土木工程材料

2024年2月21日發(作者：傷心的我)

第一章

1、材料的密度、表觀密度和堆積密度有何差別？

答：密度：材料在絕對密實狀態下，單位體積的質量。表觀密度：材料在自然狀態下，單位表觀體積的質量。堆積密度：散粒材料在自然堆積狀態下單位體積的質量、

2、材料的親水性、憎水性、吸水性、吸濕性、耐水性、抗滲性及抗凍性的定義、表示方法及其影響因素是什么？

答：親水性：當θ<=90°時，水分子之間的內聚力小于水分子與材料表面分子間的相互吸引力；憎水性：當θ>90°時，水分子之間的內聚力大于水分子與材料表面分子間的吸引力；吸水性：材料在水中吸收水分的性質，W=（m1－m）/m×100%，材料的吸水性與其親水性、憎水性、孔隙率及空隙特征有關；吸濕性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質；W濕=（ m含－m）/m×100%；材料的吸濕性與空氣濕度大小有關；耐水性：材料長期在飽和水的作用下抵抗破壞，保持原有功能的性質，KR=f飽/f干，耐水性與材料在吸水飽和狀態和絕干狀態下的極限抗壓強度有關；抗滲性：材料在壓力水作用下，抵抗滲透的性質，K=Qd/AtH，抗滲性與滲件總量、試件厚度、滲水面積、滲水時間、靜水壓力水頭、孔隙率和空隙特征有關；抗凍性：材料在吸水飽和狀態下，抵抗多次凍融循環的性能，影像材料抗凍性的因素有空隙率、空隙特征、吸水率及降溫速度。

3、實驗條件對材料強度有無影響？影響怎樣？為什么？

答：有影響。1)試件形狀與尺寸對實驗結果的影響，小試件的抗壓強度大于大試件的。因小試件受環箍作用影響相對較大，存在缺陷的概率小。2)實驗裝置情況的影響，脆性材料單軸受壓時，試件的承壓面受環箍作用影響較大，遠離承壓面試件的中間部分，受作用較小。3)試件表面的平整度的影響，壓面上有凹凸不平或缺棱掉角等缺陷時，會出現應力集中現象而降低強度。4)加荷速度的影響，當加荷速度過快時，由于變形的增長滯后于荷載增長，所以破壞時測得的強度值較高。5)實驗的溫度、濕度的影響，溫度升高時，材料強度降低。

4、當某種材料的孔隙率增大時，表1-4內其他性質如何變化？（有符號表示 ：“↑”增大、“↓”下降、“—”不變、“？”不定）

表1-4 孔隙率對其他性質的影響

孔隙率

↑

第二章

1、建筑石灰按加工方法不同可分為哪幾種？他們的主要化學成分各是什么？

答：可分為：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、游離水；石灰膏；石灰漿。

2、什么是欠火石灰和過火石灰？它們對石灰的使用有什么影響？

答：煅燒溫度過低或時間不足，使得CaCO3不能完全分解，將生成“欠燒石灰”，其表層部分可為正火石灰，而內部會有未分解的石灰石核心，與水反應時僅表面水化，而石灰石核心不能水化。若煅燒溫度過高或時間過長，則會因高溫燒結收縮而使石灰內部孔隙率減少，體積收縮，晶粒變得粗大，這種石灰稱為“過燒石灰”，其結構較致密，與水反應時速度很慢，往往需要很長時間才能產生明顯的水化效果。

3、硅酸鹽水泥孰料的主要礦物組成有哪些？它們加水后各表現出什么性質？

答：硅酸鹽水泥孰料的主要礦物組成有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。硅酸三鈣水化的反應速度較快，生成了水化硅酸鈣膠體，并以凝膠的形態析出，構成具有很高強度的空間網狀結構，生成的氫氧化鈣以晶體的形態析出。硅酸二鈣水化所形成的水化硅酸鈣在C/S比和形貌方面與C2S水化產物無大區別，故也稱為C-S-H凝膠。鋁酸三鈣水化迅速，放熱快，其水化產物組成和結構受液相CaO濃度和溫度的影響很大，先生成介穩狀態的水化鋁酸鈣，最終轉化為石榴石（C3AH6）。鐵相固溶體的水化速度比C3A略慢，水化熱較低，及時單獨水化也不會引起快凝。其水化反應及其產物與C3A很相似。

4、硅酸鹽水泥的水化產物有哪些？它們的性質各是什么？

答：水化產物有：水化硅酸鈣膠體，以凝膠的形態析出；氫氧化鈣以晶體的形態析出，鋁酸三鈣水化密度

―

表觀密度

↓

強度

↓

吸水率

↑

抗凍性

↓

導熱性

↓

先生成介穩狀態的水化鋁酸鈣，最終轉化為水石榴石，C4AF的水化產物與C3A很相似。

第三章

1、什么是集料的分配？集料的級配有哪些類型？如何測定集料的級配？

答：各種不同粒徑的集料，按一定比例搭配，可達到較小的孔隙率或較大的內摩擦力。 根據集料顆粒在篩孔尺上的分布是否連續集料的級配可以分為連續級配和間斷級配兩類。按照密實程度可以分為升級配和密級配

采用篩分析的方法進行測定，取一定數量的風干集料，再一套標準篩上進行篩分，分別測得式樣在各篩上的篩余之量，然后計算出反映集料級配的分計篩余百分率，累計篩余百分率和通過百分率。 富勒理論：通過大量的實驗研究，認為：固體顆粒按粒度大小，有規則的組合，粗細搭配，可以得到堆積密度最大，空隙率最小的集料。級配曲線越接近拋物線時，則其堆積密度越大。

2、集料的顆粒級配和粗細程度有何意義？為什么？答：顆粒級配是指集料中各種粒徑顆粒的搭配情況。度。

第四章

1、混凝土用砂為何要提出級配和細度要求？兩種砂的細度模數相同，其級配是否相同？反之，如果級配相同，其細度模數是否相同？答：良好的級配能使集料的空隙率和總表面積均較小，從而使所需的水泥將量較少，并且能提高混凝土的密實度；2、引氣劑滲入混凝土中對混凝土性能有何影響？引氣劑的摻量是如何控制的？答：引起劑是指在攪拌混凝土工程中能引入大量均勻分布、穩定而封閉的微小氣泡（孔徑為200?m）的外加劑。用水量②減少集料利息和和水量，提高抗滲性③提高抗腐蝕性和耐久性④含量每提高3%~5%康熙強度下降混凝土對鋼筋的粘性強度降低，一般含量為向的鋼筋粘結強度稍有下降。3、普通混凝土的和易性包括哪些內容？怎樣測定？答：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。對混凝土和易性的評定通常是對其流動性測定，再輔以目測和經驗評定其粘聚性和保水性，用坍落度試驗和維勃稠度試驗兩種。4、在水泥漿用量一定的條件下，為什么砂率過小和過大都會使新拌混凝土的流動性變差？ 答：砂率過大，細集料含量相對增多，集料的總表面積明顯增大，包裹沙子顆粒表面的水泥砂漿層顯得不足，砂漿之間的內摩阻力增大成為降低新拌混凝土流動性的主要矛盾，這時，隨著砂率增大流動性將降低。砂率過小，集料空隙率顯著增加，不能保證在粗集料之間又足夠的砂漿層，也會降低新拌混凝土的流動性。5、影響混凝土強度的主要因素有哪些？怎樣影響？如何提高混凝土的強度？ 答：因素：石強度和膠結能力越強，混凝土的強度也就越高。粘結，從而影響混凝土的強度。改善水泥石與集料的界面過渡區狀態和界面粘結強度，提高混凝土的強度。土養護溫度越高，水泥的水化速率越快，達到相同齡期時混凝土的強度越高。延長，混凝土強度呈對數曲線趨勢增長，開始增長速度快，以后逐漸減慢，提高混凝土強度的措施：優選集料5第七章

1、低碳鋼的拉伸試驗圖劃分為幾個階段？各階段的應力—應變有何特點？指出彈性極限s和抗壓強度 若細度模數相同，其級配不同；若兩者的級配相同，其細度模數相同。 影響①可改善新拌混凝土的和易性，顯著降低混凝土粘性，2%~3%。⑤引入空氣會使干縮增大，但若同時減少用水量，對干偏影響不會太大⑥使

1）水泥強度等級及水灰比；在水灰比不變的前提下，水泥強度等級越高，硬化后的水泥1b在圖中的位置。

3

粗細程度是指不同粒徑顆粒混合后的總體粗細程

2）集料的影響；集料的表面狀況影響水泥石與集料的2）降低水灰比6

4）溫度和濕度的影響；5）齡期的影響；隨齡期的28d以后強度基本趨于穩定。3）摻用混凝土外加劑、礦物摻合料

20～，對水平方

混凝4）

p、屈服點σ使其可塑性增強單位1%抗氧強度下降4%時，對垂直方向的鋼筋粘結強度降低10%~15%

）外加劑和摻合料；在混凝土中摻入摻合料，可提高水泥石的密實度，

）選用高強度等級水泥）加強養護，尤其是早期養護，可采用濕熱處理）采用機械攪拌和振搗混凝土。σσ

答：分為彈性階段。應力-應變曲線在OA段為一直線。在OA范圍內應力和應變保持線性關系。曲線上和A點對應的應力稱為彈性極限，常用σp表示。屈服階段。當應力超過A點以后，應力和應變失去線性關系，AB是一條復雜的曲線，當應力達到B上點時，鋼材暫時失去對外力的抵抗作用，在應力不增長的情況下，應變迅速增加，鋼材內部發生“屈服”現象，直到B點為止。曲線上的B上點稱為屈服上限，B下點稱為屈服下限。由于B下比較穩定，且較易測定，故一般以B下點對應的應力作為屈服點，用σs表示。強化階段。應力超過B點后，由于鋼材內部組織的變化，經過應力重分布以后，其抵抗塑性變形的能力又加強了，BC曲線呈上升趨勢，故稱強化階段。對應于最高點C的應力稱為抗壓強度，用σb表示。勁縮階段。應力超過C點以后，鋼材抵抗塑性變形的能力大大降低，塑性變形急劇增加，在薄弱處斷面顯著減小，出現“勁縮”現象，并很快斷裂。

2、何謂鋼材的屈強比？其大小對使用性能有何影響？

答：屈強比：屈服點與抗拉強度的比值。影響：屈強比能反映鋼材的利用率和安全可靠程度。屈強比小，反映鋼材在受力超過屈服點工作時的可靠程度大，因而結構的安全度高。但屈強比太小，鋼材可利用的應力值小，鋼材利用率低，造成鋼材浪費；反之，若屈強比過大，雖然提高了鋼材的利用率，但其安全度卻降低了。3、鋼中哪些元素是有害元素？它們的主要危害是什么？答：鋼中的有害元素有磷、硫。鋼的含磷量高時，鋼的強度提高，塑性和韌性顯著下降。溫度越低，對塑性和韌性的影響越大。此外，磷在鋼中的分布不均勻，偏析嚴重，使鋼的冷脆性顯著增大，焊接時容易產生冷裂紋，使鋼的可焊性顯著降低；硫以硫化鐵夾雜物的形式存在于鋼中，能降低鋼的各種力學性能。當鋼在紅熱狀態下進行熱加工或焊接時，易使鋼材內部產生裂紋，引起鋼材斷裂，這種現象稱為熱脆性。熱脆性將大大降低鋼的熱加工性能與可焊性能，第八章

1、什么是瀝青的三組分分析法？三組分分別賦予瀝青以何種特性？答：三組分分析法是將石油瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質三個組分。使瀝青具有塑性和黏結性，地瀝青質決定瀝青的穩定性。2、石油瀝青的主要技術性質有哪些？如何進行測試？ 答：石油瀝青的主要技術性質：黏滯性，液體石油瀝青用粘滯度測定，半固體或固體用針入度測定；塑性，用延度測定；溫度敏感性，用軟化點和針入度測定；大氣穩定性，以瀝青加熱前后的質量、針入度、延度和軟化點等測定；溶解度、閃點和燃點。3、試分析石油瀝青的膠體結構類型和其性能特點。 答：1、當地瀝青質含量相對較少時，油分和樹脂含量相對較高，膠團外膜較厚，膠團之間相對運動較自由，這時瀝青形成的膠體結構叫溶膠結構。具有溶膠結構的石油瀝青黏性小，流動性大，溫度穩定性較差；2、當地瀝青質含量較多而油分和樹脂較少時，膠團外膜較薄，膠團靠近聚集，移動比較困難，這時瀝青形成的膠體結構叫凝膠結構。具有凝膠結構的石油瀝青彈性和粘結性較高，溫度穩定性較好，但塑性較差；這時瀝青形成的膠體結構叫溶膠—凝膠結構。溶膠—凝膠型石油瀝青的性質介于溶膠型和凝膠型兩者之間。

第九章

1、瀝青的性質和用量對瀝青混合料的性質有何影響 答：

2、現行規范對瀝青混合料的技術性質有哪些要求？ 答：1)對于高溫穩定性，規范規定了熱拌瀝青混合料馬歇爾實驗的技術指標，對用于高速公路和一級公路的公稱粒徑等于或小于穩定性。2)歇爾實驗和凍融劈裂實驗來評價瀝青混合料的水穩定性。于2.2%，B實驗

3、當地瀝青質含量適當，并有較多的樹脂作為保護膜層時，膠團之間保持一定的吸引力，19mm的瀝青混合料，需在配合比設計的基礎上進行車轍實驗以檢驗其高溫3%，C級瀝青含蠟量應不大于

還能降低鋼的沖擊韌性、

?為什么？

3)對于耐久性，規定采用侵水馬4)對于抗滑性，規定：4.5%。5)對于施工和易性，沒有規定。疲勞強度和抗腐蝕性。A級瀝青含蠟量應不大

油分賦予瀝青流動性，樹脂規范規定采用低溫彎曲實驗評價瀝青混合料的低溫抗裂性。級瀝青含蠟量應不大于

1、 篩分實驗

（一）實驗目的：測定細集料的顆粒級配并確定其粗細程度、為混凝土配合比設計提供依據。

（二）儀器設備：標準篩、天平、烘箱、搖篩機、淺盤和軟毛刷等。

（三）試驗步驟

1）、試驗準備：將來樣9.5mm(方孔篩)，并算出其篩余百分率。然后在潮濕狀態下充分拌勻，用四分法縮分至每份不少于550g的試樣兩份，在烘箱中烘干至恒重，冷卻至室溫后備用。

2）、水泥混凝土用砂，按下列步驟篩分：

(1) 準確稱取烘干試樣約500g(m)，準確至0.5g。置于套篩的最上一只篩，即4.75mm篩

上，首先進行人工合篩，在清潔的淺盤上逐個進行手篩，直到每分鐘的篩出量不超過篩上剩余量的1%時為止。 (2) 稱量各篩篩余試樣的質量(mi)，精確至0.5g。所有各篩的分計篩余量和底盤中剩余量的總量與篩分前的試樣總量相比，其相差不得超過1%。

（四）結果整理

1、分計篩余百分率ai計算；2、累計篩余百分率Ai計算；3、質量通過百分率Pi計算；4、細度模數Mx計算；5、繪制級配曲線。

（五）、注意事項

1、瀝青路面用細集料(天然砂、人工砂、石屑)，對于﹤0.075mm的部分應先用水洗法進行確定,其余粒徑烘干后按照上述方法干篩。

2、每次篩分應進行兩次平行試驗，以試驗結果的算術平均值作為測定值。如兩次試驗所得的細度模數之差大于0.2，應重新試驗。

2、 瀝青針入度實驗