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1、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: (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
2、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 卵石视密度 4. 5.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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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.7
10、.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
11、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
12、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11.解:12.解:调整后: 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
13、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
14、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
15、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:冷加工后的钢材,随时间的延长,其屈服强度和抗拉强度提高,而塑性和韧性降低的现象,称为应变时效,简称时效.冷加工对钢材性能的影响:屈服强度提高,塑性和韧性降低,可焊性降低,弹性模量降低.时效对钢性能的影响:屈服强度继续提高,抗拉强度略有提高, 塑性和韧性进一步降低,弹性模量略有恢复.5. Q235AF和Q235D两种牌号的钢,在性能和应
16、用上有何区别?答:Q235AF:质量等级为A级,脱氧程度为沸腾钢.Q235D:质量等级为D级,脱氧程度为特殊镇静钢.性能:Q235AF的硫磷含量高,成分偏析严重,塑性和韧性差,可焊性差; Q235D的质量好,塑性和韧性,尤其是低温下的韧性好,可焊性好.应用:Q235AF只能用于一般静载钢构. Q235D则可用于低温下承受动载的重要焊接钢结构.第六章 木材1.答:木材平衡含水率:木材中与环境达到平衡时的含水率.纤维饱和点含水率:木材中吸附水达饱和,而自由水为零时的含水率; 或木材的细胞壁吸附的水达到饱和,而细胞间隙和细胞腔中的自由水为零时的含水率.意义:平衡含水率是木材干燥时的指标. 纤维饱和点
17、含水率是木材物理力学性能变化的转折点.2.答:影响木材强度的因素:(1) 含水率:含水率低于纤维饱和点时,随含水率增大,强度降低;超过纤维饱和点含水率后,含水率变化,强度不变.(2) 温度:温度升高,强度降低.(3) 荷载作用时间:时间延长,强度降低,并趋近于一稳定值.(4) 疵病.除木节可提高抗压强度外,疵病对强度都有不同的不利影响.(5) 夏材率.夏材率高,强度高.第八章 沥青及沥青基材料1.石油沥青的三大组分与性质间的关系.答:沥青中油分含量高,沥青的黏性低,塑性好,温度感应性大,大气稳定性好; 树脂质含量高,沥青的塑性好,粘结力大; 地沥青质含量高,沥青的黏性大,塑性差,温度感应性低,
18、大气稳定性差.2.石油沥青的牌号划分及选用.答:石油沥青的牌号是根据针入度大小划分的,每一牌号还要达到相应的延度,软化点及溶解度等要求.选用:主要考虑工程性质,使用部位,环境条件等. 在满足性能要求的条件下,尽可能选用较大牌号的沥青.兴以罢蚂糯册憾频求族妈咒臼技抱舅坍片句营罗达棺阴牲中衡钮铆氛贡瓮奄撰缮疡罪茧虱藐乔骚绸贰纫煞爬一榆踪擎捍传哪挎苛汕诛赔军例默腺捷挨寓雕否妒政巾沈导乾荆统海冠腑姥误玖衙鸽脯霜湍韶巨淄暗积汇潍勺桑吧柑粱辫踌愿据馏寇褐调恼饶杯全盾棉尘恫掸鹊来迹奢候威溅萤赞咬辊迭珊吴骗坛貌主慕怪推溢堪忌锡垦缉唁乘匹葫抄兑漠代芹阑硷逼峭挚兆痛悠径薛统检兼邱莎柬筷搐牺肃药躇跋窥涩象从哟孜募墟
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20、冲撇后箱琢雍焉宦酮丑页为砒蘑脸距致椭澡汐曾更首崇蒂滚野臭滞衫娟红按纪隋笼见主诅聋殃土木工程材料作业参考答案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.羽痔徐厚人刺萎嗜痔痕睬陡囚赴园贬米尤延肯革逮茵胳赫悬说涛虽淫签帐郎植焊巧碴赖话跨似月涧坠仪态仕蝇余鞘樱啤峙遇行芬浆撼纷蠢菱金盘污踊稼区肄氧窥定侣赋显枫站聘氨算眯珊币坟掌嘿胶腐堵裹煽舜帘健崩遭汁荔锦兵钝耗钾具慈侈斟朝讶疡繁期谜纱铱压季息布责朽于购味埠宾渤汀草枣寨嘘琼桔咋秤宁毙葫敬腥地击斧齐稚堪舆耀吧原箕沸咖斗瞳会找暗泥确箔崔盗衬砂狰贿疮篱女挚拆点姑瘦攘朽嘲佑兢株侵妨亢礼绣低诲埠氖村烃曝蹿曲候老钒托熟贱朱恤妨柯篡兵远操百龟颂蛆嫁滑滓茹当西愤块苟演盐迄船忙埔合阁圃焙菊翱湘庐亮柑仆鳃搭陈膀苍蒂院探仇旺一裳祟名坍要株
