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土木工程材料思考题答案绪论1、土木工程材料的研究在现代建筑业中有何意义？ （1）建材在基建总费用中占很大比例（总投资的60%） （2）建筑形式、结构设计、施工方法等受建材品种、质量的制约（3）建材量大面广，涉及资源、能源、环境等各方面，具有综合的、巨大的社会经济效益。2、土木工程材料可分为哪几类？ 按组成：金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料；按作用：结构材料、功能材料；按使用部位：墙体材料、屋面材料、地面材料等。3、选用土木工程材料的基本原则是什么？ （1）就地取材，选用技术成熟、经济实用的建材（2）遵照有关政策法规，合理使用利废、节能的新材料，淘汰粘土砖等落后传统建材（3）综合考虑材料性能、施工进度、热工及抗震等建筑性能要求、工程投资等因素。总之，要做到：价廉物美、满足使用要求、综合效益好。4、对于传统土木工程材料与新品种材料的使用应抱什么态度？ 传统建材有长久的历史、广泛的应用，但面临社会的发展、技术进步更新，也暴露出不足和落后，应结合地区特点、工程性质、市场规律进行合理利用和改进。新型建材既存在技术成熟、经济可行方面的问题，也面临人们观念更新、设计与施工、销售配套等问题，因此，既不要盲目照搬，也不要消极保守，应积极而慎重地推广使用。第一章 土木工程材料的基本性质 1、材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含水后对它们有何影响？ （1）定义、测试方法；（2）大小： 0 0（3）适用对象：块材，散粒状；（4）影响因素：孔隙率、含水率。2、试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性及吸声性的影响？ 孔隙率越大，表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、透水性、吸声性，降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能和耐久性。细小的开孔能提高材料的吸声性。3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g，浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、吸水率、干表观密度。 W含=（2700-2600）/2600*100%W吸=（2850-2600）/2600*100%0=2600/（24*11.5*5.3）4、某石灰石的密度为2.70g/cm3，孔隙率为1.2%，将该石灰石破碎成石子，石子的堆积密度为1580kg/m3，求此石子的表观密度和空隙率。0=（1-0.012）*2.70 P=（1-1580/0）*100% 5、某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为172、178、168MPa，求该岩石的软化系数？并指出该岩石可否用于水下工程？K软=168/178K软0.85 6、建筑物的屋面、外墙、基础所使用的材料各应具备哪些性质？屋面：抗弯、抗冲、轻质、抗渗、抗冻、保温隔热、耐候性。 外墙：抗压、抗冲、轻质、抗渗、抗冻、保温隔热、耐候性、隔声。 基础：抗压、耐水、耐腐蚀、抗渗。 7、材料的组成是如何影响其性能的？ 对于材料研究而言，原子是材料的基本组成单位。原子间键合力的强弱，决定了材料的强度、熔点、导电性等性能。原子量的大小，决定了材料的密度。原子的外层电子，决定了材料的化学活性。8、材料的结构是如何影响其性能的？ 材料的宏观结构（孔结构、构造）与其强度、渗透性、保温性能等密切相关，在材料加工、材料宏观物理力学性能计算等方面有所应用；材料的细观结构（相组织、微裂缝等）与其使用性能（老化、断裂等）密切相关；材料的微观结构（晶体、非晶体）与其物理力学性能（强度、硬度、弹塑性、导热性等）密切相关。9、材料科学的基本原理？举例说明。 材料的组成、结构决定其性能。例：混凝土材料，通过调整原材料品种及配合比，可以获得具有不同强度、表观密度等性质的混凝土；通过抽孔、引气等措施改变其宏观结构，可改变其表观密度、渗透性等性质；通过控制微裂缝、水化程度，可改变其强度。10、材料的性能与使用性能有何关系？ 材料在使用过程中，受到外加荷载、环境介质的作用，随着时间的增长，材料的组成、结构将发生变化，从而造成性能变化。所以，材料的性能与材料的使用性能有联系、又有区别。可以这样理解，材料的性能表示“标准状态”下、某一时刻的测试结果；材料的使用性能表示“实际使用条件”下、随着时间变化而造成的材料组成、结构的变化。11、材料的耐久性包括哪些内容？ 耐久性表示材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、破坏的性质。材料在使用过程中所受的破坏作用包括：物理作用（外力、干湿交替、冷热变化、冻融循环）、化学作用（大气和环境水中的酸、碱、盐等有害物质的侵蚀，日光、紫外线的作用等）、生物作用（虫蛀、菌类腐朽）。耐久性是一种综合性质，包括：抗冻性、耐热性、耐光性、大气稳定性、抗化学腐蚀性等。12、固体废弃物的资源化利用应注意哪些问题？ 固体废弃物的利用不应造成新的污染，不应对产品性能有所损害，注意原材料质量波动，应保证原料供应。第二章 气硬性无机胶凝材料 1、某住宅室内抹灰采用石灰砂浆，交付使用后出现墙面普遍鼓包开裂，试分析其原因。要避免这种情况发生，应采取什么措施？原因：石灰消解不完全或含有较多过火石灰，使用后继续消解产生膨胀。 措施：采用优质石灰、充分消解。2、解释名称：生石膏、熟石膏、死烧石膏、过烧石膏、硬石膏、软石膏、石膏、石膏、磷石膏、氟石膏、脱硫石膏。生石膏：天然二水石膏；熟石膏：建筑石膏、半水硫酸钙；死烧石膏：不溶性硬石膏、无水硫酸钙；过烧石膏：高温煅烧石膏；硬石膏：天然无水石膏；软石膏：天然二水石膏；石膏：高强石膏；石膏：建筑石膏；磷石膏：生产磷酸时产生的废渣，属化工石膏之一；氟石膏：生产氢氟酸时产生的废渣，属化工石膏之一。3、为什么说石膏是一种绿色建材？ 石膏生产能耗低；石膏水化产物与原料的成分相同，形成良性循环；石膏轻质、快凝。4、如何改善石膏的耐水性？ 使石膏水化产物提高耐水性，如加入矿渣、水泥等形成水化硅酸钙；石膏制品表面作防水处理，如纸面石膏板。5、什么是硅酸盐制品？举例说明。 硅质原料与钙质原料在湿热条件下反应，形成以水化硅酸钙为主的水化产物。如：灰沙砖，加气混凝土等。6、什么是气硬性胶凝材料？举例说明。 只能在空气中凝结硬化并保持和发展其强度的胶凝材料。如：石膏、石灰等。第三章 水泥 1、硅酸盐水泥体积安定性不良的原因？如何检查判断水泥的体积安定性？水泥安定性不合格怎么办？原因：水泥中含有过多的游离氧化钙或游离氧化镁，石膏掺量过多。水泥硬化后，继续水化，形成膨胀性产物。 检测：游离氧化钙用沸煮法，游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，而由生产厂控制其含量。 安定性不合格的水泥不得使用。某些安定性轻度不合格的水泥存放24周后，可能合格，但须重新标定水泥标号。2、既然硫酸盐对水泥石具有腐蚀作用，为何在生产水泥时加入的适量石膏对水泥石无腐蚀作用？硫酸盐对水泥石有腐蚀作用，是因为在变形能力很小的水泥石内产生膨胀性产物钙矾石。生产水泥时掺入的适量石膏也会与水化铝酸钙反应产生钙矾石，但这主要发生在水泥浆体凝结前，尚有可塑性，且硬化初期水泥石中毛细孔含量较高，可容纳钙矾石的少量膨胀，故对水泥石结构无破坏。若掺入石膏过多，在水泥硬化后继续产生大量钙矾石，将有破坏作用。3、硅酸盐水泥与熟石灰混合使用是否会引起体积安定性不良？为什么？不会。氢氧化钙的硬化产生体积收缩。氧化钙的水化产生膨胀会造成安定性不良。4、何谓活性混合材和非活性混合材？活性混合材产生水硬性的条件是什么？活性混合材：常温下可与氢氧化钙发生水化反应，生产凝结硬化并生产强度的混合材。其活性来源主要是活性氧化硅、氧化铝。 条件：需激发剂（碱性激发剂、硫酸盐激发剂）、湿热条件。5、为什么掺混合材水泥的早期强度较低，而后期强度发展较多？熟料含量较少，而活性氧化硅、氧化铝与氢氧化钙的反应较缓慢，因此早期强度较低，而经过二次反应，硬化后主要组成是水化硅酸钙和钙矾石，比硅酸盐水泥石结构更致密，因此后期强度可能超过硅酸盐水泥。6、下列混凝土工程中应优先选用何种水泥？不宜使用何种水泥？（1）处于干燥环境中的混凝土工程（2）采用湿热养护的混凝土构件（3）大体积混凝土工程（4）水下混凝土工程（5）高强度混凝土工程（6）高温炉的混凝土基础（7）严寒地区受反复冻融的混凝土工程（8）有抗渗要求的混凝土工程（9）混凝土路面工程（10）冬季施工混凝土工程。（1）处于干燥环境中的混凝土工程普通硅酸盐水泥。干缩较小。不宜用火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥，因干缩大、易碳化起粉。（2）采用湿热养护的混凝土构件掺混合材的硅酸盐水泥。湿热养护有利于活性激发。不宜用高铝水泥、快硬硅酸盐水泥、硅酸盐水泥，因后期强度损失明显。（3）大体积混凝土工程掺混合材的硅酸盐水泥。水化热低。不宜用快硬硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通水泥、高铝水泥。（4）水下混凝土工程掺混合材的硅酸盐水泥。抗软水侵蚀能力好。不宜用快硬硅酸盐水泥、硅酸盐水泥。（5）高强度混凝土工程硅酸盐水泥、普通水泥、复合水泥。标号高。不宜用粉煤灰水泥。（6）高温炉的混凝土基础矿渣硅酸盐水泥、高铝水泥。耐热性好。（7）严寒地区受反复冻融的混凝土工程硅酸盐水泥、普通水泥。抗冻性好。不宜用掺混合材的硅酸盐水泥。（8）有抗渗要求的混凝土工程火山灰硅酸盐水泥、普通水泥。抗渗性好。不宜用矿渣硅酸盐水泥。（9）混凝土路面工程硅酸盐水泥、普通水泥。耐磨性好。不宜用火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰水泥。（10）冬季施工混凝土工程快硬硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通水泥。早期强度高，水化热大。不宜用掺混合材的硅酸盐水泥。第四章 混凝土1、影响混凝土受压弹性模量的因素和影响抗压强度的因素是否相同？影响的效果是否一致？ 骨料的弹性模量越高、骨料用量越多，则混凝土弹性模量越高。混凝土强度越高，弹性模量越高。 普通混凝土受力破坏时，裂纹首先从骨料与水泥石间的界面引发，并向水泥石中扩展，裂纹贯通导致混凝土破坏。因此，界面粘结强度、水泥石强度决定了混凝土的强度。2、工程中对普通混凝土的质量要求有哪些？和易性、强度、变形、耐久性。3、砂、石的级配如何表示？级配良好的砂、石有何特征？砂、石级配良好对混凝土性能有何影响？ 砂的级配用累积筛余表示，并根据0.63mm筛的累计筛余划分为三个级配区（、）。石子的级配也用累计筛余表示，并根据累计筛余划分为三种级配（连续、单粒径、间断）。 级配良好，表示大小骨料的搭配程度良好，即骨料的空隙率小。 骨料级配良好，在用水量不变的情况下可改善混凝土的和易性，有利于施工；若流动性不变，水泥用量保持不变，则可降低用水量，使混凝土强度、耐久性提高、变形降低；若流动性、强度不变，则可降低水泥用量、降低水化热。4、什么是石子的最大粒径？为什么要限制最大粒径？工程上如何确定最大粒径？ 公称粒级的上限称为石子的最大粒径。 石子最大粒径太大时，受搅拌设备、混凝土构件的截面尺寸及钢筋间距等影响，混凝土不易搅拌均匀或不能保证密实成型。 石子的最大粒径应不大于构件最小截面尺寸的1/4，且应不大于钢筋净距的3/4。对实心板材应不大于板材厚度的1/2且不大于50mm。5、提高混凝土耐久性的基本原则是什么？应严格控制哪些因素？ 选择适宜的水泥品种，降低水泥石的孔隙率。 应严格控制水灰比，保证一定的水泥用量、养护时的湿度及养护时间。6、混凝土的水灰比是根据混凝土的什么性质来确定的？ 配制强度或耐久性。7、在混凝土中掺入减水剂可取得哪些经济技术效果？ 若用水量不变，则坍落度可增加50150mm；若流动性及水泥用量不变，则可减水10%25%，提高强度10%30%；若流动性及强度不变，则可减水10%25%，节约水泥10%20%；改善混凝土拌合物的粘聚性、保水性；提高混凝土耐久性。第五章 建筑砂浆1、砂浆有哪些用途？ 砌筑、抹面、装饰、防水、绝热、吸音、耐酸等。2、用于不吸水基层和吸水基层的砌筑砂浆，影响其强度的主要因素各是什么？ 不吸水基层：水泥标号、水灰比。 吸水基层：水泥标号、水泥用量。3、抹面砂浆与砌筑砂浆相比，有何特点？ 基本要求是具有良好的和易性、较高的粘结强度。抹面砂浆不承受外力，分多层涂抹，与基层接触面较大，应防止干缩、开裂。抹面砂浆主要起装饰、防护作用。4、配制砂浆时，为什么除水泥外常常还要加入一些其他胶凝材料？ 一般水泥标号大于砂浆强度所需，故常常加入一些廉价的其他胶凝材料以提高砂浆的流动性、保水性。5、为什么提倡使用商品砂浆？ 商品砂浆采用工业化生产，质量稳定，性能好，施工现场污染少，使用方便。第六章 工程石材、墙体材料和屋面材料 1、石材的分类？根据地质形成条件，岩石分为：岩浆岩、沉积岩、变质岩。按作用，常用石材分为：饰面石材、构筑用石材。2、墙体材料的分类？ 按产品外形，墙体材料可分为三类：砖、砌块、板材。按承载能力，墙体材料分为承重墙材料、非承重墙材料。第七章 土木工程用钢材和铝合金 1、含碳量对碳素钢的性能有何影响？ 随含碳量增加，碳素钢的硬度提高、塑性降低、韧性降低、冷脆性及时效敏感性增大，强度先增后降（1%）。2、拉伸试验可测定钢材哪些力学性能？它对选用钢材有何用途？ 屈服点、抗拉强度、伸长率。在拉伸应力-应变曲线上，可以得知弹性模量、韧性、曲强比（安全可靠性、强度利用率）。 以屈服点为强度取值依据。3、某钢材试样，直径10mm，长度100mm，当荷载达26.69kN时开始塑性变形，当荷载最高达47.10kN时被拉断，拉断后试样长度116mm，断口直径6.7mm，求该钢材的屈服强度、极限强度、伸长率、断面收缩率？屈服强度=26.69*1000/（3.14*5*5）（MPa） 极限强度= 47.10*1000/(3.14*5*5) （MPa） 伸长率10 = (116-100)/100*100% 断面收缩率=(10*10-6.7*6.7)/(10*10)*100% 4、钢材冷加工的目的？ 经过冷加工强化，钢材的屈服强度提高，冲击韧性降低。在工程上，可节约钢材，但受冲击荷载的部位不得使用冷拉、冷拔钢筋。5、钢材热处理的目的？ 退火的目的是降低硬度以便进行切削加工。淬火的目的是提高硬度和耐磨性、获得良好的综合性能（强度高、韧性好）。回火的目的是消除内应力、降低脆性、改善机械性能。表面热处理的目的是使钢件的表面层具有高硬度和耐磨性，芯部具有足够的塑性和韧性。6、绘制钢筋冷拉强化的应力-应变图，并说明冷加工的作用。 经过冷加工强化，钢材的屈服强度提高，冲击韧性降低。第八章 木材 1、木材在使用前为何要进行干燥？干燥至何种程度？ 木材具有湿胀干缩的性质。 干燥至平衡含水率。2、某一松木试件（纤维饱和点30%，=0.05），其含水率11%，此时其顺纹抗压强度64.8MP，问：（1）在标准含水率状态下其抗压强度是多少？（2）含水率分别为20%、30%、40%时的强度各为多少？15=w*（1+*（W-15）=64.8*（1+0.05*（11-15）第九章 高分子建筑材料 1、热塑性树脂与热固性树脂主要不同点有哪些？ 热塑性树脂为线型或支链型分子，耐热性差、耐腐蚀性差、可溶可熔、强度较低、变形较大，主要用于非结构材料。热固性树脂固化后形成体型分子，强度较大、粘结力强、耐热性好、变形小，主要用于结构材料，也可用于非结构材料。2、粘合剂能与被粘结物牢固粘结的条件？ 粘合剂与被粘物很好的浸润；极性粘合剂适用于粘结极性材料；粘合剂良好固化；胶层厚度适当。第十章 沥青与沥青混合料 1. 沥青的三大指标是什么？分别对应什么技术性质？ 针入度表征粘性，延度表征塑性，软化点表征温度稳定性。2. 沥青的结构是怎样的？各组分对沥青的技术性质有何影响？沥青溶液是一种胶体溶液。沥青质是分散相，油分是分散介质；沥青质与油分不亲和，而胶质与沥青质、油分皆亲和；胶质包裹沥青质形成胶团，分散在油分中，形成稳定的胶体。根据油分含量的多少，分为溶胶型、凝胶型沥青。油分是使沥青具有流动性的主要因素，其含量越多沥青的软化点越低；树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质是决定沥青温度敏感性、粘性的重要组分，其含量越高，则软化点越高、粘性越大、但也越硬越脆。石蜡是沥青中的有害成分，它使沥青的粘结性、塑性降低、温度敏感性增大。3. 沥青的分类？ 按来源，沥青分为：地沥青、焦油沥青。地沥青又分为石油沥青、天然沥青。按用途，沥青分为：道路沥青、建筑沥青、机场沥青、其他（水工沥青、电缆沥青、防腐沥青、油漆沥青等）。4. 沥青的用途？沥青主要用于道路路面铺筑、建筑防水、电缆及金属管线的防腐等。5. 沥青改性的目的？ 沥青的稀释、乳化是为了提高流动性，便于施工操作；沥青的调和是为了调整软化点；沥青的混合是为了改善粘性；沥青的橡胶改性是为了改善温度稳定性；沥青的矿物填充剂改性是为了改善温度稳定性、抗剪能力。第十一章 建筑功能材料 1. 建筑功能材料的分类。 按作用，分为：防水材料、绝热材料、吸声隔声材料、装饰材料、防火材料等。2. 建筑防水材料的分类。 按产品特性及作用，分为：防水卷材、防水涂料、密封材料、防水混凝土、堵漏材料。3. 建筑围护结构的保温与隔热有何区别？分别用什么指标评价？ 保温性能反映的是冬季由室内向室外的传热过程，通常按稳定传热考虑，用围护结构的传热系数（或热阻）来评价，在构造措施上采用多孔轻质保温材料。 隔热性能反映的是夏季由室外向室内的传热过程，通常按24h为周期的波动传热考虑，用围护结构内表面最高温度来评价，在构造措施上采用热稳定性好的材料放在室内一侧。4. 多孔性吸声材料的吸声原理？ 声波进入多孔性吸声材料的微孔，由于空气振动、摩擦、粘滞阻力等，使声能转化为热能而被吸收。5. 装饰材料的基本要求？装饰效果的主要影响因素？基本要求：装饰效果、耐久性、经济性。装饰效果的影响因素：质感、线条、色彩。6. 防火材料的性能要求？建筑材料的燃烧性能如何分级？防火材料的性能要求：（1）高温下的物理力学性能；（2）材料的导热性能；（3）材料的燃烧性能；（4）材料的发烟性能；（5）材料的潜在毒性性能。建筑材料的燃烧性能分级：分为四级：A（不燃性）、B1 （难燃性）、 B2 （可燃性）、 B3 （易燃性）。