JD64658《土木工程材料》陈正习题解答李帅.docx

1、JD64658土木工程材料陈正习题解答李帅第1章材料的基本性质【习题】1-1材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？如何测定？答：密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量；表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量，也称体积密度；堆积密度是指散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。测定材料密度时，应先把材料磨成细粉（粒径小于0.2mm），经干燥至恒重后用比重瓶（李氏瓶）测定其体积，然后将重量除以体积计算得到密度值。测定表观密度时，对于外形规则的材料，只需要用尺测量其体积，再称其质量，即可算得。对于不规则材料，先称取干燥材料的重量，再手采用排水法测定其体积，在测定前材料表面应预先涂上蜡，以

2、防止水分渗入材料内部而使测值不准。对于堆积密度的测定，通过已标定容积的容器测定散粒材料的体积，再称出材料重量，即可计算出堆积密度。1-2材料的孔隙率和空隙率有何区别？如何计算？答：孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占的比例。其公式表示为：空隙率是指散粒状材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。其公式表示为：1-3什么是耐水材料？如何表示？答：材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性，材料的耐水性用软化系数表示，工程中通常将KR0.85的材料称为耐水材料。1-4影响材料吸水性的主要因素有哪些？材料含水对哪些性质有影响？影响如何？答：影响材料吸水性的主要因素有：材料本身的

3、性质，即材料是亲水性还是憎水性的；材料孔隙率大小，材料孔隙率越大，吸水性越大；材料孔隙特征，开口连通细孔吸水性大，粗孔和细孔比，开口孔一定时，孔越细吸水率越大。材料含水会影响材料的表观密度、堆积密度、抗冻性、导热性和强度等。材料含水会使材料的表观密度、堆积密度变大，而抗冻性、导热性和强度会下降。1-5简述材料的吸水性、吸湿性、抗冻性、导热性的含义及表示方法。答：材料的吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质，材料的吸水性用吸水率来表示，包括质量吸水率和体积吸水率两种表示。材料的吸湿性是指材料在潮湿的空气中吸收水分的性质，材料的吸湿性用含水率表示。材料的抗冻性是指材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循

4、环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质，材料的抗冻性用抗冻等级表示。材料的导热性是指当材料两面存在温度差时，热量将由温度高的一侧，通过材料传递到温度低的一侧，材料这种传导热量的能力，称为材料的导热性，材料的导热性用导热系数表示。1-6普通砖进行抗压强度试验，干燥状态时的破坏荷载为207KN，吸水饱和时的破坏荷载为172.5KN。若试验时砖的受压面积均为A11.512cm，问此砖用在建筑物中常与水接触的部位是否可行？解： 干燥时的抗压强度吸水饱和后的抗压强度软化系数常与水接触的部位，材料的软化系数要求大于0.85， 该材料的软化系数0.833乙， C3S和C2S的总量上甲乙，因而甲的水化热高于乙

5、；凝结时间方面：影响凝结时间的主要是C3S和C3A的含量，而C3S和C3A的含量，甲乙，因而甲的凝结速度高于乙；抗侵蚀能力方面：影响水泥抗侵蚀能力的是水化产物Ca(OH)2和C3AH6的含量，这主要受C3S和C3A的含量的影响，C3S和C3A的含量，甲乙，因而甲的抗侵蚀能力低于乙。3-11硅酸盐水泥石腐蚀的类型主要有哪几种？产生腐蚀的主要原因是什么？防止腐蚀的措施有哪些？答：硅酸盐水泥石腐蚀的类型有：软水侵蚀（溶出性侵蚀）：软水能使水化产物中的Ca(OH)2溶解，并促使水泥石中其它水化产物发生分解；盐类腐蚀：硫酸盐先与水泥石结构中的Ca(OH)2起置换反应生产硫酸钙，硫酸钙再与水化铝酸钙反应生

6、成钙钒石，发生体积膨胀；镁盐与水泥石中的Ca(OH)2反应生成松软无胶凝能力的Mg(OH)2；酸类腐蚀：CO2与水泥石中的Ca(OH)2反应生成CaCO3，再与含碳酸的水反应生成易溶于水的碳酸氢钙，硫酸或盐酸能与水泥石中的Ca(OH)2反应；强碱腐蚀：铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱也会产生破坏。腐蚀的防止措施：根据工程所处的环境，选择合适的水泥品种；提高水泥石的密实程度；表面防护处理。3-12 试说明下列原因：（1）生产硅酸盐水泥必须掺入适量石膏；（2）水泥出厂前严格控制水泥熟料中的MgO 和SO3；（3）测定凝结时间时，应采用标准稠度的水泥净浆。（1）生产硅酸盐水泥必须掺入适量石膏；答：

7、由于硅酸盐水泥熟料的重要组成之一铝酸三钙在纯水中反应非常快，会发生“闪凝”现象，影响水泥的正常使用，而加入石膏后，由于石膏优先与铝酸三钙反应生成钙矾石，从而阻止了“闪凝”的发生，因此加入石膏可以缓凝，保证水泥的正常使用。但若石膏掺量过少，缓凝效果不明显；而石膏过量时，将造成水泥体积安定性不良，因此掺入必须适量。（2）水泥出厂前严格控制水泥熟料中的MgO 和SO3；答：反映水泥硬化后体积变化均匀性的物理性质指标。水泥水化硬化过程往往伴随体积变化。如果这种变化是熟料矿物水化过程发生的均匀的体积变化，或伴随水泥石凝结硬化过程中进行，则对建筑物质量没有什么影响。如果在水泥混凝土硬化后由于水泥中某些有害

8、成分的作用，在水泥石内部产生了剧烈的不均匀体积变化，就会在建筑物内产生破坏应力而导致建筑物质量下降，甚至会使建筑物开裂与崩塌。引起水泥体积安定性不良的主要因素有水泥中SO3含量过高，水泥熟料中的MgO含量过高，水泥熟料中的游离CaO含量过高。（3）测定凝结时间时，应采用标准稠度的水泥净浆。答：水泥凝结时间与水泥浆的水灰比有关。例如，用水量过多，水泥水化速度虽然加快，但水泥颗粒间距加大，凝结时间反而延长；用水量的多少对水泥的性质影响很大，故测定凝结时间时必须测试标准稠度用水量，这样的测定结果才有可比性。3-13什么是活性混合材料和非活性混合材料？掺入硅酸盐水泥中能起到什么作用？答：活性混合材料中

9、有一定的活性组分，常温下能与水泥熟料水化时析出Ca(OH)2或在硫酸钙的作用下生成具有胶凝性质的稳定化合物。非活性混合材料与水泥矿物成分不起化学反应或化学反应很弱，在水泥石中主要起填充作用，掺入硅酸盐水泥中主要调节水泥强度等级，增加产量，降低水化热等。3-14为什么掺较多活性混合材的硅酸盐水泥早期强度比较低，后期强度发展比较快，长期强度甚至超过同标号的硅酸盐水泥？答：掺较多活性混合材的硅酸盐水泥中水泥熟料含量比较少，加水拌和后，熟料先水化，水化后析出的Ca(OH)2作为碱性激化剂激化活性混合材料水化，生成水化硅酸钙和水化硫铝酸钙等水化产物。水化过程分两步进行，早起强度较低而后期强度发展较快。3

10、-15与普通水泥相比较，矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥在性能上有哪些不同，并分析这四种水泥的适用和禁用范围。答：矿渣水泥保水性差、泌水性大。在施工中由于泌水而形成毛细管通道及水囊，水分的蒸发又易引起干缩，影响混凝土的抗渗性、抗冻性及耐磨性，适用于温度较高和软水、海水、硫酸盐腐蚀的环境中；火山灰质水泥特点是易吸水，易反应。在潮湿条件下养护可以形成较多的水化产物，水泥石结构比较致密，从而具有较高的抗渗性和耐久性。如在干燥环境中，所吸收的水分会蒸发，体积收缩，产生裂缝，因而不宜用于长期处于干燥环境和水位变化区的混凝土工程中，但适宜于大体积和抗渗要求的混凝土及耐海水、硫酸盐腐蚀的混凝土中；粉煤灰水泥

11、需水量比较低，干缩性较小，抗裂性较好。尤其适用于大体积水工混凝土及地下和海港工程中，但不适宜抗碳化要求的混凝土中。3-16白色硅酸盐水泥对原料和工艺有什么要求？答：白色硅酸盐水泥严格控制氧化铁的含量，此外有色金属氧化物如氧化锰、氧化钛、氧化铬的含量也加以限制。由于原料中氧化铁含量少，煅烧的温度要提高到1550左右。为了保证白度，煅烧时应采用天然气、煤气或重油做燃料，粉磨时不能直接用铸钢板和钢球，而应采用白色花岗岩或高强陶瓷衬板，用烧结瓷球等作研磨体。3-17膨胀水泥的膨胀过程与水泥体积安定性不良所形成的体积膨胀有何不同？答：水泥体积安定性不良引起的膨胀是指水泥石中的某些化学反应不能在硬化前完成

12、，而在硬化后进行，并伴随有体积不均匀的变化，在以硬化的水泥石中产生内应力，轻则引起膨胀变形，重则使水泥石开裂。膨胀水泥的膨胀在硬化过程中完成，并且其体积是均匀地发生膨胀。3-18铝酸盐水泥有何特点？答：铝酸盐水泥快硬早强，早期强度增长快，但后期强度可能会下降；水化热大，而且集中在早期放出；具有较好的抗硫酸盐侵蚀能力；铝酸盐水泥不耐碱但耐高温性能好。3-19简述铝酸盐水泥的水化过程及后期强度下降的原因。答：铝酸盐水泥在常温下水化时生成低碱性的水化铝酸钙和氧化铝凝胶。过程很快，反应很激烈，放出大量的热。可用于抢建、抢修和冬季施工。但常温下开始形成的水化物处在亚稳态，要向形成稳定的水化物方向转化，这种转化使得内部结构产生变动，因此铝酸盐水泥的后期强度将下降并达到最低值，然后再有回升，影响因素主要有温度湿度和水灰比。温度越高湿度越大水灰比越大则转化的速度越快。但不管早期养护条件如何，