土木工程材料

简答题1. 简述土木工程材料的主要类型及发展方向。(1) .主要类型：土木工程材料按使用功能可分为：承重材料、围护材料、保温隔热材料、防水材料 和装饰材料等5种；按化学成分可分为：有机材料、无机材料和复合材料等3种。(2) .发展方向：从可持续发展出发；研究和开发高性能材料；在产品形式方面积极发展预制 技术；在生产工艺方面要大力引进现代技术。2. 简述发展绿色建筑材料的基本特征。 建材生产尽量少使用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物；采用低能耗、无污染环境 的生产技术；在生产过程中不得使用甲醛、芳香族、碳氢化合物等，不得使用铅、镉、铬及其化合物制 成的颜料、添加剂和制品；产品不仅不损害人体健康，而且有益于人体健康；产品具有多功能，如抗 菌、灭菌、除霉、除臭、隔热、保温、防火、调温、消磁、防射线、抗静电等功能；产品可循环和回收 利用，废弃物无污染排放以防止二次污染。3. 简述石灰的主要特点及用途。(1) .特点：可塑性和保水性好；硬化速度慢，强度低；耐水性差，硬化时体积收缩大。(2) .用途：配制石灰砂浆和灰浆；配制石灰土和三合土；生产硅酸盐制品；制造碳化制品； 生产无熟料水泥。4. 简述建筑石膏的主要特性及应用。(1) .特性：凝结硬化快；硬化时体积微膨胀；硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低；防 火性能好；具有一定的调温、调湿作用；耐水性、抗冻性和耐热性差。(2) .应用：制作石膏抹面灰浆；制作石膏装饰品；制作各种石膏板制品。5. 简述水玻璃的主要特性及应用。(1) .特性：黏结性能良好；耐酸腐蚀性强；耐热性良好；抗压强度高。(2) .应用：涂刷建筑物表面；用于土壤加固；配制速凝防水剂；配制水玻璃矿渣砂浆；配 制耐酸、耐热砂浆及混凝土。6. 简述孔隙对材料性质的影响。孔隙率越大材料强度越低、表观密度越小；密实的材料且为闭口孔隙的材料是不吸水的，抗渗性、 抗冻性好；粗大的孔隙因水不易留存，吸水率常小于孔隙率；细小且孔隙率大、开口连通的孔隙具有 较大的吸水能力，抗渗性、抗冻性差。7. 土木工程材料的基本性质包括哪些各性质之间有何内在联系及相互影响(1) .基本性质：材料的物理性质：密度、表观密度、毛体积密度、堆积密度、密实度、孔隙率、填 充率、空隙率、间隙率；材料的力学性质：强度、比强度、弹性变形和塑性变形、徐变、脆性、韧性、 硬度、耐磨性；材料与水有关的性质：亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性耐水性、抗渗性、抗冻性； 材料的热物理性质：导热性、热容量、温度变形；材料的耐久性；材料的安全性。(2) .内在联系及相互影响：(空)8. 影响水泥凝结硬化速度的因素主要有哪些水泥的熟料矿物组成及细度；石膏的掺量；水灰比；环境温度和湿度；外加剂的影响； 龄期。9. 简述水泥石腐蚀的主要类型及产生腐蚀的主要原因和防止水泥石腐蚀的主要措施。(1) .主要类型：软水侵蚀(溶出性侵蚀)；盐类腐蚀：a.硫酸盐腐蚀、b.镁盐腐蚀；酸类腐蚀： a.碳酸腐蚀、b.-般酸的腐蚀；强酸腐蚀。(2) .主要原因：内因：水泥石中存在易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身结构不密实。 外因：水泥石周围存在侵蚀介质。(3) .主要措施：根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种；提高水泥石的密实程度；加做保护层。10. 简述硅酸盐水泥的主要特性及掺混合材料硅酸盐水泥的共性。(1) .硅酸盐水泥特性：水化凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高；水化热大；抗冻性好，干 缩小；耐磨性好；抗碳化性能好；耐热性差；抗腐蚀性差。(2) .掺混合料硅酸盐水泥共性：早期强度低，后期强度高，特别适合蒸汽养护；抗腐蚀能力强， 抗碳化能力差；水化放热速度慢，放热量少。11. 试比较矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥的特性异同点。(1) .相同点：早期强度低、后期强度发展高；对温度敏感，适合高温养护；耐腐蚀性好；水 化热小；抗冻性差；抗碳化性能较差；干缩值大。(2) .不同点：矿渣硅酸盐水泥耐热性好、抗渗性差，适合用于有耐热要求的混凝土工程，不适用于 有抗渗性要求的混凝土工程；火山灰质硅酸盐水泥抗渗性高，适合用于有抗渗性要求的混凝土工程，也 不宜用于有耐磨性要求的混凝土工程。11. 试比较矿渣硅酸盐水泥与粉煤灰硅酸盐水泥的特性异同点。(1) .相同点：早期强度低、后期强度发展高；对温度敏感，适合高温养护；耐腐蚀性好；水 化热小；抗冻性差；抗碳化性能较差；抗渗性差、干缩值大。(2) .不同点：矿渣硅酸盐水泥耐热性好，适用于有耐热要求的混凝土工程，不适用于有抗冻性要求 的混凝土工程；粉煤灰硅酸盐水泥干缩值小、抗裂性好，适用于承载较晚的混凝土工程，不宜用于有抗 渗要求的混凝土工程，也不宜用于干燥环境中的混凝土工程以及有耐磨性要求的混凝土工程。12, 简述高铝水泥的特点及应用。(1) .特点：快凝早强；化热大；抗硫酸盐性能很强，但抗碱性极差；耐热性好；长期强度 有降低的趋势。(2) .应用：紧急军事工程(如筑路、桥)；抢修工程(如堵漏)；配制耐热混凝土；用于寒冷 地区冬季施工的混凝土工程。13, 简述减水剂的减水原理及其作用。(1) .减水原理：在水泥浆中加入减水剂，则减水剂的憎水基因团定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗 粒表面带上同性电荷，在电性斥力作用下，使水泥颗粒分开，从而将絮凝结构内的游离水释放出来，起到 减水作用。(2) .作用：增加流动性；提高混凝土强度；节约水泥；改善混凝土的耐久性。14. 根据水泥混凝土的强度公式可知，水灰比值越小其强度越大，但在实际工程应用中则要求水灰比值不 宜过小，这是为什么原因：当水灰比过小时，水泥浆干稠，混凝土拌合物的流动性过低，会使施工困难，不能保证混凝土 的密实性。15. 简述混凝土强度试验的条件对试验结果(强度大小)的影响。在进行混凝土强度试验时，试件尺寸、形状、表面状态、含水率以及实验加荷速度等实验因素都会影 响到混凝土强度实验的测试结果。试件尺寸越大，测得的抗压强度值越小；表面状态：当混凝土受压面非常光滑时(如有油脂)，测 得的混凝土强度值较低；含水程度：混凝土试件含水率越高，其强度越低； 加荷速度：加荷速度过 快，测得的强度值偏高。16. 简述混凝土的变形类型及减少大体积混凝土温度变形的常用方法。(1) .变形类型：1).受荷载作用下的变形；2).非荷载作用下的变形：化学收缩；干湿变形；温 度变形。(2) .常用方法：用低水化热水泥和尽量减少水泥用量；尽量减少用水量，提高混凝土强度；选 用热膨胀系数低的骨料，减小热变形；预热原材料；合理分缝、分块、减轻约束；在混凝土中埋冷 却水管；表面绝热，调节表面温度的下降速率等。17. 为什么目前在建筑工程中要限制使用烧结普通粘土实心砖而鼓励使用烧结多孔砖和空心砖生产多孔砖和空心砖，可节省粘土 20%-30%,节约燃料10%-20%，采用多孔砖或空心砖砌筑墙体，可 减轻自重1/3,工效提高约40%，同时还能改善墙体的热工性能。18. 简述塑料的主要性能特点。表观密度小；比强度高；可加工性好；耐化学腐蚀性好；抗震、吸声和保温性好；耐水 性和耐水蒸气性强；装饰性强；电绝缘性优良。19. 简述石油沥青的选用原则及要求。选用石油沥青的原则包括工程特点、使用部位及环境条件要求，对照石油沥青的技术性能指标在满足主 要性能要求的前提下，尽量选用较大牌号的石油沥青，以保证有较长的使用年限。20. 简述木材的优缺点。(1) .优点：比强度大；弹性韧性好；导热性低；有较好的耐久性；纹理美观、色调温和、 极富装饰性；易于加工；绝缘性好、无毒性；木材的弹性、绝热性和暖色调的结合，给人以温暖和 亲切感。(2) 缺点：构造不均匀，呈各向异性；湿胀干缩大，处理不当易翘曲和开裂；天然缺陷多，降 低了材质的利用率；耐火性差，易着火燃烧；使用不当，易腐朽、虫蛀；如果经常处于干湿交替的 环境中，耐久性较差。21. 为什么木材的抗拉强度最高，但在实际应用中，木材很少用于受拉构件因为构件受力时两端点只能通过横纹受压或顺纹受剪的方式传递拉力，而横纹受压和顺纹受剪的强度 均较低。此外，木材的疵病和缺陷如木节、斜纹和裂缝等会严重降低其顺纹抗拉强度。22. 简述矿渣水泥的主要特性及其适用条件。(1) .主要特性：早期强度比同标号普通水泥低，但后期强度增长较快；水化热较低，而抗冻性较 差，在低温环境中强度增长较慢；需水量比普通水泥大，干缩性较大，抗渗性差；耐热性较好。(2) .适用条件：矿渣水泥适用于混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的地上、地下和水中结构，也可 用于大体积混凝土结构和配制耐热混凝土等，不宜用于早期强度要求较高的结构中。23. 简述影响硅酸盐水泥强度发展的主要因素及常用水泥的种类。(1) .主要因素：内因：水泥中各主要矿物的相对含量；水泥的细度；石膏掺量。 外因：水泥的水灰比；养护温度；养护湿度；养护龄期。(2) .种类：硅酸盐水泥；普通水泥；矿渣水泥；火山灰水泥；粉煤灰水泥；复合水泥。24. 简述普通混凝土配合比设计的主要步骤及配合比设计的基本要求。(1) .主要步骤：初步计算配合比的确定：1).确定配制强度；2).初步确定水灰比(W/C)； 3).确定 1m3混凝土的用水量(mw0)； 4).确定1m3混凝土的水泥用量(mc)； 5).确定砂率(吼)；6).计算粗、细骨 料的用量。 基准配合比的确定。 试验室配合比的确定：1).各材料用量的调整；2).混凝土表观密度的校正及试验室配合比的确定。(2) .基本要求：满足结构设计所要求的混凝土强度等级；满足混凝土施工所要求的和易性；满 足工程所处环境和使用条件要求的混凝土耐久性；在满足上述要求的前提下，尽可能节约水泥，降低成 本，符合经济性原则。25. 简述钢筋混凝土中常用钢筋的种类及钢材防腐的主要措施。(1) .种类：热扎钢筋；冷轧带肋钢筋；热处理钢筋；预应力混凝土用钢丝；钢绞线。(2) .措施：合金化；保护层法式；电化学保护法式。26. 简述沥青混合料作路面材料的主要特点及沥青混合料的主要技术性质。(1) .主要特点：沥青混合料作为路面材料具有良好的力学性质，有一定的高温稳定性和低温柔韧性， 不需要设置伸缩缝和施工缝；铺筑的路面平整无接缝，减震吸声，行车舒适，且具有一定的粗糙度，雨 天也有较好的抗滑性，无强烈反光，利于行车安全；沥青路面施工方便，不需养护，能及时开放交通； 经济耐久，便于分期修建和再生利用。(2) .技术性质：高温稳定性；低温抗裂性；耐久性；抗滑性；施工和易性。27. 简述影响混凝土拌合物施工和易性的主要因素及提高和易性的主要措施。(1) .主要因素：水泥浆的用量；水灰比；砂率；组成材料性质的影响；温度和时间的影响。(2) .主要措施：改善黏聚性和保水性；改善流动性。28. 简述影响混凝土抗压强度值大小的主要因素及混凝土配合比设计的基本要求。(1) .主要因素：水泥强度等级和水灰比的影响；骨料的影响；养护条件(湿度和温度)的影响； 龄期的影响；其他因素。(2) .基本要求：同24.(2)29. 钢材的主要技术性能有哪些冷加工和时效对钢材性能有何影响(1) .技术性能：抗拉性能；冲击韧性；疲劳强度；硬度；冷弯性能；可焊性。(2) .影响：钢筋经冷拉与时效处理后，屈服强度得到进一步提高时，抗拉强度亦有所提高，塑性和韧 性相应降低。30. 石油沥青的主要技术性质有哪些沥青牌号大小与沥青性质有何关系(1).技术性质：黏滞性(简称黏性)；塑性；温度敏感性；沥青黏附性；大气稳定性； 溶解度、闪点和燃点。(2).关系：沥青牌号越大，沥青的黏性越低，塑性越高，大气稳定性越低。31. 为什么生石灰熟化使用前须在贮灰池中“陈伏”两周以上时间简述普通水泥的主要特性及其适用条件。(1) .原因：石灰“陈伏”的目的是为了消除过火石灰对工程的危害，得到质地较软、可塑性较好的熟 石灰。(2) .主要特性：早期强度高增长快；水化热高；抗冻性好；和易性好；抗腐蚀性差。(3) .适用条件：普通水泥适用于混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的地上、地下和水中结构(其中 包括受反复冰冻作用的结构)以及需要早期达到要求强度的结构，配制耐热混凝土等，但不宜用于大体积 混凝土工程及受侵蚀的结构中。32. 为什么生产硅酸盐水泥时掺入适量石膏不会对水泥产生破坏作用，而硬化后的水泥石遇到硫酸盐溶液 产生的石膏就具有破坏作用生产水泥时掺石膏是为了缓解和调节水泥的凝结硬化速度，加入的石膏与水化铝酸钙生成钙矶石，但 是在水化初期的塑性状态，不会引起体积膨胀破坏。而在硫酸盐环境介质中生成的石膏发生在硬化后，此 时体积膨胀会产生膨胀应力，导致水泥石破坏。33. 为什么在保持混凝土拌合物和易性不变的情况下，使用减水剂可以达到节约水泥的目的加入减水剂，大大降低了水的用量，同时减水剂可以使团聚的水泥颗粒分散开，保证其流动性，更多 接触水，大大增加了水化程度和水化量。34. 简述碳的含量对钢材性能的影响及钢材选用时的总要求(1) .影响：在碳素钢中随着碳的质量分数的增加，其强度和硬度提高，塑性和韧性降低。当碳的质量 分数大于部时钢的可焊性显著降低。另外，碳的质量分数增加，钢的冷脱性和时效敏感性增加，耐大气 锈蚀性降低。(2) .总要求：要确保结构物的安全可靠，又要经济合理。35. 影响材料绝热性能的因素主要有哪些对装饰材料的基本要求是什么(1) .主要因素：材料的物质构成；微观结构；孔隙构造；温度；湿度；热流方向。(2) .基本要求：材料的颜色；光泽；透明性；质感；形状与尺寸。36. 水泥石中的氢氧化钙是如何产生的它对水泥石的抗软水侵蚀是有利还是有害为什么CaOH是水泥石中CaO水化后的产物。水化时液相中的Ca(0H)2是水泥石在凝胶中的碱性物质，对水 泥石有利。但有些水泥石水化后的Ca(OH)2与空气中的CO2反应，生产白色像霜的CaCO3附在水泥石表面， 影响混凝土耐蚀性和美观。再有水泥石熟料中死烧状态的游离CaO水化速度很慢，在硬化的水泥石中继续 生成Ca(OH)2晶体，体积增大，产生膨胀应力，破坏水泥石，这就是所谓的安定性不良。37. 何谓混凝土的施工和易性和易性是指混凝土拌合物在各个施工工序(搅拌、运输、浇筑、捣实)中易于操作，不发生分层、离 析、泌水等现象，并获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。39.碳素结构钢的牌号是如何划分的牌号与性能之间有何关系(1) .划分：碳素结构钢的牌号由四部分组成，依次划分为：屈服点字母(3)、屈服点数值、质量等级 符号(A、B、C、D)和脱氧程度符号(F、Z、b、TZ)。(2) .关系：碳素结构钢随着牌号的增大，碳的质量分数和锰的质量分数也随之增大，抗拉强度和屈服 强度逐步提高，但伸长率和冷弯性能则随着牌号的增大而降低。