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土木工程材料

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第一章

1、材料的密度、表观密度和堆积密度有何差别?

答:密度:材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。表观密度:材料在自然状态下,单位表观体积的质量。堆积密度:散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量、

2、材料的亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性及抗冻性的定义、表示方法及其影响因素是什么?

答:亲水性:当θ<=90°时,水分子之间的内聚力小于水分子与材料表面分子间的相互吸引力;憎水性:当θ>90°时,水分子之间的内聚力大于水分子与材料表面分子间的吸引力;吸水性:材料在水中吸收水分的性质,W=(m1-m)/m×100%,材料的吸水性与其亲水性、憎水性、孔隙率及空隙特征有关;吸湿性:材料在潮湿空气中吸收水分的性质;W湿=(m含-m)/m×100%;材料的吸湿性与空气湿度大小有关;耐水性:材料长期在饱和水的作用下抵抗破坏,保持原有功能的性质,KR=f饱/f干,耐水性与材料在吸水饱和状态和绝干状态下的极限抗压强度有关;抗渗性:材料在压力水作用下,抵抗渗透的性质,K=Qd/AtH,抗渗性与渗件总量、试件厚度、渗水面积、渗水时间、静水压力水头、孔隙率和空隙特征有关;抗冻性:材料在吸水饱和状态下,抵抗多次冻融循环的性能,影像材料抗冻性的因素有空隙率、空隙特征、吸水率及降温速度。

3、实验条件对材料强度有无影响?影响怎样?为什么?

答:有影响。1)试件形状与尺寸对实验结果的影响,小试件的抗压强度大于大试件的。因小试件受环箍作用影响相对较大,存在缺陷的概率小。2)实验装置情况的影响,脆性材料单轴受压时,试件的承压面受环箍作用影响较大,远离承压面试件的中间部分,受作用较小。3)试件表面的平整度的影响,压面上有凹凸不平或缺棱掉角等缺陷时,会出现应力集中现象而降低强度。4)加荷速度的影响,当加荷速度过快时,由于变形的增长滞后于荷载增长,所以破坏时测得的强度值较高。5)实验的温度、湿度的影响,温度升高时,材料强度降低。

4、当某种材料的孔隙率增大时,表1-4内其他性质如何变化?(有符号表示:“↑”增大、“↓”下降、“—”不变、“?”不定)

表1-4 孔隙率对其他性质的影响

第二章

1、建筑石灰按加工方法不同可分为哪几种?他们的主要化学成分各是什么?

答:可分为:建筑生石灰,主要成分CaO、MgO、CO2;建筑生石灰粉,主要成分CaO、MgO、CO2;建筑消石灰粉,主要成分CaO、MgO、游离水;石灰膏;石灰浆。

2、什么是欠火石灰和过火石灰?它们对石灰的使用有什么影响?

答:煅烧温度过低或时间不足,使得CaCO3不能完全分解,将生成“欠烧石灰”,其表层部分可为正火石灰,而内部会有未分解的石灰石核心,与水反应时仅表面水化,而石灰石核心不能水化。若煅烧温度过高或时间过长,则会因高温烧结收缩而使石灰内部孔隙率减少,体积收缩,晶粒变得粗大,这种石灰称为“过烧石灰”,其结构较致密,与水反应时速度很慢,往往需要很长时间才能产生明显的水化效果。

3、硅酸盐水泥孰料的主要矿物组成有哪些?它们加水后各表现出什么性质?

答:硅酸盐水泥孰料的主要矿物组成有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙水化的反应速度较快,生成了水化硅酸钙胶体,并以凝胶的形态析出,构成具有很高强度的空间网状结构,生成的氢氧化钙以晶体的形态析出。硅酸二钙水化所形成的水化硅酸钙在C/S比和形貌方面与C2S水化产物无大区别,故也称为C-S-H凝胶。铝酸三钙水化迅速,放热快,其水化产物组成和结构受液相CaO 浓度和温度的影响很大,先生成介稳状态的水化铝酸钙,最终转化为石榴石(C3AH6)。铁相固溶体的水化速度比C3A略慢,水化热较低,及时单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。

4、硅酸盐水泥的水化产物有哪些?它们的性质各是什么?

答:水化产物有:水化硅酸钙胶体,以凝胶的形态析出;氢氧化钙以晶体的形态析出,铝酸三钙水化

先生成介稳状态的水化铝酸钙,最终转化为水石榴石,C4AF的水化产物与C3A很相似。

第三章

1、什么是集料的分配?集料的级配有哪些类型?如何测定集料的级配?

答:各种不同粒径的集料,按一定比例搭配,可达到较小的孔隙率或较大的内摩擦力。根据集料颗粒在筛孔尺上的分布是否连续集料的级配可以分为连续级配和间断级配两类。按照密实程度可以分为升级配和密级配

采用筛分析的方法进行测定,取一定数量的风干集料,再一套标准筛上进行筛分,分别测得式样在各筛上的筛余之量,然后计算出反映集料级配的分计筛余百分率,累计筛余百分率和通过百分率。富勒理论:通过大量的实验研究,认为:固体颗粒按粒度大小,有规则的组合,粗细搭配,可以得到堆积密度最大,空隙率最小的集料。级配曲线越接近抛物线时,则其堆积密度越大。

2、集料的颗粒级配和粗细程度有何意义?为什么?

答:颗粒级配是指集料中各种粒径颗粒的搭配情况。粗细程度是指不同粒径颗粒混合后的总体粗细程度。

第四章

1、混凝土用砂为何要提出级配和细度要求?两种砂的细度模数相同,其级配是否相同?反之,如果级配相同,其细度模数是否相同?

答:良好的级配能使集料的空隙率和总表面积均较小,从而使所需的水泥将量较少,并且能提高混凝土的密实度;若细度模数相同,其级配不同;若两者的级配相同,其细度模数相同。

2、引气剂渗入混凝土中对混凝土性能有何影响?引气剂的掺量是如何控制的?

答:引起剂是指在搅拌混凝土工程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡(孔径为20~ )的外加剂。影响①可改善新拌混凝土的和易性,显著降低混凝土粘性,使其可塑性增强单位200m

用水量②减少集料利息和和水量,提高抗渗性③提高抗腐蚀性和耐久性④含量每提高1%抗氧强度下降3%~5%康熙强度下降2%~3%。⑤引入空气会使干缩增大,但若同时减少用水量,对干偏影响不会太大⑥使混凝土对钢筋的粘性强度降低,一般含量为4%时,对垂直方向的钢筋粘结强度降低10%~15%,对水平方向的钢筋粘结强度稍有下降。

3、普通混凝土的和易性包括哪些内容?怎样测定?

答:和易性是指在一定的施工条件下,便于各种施工操作并能获得均匀、密实的混凝土的一种综合性能。包括:流动性、粘聚性和保水性。对混凝土和易性的评定通常是对其流动性测定,再辅以目测和经验评定其粘聚性和保水性,用坍落度试验和维勃稠度试验两种。

4、在水泥浆用量一定的条件下,为什么砂率过小和过大都会使新拌混凝土的流动性变差?

答:砂率过大,细集料含量相对增多,集料的总表面积明显增大,包裹沙子颗粒表面的水泥砂浆层显得不足,砂浆之间的内摩阻力增大成为降低新拌混凝土流动性的主要矛盾,这时,随着砂率增大流动性将降低。砂率过小,集料空隙率显著增加,不能保证在粗集料之间又足够的砂浆层,也会降低新拌混凝土的流动性。

5、影响混凝土强度的主要因素有哪些?怎样影响?如何提高混凝土的强度?

答:因素:1)水泥强度等级及水灰比;在水灰比不变的前提下,水泥强度等级越高,硬化后的水泥石强度和胶结能力越强,混凝土的强度也就越高。2)集料的影响;集料的表面状况影响水泥石与集料的粘结,从而影响混凝土的强度。3)外加剂和掺合料;在混凝土中掺入掺合料,可提高水泥石的密实度,改善水泥石与集料的界面过渡区状态和界面粘结强度,提高混凝土的强度。4)温度和湿度的影响;混凝土养护温度越高,水泥的水化速率越快,达到相同龄期时混凝土的强度越高。5)龄期的影响;随龄期的延长,混凝土强度呈对数曲线趋势增长,开始增长速度快,以后逐渐减慢,28d以后强度基本趋于稳定。提高混凝土强度的措施:1)选用高强度等级水泥2)降低水灰比3)掺用混凝土外加剂、矿物掺合料4)优选集料5)加强养护,尤其是早期养护,可采用湿热处理6)采用机械搅拌和振捣混凝土。

第七章

1、低碳钢的拉伸试验图划分为几个阶段?各阶段的应力—应变有何特点?指出弹性极限σp、屈服点σs和抗压强度σb在图中的位置。

答:分为弹性阶段。应力-应变曲线在OA段为一直线。在OA范围内应力和应变保持线性关系。曲线上和A点对应的应力称为弹性极限,常用σp表示。屈服阶段。当应力超过A点以后,应力和应变失去线性关系,AB是一条复杂的曲线,当应力达到B上点时,钢材暂时失去对外力的抵抗作用,在应力不增长的情况下,应变迅速增加,钢材内部发生“屈服”现象,直到B点为止。曲线上的B上点称为屈服上限,B下点称为屈服下限。由于B下比较稳定,且较易测定,故一般以B下点对应的应力作为屈服点,用σs表示。强化阶段。应力超过B点后,由于钢材内部组织的变化,经过应力重分布以后,其抵抗塑性变形的能力又加强了,BC曲线呈上升趋势,故称强化阶段。对应于最高点C的应力称为抗压强度,用σb表示。劲缩阶段。应力超过C点以后,钢材抵抗塑性变形的能力大大降低,塑性变形急剧增加,在薄弱处断面显著减小,出现“劲缩”现象,并很快断裂。

2、何谓钢材的屈强比?其大小对使用性能有何影响?

答:屈强比:屈服点与抗拉强度的比值。影响:屈强比能反映钢材的利用率和安全可靠程度。屈强比小,反映钢材在受力超过屈服点工作时的可靠程度大,因而结构的安全度高。但屈强比太小,钢材可利用的应力值小,钢材利用率低,造成钢材浪费;反之,若屈强比过大,虽然提高了钢材的利用率,但其安全度却降低了。

3、钢中哪些元素是有害元素?它们的主要危害是什么?

答:钢中的有害元素有磷、硫。钢的含磷量高时,钢的强度提高,塑性和韧性显著下降。温度越低,对塑性和韧性的影响越大。此外,磷在钢中的分布不均匀,偏析严重,使钢的冷脆性显著增大,焊接时容易产生冷裂纹,使钢的可焊性显著降低;硫以硫化铁夹杂物的形式存在于钢中,能降低钢的各种力学性能。当钢在红热状态下进行热加工或焊接时,易使钢材内部产生裂纹,引起钢材断裂,这种现象称为热脆性。热脆性将大大降低钢的热加工性能与可焊性能,还能降低钢的冲击韧性、疲劳强度和抗腐蚀性。第八章

1、什么是沥青的三组分分析法?三组分分别赋予沥青以何种特性?

答:三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。油分赋予沥青流动性,树脂使沥青具有塑性和黏结性,地沥青质决定沥青的稳定性。

2、石油沥青的主要技术性质有哪些?如何进行测试?

答:石油沥青的主要技术性质:黏滞性,液体石油沥青用粘滞度测定,半固体或固体用针入度测定;塑性,用延度测定;温度敏感性,用软化点和针入度测定;大气稳定性,以沥青加热前后的质量、针入度、延度和软化点等测定;溶解度、闪点和燃点。

3、试分析石油沥青的胶体结构类型和其性能特点。

答:1、当地沥青质含量相对较少时,油分和树脂含量相对较高,胶团外膜较厚,胶团之间相对运动较自由,这时沥青形成的胶体结构叫溶胶结构。具有溶胶结构的石油沥青黏性小,流动性大,温度稳定性较差;2、当地沥青质含量较多而油分和树脂较少时,胶团外膜较薄,胶团靠近聚集,移动比较困难,这时沥青形成的胶体结构叫凝胶结构。具有凝胶结构的石油沥青弹性和粘结性较高,温度稳定性较好,但塑性较差;3、当地沥青质含量适当,并有较多的树脂作为保护膜层时,胶团之间保持一定的吸引力,这时沥青形成的胶体结构叫溶胶—凝胶结构。溶胶—凝胶型石油沥青的性质介于溶胶型和凝胶型两者之间。

第九章

1、沥青的性质和用量对沥青混合料的性质有何影响?为什么?

答:

2、现行规范对沥青混合料的技术性质有哪些要求?

答:1)对于高温稳定性,规范规定了热拌沥青混合料马歇尔实验的技术指标,对用于高速公路和一级公路的公称粒径等于或小于19mm的沥青混合料,需在配合比设计的基础上进行车辙实验以检验其高温稳定性。2)规范规定采用低温弯曲实验评价沥青混合料的低温抗裂性。3)对于耐久性,规定采用侵水马歇尔实验和冻融劈裂实验来评价沥青混合料的水稳定性。4)对于抗滑性,规定:A级沥青含蜡量应不大于2.2%,B级沥青含蜡量应不大于3%,C级沥青含蜡量应不大于4.5%。5)对于施工和易性,没有规定。实验

1、筛分实验

(一)实验目的:测定细集料的颗粒级配并确定其粗细程度、为混凝土配合比设计提供依据。

(二)仪器设备:标准筛、天平、烘箱、摇筛机、浅盘和软毛刷等。

(三)试验步骤

1)、试验准备:将来样9.5mm(方孔筛),并算出其筛余百分率。然后在潮湿状态下充分拌匀,用四分法缩分至每份不少于550g的试样两份,在烘箱中烘干至恒重,冷却至室温后备用。

2)、水泥混凝土用砂,按下列步骤筛分:

(1) 准确称取烘干试样约500g(m),准确至0.5g。置于套筛的最上一只筛,即4.75mm筛

上,首先进行人工合筛,在清洁的浅盘上逐个进行手筛,直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的1%时为止。(2) 称量各筛筛余试样的质量(mi),精确至0.5g。所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量相比,其相差不得超过1%。

(四)结果整理

1、分计筛余百分率ai计算;

2、累计筛余百分率Ai计算;

3、质量通过百分率Pi计算;

4、细度模数Mx计算;

5、绘制级配曲线。

(五)、注意事项

1、沥青路面用细集料(天然砂、人工砂、石屑),对于﹤0.075mm的部分应先用水洗法进行确定,其余粒径烘干后按照上述方法干筛。

2、每次筛分应进行两次平行试验,以试验结果的算术平均值作为测定值。如两次试验所得的细度模数之差大于0.2,应重新试验。

2、沥青针入度实验

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