三篇土木工程材料課后習(xí)題及答案
篇一：土木工程材料課后習(xí)題及答案
土木工程材料習(xí)題集與參考答案
第一章 土木工程材料的基本性質(zhì)
1. 試述材料成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造對材料性質(zhì)的影響？
參考答案：
材料的成分對性質(zhì)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(xué)性質(zhì)，還會影響材料的物理力學(xué)性質(zhì)。材料的成分不同，其物理力學(xué)性質(zhì)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(zhì)引起較大的改變，而對其他性質(zhì)的影響不明顯。
材料的結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響：材料的結(jié)構(gòu)是決定材料物理性能的重要因素。可分為微觀結(jié)構(gòu)和細(xì)觀結(jié)構(gòu)。材料在微觀結(jié)構(gòu)上的差異影響到材料的強(qiáng)度、硬度、熔點、變形、導(dǎo)熱性等性質(zhì)，可以說材料的微觀結(jié)構(gòu)決定著材料的物理力學(xué)性能。
材料的構(gòu)造對性質(zhì)的影響：材料的構(gòu)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(dāng)搭配形成的復(fù)合材料，其綜合性能優(yōu)于各個單一材料。材料的內(nèi)部孔隙會影響材料的強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、水滲透性、抗凍性等。
總之，材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造決定了材料的性質(zhì)。材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的變化帶來了材料
世界的千變?nèi)f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(guān)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(zhì)量。測定方法：將材料磨細(xì)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0：是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)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(guān)系：
密度與視密度區(qū)別：某些散粒材料比較密實，其內(nèi)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(xì)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(qiáng)度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導(dǎo)熱性等性質(zhì)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(zhì)量和體積均會發(fā)生變化，則表觀密度會發(fā)生變化。 對強(qiáng)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(qiáng)度，且應(yīng)力在孔隙處的分布會發(fā)生變化，如：孔隙處的應(yīng)力集中。
對吸水性的影響：開口大孔，水容易進(jìn)入但是難以充滿；封閉分散的孔隙，水無法進(jìn)入。當(dāng)孔隙率大，且孔隙多為開口、細(xì)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(dǎo)熱性的影響：如果材料內(nèi)微小、封閉、均勻分布的孔隙多，則導(dǎo)熱系數(shù)就小，導(dǎo)熱性差，保溫隔熱性能就好。如果材料內(nèi)孔隙較大，其內(nèi)空氣會發(fā)生對流，則導(dǎo)熱系數(shù)就大，導(dǎo)熱性好。
4．材料的耐水性、吸水性、吸濕性、抗凍性、導(dǎo)熱性、熱容、抗?jié)B性的含義是什么？
參考答案：
1 0P1100%
耐水性： 材料抵抗水破壞作用的能力稱為耐水性，即材料經(jīng)水浸泡后，不發(fā)生破壞，同時強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。指標(biāo)：軟化系數(shù)
吸水性：材料與水接觸時其毛細(xì)管會吸收水分的性質(zhì)。指標(biāo)：吸水率
吸濕性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。指標(biāo)：平衡含水率
抗凍性：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不被破壞，強(qiáng)度也不嚴(yán)重降低的性質(zhì)。指標(biāo)：抗凍等級，其劃分取決于材料在一定條件下經(jīng)受凍融而不被破壞的次數(shù)。
導(dǎo)熱性：當(dāng)材料兩面存在溫度差時，熱量會從溫度較高的一面?zhèn)鲗?dǎo)到溫度較低的一面的性質(zhì)。指標(biāo)：
導(dǎo)熱系數(shù)
熱容：某塊材料在溫度升降1K時所放出或吸收的熱量。
指標(biāo)：C（熱容）＝c（比熱容）m（材料質(zhì)量）
抗?jié)B性：材料抵抗壓力水或液體滲透的性質(zhì)。指標(biāo)：滲透系數(shù)
5．材料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和熱容與建筑物的使用功能有什么關(guān)系？
參考答案：材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，建筑物的保溫隔熱性能就好。如果建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱容越大，則在氣溫變化較大時，能較好地保持室內(nèi)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(dāng)撤去外力或外力恢復(fù)到原狀態(tài)，材料能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。
塑性：當(dāng)撤去外力或外力恢復(fù)到原狀態(tài)，材料仍保持變形后的形狀和尺寸，并不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。
脆性：是材料在外力作用下不產(chǎn)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(xiàn)為線彈性，一些非晶體材料如玻璃等也表現(xiàn)為線彈性，其應(yīng)力與
應(yīng)變之比為常數(shù)，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(biāo)。
7．影響材料強(qiáng)度試驗結(jié)果的因素有哪些？強(qiáng)度與強(qiáng)度等級是否不同，試舉例說明。
參考答案：
試驗條件對材料強(qiáng)度試驗結(jié)果有較大的影響，其中主要有試件的形狀和尺寸、試驗機(jī)的加載速度、試驗時的溫度和濕度，以及材料本身的含水狀態(tài)等。
強(qiáng)度與強(qiáng)度等級不一樣。強(qiáng)度是一個具體值，而強(qiáng)度等級是一個等級范圍。如：混凝土的強(qiáng)度等級為
C30，那么屬于C30強(qiáng)度等級的混凝土的實際強(qiáng)度值有可能是30MPa或與30MPa接近的強(qiáng)度值。
8．某地紅砂巖，已按規(guī)定將其磨細(xì)，過篩。烘干后稱取50g，用李氏瓶測得其體積為18.9cm3。另有卵石經(jīng)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(zhì)量為790g，然后將卵石裝入，再連蓋稱得其質(zhì)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。
參考答案：
紅砂巖的密度：
50
18.92.646(g/cm)3
卵石的視密度：
V79010001409
1
1000
381381(cm)33 2.625(g/cm)
9．某多孔材料的密度為2.59g/cm3。取一塊稱得其干燥時質(zhì)量為873g，同時量得體積為480cm3。浸水飽和后取出擦干表面水分稱得質(zhì)量為972g。求其質(zhì)量吸水率、閉口孔隙率及開口孔隙率。
參考答案：
質(zhì)量吸水率：
m1mm100%972873873100%11.34% 2
密實體積：V873
2.59337.0(cm)
33
3孔隙體積：480337143(cm) 開口孔隙體積：97287399(cm)
閉口孔隙體積：1439944(cm)
993 開口孔隙率：480
44100.6%100%9.17% 閉口孔隙率：480
第二章無機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(chǎn)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(nèi)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(xì)膩線條清晰，具有很好的裝飾藝術(shù)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(chǎn)漿量較低，質(zhì)量較差；欠火石灰的密度較大，表面常被黏土雜質(zhì)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(zhì)，影響工程質(zhì)量。消除方法有：將石灰經(jīng)陳伏處理后再使用于工程，控制煅燒溫度在1000℃～1200℃之間，巖塊尺寸不宜過大。
5、水玻璃的模數(shù)、濃度與性能有何關(guān)系？
參考答案：水玻璃中氧化硅和氧化鈉的分子數(shù)比稱為水玻璃的模數(shù)，模數(shù)愈大，水玻璃的黏度和粘結(jié)
力愈大，也愈難溶解于水；同一模數(shù)水玻璃溶液濃度越高，則粘結(jié)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(yīng)生產(chǎn)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(zhuǎn)變成二氧化硅而硬化。由于空氣中二氧化碳較少，反應(yīng)進(jìn)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(jīng)煅燒后磨細(xì)而得到的以氧化鎂為主要成分的白色或淺黃色粉末，當(dāng)其單獨與水拌和時會生產(chǎn)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(diào)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(fù)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(qiáng)度。
3
9、生產(chǎn)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(zhì)原料（如石灰石）、黏土質(zhì)原料（如黏土、頁巖）、少量鐵粉、適量石
膏。
10、生產(chǎn)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(yīng)十分迅速，使得水泥熟料加水后迅速凝結(jié)，導(dǎo)致來不及施工。所以為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)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(yīng)，生產(chǎn)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(hù)膜，延緩了水泥凝結(jié)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(jié)硬化速度最快，但水化鋁酸鈣的強(qiáng)度不高；C3S和C4AF的水化速度較快，凝結(jié)硬化速率也較快，C3S的水化產(chǎn)物強(qiáng)度高，C4AF的水化產(chǎn)物強(qiáng)度不高；C2S水化反應(yīng)速度最慢，凝結(jié)硬化速率也慢，強(qiáng)度早期低，后期高。
12、硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物有哪幾種？水泥石的結(jié)構(gòu)如何？
參考答案：主要水化產(chǎn)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(chǎn)物及未水化的殘存水泥內(nèi)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(qiáng)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(xì)孔中的水分稱為毛細(xì)水，毛細(xì)水的結(jié)合力較弱，脫水溫度較低，脫水后形成毛細(xì)孔。
13、試述水泥細(xì)度對水泥性質(zhì)的影響？怎樣檢驗？
參考答案：水泥細(xì)度直接影響到水泥的水化和凝結(jié)硬化。水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，則使水泥熟料的化學(xué)活性發(fā)揮得越快，表現(xiàn)為水泥的水化反應(yīng)速度快，凝結(jié)硬化也快，但過細(xì)的水泥不宜久存，硬化時收縮比較大。細(xì)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅，經(jīng)恒沸3小時后用肉眼觀察未發(fā)現(xiàn)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(jīng)沸煮三小時后的膨脹值。
15、試述硅酸鹽水泥的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律及影響因素？
參考答案：強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律為：水泥的水化和凝結(jié)硬化從顆粒表面深入到內(nèi)部是有一個時間過程的，水化速度開始比較快，強(qiáng)度發(fā)展也比較快，以后逐漸減慢。不同水泥的強(qiáng)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(qiáng)度比較低，后期增進(jìn)率高。
16、在下列工程中選擇適宜的水泥品種：
�。�1）現(xiàn)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(chǔ)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(chǔ)：鋁酸鹽水泥；
�。�5）高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)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(chǔ)及橋梁墩臺：礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。
17
4
參考答案：水泥的強(qiáng)度等級為42.5。
18硅酸鹽水泥石腐蝕的類型有哪幾種？產(chǎn)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(chǎn)物中的Ca(OH)2溶解，并促使水泥石中其它水化產(chǎn)物發(fā)生分解；鹽類腐蝕：硫酸鹽先與水泥石結(jié)構(gòu)中的Ca(OH)2起置換反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鈣，硫酸鈣再與水化鋁酸鈣反應(yīng)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(yīng)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(yīng)生成CaCO3，再與含碳酸的水反應(yīng)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(yīng)；強(qiáng)堿腐蝕：鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強(qiáng)堿也會產(chǎn)生破壞。腐蝕的防止措施：①根據(jù)工程所處的環(huán)境，選擇合適的水泥品種；②提高水泥石的密實程度；③表明防護(hù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時均為廢品。廢品應(yīng)嚴(yán)禁出廠、使用。凡細(xì)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(qiáng)度低于商品強(qiáng)度等級（標(biāo)號）規(guī)定的指標(biāo)時稱為不合格品。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強(qiáng)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(jù)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(zhì)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(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)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(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級，增加產(chǎn)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(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度發(fā)展比較明顯，長期強(qiáng)度甚至超過同標(biāo)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(chǎn)物。水化過程分兩步進(jìn)行，早起強(qiáng)度較低而后期強(qiáng)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(xì)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(zhì)水泥特點是易吸水，易反應(yīng)。在潮濕條件下養(yǎng)護(hù)可以形成較多的水化產(chǎn)物，水泥石結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(qiáng)度較高，耐磨性和耐久性較好，同時道路水泥還具有早強(qiáng)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(yán)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(yīng)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(yīng)采用白色花崗巖或高強(qiáng)陶瓷襯板，用燒結(jié)瓷球等作研磨體。
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篇二：中南大學(xué)土木工程材料課后習(xí)題及答案
土木工程材料習(xí)題集與參考答案
第一章 土木工程材料的基本性質(zhì)
1. 試述材料成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造對材料性質(zhì)的影響？
參考答案：材料的成分對性質(zhì)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(xué)性質(zhì)，還會影響材料的物理力學(xué)性質(zhì)。材
料的成分不同，其物理力學(xué)性質(zhì)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(zhì)引起較大的改變，而對其他性質(zhì)的影響不明顯。
材料的結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響：材料的結(jié)構(gòu)是決定材料物理性能的重要因素。可分為微觀結(jié)構(gòu)和細(xì)觀結(jié)構(gòu)。材料在微觀結(jié)構(gòu)上的差異影響到材料的強(qiáng)度、硬度、熔點、變形、導(dǎo)熱性等性質(zhì)，可以說材料的微觀結(jié)構(gòu)決定著材料的物理力學(xué)性能。
材料的構(gòu)造對性質(zhì)的影響：材料的構(gòu)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(dāng)搭配形成的復(fù)合材料，其綜合性能優(yōu)于各個單一材料。材料的內(nèi)部孔隙會影響材料的強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、水滲透性、抗凍性等。
總之，材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造決定了材料的性質(zhì)。材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的變化帶來了材料世界的千變?nèi)f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(guān)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(zhì)量。測定方法：將材料磨細(xì)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0：是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)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(guān)系：P1
0100%
密度與視密度區(qū)別：某些散粒材料比較密實，其內(nèi)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(xì)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(qiáng)度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導(dǎo)熱性等性質(zhì)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(zhì)量和體積均會發(fā)生變化，則表觀密度會發(fā)生變化。
對強(qiáng)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(qiáng)度，且應(yīng)力在孔隙處的分布會發(fā)生變化，如：孔隙處的應(yīng)力集
中。
對吸水性的影響：開口大孔，水容易進(jìn)入但是難以充滿；封閉分散的孔隙，水無法進(jìn)入。當(dāng)孔隙率大，且孔隙多為開口、細(xì)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(dǎo)熱性的影響：如果材料內(nèi)微小、封閉、均勻分布的孔隙多，則導(dǎo)熱系數(shù)就小，導(dǎo)熱性差，保溫隔熱性能就好。如果材料內(nèi)孔隙較大，
其內(nèi)空氣會發(fā)生對流，則導(dǎo)熱系數(shù)就大，導(dǎo)熱性好。
4．材料的耐水性、吸水性、吸濕性、抗凍性、導(dǎo)熱性、熱容、抗?jié)B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(jīng)水浸泡后，不發(fā)生破壞，同時強(qiáng)度也不顯著降
低的性質(zhì)。指標(biāo)：軟化系數(shù)
吸水性：材料與水接觸時其毛細(xì)管會吸收水分的性質(zhì)。指標(biāo)：吸水率
吸濕性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。指標(biāo)：平衡含水率
抗凍性：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不被破壞，強(qiáng)度也不嚴(yán)重降低的性質(zhì)。指標(biāo)：抗凍等
級，其劃分取決于材料在一定條件下經(jīng)受凍融而不被破壞的次數(shù)。
導(dǎo)熱性：當(dāng)材料兩面存在溫度差時，熱量會從溫度較高的一面?zhèn)鲗?dǎo)到溫度較低的一面的性質(zhì)。指標(biāo)：導(dǎo)熱系數(shù) 熱容：某塊材料在溫度升降1K時所放出或吸收的熱量。
指標(biāo)：C（熱容）＝c（比熱容）m（材料質(zhì)量）
抗?jié)B性：材料抵抗壓力水或液體滲透的性質(zhì)。指標(biāo)：滲透系數(shù)
5．材料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和熱容與建筑物的使用功能有什么關(guān)系？
參考答案：材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，建筑物的保溫隔熱性能就好。如果建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱容越大，則在氣溫變化較大時，能較好地保持室內(nèi)
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(dāng)撤去外力或外力恢復(fù)到原狀態(tài)，材料能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。
塑性： 當(dāng)撤去外力或外力恢復(fù)到原狀態(tài)，材料仍保持變形后的形狀和尺寸，并不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。
脆性：是材料在外力作用下不產(chǎn)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(xiàn)為線彈性，一些非晶體材料如玻璃等也表現(xiàn)為線彈性，其應(yīng)力與應(yīng)變之比為常數(shù)，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(biāo)。
7．影響材料強(qiáng)度試驗結(jié)果的因素有哪些？強(qiáng)度與強(qiáng)度等級是否不同，試舉例說明。
參考答案： 試驗條件對材料強(qiáng)度試驗結(jié)果有較大的影響，其中主要有試件的形狀和尺寸、試驗機(jī)的加載速度、試驗時的溫度和濕度，以
及材料本身的含水狀態(tài)等。
強(qiáng)度與強(qiáng)度等級不一樣。強(qiáng)度是一個具體值，而強(qiáng)度等級是一個等級范圍。如：混凝土的強(qiáng)度等級為C30，那么屬于C30強(qiáng)度等級的
混凝土的實際強(qiáng)度值有可能是30MPa或與30MPa接近的強(qiáng)度值。
38．某地紅砂巖，已按規(guī)定將其磨細(xì)，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(jīng)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(zhì)量為790g，然后將卵石裝入，再連蓋稱得其質(zhì)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。
502.646(g/cm3) 18.9
79010001409381(cm3)
卵石的視密度：V1
10002.625(g/cm3)381參考答案：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(zhì)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(zhì)量為972g。求其質(zhì)量吸水率、閉口孔隙率及開口孔隙率。
參考答案：質(zhì)量吸水率：
密實體積：V33m1m972873100%100%11.34% m873873337.0(cm3) 2.59
孔隙體積：480337143(cm3)
開口孔隙體積：97287399(cm
閉口孔隙體積：14399
開口孔隙率：3) 44(cm3) 99100.6% 480
44100%9.17% 閉口孔隙率：480
第二章 無機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(chǎn)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(nèi)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(xì)膩線條清晰，具有很好的裝飾藝術(shù)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(chǎn)漿量較低，質(zhì)量較差；欠火石灰的密度較大，表面常被黏土雜質(zhì)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(zhì)，影響工程質(zhì)量。消除方法有：將石灰經(jīng)陳伏處理后再使用于工程，控制煅燒溫度在1000℃～1200℃之間，巖塊尺寸不宜過大。
5、水玻璃的模數(shù)、濃度與性能有何關(guān)系？
參考答案：水玻璃中氧化硅和氧化鈉的分子數(shù)比稱為水玻璃的模數(shù)，模數(shù)愈大，水玻璃的黏度和粘結(jié)力愈大，也愈難溶解于水；同一模數(shù)水玻璃溶液濃度越高，則粘結(jié)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(yīng)生產(chǎn)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(zhuǎn)變成二氧化硅而硬化。由于空氣中二氧化碳較少，反應(yīng)進(jìn)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(jīng)煅燒后磨細(xì)而得到的以氧化鎂為主要成分的白色或淺黃色粉末，當(dāng)其單獨與水拌和時會生產(chǎn)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(diào)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(fù)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(qiáng)度。
9、生產(chǎn)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(zhì)原料（如石灰石）、黏土質(zhì)原料（如黏土、頁巖）、少量鐵粉、適量石膏。
10、生產(chǎn)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(yīng)十分迅速，使得水泥熟料加水后迅速凝結(jié)，導(dǎo)致來不及施工。所以為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)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(yīng)，生產(chǎn)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(hù)膜，延緩了水泥凝結(jié)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(jié)硬化速度最快，但水化鋁酸鈣的強(qiáng)度不高；C3S和C4AF的水化速度較快，凝結(jié)硬化速率也較快，C3S的水化產(chǎn)物強(qiáng)度高，C4AF的水化產(chǎn)物強(qiáng)度不高；C2S水化反應(yīng)速度最慢，凝結(jié)硬化速率也慢，強(qiáng)度早期低，后期高。
12、硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物有哪幾種？水泥石的結(jié)構(gòu)如何？
參考答案：主要水化產(chǎn)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(chǎn)物及未水化的殘存水泥內(nèi)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(qiáng)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(xì)孔中的水分稱為毛細(xì)水，毛細(xì)水的結(jié)合力較弱，脫水溫度較低，脫水后形成毛細(xì)孔。
13、試述水泥細(xì)度對水泥性質(zhì)的影響？怎樣檢驗？
參考答案：水泥細(xì)度直接影響到水泥的水化和凝結(jié)硬化。水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，則使水泥熟料的化學(xué)活性發(fā)揮得越快，表現(xiàn)為水
泥的水化反應(yīng)速度快，凝結(jié)硬化也快，但過細(xì)的水泥不宜久存，硬化時收縮比較大。細(xì)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅，經(jīng)恒沸3小時后用肉眼觀察未發(fā)現(xiàn)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(jīng)沸煮三小時后的膨脹值。
15、試述硅酸鹽水泥的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律及影響因素？
參考答案：強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律為：水泥的水化和凝結(jié)硬化從顆粒表面深入到內(nèi)部是有一個時間過程的，水化速度開始比較快，強(qiáng)度發(fā)展也比較
快，以后逐漸減慢。不同水泥的強(qiáng)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(qiáng)度比較低，后期增進(jìn)率高。
16、在下列工程中選擇適宜的水泥品種：
�。�1）現(xiàn)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(chǔ)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(chǔ)：鋁酸鹽水泥；
（5）高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)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(chǔ)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(chǎn)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(chǎn)物中的Ca(OH)2溶解，并促使水泥石中其它水化產(chǎn)物發(fā)生分解；鹽
類腐蝕：硫酸鹽先與水泥石結(jié)構(gòu)中的Ca(OH)2起置換反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鈣，硫酸鈣再與水化鋁酸鈣反應(yīng)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(yīng)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(yīng)生成CaCO3，再與含碳酸的水反應(yīng)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(yīng)；強(qiáng)堿腐蝕：鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強(qiáng)堿也會產(chǎn)生破壞。腐蝕的防止措施：①根據(jù)工程所處的環(huán)境，選擇合適的水泥品種；②提高水泥石的密實程度；③表明防護(hù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時均為廢品。廢品應(yīng)嚴(yán)
禁出廠、使用。凡細(xì)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(qiáng)度低于商品強(qiáng)度等級（標(biāo)號）規(guī)定的指標(biāo)時稱為不合格品。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強(qiáng)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(jù)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(zhì)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(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)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(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級，增加產(chǎn)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(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度發(fā)展比較明顯，長期強(qiáng)度甚至超過同標(biāo)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(chǎn)物。水化過程分兩步進(jìn)行，早起強(qiáng)度較低而后期強(qiáng)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(xì)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(zhì)水泥特點是易吸水，易反應(yīng)。在潮濕條件下養(yǎng)護(hù)可以形成較多的水化產(chǎn)物，水泥石結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(qiáng)度較高，耐磨性和耐久性較好，同時道路水泥還具有早強(qiáng)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(yán)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(yīng)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(yīng)采用白色花崗巖或高強(qiáng)陶瓷襯板，用燒結(jié)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(xué)反應(yīng)不能在硬化前完成，而在硬化后進(jìn)行，并伴隨有體積不均勻的變
化，在以硬化的水泥石中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)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。
26、鋁酸鹽水泥有何特點？
參考答案：鋁酸鹽水泥快硬早強(qiáng)，早期強(qiáng)度增長快，但后期強(qiáng)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(qiáng)度下降的原因。
參考答案：鋁酸鹽水泥的水化產(chǎn)物CAH10和C2AH8為針狀或板狀結(jié)晶體，能相互交織成堅固的結(jié)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(jié)構(gòu)，使水泥石獲得很高的早期強(qiáng)度，但是CAH10和C2AH8是壓穩(wěn)定相，隨時間增長，會逐漸轉(zhuǎn)
化為比較穩(wěn)定的C3AH6，轉(zhuǎn)化結(jié)果使水泥石內(nèi)析出游離水，增大了空隙體積，同時由于C3AH6晶體本身缺陷較多，強(qiáng)度較低，因而使得水泥石后期強(qiáng)度有所下降。
28、不同品種且同一強(qiáng)度等級以及同品種但不同強(qiáng)度等級的水泥能否摻混使用？對這二種情況分別解釋為什么？
參考答案：這兩種情況均不能摻混使用。不同品種的水泥或不同強(qiáng)度等級的水泥摻混使用會影響水泥的使用性能和耐久性。
29、硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級檢驗為什么要用標(biāo)準(zhǔn)砂和規(guī)定的水灰比？試件為何要在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)？
參考答案：水泥膠砂試件的強(qiáng)度受各種因素的制約，如：砂的質(zhì)量和細(xì)度、水灰比、養(yǎng)護(hù)條件、試驗方法等，所以為了精確測試硅酸鹽水
泥的強(qiáng)度等級，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥的強(qiáng)度用ISO法檢驗，將水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂按1：3混合，用0.5的水灰比，用規(guī)定的方法拌制成標(biāo)準(zhǔn)膠砂試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期。
第三章 混凝土
1． 對普通混凝土有哪些基本要求？怎樣才能獲得質(zhì)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(jié)構(gòu)設(shè)計的強(qiáng)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(yīng)的耐久性。
獲得質(zhì)量優(yōu)良的混凝土： 首先要設(shè)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(zhì)量合格
的原材料，按照相應(yīng)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(jié)作用。水泥漿通過水泥的硬化，
把砂石骨料牢固的膠結(jié)成一整體。
砂石：一般不與水泥漿起化學(xué)反應(yīng)，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(chǎn)生的
收縮，抑制裂縫的擴(kuò)展。
3． 對混凝土用骨料在技術(shù)上有哪些基本要求？為什么？
參考答案： ①具有良好的顆粒級配，以盡量減小空隙率；
�、谝蟊砻娓蓛簦员ＷC與水泥漿更好的粘結(jié)；
�、酆泻﹄s質(zhì)少，以保證混凝土的強(qiáng)度和耐久性；
�、芤缶哂凶銐虻膹�(qiáng)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(shù)經(jīng)濟(jì)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(xì)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(nèi)才認(rèn)為是合格的。粗骨料應(yīng)該符合書中表3-5的規(guī)定才認(rèn)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(dāng)?shù)厮a(chǎn)砂（甲砂）的取樣篩分結(jié)果如圖所示，判定其顆粒級配布合格。外地產(chǎn)砂（乙砂），根據(jù)篩分結(jié)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(jù)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(shè)甲砂的比例為X：X*0+（1-X）*40＝0～25→X＝100％～37.5％
同理可以得出以下結(jié)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：100%~12%
對于0.15mm的篩孔：任意比例
所以甲砂的比例范圍為：91％～50％
6．現(xiàn)有兩種砂子，若細(xì)度模數(shù)相同，其級配是否相同？若兩者的級配相同，其細(xì)度模數(shù)是否相同？
參考答案：若細(xì)度模數(shù)相同，其級配不同；若兩者的級配相同，其細(xì)度模數(shù)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(jié)較差。碎石混凝土流動性較小，與水泥漿的粘結(jié)較強(qiáng)。
碎石混凝土強(qiáng)度高于卵石混凝土的強(qiáng)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(xì)度；用水量；水泥漿用量；水灰比；含砂率；外加劑；攪拌。
應(yīng)根據(jù)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(xì)，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(qiáng)攪拌等都能提高混凝土的和易性。
9．試述泌水對混凝土質(zhì)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(xì)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(jié)力降低。
10．和易性與流動性之間有何區(qū)別？混凝土試拌調(diào)整時，發(fā)現(xiàn)坍落度太小，如果單純加用水量去調(diào)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(jī)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(diào)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(nèi)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(dǎo)致混凝土拌和物的保水能力不足，會出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，而且其粘聚性也不好，這樣會影響混凝土的質(zhì)量，降低硬化后混凝土的強(qiáng)度。
11．影響混凝土強(qiáng)度的內(nèi)在因素有哪些？試結(jié)合強(qiáng)度公式加以說明。
參考答案：混凝土的強(qiáng)度主要決定于水泥石的強(qiáng)度和水泥石與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度。而水泥石的強(qiáng)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(qiáng)度主要決定于水泥強(qiáng)度與水灰比。水泥強(qiáng)度越大，水灰比越小，水泥石強(qiáng)度越高。水泥石與骨料的粘結(jié)力也同樣與水泥強(qiáng)度和水灰比有關(guān)，水泥強(qiáng)度越高，水灰比越小，則水泥漿硬化后與骨料的粘結(jié)力越強(qiáng)。水泥石與骨料的粘結(jié)力還與骨料的品質(zhì)有關(guān)，碎石混凝土強(qiáng)度高于卵石混凝土的強(qiáng)度。綜上所述，混凝土的強(qiáng)度與水灰比成反比，與水泥強(qiáng)度成正比，還與骨料品質(zhì)有關(guān)。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； 3Cfcuafceb。 W
C－灰水比 W
fcu－混凝土28天抗壓強(qiáng)度
fce－水泥的實測強(qiáng)度
a，b－經(jīng)驗系數(shù)。
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(qiáng)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(qiáng)度。而且多加水，可能會導(dǎo)致混凝土粘聚性降低過多，保水能力不足，出現(xiàn)
泌水現(xiàn)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(jié)構(gòu)中的游離水釋放出來，增大了流動性。
�。�5）可行。加強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度高。因為有環(huán)箍效應(yīng)。
�。�2）尺寸小的試件測得的強(qiáng)度高。一是因為環(huán)箍效應(yīng)，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(qiáng)度值越大。因為，加載速度大，混凝土的缺陷還來不及表現(xiàn)出來。
（4）不涂油測得的值大。不涂油，摩擦大，環(huán)箍效應(yīng)強(qiáng)。
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(yīng)力1fcp（fcp為軸心抗壓強(qiáng)度）與它對應(yīng)的應(yīng)變的比值定義為混凝土的彈性模量E＝3h。
15．試結(jié)合混凝土的應(yīng)力－應(yīng)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(nèi)部裂縫發(fā)展）可以分為4個階段。
壓應(yīng)力小于極限應(yīng)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(yīng)力-應(yīng)變成直線關(guān)系，為彈性變化階段；
隨著荷載進(jìn)一步增加，超過比例極限而又低于50％極限應(yīng)力時為第二階段，界面裂縫的長度、寬度和數(shù)量也隨之增加，界面借助于摩阻力的作用承擔(dān)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(yīng)力增加的速率，應(yīng)力-應(yīng)變曲線偏離直線開始彎向水平方向。
相當(dāng)于50％～75％極限應(yīng)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(xiàn)貫穿砂漿的裂縫，應(yīng)力-應(yīng)變曲線明顯趨向水平方向。
相當(dāng)于75％～100％極限應(yīng)力為第四階段，隨著荷載增加界面裂縫進(jìn)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(nèi)部裂縫的發(fā)生、擴(kuò)展以至連通的過程，也是混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)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？
參考答案：塑性收縮：混凝土尚處于塑性狀態(tài)時產(chǎn)生的體積收縮。影響因素：與環(huán)境濕度有關(guān)。
干縮：當(dāng)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(chǎn)生收縮；毛
細(xì)水減少時，會引起毛細(xì)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(xiàn)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(guān)。
自收縮：處于與外界無水分交換條件下，混凝土內(nèi)部未水化的膠凝材料吸收毛細(xì)管中的水分而水化，使毛細(xì)管失水，由于毛細(xì)管壓力使水
泥漿產(chǎn)生的收縮。影響因素：水灰比。
篇三：土木工程材料課后習(xí)題及答案
土木工程材料習(xí)題集與參考答案
第一章
土木工程材料的基本性質(zhì)
1. 試述材料成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造對材料性質(zhì)的影響？
參考答案：
材料的成分對性質(zhì)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(xué)性質(zhì)，還會影響材料的物理力學(xué)性質(zhì)。材料的成分不同，其物理力學(xué)性質(zhì)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(zhì)引起較大的改變，而對其他性質(zhì)的影響不明顯。
材料的結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的影響：材料的結(jié)構(gòu)是決定材料物理性能的重要因素�？煞譃槲⒂^結(jié)構(gòu)和細(xì)觀結(jié)構(gòu)。材料在微觀結(jié)構(gòu)上的差異影響到材料的強(qiáng)度、硬度、熔點、變形、導(dǎo)熱性等性質(zhì)，可以說材料的微觀結(jié)構(gòu)決定著材料的物理力學(xué)性能。
材料的構(gòu)造對性質(zhì)的影響：材料的構(gòu)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(dāng)搭配形成的復(fù)合材料，其綜合性能優(yōu)于各個單一材料。材料的內(nèi)部孔隙會影響材料的強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、水滲透性、抗凍性等。
總之，材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造決定了材料的性質(zhì)。材料的組
成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的變化帶來了材料世界的千變?nèi)f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(guān)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(zhì)量。測定方法：將材料磨細(xì)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(zhì)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(guān)系： 0
密度與視密度區(qū)別：某些散粒材料比較密實，其內(nèi)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(xì)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(qiáng)度、0P1100%吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導(dǎo)熱性等性質(zhì)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(zhì)量和體積均會發(fā)生變化，則表觀密度會發(fā)生變化。
對強(qiáng)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(qiáng)度，且應(yīng)力在孔隙處的分布會發(fā)生變化，如：孔隙處的應(yīng)力集中。
對吸水性的影響：開口大孔，水容易進(jìn)入但是難以充滿；封閉分散的孔隙，水無法進(jìn)入。當(dāng)孔隙率大，且孔隙多為開口、細(xì)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(dǎo)熱性的影響：如果材料內(nèi)微小、封閉、均勻分布的孔隙多，則導(dǎo)熱系數(shù)就小，導(dǎo)熱性差，保溫隔熱性能就好。如果材料內(nèi)孔隙較大，其內(nèi)空氣會發(fā)生對流，則導(dǎo)熱系數(shù)就大，導(dǎo)熱性好。
4．材料的耐水性、吸水性、吸濕性、抗凍性、導(dǎo)熱性、熱容、抗?jié)B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(jīng)水浸泡后，不發(fā)生破壞，同時強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。指標(biāo)：軟化系數(shù) 吸水性：材料與水接觸時其毛細(xì)管會吸收水分的性質(zhì)。指標(biāo)：吸水率
吸濕性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。指標(biāo)：平衡含水率 抗凍性：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不被破壞，強(qiáng)度也不嚴(yán)重降低的性質(zhì)。指標(biāo)：抗凍等級，其劃分取決于材料在一定條件下經(jīng)受凍融而不被破壞的次數(shù)。
導(dǎo)熱性：當(dāng)材料兩面存在溫度差時，熱量會從溫度較高的一面?zhèn)鲗?dǎo)
到溫度較低的一面的性質(zhì)。指標(biāo)：導(dǎo)熱系數(shù)
熱容：某塊材料在溫度升降1K時所放出或吸收的熱量。
指標(biāo)：C（熱容）＝c（比熱容）m（材料質(zhì)量）
抗?jié)B性：材料抵抗壓力水或液體滲透的性質(zhì)。指標(biāo)：滲透系數(shù)
5．材料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和熱容與建筑物的使用功能有什么關(guān)系？
參考答案：材料的導(dǎo)熱系數(shù)小，建筑物的保溫隔熱性能就好。如果建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱容越大，則在氣溫變化較大時，能較好地保持室內(nèi)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(dāng)撤去外力或外力恢復(fù)到原狀態(tài)，材料能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。
塑性：當(dāng)撤去外力或外力恢復(fù)到原狀態(tài)，材料仍保持變形后的形狀
和尺寸，并不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。
脆性：是材料在外力作用下不產(chǎn)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(xiàn)為線彈性，一些非晶體材料如
玻璃等也表現(xiàn)為線彈性，其應(yīng)力與應(yīng)變之比為常數(shù)，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(biāo)。
7．影響材料強(qiáng)度試驗結(jié)果的因素有哪些？強(qiáng)度與強(qiáng)度等級是否不同，試舉例說明。
參考答案：
試驗條件對材料強(qiáng)度試驗結(jié)果有較大的影響，其中主要有試件的形狀和尺寸、試驗機(jī)的加載速度、試驗時的溫度和濕度，以及材料本身的含水狀態(tài)等。
強(qiáng)度與強(qiáng)度等級不一樣。強(qiáng)度是一個具體值，而強(qiáng)度等級是一個等
級范圍。如：混凝土的強(qiáng)度等級為C30，那么屬于C30強(qiáng)度等級的混凝土的實際強(qiáng)度值有可能是30MPa或與30MPa接近的強(qiáng)度值。
8．某地紅砂巖，已按規(guī)定將其磨細(xì)，過篩。烘干后稱取50g，用李氏瓶測得其體積為18.9cm3。另有卵石經(jīng)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(zhì)量為790g，然后將卵石裝入，再連蓋稱得其質(zhì)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。
參考答案：
紅砂巖的密度：
502.646(g/cm3)18.9
卵石的視密度：
V79010001409381(cm3)1 10002.625(g/cm3)381
9．某多孔材料的密度為2.59g/cm3。取一塊稱得其干燥時質(zhì)量為873g，同時量得體積為480cm3。浸水飽和后取出擦干表面水分稱得質(zhì)量為972g。求其質(zhì)量吸水率、閉口孔隙率及開口孔隙率。
參考答案：
質(zhì)量吸水率：
m1m972
m100%873
873100%11.34%
V873 .59337.0(cm3
密實體積：2)
孔隙體積：480337143(cm3)
開口孔隙體積：97287399(cm3)
閉口孔隙體積：1439944(cm3) 99
開口孔隙率：480100.6% 44
閉口孔隙率：480100%9.17%
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