土木工程材料題目解答

1、目 錄第一章 土木工程材料的基本性質(zhì)2第二章 金屬材料5第三章 石材8第四章 無極氣硬性膠凝材料9第五章 水泥11第一章 土木工程材料的基本性質(zhì)1-1 名詞解釋1)密度：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。2)表觀密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。3)堆積密度：散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。4)孔隙率：材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率。5)空隙率：散粒材料堆積體積中，顆粒間孔隙體積所占的百分率。6）質(zhì)量吸水率:材料在吸水飽和時(shí)，內(nèi)部所吸水分的質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分率；體積吸水率:材料在吸水飽和時(shí)，其內(nèi)部所吸水分的體積占干燥材料自然體積的百分率。7）含水率:材料內(nèi)部所含水量的

2、質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分率。8）比強(qiáng)度:按單位體積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度指標(biāo)，其值等于材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。1-2其石灰?guī)r的密度為2.62g/cm3，孔隙率為1.20%，今將該石灰?guī)r破碎成碎石，其堆積密度為1580kg/m3，求碎石的表觀密度和空隙率。已知： ，。求，解 ，；1-3一塊燒結(jié)普通磚的外形尺寸為240mm×115mm×53mm，吸水飽和后為2940g。烘干至恒重為2580g，今將該磚磨細(xì)并烘干后取出50g用李氏瓶測(cè)得其體積為18.58cm3.求該磚的密度，表觀密度，孔隙率，質(zhì)量吸水率，開口孔隙率及閉口的孔隙度。表觀體積，密度，表觀密度，孔隙率，質(zhì)量吸水率開口孔隙率

3、 式中-材料開口孔隙體積，閉口孔隙率式中：-材料閉口孔隙體積。1-4稱河砂500g,烘干至恒重時(shí)質(zhì)量為494g,求此河砂含水率。1-5某材料的體積吸水率為10%，密度為3.0g/cm3,烘干后的表觀密度為1500kg/m3。求該材料的質(zhì)量吸水率，開口空隙率，閉口孔隙率，并評(píng)估該材料的抗凍性。已知：體積吸水率： （1）-飽和狀態(tài)材料質(zhì)量，-干燥狀態(tài)材料質(zhì)量，-水的密度，-材料自然狀態(tài)體積。密度： （2），-干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。表觀密度（體積密度）： （3） 求：質(zhì)量吸水率，開口孔隙率，閉口孔隙率。質(zhì)量吸水率： （4），由式（1）： ，由式（3），帶入式（4）：得到 。-材料閉口孔隙體

4、積，-材料開口孔隙體積。開口孔隙率閉口孔隙率或。1-6影響材料的吸水性的主要因素有哪些？材料含水對(duì)其哪些性質(zhì)有影響？影響如何？答：材料的吸水性與材料本身親水還是憎水有關(guān)，也與其孔隙率的大小及孔隙特征有關(guān)。材料含水對(duì)其表觀密度、導(dǎo)熱性、抗凍性、強(qiáng)度等性質(zhì)有影響。它使材料的表觀密度增加、導(dǎo)熱性增大，強(qiáng)度降低，抗凍性變差等。（展開解釋）1-7石灰?guī)r的密度和石灰?guī)r碎石的表觀密度有何不同？天然含水量的大小對(duì)碎石的表觀密度是否有影響？為什么？答：石灰?guī)r的密度是指石灰?guī)r干燥材料的質(zhì)量與絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)體積的比值。石灰?guī)r碎石的表觀密度是指石灰?guī)r碎石材料自然狀態(tài)質(zhì)量與體積的比值。天然含水量的大小對(duì)碎石的表觀密度有影

5、響。天然含水量越大，一般情況下表觀密度越大，自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量會(huì)變大；當(dāng)然達(dá)到飽和狀態(tài)下自然體積也會(huì)變化。第二章 金屬材料2-1 含碳量對(duì)熱軋?zhí)妓劁撔再|(zhì)有何影響碳是決定鋼材性能的主要元素，它對(duì)鋼材的強(qiáng)度、塑性、韌性等機(jī)械力學(xué)性能。當(dāng)碳含量在0.8%以下時(shí)，隨著碳含量的增加，鋼的強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性下降；但當(dāng)碳含量大于10.%時(shí)，隨著碳含量增加，鋼材的強(qiáng)度反而下降，這是由于呈網(wǎng)狀分布于珠光體晶界上的滲碳體，使鋼變脆。鋼中碳含量增加，還會(huì)使鋼的可焊性變差，冷脆性和時(shí)效敏感性增加，使得鋼耐候性變差。2-2 鋼材中的有害化學(xué)元素主要有哪些，它們對(duì)鋼材的性能各有何影響？硫：降低鋼材機(jī)械性能，

6、使得鋼材可焊性，沖擊韌性，疲勞性和耐腐蝕性降低，另外還存在對(duì)鋼鐵在1000攝氏度以上進(jìn)行鍛打的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致熱脆（開裂）（高溫?zé)岽啵Ａ祝褐饕苡阼F素體起強(qiáng)化作用。磷含量增加，鋼材的強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性顯著降低。特別溫度越低，對(duì)塑性和韌性的影響越大，從而加大鋼材的冷脆性（低溫冷脆）。氧：主要存在于非金屬夾雜物中，少量溶于鐵素體內(nèi)。非金屬夾雜物顯著降低鋼材的機(jī)械性能，特別是韌性，氧有促進(jìn)時(shí)效傾向的作用。同時(shí)造成鋼材低熔點(diǎn)和鋼的可焊性變差。氮的影響和碳，磷相似。2-4碳素鋼的牌號(hào)由小變大，鋼的碳含量，有害雜質(zhì)，性能有何變化？碳素鋼牌號(hào)由小變大，鋼的碳含量增加，有害雜質(zhì)含量基本不變，強(qiáng)度增加，塑

7、性和韌性降低，冷彎性能變差。2-5 鋼筋混凝土用鋼的主要種類，等級(jí)和適用范圍。熱軋帶肋鋼筋：HPB300，HRB335，HRB400，HRB500，其中HPB300，HRB335，HRB400用于普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受力筋，HRB500強(qiáng)度高，可焊性和塑性差，可用作預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋：適用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。冷軋帶肋鋼筋：CRB550適用于非預(yù)應(yīng)力混凝土受力主筋，預(yù)應(yīng)力混凝土的非預(yù)應(yīng)力筋，CRB650，CRB800，CRB970，CRB1170，預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)應(yīng)力筋。鋼絲，鋼絞線：中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲（光圓，螺旋肋），消除應(yīng)力鋼絲（光圓，螺旋肋），鋼絞線；適用于預(yù)應(yīng)力混凝土。2-6 簡(jiǎn)述

8、鋼筋銹蝕的原因，主要類型和防銹措施化學(xué)銹蝕，鋼材直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的銹蝕，主要為氧化反應(yīng)?？諝庵械臏囟群蜐穸燃铀侔l(fā)展電化學(xué)銹蝕，鋼材與電解質(zhì)溶液接觸而產(chǎn)生電流，形成微電池而引起的銹蝕。是鋼材存放和使用主要的銹蝕方式。防止措施：表面涂刷防銹漆，控制使用環(huán)境，調(diào)整鋼的基本組織或者加入某些合金元素。2-9畫出低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變圖。指出其中重要參數(shù)和其意義。拉伸應(yīng)力-應(yīng)變圖彈性階段（OA段），得到彈性極限應(yīng)力，得到彈性模量，超過極限應(yīng)力后，應(yīng)力-應(yīng)變曲線成非比例增加。屈服階段（AB段），得到屈服極限，由屈服下限得到。鋼材受力達(dá)到屈服點(diǎn)后，變形迅速發(fā)展，盡管尚未破壞，但因其變形過大已

9、不能滿足使用要求，設(shè)計(jì)中一般以屈服點(diǎn)作為鋼材強(qiáng)度的取值依據(jù)。強(qiáng)化階段（BC段），當(dāng)荷載超過屈服點(diǎn)后，鋼材內(nèi)部組織重新分布，抵抗變形能力重新提高。最大值應(yīng)力，稱為抗拉強(qiáng)度。稱為強(qiáng)屈比，越大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度儲(chǔ)備越高，過大，造成材料浪費(fèi)。頸縮階段（CD段）。試件截面薄弱處截面顯著縮小，產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象。得到伸長(zhǎng)率。衡量鋼材塑性的關(guān)鍵指標(biāo)。伸長(zhǎng)率越大，鋼材塑性越好。2-10 鋼材的伸長(zhǎng)率如何表示，冷彎性能如何評(píng)定。，-原始標(biāo)距長(zhǎng)度（一般取5d0,10d0. d0-試件直徑），-斷后標(biāo)距。冷彎性能是通過冷彎試驗(yàn)，通過直徑（或厚度）為a的試件，采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎心直徑d（d=na），彎曲到規(guī)定角度（90或180

10、76;）時(shí)，檢查彎曲處有無裂紋，斷裂及起層現(xiàn)象，若無，則冷彎性能合格。2-13 直徑為16mm的鋼筋，截取兩根做拉伸試驗(yàn)，達(dá)到屈服點(diǎn)的荷載分別為72.3kN和72.2kN，拉斷時(shí)的荷載分別為104.5kN和108.5kN，試件標(biāo)距長(zhǎng)度為80.0mm，拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng)度分別為96.0mm和94.4mm，問鋼筋牌號(hào).試樣編號(hào)截面尺寸(mm2)屈服點(diǎn)極限荷載kN抗拉強(qiáng)度MPa拉伸試驗(yàn)破壞形態(tài)斷后伸長(zhǎng)率冷彎a=(180o)kNMPa比例系數(shù)A，%d=破壞形態(tài)1-1201.172.3360104.5520頸縮/20/無1-2201.172.2360108.5540頸縮18無可得到鋼材牌號(hào)為HRB335。第

11、三章 石材3-1 簡(jiǎn)述巖漿巖，沉積巖，變質(zhì)巖的形成及主要特征。巖漿巖又稱火成巖，由地殼深處的熔融巖漿上升到地表附近或者噴出地表經(jīng)冷凝而成。分為深成巖：構(gòu)造致密，抗壓強(qiáng)度高，吸水率小，表觀密度大，抗凍性，耐磨性，耐水性好。噴出巖：質(zhì)地堅(jiān)硬，耐酸耐熱性好?；鹕綆r：表觀密度小，呈多孔玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。沉積巖又稱水成巖，有露出地表的各種巖石經(jīng)自然風(fēng)化，風(fēng)力搬遷，流水沖移等作用后再沉淀堆積，在地表或離地表不太深處形成的巖石。與巖漿巖比，表觀密度小，密實(shí)度差，吸水率較大，強(qiáng)度較低，耐久性較差。分為機(jī)械沉積，生物沉積，化學(xué)沉積。變質(zhì)巖，由巖漿巖或者沉積巖在地殼運(yùn)動(dòng)過程中，受到地殼內(nèi)部高溫、高壓的作用，使得原來巖石

12、的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。產(chǎn)生熔融再結(jié)晶作用而形成的巖石。沉積巖變質(zhì)后質(zhì)地密實(shí)，性能變好，巖漿巖變質(zhì)后，構(gòu)造及性能變差。3-4 選用天然石材的原則是什么，為甚大理石不宜用于室外。原則：1)適用性：根據(jù)不同的使用部位、用途選用不同的石材，綜合考慮石材的物理性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)，工藝性和放射性。2）經(jīng)濟(jì)性：石材表觀密度大，運(yùn)輸不方便，充分考慮當(dāng)?shù)刭Y源，盡可能就地取材。3)安全性：注意石材的放射性。由于大理石抗風(fēng)化能力差。多數(shù)大理石的主要化學(xué)成分為碳酸鈣或者碳酸鎂等堿性物質(zhì)，易被酸侵蝕，因此不宜用于室外。3-5 天然石材按照放射性水平分為幾類，各適用什么場(chǎng)合？按照放射水平，天然石材分為A，B，C三類，A類可以適用到

13、任何場(chǎng)合，B類不可用于居室內(nèi)飾，可用于其它一切建筑內(nèi)、外飾面，C類只可用于建筑物的外飾面。超過C類標(biāo)準(zhǔn)控制值的天然石材，只可用于橋墩，碑石等。第四章 無極氣硬性膠凝材料4-1什么是氣硬性膠凝材料？氣硬性膠凝材料是只能在空氣中凝結(jié)、硬化、保持和發(fā)展強(qiáng)度的膠凝材料，如石灰、石膏、水玻璃即屬這一類；水硬性膠凝材料則既能在空氣中硬化，更能在水中凝結(jié)、硬化、保持并繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度的膠凝材料，如各種水泥.。4-2 簡(jiǎn)述石膏的凝結(jié)和硬化過程。建筑石膏的水化：建筑石膏加水拌合后，與水發(fā)生水化反應(yīng)生成二水硫酸鈣，水化生成的二水硫酸鈣與生石膏分子式相同，但由于結(jié)晶度和結(jié)晶型態(tài)不同，物理力學(xué)性能有了差異。其水化和凝結(jié)

14、硬化機(jī)理可簡(jiǎn)單描述為：由于二水石膏的溶解度比半水石膏小，故二水石膏首先從飽和溶液中析晶沉淀，促使半水石膏繼續(xù)溶解，這一反應(yīng)過程連續(xù)不斷進(jìn)行，直至半水石膏全部水化生成二水石膏。建筑石膏的凝結(jié)硬化：隨著水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，自由水分被水化和蒸發(fā)而不斷減少，加之生成的二水石膏微粒比半水石膏細(xì)，比表面積大，吸附更多的水，從而使石膏漿體很快失去塑性而凝結(jié)；又隨著二水石膏微粒結(jié)晶長(zhǎng)大，晶體顆粒逐漸互相搭接、交錯(cuò)、共生，從而產(chǎn)生強(qiáng)度，即硬化。實(shí)際上，上述水化和凝結(jié)硬化過程是相互交叉而連續(xù)進(jìn)行的。4-3 石灰的建筑工程用途。1）建筑室內(nèi)粉刷，2）拌置建筑砂漿，3）配制三合土和灰土，4）加固含水的軟土地基，5）生

15、產(chǎn)硅酸鹽制品，6）磨制生石灰粉。4-4 簡(jiǎn)述生石灰的熟化。生石灰的水化稱為熟化，指生石灰與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成的過程。1）反應(yīng)可逆，2）水化熱大，水化速率快。3）水化過程體積增加。4-5 什么是水玻璃，水玻璃的建筑工程用途。俗稱泡花堿，一種水溶性硅酸鹽，由堿金屬氧化物和二氧化硅組成，分為鈉水玻璃（）鉀水玻璃（）。良好的膠結(jié)能力，硬化時(shí)析出的硅酸凝膠有堵塞毛孔而防止?jié)B水的作用。1）作為灌漿材料。2）涂刷建筑材料表面，提高密實(shí)性和抗風(fēng)化能力。3）配制快凝防水劑。4）配制耐酸混凝土和耐酸砂漿。5）配制耐熱混凝土和耐熱砂漿。第五章 水泥5-1試述硅酸鹽水泥的主要礦物組成及其對(duì)水泥性質(zhì)的影響。游離5-3

16、 試述下述各條“必須”的原因。1）制造硅酸鹽水泥必須加入適量石膏，2）水泥粉必須具有一定的細(xì)度，3）水泥體積安定性必須合格，4）測(cè)定水泥強(qiáng)度等級(jí)，凝結(jié)時(shí)間，和體積安定性時(shí)，均必須規(guī)定加水量。石膏：控制水泥凝結(jié)時(shí)間，否則C3S凝結(jié)硬化速度過快，造成水泥初凝時(shí)間不合格，過量則會(huì)導(dǎo)致水泥安定性不合格。細(xì)度：細(xì)度直接影響水泥水化，凝結(jié)硬化，強(qiáng)度，干縮及水化熱。過粗，水泥無法充分水化。過細(xì)，水泥容易與空氣中的測(cè)定水泥強(qiáng)度等級(jí)，加水量：水量過少，水泥水化反應(yīng)慢，不完全；水量過多，水泥石毛細(xì)孔多，水泥石強(qiáng)度低，影響凈漿稠度而使凝結(jié)時(shí)間不準(zhǔn)確，安定性測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。5-5 硅酸鹽水泥腐蝕的類型有哪幾種？各自的

17、腐蝕機(jī)理如何，指出防止水泥石腐蝕的措施。防止措施5-6 為什么生產(chǎn)硅酸鹽水泥摻適量石膏對(duì)水泥不起破壞作用，而硬化水泥石在硫酸鹽的環(huán)境介質(zhì)中生成石膏就有破壞作用凝結(jié)硬化過程中石膏作用：石膏與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣針狀晶體（鈣礬石）。該晶體難溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保護(hù)膜，阻礙水分進(jìn)入水泥內(nèi)部，使水化反應(yīng)延緩下來，從而避免了純水泥熟料水化產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象。所以，石膏在水泥中起調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的作用。硫酸鹽溶液與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生硫酸鈣，其在水泥石孔隙中形成二水石膏（），產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致水泥石開裂破壞。5-7 簡(jiǎn)述硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)。它們各有何實(shí)用意義？水泥通過檢驗(yàn)，什么叫不合格品，什么叫廢品。細(xì)度：水泥顆粒的粗細(xì)程度，影響水泥的水化、硬化、強(qiáng)度、干縮及水化熱等，不符合規(guī)定屬于不合格品初凝時(shí)間：水泥從加水至水泥漿開始失去塑性、流動(dòng)性減小所需的時(shí)間。終凝時(shí)間：水泥從加水至水泥漿完全失去塑性，開始有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度所需的時(shí)間。初凝不宜過快是為了保證有足夠的時(shí)間在水泥凝結(jié)硬化前完成必要的工序，終凝不宜過遲是為了是混凝土在澆筑完成后盡早完成凝結(jié)硬化，產(chǎn)生強(qiáng)度，以利于下道工序進(jìn)行。初凝時(shí)間不符合規(guī)定屬于廢品，終凝時(shí)間不符合規(guī)定屬于不合格品。體積安定性：水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性。