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土木工程材总结加试题及答案

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-03-26  来源:混凝土机械网  作者:混凝土机械网  浏览次数:185
核心提示:土木工程材总结加试题及答案

第一章 土木工程材料的基本性质

1.试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在?

参考答案:密度:是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法:将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末,

再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称“真密度”。

表观密度0:是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法:对于外形规则的块体材料,测其外观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料,将其加工成规则的块体再测其外观尺寸,或者采用蜡封排液法。

孔隙率P:材料中的孔隙体积与总体积的百分比。

相互关系:P1

0100% 

密度与视密度区别:某些散粒材料比较密实,其内部仅含少量微小、封闭的孔隙,从工程使用角度来说,不需磨

细也可用排液法测其近似的密实体积,这样测得的密度称为“视密度”。

3.孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响?

参考答案:对表观密度的影响:材料孔隙率大,在相同体积下,它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自然状态

下可能含水,随着含水量的不同,材料的质量和体积均会发生变化,则表观密度会发生

变化。

对强度的影响:孔隙减小了材料承受荷载的有效面积,降低了材料的强度,且应力在孔隙处的分布会发生变化,

如:孔隙处的应力集中。

对吸水性的影响:开口大孔,水容易进入但是难以充满;封闭分散的孔隙,水无法进入。当孔隙率大,且孔

隙多为开口、细小、连通时,材料吸水多。

对抗渗性的影响:材料的孔隙率大且孔隙尺寸大,并连通开口时,材料具有较高的渗透性;如果孔隙率小,

孔隙封闭不连通,则材料不易被水渗透。

对抗冻性的影响:连通的孔隙多,孔隙容易被水充满时,抗冻性差。

对导热性的影响:如果材料内微小、封闭、均匀分布的孔隙多,则导热系数就小,导热性差,保温隔热性能

就好。如果材料内孔隙较大,其内空气会发生对流,则导热系数就大,导热性好。

4.材料的耐水性、吸水性、吸湿性、抗冻性、导热性、热容、抗渗性的含义是什么?

参考答案:耐水性: 材料抵抗水破坏作用的能力称为耐水性,即材料经水浸泡后,不发生破坏,同时强度也不显

著降低的性质。指标:软化系数

吸水性:材料与水接触时其毛细管会吸收水分的性质。指标:吸水率

吸湿性:材料在潮湿空气中吸收水分的性质。指标:平衡含水率

抗冻性:材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不被破坏,强度也不严重降低的性质。指标:抗冻

等级,其划分取决于材料在一定条件下经受冻融而不被破坏的次数。

导热性:当材料两面存在温度差时,热量会从温度较高的一面传导到温度较低的一面的性质。指标:导热系数 热容:某块材料在温度升降1K时所放出或吸收的热量。

指标:C(热容)=c(比热容)•m(材料质量)

抗渗性:材料抵抗压力水或液体渗透的性质。指标:渗透系数

7.影响材料强度试验结果的因素有哪些?强度与强度等级是否不同,试举例说明。

参考答案: 试验条件对材料强度试验结果有较大的影响,其中主要有试件的形状和尺寸、试验机的加载速度、试

验时的温度和湿度,以及材料本身的含水状态等。

强度与强度等级不一样。强度是一个具体值,而强度等级是一个等级范围。如:商品混凝土的强度等级为C30,那么

属于C30强度等级的商品混凝土的实际强度值有可能是30MPa或与30MPa接近的强度值。

8.某地红砂岩,已按规定将其磨细,过筛。烘干后称取50g,用李氏瓶测得其体积为18.9cm3。另有卵石经过清洗烘干后称取1000g,将其浸水饱和后用布擦干。又用广口瓶盛满水,连盖称得其质量为790g,然后将卵石装入,再连盖称得其质量为1409g,水温为25℃,求红砂岩及卵石的密度或视密度,并注明哪个是密度或视密度。 参考答案:红砂岩的密度:

卵石的视密度:V

5018.979010001409132.646(g/cm) 381(cm) 331000

3812.625(g/cm)

9.某多孔材料的密度为2.59g/cm3。取一块称得其干燥时质量为873g,同时量得体积为480cm3。浸水饱和后取出擦干表面水分称得质量为972g。求其质量吸水率、闭口孔隙率及开口孔隙率。

参考答案:质量吸水率:m1m

m100%972873

873100%11.34% 密实体积:V873

2.59337.0(cm)

33孔隙体积:480337143(cm)

开口孔隙体积:97287399(cm)

闭口孔隙体积:1439944(cm) 开口孔隙率:

闭口孔隙率:

11、试述硅酸盐水泥的主要矿物成分及其对水泥性能的影响?

参考答案:硅酸盐水泥熟料中,C3A的水化和凝结硬化速度最快,但水化铝酸钙的强度不高;C3S和C4AF的水

化速度较快,凝结硬化速率也较快,C3S的水化产物强度高,C4AF的水化产物强度不高;C2S水化反应速度最慢,凝结硬化速率也慢,强度早期低,后期高。

12、硅酸盐水泥的主要水化产物有哪几种?水泥石的结构如何?

参考答案:主要水化产物是:水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。水泥

石主要由固体(水泥水化产物及未水化的残存水泥内核)和孔隙组成。凝胶是由尺寸很小的凝胶微粒与位于胶粒之间的凝胶孔组成,胶粒的比表面积大,可强烈地吸附一部分水分,此水分与填充胶孔的水分称为凝胶水;毛细孔中的水分称为毛细水,毛细水的结合力较弱,脱水温度较低,脱水后形成毛细孔。

13、试述水泥细度对水泥性质的影响?怎样检验?

参考答案:水泥细度直接影响到水泥的水化和凝结硬化。水泥颗粒越细,比表面积越大,则使水泥熟料的化学活

性发挥得越快,表现为水泥的水化反应速度快,凝结硬化也快,但过细的水泥不宜久存,硬化时收缩比较大。细度的检验方法通常用筛分法或比表面积法来测定,筛分法以80um方孔筛的筛余量表示,比表面积法以1kg质量材料所具有的总表面积(m2/kg)来表示。

14、造成硅酸盐水泥体积安定性不良的原因有哪几种?怎样检验?

参考答案:造成水泥体积安定性不良,一般是由熟料中所含游离氧化钙游离氧化镁过多或掺入石膏过多等原因所

造成。国家标准规定,由游离的氧化钙过多引起的水泥体积安定性不良可用雷氏法或试饼法检验。试饼法是用标准稠度的水泥净浆做成试饼,经恒沸3小时后用肉眼观察未发现裂纹,用直尺检验没有弯曲;雷氏法是用雷氏夹中的水泥浆经沸煮三小时后的膨胀值。

15、试述硅酸盐水泥的强度发展规律及影响因素?

参考答案:强度发展规律为:水泥的水化和凝结硬化从颗粒表面深入到内部是有一个时间过程的,水化速度开始

比较快,强度发展也比较快,以后逐渐减慢。不同水泥的强度发展不完全相同,掺较多活性混合材料的硅酸盐水泥早期强度比较低,后期增进率高。

16、在下列工程中选择适宜的水泥品种:

(1)现浇商品混凝土梁、板、柱冬季施工:硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥;

(2)高层建筑基础底板(具有大体积商品混凝土和抗渗要求):矿渣水泥和粉煤灰水泥;

(3)南方受海水侵蚀的钢筋商品混凝土工程:矿渣水泥和火山灰水泥;

(4)高炉炼铁炉基础:铝酸盐水泥;

(5)高强度预应力商品混凝土梁:硅酸盐水泥和普通水泥;

(6)地下铁道:普通水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥;

(7)东北某大桥的沉井基础及桥梁墩台:矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。

17、某工程用一批普通水泥,强度检验结果如下,试评定该批水泥的强度等级。

3

参考答案:水泥的强度等级为42.5。

18硅酸盐水泥石腐蚀的类型有哪几种?产生腐蚀的原因是什么?防止腐蚀的措施有哪些?

参考答案: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起臵换反应生产硫酸钙,硫酸钙再与水化铝酸钙反应生成钙钒石,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:①根据工程所处的环境,选择合适的水泥品种;②提高水泥石的密实程度;③表明防护处理。

19、硅酸盐水泥检验中,哪些性能不符合要求时,则该水泥属于不合格品?哪些性能不符合要求时则该水泥属于废品?怎样处理不合格品和废品?

参考答案:国家标准规定:硅酸盐水泥性能中,凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合标准规

定时均为废品。废品应严禁出厂、使用。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何一项不符合规定或混合材掺量超过最大限度和强度低于商品强度等级(标号)规定的指标时称为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、工厂名称和出厂编号不全也属于不合格品。不合格品可根据实际情况而决定使用与否。

20、什么是活性混合材料和非活性混合材料?掺入硅酸盐水泥中各能起到什么作用?

参考答案:活性混合材料中有一定的活性组分,常温下能与水泥熟料水化时析出Ca(OH)2的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。

21、为什么掺较多活性混合材料的硅酸盐水泥早期强度较低,后期强度发展比较明显,长期强度甚至超过同标号的硅酸盐水泥?

参考答案: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。

22、与普通水泥相比较,矿渣水泥、火山灰水泥、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。

参考答案: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,影响商品混凝土的抗渗性、抗冻性及耐磨性。适用于高温和耐软水、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商品混凝土工程中,但适宜于大体积和抗渗要求的商品混凝土及耐海水、硫酸盐腐蚀的商品混凝土中;粉煤灰水泥需水量比较低,干缩性较小,抗裂性较好。尤其适用于大体积水工商品混凝土及地下和海港工程中,但不适宜抗碳化要求的商品混凝土中。

23、试述道路硅酸盐水泥的特点?

4

参考答案:特点是商品混凝土的抗折强度较高,耐磨性和耐久性较好,同时道路水泥还具有早强的性能。

24、白色硅酸盐水泥对原料和工艺有什么要求?

参考答案: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。

25、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?

参考答案: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,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。

26、铝酸盐水泥有何特点?

参考答案: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。

27、简述铝酸盐水泥的水化过程及后期强度下降的原因。

参考答案:铝酸盐水泥的水化产物CAH10和C2AH8为针状或板状结晶体,能相互交织成坚固的结晶合生体,析出

的Al(OH)3难溶于水,填充于晶体骨架的空隙中,形成比较致密的结构,使水泥石获得很高的早期强度,但是CAH10和C2AH8是压稳定相,随时间增长,会逐渐转化为比较稳定的C3AH6,转化结果使水泥石内析出游离水,增大了空隙体积,同时由于C3AH6晶体本身缺陷较多,强度较低,因而使得水泥石后期强度有所下降。

28、不同品种且同一强度等级以及同品种但不同强度等级的水泥能否掺混使用?对这二种情况分别解释为什么? 参考答案:这两种情况均不能掺混使用。不同品种的水泥或不同强度等级的水泥掺混使用会影响水泥的使用性能

和耐久性。

29、硅酸盐水泥的强度等级检验为什么要用标准砂和规定的水灰比?试件为何要在标准条件下养护?

参考答案:水泥胶砂试件的强度受各种因素的制约,如:砂的质量和细度、水灰比、养护条件、试验方法等,所

以为了精确测试硅酸盐水泥的强度等级,国家标准规定,水泥的强度用ISO法检验,将水泥和标准砂按1:3混合,用0.5的水灰比,用规定的方法拌制成标准胶砂试件,在标准条件下养护至规定龄期。

4.试说明骨料级配的含义,怎样评定级配是否合格?骨料级配良好有何技术经济意义?

参考答案: 骨料级配:是指大小不同的骨料之间相互搭配的比例情况。细骨料的累计筛余率必须处于书中表3-2

的任何一个级配区的范围内才认为是合格的。粗骨料应该符合书中表3-5的规定才认为是合格的。骨料级配好,能减小空隙率,节约水泥,制成的商品混凝土拌和物的和易性好。

5.某工地打算大量拌制C40商品混凝土,当地所产砂(甲砂)的取样筛分结果如图所示,判定其颗粒级配布合格。外地产砂(乙砂),根据筛分结果,其颗粒级配也不合格。因此打算将两种砂掺配使用,请问能否行?如果行,试确定其最合理的掺合比例。

筛分记录

参考答案:两种砂掺配使用可行,因为甲砂细砂多,而乙砂粗砂多。

要确定其最合理的掺和比例,就要使掺和后的砂的级配落入2区。根据2区的边界可以算出砂的比例范围。

对于4.75mm的筛孔:因为甲乙的筛余都是0,所以任意比例都可以。

对于2.36mm的筛孔:2区的累计筛余为25~0,则设甲砂的比例为X:X*0+(1-X)*40=0~25→X=100%~

37.5%

同理可以得出以下结果: 对于1.18mm的筛孔:91%~34% 对于0.6mm的筛孔:100%~50% 对于0.3mm的筛孔:100%~12% 对于0.15mm的筛孔:任意比例 所以甲砂的比例范围为:91%~50%

6.现有两种砂子,若细度模数相同,其级配是否相同?若两者的级配相同,其细度模数是否相同? 参考答案: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。

8.什么是商品混凝土拌合物的和易性?影响和易性的主要因素有哪些?如何改善商品混凝土拌和物的和易性?

参考答案: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、密实的商品混凝土的一种综合性能。

包括:流动性、粘聚性和保水性。

主要影响因素:水泥品种及细度;用水量;水泥浆用量;水灰比;含砂率;外加剂;搅拌。

应根据和易性的主要影响因素综合考虑来提高和易性,如:选用和易性最好的粉煤灰硅酸盐水泥,将水泥磨细,增加水泥浆的用量,选择合理的水灰比和砂率,加入减水剂,加强搅拌等都能提高商品混凝土的和易性。 10.和易性与流动性之间有何区别?商品混凝土试拌调整时,发现坍落度太小,如果单纯加用水量去调整,商品混凝土的

拌和物会有什么变化,

参考答案:流动性是指商品混凝土拌和物在本身自重或施工机械搅拌振捣作用下能够流动的性能。而和易性是商品混凝土

的综合工作性能,包括流动性,还有粘聚性和保水性。

如果单纯增加用水量去调整坍落度,则水泥浆会变稀,从而降低了水泥浆的粘聚性,减小颗粒间的内摩擦力,混

凝土拌和物的流动性会增大。但是,水泥浆的粘聚性降低过多的话,会导致商品混凝土拌和物的保水能力不足,会出现泌水现象,而且其粘聚性也不好,这样会影响商品混凝土的质量,降低硬化后商品混凝土的强度。

6

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11.影响商品混凝土强度的内在因素有哪些?试结合强度公式加以说明。

参考答案:商品混凝土的强度主要决定于水泥石的强度和水泥石与骨料之间的粘结强度。而水泥石的强度主要取决于

其矿物成分及孔隙率。而孔隙率又决定于水灰比与水化程度。所以,对于给定的龄期,水泥石的强度主要决定于水泥强度与水灰比。水泥强度越大,水灰比越小,水泥石强度越高。水泥石与骨料的粘结力也同样与水泥强度和水灰比有关,水泥强度越高,水灰比越小,则水泥浆硬化后与骨料的粘结力越强。水泥石与骨料的粘结力还与骨料的品质有关,碎石商品混凝土强度高于卵石商品混凝土的强度。综上所述,商品混凝土的强度与水灰比成反比,与水泥强度成正比,还与骨料品质有关。用公式表示为:fcuafce

其中:C-1m3商品混凝土中水泥用量,Kg;

W-1m3商品混凝土中的用水量,Kg; Cb。 W

C

W-灰水比

fcu-商品混凝土28天抗压强度

fce-水泥的实测强度

a,b-经验系数。

12.某工地施工人员采取下述几个方案提高商品混凝土拌和物的流动性,试问下面那些方案可行?那个方案不行?并说明理由。

(1)多加水

(2)保持W/C不变,增加水泥浆用量;

(3)加入CaCl2

(4)加入减水剂;

(5)加强振捣。

参考答案:(1)不行。多加水会改变商品混凝土的水灰比,降低强度。而且多加水,可能会导致商品混凝土粘聚性降低过

多,保水能力不足,出现泌水现象。

(2)可行。增加水泥浆用量,可以增加骨料表面包裹层的厚度,增大了润滑作用,因而提高了商品混凝土拌和物

的流动性。

(3)不行。CaCl2有一定的塑化作用,会降低商品混凝土的流动性。而且氯离子对商品混凝土有侵蚀作用。

(4)可行。可以将水泥絮凝结构中的游离水释放出来,增大了流动性。

(5)可行。加强振捣可以使商品混凝土拌和物的均匀性提高。

13. 试简单分析下述不同的试验条件测得的强度有何不同和为何不同?

(1)试件形状不同;

(2)试件尺寸不同;

(3)加荷速率不同;

(4)试件与压板之间的摩擦力大小不同。

参考答案:(1)立方体试件测得的强度高。因为有环箍效应。

(2)尺寸小的试件测得的强度高。一是因为环箍效应,二是因为试件的尺寸增大时,存在缺陷的几率也会增

大。

(3)加载速度越大,测得的强度值越大。因为,加载速度大,商品混凝土的缺陷还来不及表现出来。

(4)不涂油测得的值大。不涂油,摩擦大,环箍效应强。

 

 

 

 
 
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