裂縫的性質 脆性是材料在外力作用下不產生明顯變形而突然發(fā)生破壞的一種性 能 彈性模量晶體材料如金屬材料表現為線彈性 一些非晶體材料如玻 璃等也表現為線彈性 其應力與應變之比為常數 比值稱為彈性 模 量 它是衡量材料抵抗外力使其變形能力的一個指標 7 影響材料強度試驗結果的因素有哪些 強度與強度等級是否不 同 試舉例說明 參考答案試驗條件對材料強度試驗結果有較大的影響 其中主要有 試件的形狀和尺寸 試驗機的加載速度 試驗時的溫度和濕度 以1 及材料本身的含水狀態(tài)等 強度與強度等級不一樣 強度是一個具體值 而強度等級是一個等級范圍 如混凝土的強度等級為C30 那么屬于C30強度等級的 混凝土的實際 強度值有可能是30MPa或與30MPa接近的強度值 38 某地紅砂巖 已按規(guī)定將其磨細 過篩 烘干后稱取50g 用李氏瓶測得其體積為18 9cm 另有卵石經過清洗烘干后稱取1000g 將 其浸水飽和后用布擦干 又用廣口瓶盛滿水 連蓋稱得其質量為790g 然后將卵石裝入 再 連蓋稱得其質量為1409g 水溫為25 求紅砂巖及卵石的密度或視 密度 并注明哪個是密度或視密度 卵石的視密度 參考答案紅砂巖的密度 9 某多孔材料的密度為2 59g cm 取一塊稱得其干燥時質量為873g 同時量得體積為480cm 浸水飽和后取出擦干表面水分稱得質量為972g 求其質量吸水率 閉口孔隙率及開口孔隙率 參考答案質量吸水率 密實體積 孔隙體積 開口孔隙體積 閉口孔隙 體積 開口孔隙率 閉口孔隙率480 第二章無機膠凝材料 1 什么是氣硬性膠凝材料 什么是水硬性膠凝材料 參考答案氣 硬性膠凝材料只能在空氣中硬化 并且只能在空氣中保持或發(fā)展其 強度 如石膏 石灰等 水硬性膠凝材料則不僅能在空氣 中而且能 更好地在水中硬化 保持并發(fā)展其強度 如水泥 2 為什么說石膏是有發(fā)展前途的建材 參考答案石膏的主要優(yōu)點 是原料豐富 生產能耗低 不污染環(huán)境等 作為一種綠色建材已大 量用于室內的空間分隔和裝飾 建筑石膏硬 化時體積略有膨脹 這 一性能使得石膏制品表明光滑細膩線條清晰 具有很好的裝飾藝術 效果 建筑石膏還具有隔熱 保溫 不燃 不蛀 隔聲 可鋸 可 釘 污染小等良好性能 所以石膏是很有發(fā)展前途的建材 3 石膏制品有哪些 參考答案建筑石膏制品的種類較多 主要有 紙面石膏板 空心石膏條板 纖維石膏板 石膏砌塊和裝飾石膏制 品等 4 過火石灰 欠火石灰對石灰性能有什么影響 如何消除 參考 答案欠火石灰的產漿量較低 質量較差 欠火石灰的密度較大 表 面常被黏土雜質溶化時所形成的玻璃釉狀物包覆 因而消解很慢 在工程中過火石灰顆粒往往會在正常石灰硬化后繼續(xù)吸濕消解而發(fā) 生體積膨脹 降低石灰品質 影響工程質量 消除方法有將石灰經陳伏處理后再使用于工程 控制煅燒溫度在100 0 1200 之間 巖塊尺寸不宜過大 5 水玻璃的模數 濃度與性能有何關系 參考答案水玻璃中氧化 硅和氧化鈉的分子數比稱為水玻璃的模數 模數愈大 水玻璃的黏 度和粘結力愈大 也愈難溶解于水 同一模數 水玻璃溶液濃度越高 則粘結力也越大 6 水玻璃的硬化有何特點 參考答案水玻璃能與空氣中的二氧化 碳反應生產無定形的硅酸凝膠 隨著水分的揮發(fā)干燥 無定形硅酸 脫水轉變成二氧化硅而硬化 由于空氣中二氧化碳較少 反應進行很慢 因此水玻璃在實際使用 時常加入促硬劑以加速硬化 7 為什么菱苦土在使用時不能單獨用水拌和 參考答案菱苦土是 以天然菱鎂礦 主要成分為碳酸鎂 為主要原料 經煅燒后磨細而 得到的以氧化鎂為主要成分的白色或淺黃色粉末 當其單獨與水拌 和時會生產不溶于水的氫氧化鎂 而且氧化鎂也不溶于水 一般常 用氯化鎂 MgCl2 6H2O 水溶液作為調和劑 摻量為菱苦土的50 60 生成一種易溶于水的氧氯化鎂復鹽 xMgO y MgCl2 8H2O 和氫氧化鎂 8 判斷石膏 石灰 水玻璃與鎂氧水泥是氣硬性膠凝材料的理由是 什么 參考答案石膏 石灰 水玻璃與鎂氧水泥的硬化過程只能在 空氣中完成 并且也只能在空氣中保持或發(fā)展其強度 9 生產硅酸鹽水泥的主要原料有哪些 參考答案主要原料有石灰 質原料 如石灰石 黏土質原料 如黏土 頁巖 少量鐵粉 適量石膏 10 生產硅酸鹽水泥為什么要摻入適量石膏 參考答案水泥熟料中 的硅酸三鈣與水反應十分迅速 使得水泥熟料加水后迅速凝結 導 致來不及施工 所以為調節(jié)水泥的凝結時間 通 常在水泥中加入適量石膏 這樣 水泥加水后石膏迅速溶解與水化鋁酸鈣發(fā)生反應 生產針狀的晶體 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O 又稱為鈣釩石 沉積在水泥顆粒 表面形成保護膜 延緩了水泥凝結時間 11 試述硅酸鹽水泥的主要礦物成分及其對水泥性能的影響 參考 答案硅酸鹽水泥熟料中 C3A的水化和凝結硬化速度最快 但水化鋁 酸鈣的強度不高 C3S和C4AF的水化速度較快 凝結硬化速率2 也 較快 C3S的水化產物強度高 C4AF的水化產物強度不高 C2S水化 反應速度最慢 凝結硬化速率也慢 強度早期低 后期高 12 硅酸鹽水泥的主要水化產物有哪幾種 水泥石的結構如何 參 考答案主要水化產物是水化硅酸鈣和水化鐵酸鈣凝膠 氫氧化鈣 水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體 水泥石主要由固體 水泥水化 產物及未水化的殘存水泥內核 和孔 隙組成 凝膠是由尺寸很小的凝膠微粒與位于膠粒之間的凝膠孔組成 膠粒 的比表面積大 可強烈地吸附一部分水分 此水分與填充膠孔的水 分稱為凝膠水 毛細孔中的水分稱為毛細水 毛細水的結合力較弱 脫水溫度較低 脫水后形成毛細孔 13 試述水泥細度對水泥性質的影響 怎樣檢驗 參考答案水泥細 度直接影響到水泥的水化和凝結硬化 水泥顆粒越細 比表面積越大 則使水泥熟料的化學活性發(fā)揮得越 快 表現為水 泥的水化反應速度快 凝結硬化也快 但過細的水泥 不宜久存 硬化時收縮比較大 細度的檢驗方法通常用篩分法或比表面積法來測定 篩分法以80um 方孔篩的篩余量表示 比表面積法以1kg質量材料所具有的總表面積 m2 kg 來表示 14 造成硅酸鹽水泥體積安定性不良的原因有哪幾種 怎樣檢驗 參考答案造成水泥體積安定性不良 一般是由熟料中所含游離氧化 鈣游離氧化鎂過多或摻入石膏過多等原因所造成 國家標準規(guī)定 由 游離的氧化鈣過多引起的水泥體積安定性不良可 用雷氏法或試餅法檢驗 試餅法是用標準稠度的水泥凈漿做成試餅 經恒沸3小時后用肉眼觀 察未發(fā)現裂紋 用直尺檢驗沒有彎曲 雷氏法是用雷氏夾中的水泥 漿經沸煮三小時后的膨脹值 15 試述硅酸鹽水泥的強度發(fā)展規(guī)律及影響因素 參考答案強度發(fā) 展規(guī)律為水泥的水化和凝結硬化從顆粒表面深入到內部是有一個時 間過程的 水化速度開始比較快 強度發(fā)展也比較 快 以后逐漸減 慢 不同水泥的強度發(fā)展不完全相同 摻較多活性混合材料的硅酸鹽水 泥早期強度比較低 后期增進率高 16 在下列工程中選擇適宜的水泥品種 1 現澆混凝土梁 板 柱冬季施工硅酸鹽水泥 普通硅酸鹽水泥 2 高層建筑基礎底板 具有大體積混凝土和抗?jié)B要求 礦渣水泥 和粉煤灰水泥 3 南方受海水侵蝕的鋼筋混凝土工程礦渣水泥和火山灰水泥 4 高爐煉鐵爐基礎鋁酸鹽水泥 5 高強度預應力混凝土梁硅酸鹽水泥和普通水泥 6 地下鐵道普通水泥 火山灰水泥和粉煤灰水泥 7 東北某大橋的沉井基礎及橋梁墩臺礦渣水泥 火山灰水泥和粉 煤灰水泥 17 參考答案18硅酸鹽水泥石腐蝕的類型有哪幾種 產生腐蝕 的原因是什么 防止腐蝕的措施有哪些 參考答案腐蝕的類型有軟 水侵蝕 溶出性侵蝕 軟水能使水化產物中的Ca OH 2溶解 并促使 水泥石中其它水化產物發(fā)生分解 鹽 類腐蝕硫酸鹽先與水泥石結構 中的Ca OH 2起置換反應生產硫酸鈣 硫酸鈣再與水化鋁酸鈣反應生 成鈣釩石 發(fā)生體積膨脹 鎂鹽與水泥石中的Ca OH 2反應生成松軟 無膠凝能力的Mg OH 2 酸類腐蝕CO2與水泥石中的Ca OH 2反應生成 CaCO3 再與含碳酸的水反應生成易溶于水的碳酸氫鈣 硫酸或鹽酸 能與水泥石中的Ca OH 2反應 強堿腐蝕鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水 泥遇到強堿也會產生破壞 腐蝕的防止措施 根據工程所處的環(huán)境 選擇合適的水泥品種 提高水泥石的密實程度 表明防護處理 19 硅酸鹽水泥檢驗中 哪些性能不符合要求時 則該水泥屬于不 合格品 哪些性能不符合要求時則該水泥屬于廢品 怎樣處理不合格 品和廢品 參考答案國家標準規(guī)定硅酸鹽水泥性能中 凡氧化鎂 三氧化硫 初凝時間 安定性中任一項不符合標準規(guī)定時均為廢品 廢品應嚴 禁出廠 使用 凡細度 終凝時間 不溶物和燒失量中的任何一項不符合規(guī)定或混 合材摻量超過最大限度和強度低于商品強度等級 標號 規(guī)定的指 標時稱為不合格品 水泥包裝標志中水泥品種 強度等級 工廠名稱和出廠編號不全也 屬于不合格品 不合格品可根據實際情況而決定使用與否 20 什么是活性混合材料和非活性混合材料 摻入硅酸鹽水泥中各 能起到什么作用 參考答案活性混合材料中有一定的活性組分 常 溫下能與水泥熟料水化時析出Ca OH 2的或在硫酸鈣的作用下生成具 有膠凝性質的穩(wěn)定 化合物 非活性混合材料與水泥礦物成分不起化學反應或化學反應很弱 在 水泥石中主要起填充作用 摻入硅酸鹽水泥中主要調節(jié)水泥強度等 級 增加產量 降低水化熱等 21 為什么摻較多活性混合材料的硅酸鹽水泥早期強度較低 后期 強度發(fā)展比較明顯 長期強度甚至超過同標號的硅酸鹽水泥 參考 答案摻較多活性混合材的硅酸鹽水泥中水泥熟料含量比較少 加水 拌和后 熟料先水化 水化后析出的Ca OH 2作為堿性激化劑激 化 活性混合材料水化 生成水化硅酸鈣和水化硫鋁酸鈣等水化產物 水化過程分兩步進行 早起強度較低而后期強度發(fā)展較快 22 與普通水泥相比較 礦渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥在性 能上有哪些不同 并分析這四種水泥的適用和禁用范圍 參考答案礦渣水泥保水性差 泌水性大 在施工中由于泌水而形成毛細管通道及水囊 水分的蒸發(fā)又易引起 干縮 影響混凝土的抗?jié)B性 抗凍性及耐磨性 適用于高溫和耐軟水 海水 硫酸鹽腐蝕的環(huán)境中 火山灰質水泥 特點是易吸水 易反應 在潮濕條件下養(yǎng)護可以形成較多的水化產物 水泥石結構比較致密 從而具有較高的抗?jié)B性和耐久性 如在干燥環(huán)境中 所吸收的水分會蒸發(fā) 體積收縮 產生裂縫 因 而不宜用于長期處于干燥環(huán)境和水位變化區(qū)的混凝土工程中 但適 宜于大體積和抗?jié)B要求的混凝土及耐海水 硫酸鹽腐蝕的混凝土中 粉煤灰水泥需水量比較低 干縮性較小 抗裂性較好 尤其適用于大體積水工混凝土及地下和海港工程中 但不適宜抗碳 化要求的混凝土中 23 試述道路硅酸鹽水泥的特點 參考答案特點是混凝土的抗折強 度較高 耐磨性和耐久性較好 同時道路水泥還具有早強的性能 24 白色硅酸鹽水泥對原料和工藝有什么要求 參考答案白色硅酸 鹽水泥嚴格控制氧化鐵的含量 此外有色金屬氧化物如氧化錳 氧 化鈦 氧化鉻的含量也加以限制 由于原料中氧化 鐵含量少 煅燒的溫度要提高到1550 左右 為了保證白度 煅燒時應采用天然氣 煤氣或重油做燃料 粉磨時 不能直接用鑄鋼板和鋼球 而應采用白色花崗巖或高強陶瓷襯板 用燒結瓷球等作研磨體 25 膨脹水泥的膨脹過程與水泥體積安定性不良所形成的體積膨脹 有何不同 參考答案水泥體積安定性不良引起的膨脹是指水泥石中 的某些化學反應不能在硬化前完成 而在硬化后進行 并伴隨有體 積不均勻的變 化 在以硬化的水泥石中產生內應力 輕則引起膨脹 變形 重則使水泥石開裂 膨脹水泥的膨脹在硬化過程中完成 并且其體積是均勻地發(fā)生膨脹 3 26 鋁酸鹽水泥有何特點 參考答案鋁酸鹽水泥快硬早強 早期強 度增長快 但后期強度可能會下降 水化熱大 而且集中在早期放 出 具有較好的抗硫酸鹽侵蝕 能力 鋁酸鹽水泥不耐堿但耐高溫性 能好 27 簡述鋁酸鹽水泥的水化過程及后期強度下降的原因 參考答案鋁酸鹽水泥的水化產物CAH10和C2AH8為針狀或板狀結晶體 能相互交織成堅固的結晶合生體 析出的Al OH 3難溶于水 填充 于晶體骨架的空隙中 形成比較致密的結構 使水泥石獲得很高的 早期強度 但是CAH10和C2AH8是壓穩(wěn)定相 隨時間增長 會逐漸轉 化為比較穩(wěn)定的C3AH6 轉化結果使水泥石混凝土 1 對普通混凝土 有哪些基本要求 怎樣才能獲得質量優(yōu)良的混凝土 參考答案對普 通混凝土的基本要求滿足混凝土結構設計的強度要求 滿足施工所 要求的和易性 具有與工程環(huán)境相適應的耐久性 獲得質量優(yōu)良的混凝土首先要設計合理的配合比 使混凝土滿足上 述基本要求以及實際工程中的某些特殊要求 要選用質量合格 的原 材料 按照相應的規(guī)范施工 2 試述混凝土中的四種基本組成材料在混凝土中所起的作用 參考答案水泥和水水泥和水形成水泥漿 填充砂子空隙并包裹砂粒 形成砂漿 砂漿又填充石子空隙并包裹石子顆粒 水泥漿在砂 石顆粒之間起著潤滑作用 使混凝土拌和物具有一定的 流動性 但是它更主要的是起膠結作用 水泥漿通過水泥的硬化 把砂石骨料牢固的膠結成一整體 砂石一般不與水泥漿起化學反應 起骨架作用 可以大大的節(jié)省水 泥 可以降低水化熱 大大減少混凝土由于水泥漿硬化而產生的 收 縮 抑制裂縫的擴展 3 對混凝土用骨料在技術上有哪些基本要求 為什么 參考答案 具有良好的顆粒級配 以盡量減小空隙率 要求表面干凈 以 保證與水泥漿更好的粘結 含有害雜質少 以保證混凝土的強度 和耐久性 要求具有足夠的強度和堅固性 以保證起到充分的骨 架和傳力作用 4 試說明骨料級配的含義 怎樣評定級配是否合格 骨料級配良 好有何技術經濟意義 參考答案骨料級配是指大小不同的骨料之間 相互搭配的比例情況 細骨料的累計篩余率必須處于書中表3 2的任何一個級配區(qū)的范 圍內才認為是合格的 粗骨料應該符合書中表3 5的規(guī)定才認為是合格的 骨料級配好 能減小空隙率 節(jié)約水泥 制成的混凝土拌和物的和 易性好 5 某工地打算大量拌制C40混凝土 當地所產砂 甲砂 的取樣篩 分結果如圖所示 判定其顆粒級配布合格 外地產砂 乙砂 根據篩分結果 其顆粒級配也不合格 因此打算將兩種砂摻配使用 請問能否行 如果行 試確定其最合 理的摻合比例 要確定其最合理的摻和比例 就要使摻和后的砂的級配落入2 區(qū) 根據2區(qū)的邊界可以算出砂的比例范圍 對于4 75mm的篩孔因為甲乙的篩余都是0 所以任意比例都可以 對于2 36mm的篩孔2區(qū)的累計篩余為25 0 則設甲砂的比例為XX 0 1 X 40 0 25 X 100 37 5 同理可以得出以下結果 對于1 18mm的篩孔91 34 對于0 6mm的篩孔100 50 對于0 3mm的篩孔10 0 12 對于0 15mm的篩孔任意比例 所以甲砂的比例范圍為91 5 0 6 現有兩種砂子 若細度模數相同 其級配是否相同 若兩者 的級配相同 其細度模數是否相同 參考答案若細度模數相同 其 級配不同 若兩者的級配相同 其細度模數相同 7 試比較碎石和卵石拌制混凝土的有缺點 參考答案在水泥漿用量相同的條件下 卵石混凝土的流動性較大 與水泥漿的粘結較差 碎石混凝土流動性較小 與水泥漿的粘結較強 碎石混凝土強度高于卵石混凝土的強度 8 什么是混凝土拌合物的和易性 影響和易性的主要因素有哪些 如何改善混凝土拌和物的和易性 參考答案和易性是指在一定的 施工條件下 便于各種施工操作并能獲得均勻 密實的混凝土的一 種綜合性能 包括流動性 粘聚性和保水 性 主要影響因素水泥品種及細度 用水量 水泥漿用量 水灰比 含 砂率 外加劑 攪拌 應根據和易性的主要影響因素綜合考慮來提高和易性 如選用和易 性最好的粉煤灰硅酸鹽水泥 將水泥磨細 增加水泥漿的用量 選 擇合理的水灰比和砂率 加入減水劑 加強攪拌等都能提高混凝土 的和易性 4 9 試述泌水對混凝土質量的影響 參考答案泌水是材料離析的一種形式 如果混凝土拌和物的保水性比較差 其泌水的傾向性就較大 這樣 就易于形成泌水通道 硬化 后成為混凝土的毛細管滲水通道 由于水分上浮 在混凝土表面還會形成一個疏松層 如果在其上繼 續(xù)澆灌混凝土 將會形成一個薄弱的夾層 此外 在粗骨料顆粒和 水平鋼筋下面也容易形成水囊或水膜 致使骨料和鋼筋與水泥石的 粘結力降低 10 和易性與流動性之間有何區(qū)別 混凝土試拌調整時 發(fā)現坍落 度太小 如果單純加用水量去調整 混凝土的拌和物會有什么變化 參考答案流動性是指混凝土拌和物在本身自重或施工機械攪拌振 搗作用下能夠流動的性能 而和易性是混凝土的綜合工作性能 包括流 動性 還有粘聚性和保 水性 如果單純增加用水量去調整坍落度 則水泥漿會變稀 從而降低了 水泥漿的粘聚性 減小顆粒間的內摩擦力 混凝土拌和物的流動性 會增大 但是 水泥漿的粘聚性降低過多的話 會導致混凝土拌和物的保水 能力不足 會出現泌水現象 而且其粘聚性也不好 這樣會影響混 凝土的質量 降低硬化后混凝土的強度 11 影響混凝土強度的內在因素有哪些 試結合強度公式加以說明 參考答案混凝土的強度主要決定于水泥石的強度和水泥石與骨料之 間的粘結強度 而水泥石的強度主要取決于其礦物成分及孔隙率 而 孔隙率又決定于水灰比與水化程度 所以 對于給定的齡期 水泥石的強度主要決定于水泥強度與水灰 比 水泥強度越大 水灰比越小 水泥石強度越高 水泥石與骨料的粘結力也同樣與水泥強度和水灰比有關 水泥強度 越高 水灰比越小 則水泥漿硬化后與骨料的粘結力越強 水泥石與骨料的粘結力還與骨料的品質有關 碎石混凝土強度高于 卵石混凝土的強度 綜上所述 混凝土的強度與水灰比成反比 與水泥強度成正比 還 與骨料品質有關 用公式表示為 其中C 1m混凝土中水泥用量 Kg 3W 1m混凝土中 的用水量 Kg C 灰水比W fcu 混凝土28天抗壓強度 fce 水泥的實測強度 經驗系數 12 某工地施工人員采取下述幾個方案提高混凝土拌和物的流動性 試問下面那些方案可行 那個方案不行 并說明理由 1 多加水 2 保持W C不變 增加水泥漿用量 3 加入CaCl2 4 加入減水劑 5 加強振搗 參考答案 1 不行 多加水會改變混凝土的水灰比 降低強度 而且多加水 可能會導致混凝土粘聚性降低過多 保水能力不足 出現 泌水現象 2 可行 增加水泥漿用量 可以增加骨料表面包裹層的厚度 增大了潤滑作 用 因而提高了混凝土拌和物的流動性 3 不行 CaCl2有一定的塑化作用 會降低混凝土的流動性 而且氯離子對混凝土有侵蝕作用 4 可行 可以將水泥絮凝結構中的游離水釋放出來 增大了流動性 5 可行 加強振搗可以使混凝土拌和物的均勻性提高 13 試簡單分析下述不同的試驗條件測得的強度有何不同和為何不 同 1 試件形狀不同 2 試件尺寸不同 3 加荷速率不同 4 試件與壓板之間的摩擦力大小不同 參考答案 1 立方體試件測得的強度高 因為有環(huán)箍效應 2 尺寸小的試件測得的強度高 一是因為環(huán)箍效應 二是因為試件的尺寸增大時 存在缺陷的幾率 也會增大 3 加載速度越大 測得的強度值越大 因為 加載速度大 混凝土的缺陷還來不及表現出來 4 不涂油測得的值大 不涂油 摩擦大 環(huán)箍效應強 14 混凝土的彈性模量有幾種表示方法 常用的是哪一種 怎樣測 定 參考答案混凝土彈性模量有3種表示方法 1 原點切線彈性模量 2 割線彈性模量 3 切線彈性模量 常用的是割線彈性模量 我國是將指定應力 fcp為軸心抗壓強度 與它對應的應變的比值定 義為混凝土的彈性模量E 15 試結合混凝土的應力 應變曲線說明混凝土的受力破壞過程 參考答案以混凝土單軸受壓為例 混凝土的破壞 即內部裂縫發(fā)展 可以分為4個階段 壓應力小于極限應力的30 稱為比例極限 為第一階段 這一階 段未受荷載前就存在的界面裂縫無明顯變化 宏觀上顯示出應力 應變成直線關系 為彈性變化階段 隨著荷載進一步增加 超過比 例極限而又低于50 極限應力時為第二階段 界面裂縫的長度 寬 度和數量也隨之增加 界面借助于摩阻力的作用承擔荷載 而水泥 砂漿的開裂小的可以忽略不計 此時變形增加的速率大于應力增加 的速率 應力 應變曲線偏離直線開始彎向水平方向 相當于50 75 極限應力時為第三階段 在界面裂縫繼續(xù)發(fā)展的 同時 開始出現貫穿砂漿的裂縫 應力 應變曲線明顯趨向水平方向 相當于75 100 極限應力為第四階段 隨著荷載增加界面裂縫 進一步增加 貫穿裂縫逐漸增生并將鄰近的界面裂縫連接起來成為 連續(xù)裂縫而破損 混凝土的受力破壞過程 實際上是內部裂縫的發(fā)生 擴展以至連通 的過程 也是混凝土內部結構從連續(xù)到不連續(xù)的發(fā)展過程 16 何謂混凝土的塑性收縮 干縮 自收縮和徐變 其影響因素有 哪些 收縮與徐變對混凝土的抗裂性有何影響 5 1 2 3 4 5 參考答案塑性收縮混凝土尚處于塑性狀態(tài)時產生的體積收縮 影響因素與環(huán)境濕度有關 干縮當外界濕度減小時 由于水分的蒸發(fā) 引起凝膠體失水 失去 水膜的膠粒由于分子引力作用 使膠粒間的距離變小 產生收縮 毛細水減少時 會引起毛細管壓力增大 使管壁受到壓力 其壓力 隨著濕度的減小而增大 表現為體積的 干縮 影響因素與水泥品種 水泥用量和單位用水量以及砂石有關 自收縮處于與外界無水分交換條件下 混凝土技術經濟意義 1 可大大改善拌合物的保水性和粘聚性 使其泌水現象減輕 氣泡介于顆粒之間 能起一定的潤滑作用 使顆粒間摩擦力減小 從而提 高混凝土拌合物的流動性 2 在硬化混凝土中 由于氣泡隔斷了毛細孔滲水通道 故能提高了 抗?jié)B性 同時因氣泡有較大的彈性變形能力 對冰凍等破壞力能起 緩 沖作用 故因此也能提高抗凍性 20 混凝土的強度為什么會有波動 波動的大小如何評定 參考 答案引起混凝土強度波動的基本因素如書中表3 20所示 可以分為兩類一是原材料與施工方面的因素 二是試驗條 件方面的因 素 詳見表3 20 波動的大小用 強度波動圖 來評定 21 當前土木工程用混凝土在耐久性方面主要存在那些問題 如何 提高混凝土的耐久性 參考答案當前土木工程混凝土的耐久性主要 包括抗?jié)B性 抗凍性 耐蝕性 耐化學腐蝕性 抗碳化能力 堿 骨料反應 耐火性 耐 磨性 耐沖刷性等 對每個具體的工程而言 由于所處的環(huán)境不同 耐久性的含義不同 例如對于處于海洋環(huán)境中的混凝土 它在耐久性方面存在的問題就 是海洋環(huán)境中的硫酸鹽和氯離子等會對混凝土有嚴重的侵蝕作用 所以海洋環(huán)境中的混凝土必須要抗硫酸鹽和氯離子侵蝕 提高混凝土耐久性的措施如下 合理選擇水泥品種 適當控制混凝土的水灰比和水泥用量 摻入引氣劑或減水劑 摻入礦物摻合料 改善施工方法 提高施工質量 22 根據以往資料 甲 乙 丙三個施工隊施工水平各不相同 若按混凝土的強度變異系數CV來衡量則甲隊CV 10 乙隊CV 15 丙隊CV 20 今有某工程要求混凝土強度等級為C30 混凝土的強度保證率為95 保證率系數t 1 645 問這三家施工單位在保證質量的條件下 各家的混凝土配制強度各為多少 指出哪家最節(jié)約水泥 并說明 理由 參考答案 甲隊 乙隊 丙隊 35 9 MPa cu可等于fcu 0 fc u 0 39 8 MPa fcu 0 44 7 MPa 6 水泥用量mco mwo fcu 0小 w c就大 mco就小 所以甲隊最節(jié)約水泥 參考答案強度公式令 C x0 160 20250 250 30250 360 42250 490 56252 75 2 則上式可寫為y bx a n 8 為求線性 回歸方程 所需計算列表如下 x y10 436 320 4535 330 528 240 552450 62360 6520 670 7018 480 7515 y 1317 691246 09795 24576529424 36338 562255451 94 2 xy14 5215 88514 113 213 813 3912 8811 25109 025 2 4 6200 8 Sxx 2 75 1 8 4 6 0 105Sxy 109 025 1 8 4 6 200 8 6 435 2 Syy 5451 94 1 8 200 8 411 86b Sxy Sxx 6 435 0 105 61 29 a 1 8 200 8 1 8 4 6 61 29 60 34 fce 1 13 42 5 48 025 則 取 即經一元線性回歸的強度經驗公式為 C 3 24 已知實驗室配合比為12 54 W C 0 60 混凝土混合物的表觀密度 0 2400kg cm 工地采用800L攪拌機 當日實際測得卵石含水率為 2 5 砂含水率為4 為每次投料量應為多少 參考答案總材料用量為0 8 2400 1920Kg 水泥用量為 1 河砂用量為237 2 5 1 4 616 2Kg卵石用量 為237 4 1 2 5 971 7Kg 用水量237 0 6 237 2 5 4 23 7 4 2 5 94 8Kg 25 某實驗室按初步配合比稱取15L混凝土的原 材料進行試拌 水泥5 2kg 砂8 9kg 石子18 1kg W C 0 6 試拌結果坍落度小 于 3 是保持W C不變 增加10 的水泥漿后 坍落度合格 測得混凝土拌和物表觀密度為2380kg m 試計算調整 后的基準配合比 參考答案增加后水泥量為5 2 5 2 10 5 72Kg 水為5 2 0 6 1 1 0 3 432Kg 調整后材料總用量為5 72 3 432 8 9 18 1 36 152Kg 則每立方米混凝土實際所需的各項材料用量為 水泥 5 72 水 36 15 28 918 1 石砂 36 15236 152 配合比為水泥砂石水 11 563 160 6 26 在標準條件下養(yǎng)護一定時間的混凝土試件 能否真正代表同齡 期的相應結構物中的混凝土強度 在現場條件下養(yǎng)護的混凝土又如 何 呢 參考答案前者不可以代表 因為養(yǎng)護條件不一樣 后者可以代表 因為他們所處的環(huán)境相同 基本上是同條件下的 27 為什么要在混凝土施工中進行質量控制 通常要進行那些檢驗 工作 參考答案因為混凝土的質量不是完全均勻的 它是波動的 所以我們應該在施工中進行嚴格控制 以使混凝土質量波動控制到 最小 或 穩(wěn)定在容許范圍應進行如下的質量控制 1 組成材料的質量檢驗與控制和混凝土配合比的合理確定 2 組成材料的計量與拌和 7 3 4 5 運輸澆鑄與振搗養(yǎng)護與拆模 28 有下列混凝土工程及制品 一 般選用哪一種外加劑較為合適 并說明理由 1 大體積混凝土 2 高強度混凝土 3 C35混凝土 4 混凝土預制構件 5 搶修及噴錨支護的混凝土 6 有抗凍要求的混凝土 參考答案 緩凝劑 緩凝型減水劑 可降低早期水化熱 從而降低溫度應力 非引氣 坍落度損失小的高效減水劑 在滿足施工和易性的同時 可降低水灰比 提高混凝土強度 泵送劑或減水劑 可增大混凝土的流動性和可泵送性 早強劑 促凝劑 預制構件是工廠化施工 要求混凝土快凝 早強 速凝劑 早強劑 能使混凝土在幾分鐘 cu可等于fcu 0 查表 再根據插入法 得保證率P 93 7 30 普通混凝土為何強度愈高愈易開裂 試提出提高期抗裂性的措 施 參考答案因為普通混凝土的強度越高 則水灰比越小 水泥漿越多 而混凝土的收縮主要是由于水泥的收縮引起的 所以水泥漿增多 混凝土的收縮越大 混凝土就越易開裂 措施養(yǎng)護好 可以摻入礦物摻合料 減水劑或聚合物等 31 與普通混凝土相比 輕骨料混凝土在物理力學和變形性質上有 何特點 參考答案輕骨料混凝土在物理力學和變形性質上的特點有 4個方面 31 表觀密度輕骨料混凝土按表觀密度分為800 1900Kg m共12個等 級 2 強度輕骨料混凝土的強度隨水泥石的強度和水泥用量的增加而提 高 其最高強度可以超過輕骨料本身強度的好幾倍 輕骨料 混凝土的強度也隨輕骨料本身的強度增高而提高 輕骨料混凝土的拉壓比 與普通混凝土比較相近 軸心抗壓強度與立方體抗壓強度比值比普通混凝土高 3 應變性能彈性模量一般比同等級普通混凝土低30 50 彈性模量隨抗壓強度的提高而增大 與普通混凝土相比 收縮和 徐變較大 熱膨脹系數比普通混凝土低 20 左右 4 熱工性能輕骨料混凝土具有良好的保溫隔熱性能 輕骨料混凝土還具有較好的抗凍性和抗?jié)B性 同時抗震 耐熱 耐 火等性能也比普通混凝土好 32 今欲配置一結構用輕骨料混凝土 混凝土的強度等級為CL25 坍落度要求30 50mm 原材料如下32 5級礦渣水泥 粘土陶粒 堆 3333積密度為760Kg m 顆粒表觀密度為1429Kg m 1h吸水率為8 1 普通中砂 堆積密 度為1470Kg m 視密度為2 50Kg m 試設計 該輕骨料混凝土的配合 比 參考答案注設計過程要參照舊版的建筑材料書 根據試配強度 查 表確定水泥用量390 490Kg m 取490Kg m 33凈用水量根據坍落度查表165 200Kg m 取200Kg m 設附加用水量為X 則 X 17 6Kg m 砂率根據骨料品種查表35 45 取40 33根據絕對體積法確定 骨料用量 設骨料總用量為y Kg m 則陶粒用量為0 6y 砂用量為0 4y 礦渣水泥的密度取為2 8g cm 3 y 1047Kg m33則陶粒用量1047 0 6 628 2Kg m 砂用量418 8Kg m 33 防水混凝土的配制原則是什么 參考答案防水混凝土是通過 各種方法提高混凝土自身抗?jié)B性能 以達到防水的目的 普通混凝土滲水的主要原因是其內部存在許多貫通 毛細孔隙 為此 可以采用改善骨料級配 降低水灰比 適當增加砂率和水泥用量 摻用外加劑以及采用特種水泥等方法來提高混凝土內部的密實性 或堵塞混凝土內部的毛細管通道 使混凝土具有較高的抗?jié)B性能 34 與普通混凝土相比 纖維混凝土和聚合物混凝土有何特點 參考答案纖維混凝土與普通混凝土相比 纖維混凝土中的短纖維提 高了混凝土抗拉強度 抗彎強度 沖擊韌性等力學性能 從而降低 了其脆性 8 35 試比較水下混凝土與泵送混凝土的相同和不同之處 參考答案水下混凝土一般不采用振搗 而是依靠自重 或壓力 和 自然流動攤平 要采用特殊的施工方法 而且要求混凝土拌和物具 有良好的和易性 即流動性要大 粘聚性要好 泌水性要小 坍落度以150 180mm為宜 且具有良好的保持流動性的 能力 泵送混凝土必須有可泵送性 即在泵壓作用下 能在輸送管道中連 續(xù)穩(wěn)定的通過而不產生離析 泵送混凝土必須具有足夠的稠度 在泵送過程中不泌水不離析 坍落度以100 180mm為最佳 36 配制耐熱混凝土 耐酸混凝土的原理是什么 他們在選用材料 上有何區(qū)別 參考答案配制耐熱混凝土和耐酸混凝土的原理是選用 耐熱或耐酸的原材料配制 耐熱混凝土的材料 磨細摻合料 耐熱粗細骨料配制 第四章建筑砂漿 1 對新拌砂漿的技術要求與混凝土拌和物的技 術要求有何異同 參考答案砂漿和混凝土相比 最大的區(qū)別在于砂 漿沒有粗骨料 砂漿一般為一薄層 多抹鋪在多孔吸水的基底上 所以砂漿的技術要 求與混凝土有所不同 新拌砂漿和混凝土拌和物一樣 都必須具備良好的和易性 但是混凝土的和易性是要求混凝土拌和物在運輸和施工過程中不易 分層離析 澆鑄時容易搗實 成型后表面容易修整 以期硬化后能 夠得到均勻密實的混凝土 而砂漿的和易性要求砂漿在運輸和施工過程中不分層 析水 且能 夠在粗糙的磚石表面鋪抹成均勻的薄層 與底層粘結性良好 2 砌筑多孔砌塊和密實砌塊用砂漿的強度公式有何不同 為什么 參考答案砌筑多孔砌塊用砂漿的強度公式因為多孔砌塊為吸水材 料 它的吸水性較強 即使砂漿用水量不同 但因砂漿具有一定的 飽 水能力 經過底面吸水后 保留在砂漿中的水分幾乎相同 因此 砂漿的強度主要取決于水泥強度和水泥用量 而與砂漿拌合 時的水灰比無關 即 砌筑密實砌塊用砂漿的強度公式因為密實砌塊 幾乎不吸水 它不會吸收砂漿中的水分 所以此時砂漿的強度主要 取決于水泥強度與水灰比 即 其中 砂漿的試配強度 fce 水泥 實測強度 Qc 每立方米砂漿的水泥用量 33333mc 砂漿中的水 泥用量 mw 拌和砂漿的用水量 A B 經驗系數 3 配置1m砂漿的用砂量是 1 含水率2 的中砂1m 2 含水率1 5 的中砂1m 3 干燥粗砂0 95m 4 干燥粗砂1m 參考答案 4 4 今擬配制砌筑在干燥環(huán)境下的基礎用水泥石灰混合砂漿 設計要 求強度為5MPa 所用材料為 1 水泥 32 5級礦渣水泥 堆積密度 333為1300kg m 2 石灰膏 二級石灰制成 稠度為120mm 表觀密度為1350kg m 3 砂子 中砂 含水率2 時 堆積密度為1500kg m 3求調制1m砂漿需要各種材料的數量及其配合比 參考答案按照基底為吸水材料的水泥砂漿設計 施工水平為優(yōu)良 QD 砂漿的質量配合比為水泥石灰膏砂 210 56 139 44 1500 1 0 66 7 12 5 如何配制防水砂漿 在技術性能方面有哪些要求 參考答案配制防水砂漿的途徑如下 選擇適當的材料和用量提 高水泥用量 灰砂比約為12 13 水灰比一般為0 5 0 55 水泥選 用32 5級的普通水泥 砂子 最好使用中砂 摻入防水劑 常用的防水劑有氯化物金屬鹽類 金屬皂類或水玻 璃防水劑等 采用噴射法施工 防水砂漿的施工對操作技術要求很高 配制防 水砂漿是先把水泥和砂干拌均勻后 再把稱量好的防水劑溶于拌和 水中 與水泥 砂攪拌均勻后即可使用 涂抹時 每層厚度約為5mm 共涂抹4 5層 每層在初凝前用木抹子壓實一遍 最后一層要進行壓光 抹完后要 加強養(yǎng)護 總之 剛性防水層必須保證砂漿的密實性 否則難以獲得理想的防 水效果 第五章鋼材與鋁合金 1 冶煉方法與脫氧程度對鋼材性能有何影響 參考答案常用的冶 煉方法有氧氣轉爐法 平爐法和電爐法 氧氣轉爐法能有效地除去磷和硫 鋼中所含氣體很低 非金屬夾雜 物亦較 少 故質量較好 平爐法冶煉時間長 有足夠的時間調整 控制其成分 去除雜質和氣體亦較凈 故質量較好 也較穩(wěn)定 電 爐法能自由調節(jié)溫度 成分能夠精確控制 故煉出的鋼雜質含量少 鋼的質量最好 但成本最高 按脫氧程度可以分為沸騰鋼 鎮(zhèn)靜鋼 半鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼 沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼相比較 沸騰鋼中碳和有害雜質磷 硫等的偏析較 嚴重 鋼的致密程度較差 故沸騰鋼的沖擊韌性和可焊性較差 特別是低溫沖擊韌性的降低更 顯著 9 2 什么是沸騰鋼 有何優(yōu)缺點 哪些條件下不宜選用沸騰鋼 參 考答案沸騰鋼僅加入錳鐵進行脫氧 脫氧不完全 這種鋼鑄錠時 有大量的一氧化碳氣體逸出 鋼液呈沸騰狀 故稱為沸騰鋼 鋼的 致密程度較差 故沸騰鋼的沖擊韌性和可焊性較差 但從經濟上比較 沸騰鋼只消 耗少量的脫氧劑 鋼的收縮孔減少 成本率較高 3 常溫下鋼材有哪幾種晶體組織 各有何特性 簡述鋼中含碳量 晶體組織與性能三者之間的關系 參考答案