工程材料習(xí)題解說(shuō)

工程材料習(xí)題講解5石膏為何不宜用于室外？答:因?yàn)槭嘤不罂紫堵矢?所以吸水率大,抗?jié)B性和抗凍性差。石膏是氣硬性膠凝材料,軟化系數(shù)小,不耐水。試述欠火石灰與過(guò)火石灰對(duì)石灰品質(zhì)影響與危害？答:（1）欠火石灰中含有未分解碳酸鈣內(nèi)核,外部為正常煅燒石灰,它只是降低了石灰利用率,不會(huì)帶來(lái)危害。（2）過(guò)火石灰結(jié)構(gòu)致密,孔隙率小,體積密度大,而且晶粒粗大,表面常被熔融粘土雜質(zhì)形成玻璃物質(zhì)所包覆。所以過(guò)火石灰與水作用速度很慢,這對(duì)石灰使用極為不利。（3）過(guò)石灰在使用以后,因吸收空氣中水蒸氣而逐步熟化膨脹,使已硬化砂漿或制品產(chǎn)生隆起、開(kāi)裂等破壞現(xiàn)象。石油瀝青組分關(guān)鍵有哪多個(gè)？各有何作用？答:石油瀝青組分及作用:油分——作用:是決定瀝青流動(dòng)性組分。油分多,流動(dòng)性大,而粘聚性小,溫度感應(yīng)性大。樹(shù)脂——作用:是決定瀝青塑性關(guān)鍵組分。樹(shù)脂含量增加,瀝青塑性增大,溫度感應(yīng)性增大。地瀝青質(zhì)——作用:是決定瀝青粘性組分。含量高,瀝青粘性大,溫度感應(yīng)性小,塑性降低,脆性增加。五、計(jì)算題1、燒結(jié)一般磚尺寸為240mm×115mm×53mm,已知其孔隙率為37%,干燥質(zhì)量為2487g,浸水飽和后質(zhì)量為解:ρo=m1/Vo=2487/1462.8=1.7g/cm3P=V孔/Vo×100%=37%V孔/1462.8×100%=37%故V孔=541.236cm3V=Vo-V孔=1462.8-541.236=921.6cm3ρ=m1/V=2487/921.6=2.7g/cm3W=(m2-m1)/m1×100%=(2984-2487)/2487×100%=20%PK=(m2-m1)/Vo×1/ρW×100%=(2984-2487)/1462.8×1×100%=34%PB=P-PK=37%-34%=3%2、己確定混凝土初步配合比,取15升進(jìn)行試配。水泥為4.6Kg,砂為9.9Kg,石子為19Kg,水為2.7Kg,經(jīng)測(cè)定和易性合格。此時(shí)實(shí)測(cè)混凝土體積密度為2450Kg解:試拌用混凝土拌合物質(zhì)量Qb=Cb+Wb+Sb+Gb=4.6+2.7+9.9+19=36.2kg和易性調(diào)整合格后配合比（即基準(zhǔn)配合比）為:（取1m3計(jì)算）Cj=（Cb/Qb）×ρoh×1m3=(4.6/36.2)×2450×Wj=(Wb/Qb)×ρoh×1m3=(2.7/36.2)×2450×Sj=(Sb/Qb)×ρoh×1m3=(9.9/36.2)×2450×Gj=(Gb/Qb)×ρoh×1m3=(19/36.2)×2450×3、己知設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20,水泥用量為280Kg/m3,水用量為195Kg/m3,水泥標(biāo)號(hào)為425號(hào),強(qiáng)度富余系數(shù)為1.13;石子為碎石,材料系數(shù)A=0.46,B=0.52。試用水灰比公式計(jì)算校核,按上述條件施工作業(yè),混凝土強(qiáng)度是否有確保？為何？（σ=5.0MPa）解:因Kc=1.13,fcb=42.5MPa,故fc=Kcfcb=1.13×42.5=48.03MPa又因A=0.46,B=0.52,C=280kg/m3×1m3=280kg,W=195kg/m3×1m3=195故fcu(28天齡期抗壓強(qiáng)度)=Afc(C/W-B)=0.46×48.03×(280/195-0.52)=20.24MPafcu=fcu,k+1.645σ=20+1.645×5.0=28.23MPafcu=20.24MPa小于fcu=28.23MPa因混凝土強(qiáng)度伴隨齡期增加而增加,最初7-14d內(nèi)較快,以后增加逐步緩慢,28天后強(qiáng)度增加更慢,此題中28天抗壓強(qiáng)度為20。24MPa,小于混凝土所需要配制強(qiáng)度28.23MPa,故混凝土強(qiáng)度沒(méi)有確保。1．瀝青有哪些組分？石油瀝青膠體結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？溶膠結(jié)構(gòu)和凝膠結(jié)構(gòu)有何區(qū)分？參考答案:瀝青組分通?？煞譃槿齻€(gè)關(guān)鍵組分:油分、地瀝青、樹(shù)脂石油瀝青關(guān)鍵組分之間相互親和程度公布同,地瀝青規(guī)油分顯示出憎液性,互不相容,但對(duì)樹(shù)脂卻顯示出親液性,能夠被浸潤(rùn),而樹(shù)脂在油分中則顯示親液性,二者能夠互溶,這就使得地瀝青微細(xì)顆粒經(jīng)過(guò)樹(shù)脂質(zhì)親和及橋梁作用,形成一個(gè)以地瀝青質(zhì)為關(guān)鍵,周?chē)接胁糠謽?shù)脂和油分膠團(tuán),這種膠團(tuán)高度分散在油分中,溶膠結(jié)構(gòu)油分較多,膠團(tuán)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)較自由;凝膠結(jié)構(gòu)油分和樹(shù)脂較少,地瀝青質(zhì)含量較多11、試述硅酸鹽水要礦物成份及其對(duì)水泥性能泥主影響？參考答案:硅酸鹽水泥熟料中,C3A水化和凝結(jié)硬化速度最快,但水化鋁酸鈣強(qiáng)度不高;C3S和C4AF水化速度較快,凝結(jié)硬化速率也較快,C3S水化產(chǎn)物強(qiáng)度高,C4AF水化產(chǎn)物強(qiáng)度不高;C2S水化反應(yīng)速度最慢,凝結(jié)硬化速率也慢,強(qiáng)度早期低,后期高。14、造成硅酸鹽水泥體積安定性不良原因有哪多個(gè)？怎樣檢驗(yàn)？參考答案:造成水泥體積安定性不良,通常是由熟料中所含游離氧化鈣游離氧化鎂過(guò)多或摻入石膏過(guò)多等原因所造成。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,由游離氧化鈣過(guò)多引發(fā)水泥體積安定性不良可用雷氏法或試餅法檢驗(yàn)。試餅法是用標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥凈漿做成試餅,經(jīng)恒沸3小時(shí)后用肉眼觀(guān)察未發(fā)覺(jué)裂紋,用直尺檢驗(yàn)沒(méi)有彎曲;雷氏法是用雷氏夾中水泥漿經(jīng)沸煮三小時(shí)后膨脹值。18硅酸鹽水泥石腐蝕類(lèi)型有哪多個(gè)？產(chǎn)生腐蝕原因是什么？預(yù)防腐蝕方法有哪些？參考答案:腐蝕類(lèi)型有:軟水侵蝕（溶出性侵蝕）:軟水能使水化產(chǎn)物中Ca(OH)2溶解,并促進(jìn)水泥石中其它水化產(chǎn)物發(fā)生分解;鹽類(lèi)腐蝕:硫酸鹽先與水泥石結(jié)構(gòu)中Ca(OH)2起置換反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鈣,硫酸鈣再與水化鋁酸鈣反應(yīng)生成鈣釩石,發(fā)生體積膨脹;鎂鹽與水泥石中Ca(OH)2反應(yīng)生成松軟無(wú)膠凝能力Mg(OH)2;酸類(lèi)腐蝕:CO2與水泥石中Ca(OH)2反應(yīng)生成CaCO3,再與含碳酸水反應(yīng)生成易溶于水碳酸氫鈣,硫酸或鹽酸能與水泥石中Ca(OH)2反應(yīng);強(qiáng)堿腐蝕:鋁酸鹽含量較高硅酸鹽水泥碰到強(qiáng)堿也會(huì)產(chǎn)生破壞。腐蝕預(yù)防方法:①依據(jù)工程所處環(huán)境,選擇適宜水泥品種;②提升水泥石密實(shí)程度;③表明防護(hù)處理。22、與一般水泥相比較,礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥在性能上有哪些不一樣,并分析這四種水泥適用和禁用范圍。參考答案:礦渣水泥保水性差、泌水性大。在施工中因?yàn)槊谒纬擅?xì)管通道及水囊,水分蒸發(fā)又易引發(fā)干縮,影響混凝土抗?jié)B性、抗凍性及耐磨性。適適用于高溫和耐軟水、海水、硫酸鹽腐蝕環(huán)境中;火山灰質(zhì)水泥特點(diǎn)是易吸水,易反應(yīng)。在潮濕條件下養(yǎng)護(hù)能夠形成較多水化產(chǎn)物,水泥石結(jié)構(gòu)比較致密,從而含有較高抗?jié)B性和耐久性。如在干燥環(huán)境中,所吸收水分會(huì)蒸發(fā),體積收縮,產(chǎn)生裂縫,所以不宜用于長(zhǎng)久處于干燥環(huán)境和水位改變區(qū)混凝土工程中,但適宜于大致積和抗?jié)B要求混凝土及耐海水、硫酸鹽腐蝕混凝土中;粉煤灰水泥需水量比較低,干縮性較小,抗裂性很好。尤其適適用于大致積水工混凝土及地下和海港工程中,但不宜抗碳化要求混凝土中。16．何謂混凝土塑性收縮、干縮、自收縮和徐變？其影響原因有哪些？收縮與徐變對(duì)混凝土抗裂性有何影響？參考答案:塑性收縮:混凝土尚處于塑性狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生體積收縮。影響原因:與環(huán)境濕度相關(guān)。干縮:當(dāng)外界濕度減小時(shí),因?yàn)樗终舭l(fā),引發(fā)凝膠體失水,失去水膜膠粒因?yàn)榉肿右ψ饔?使膠粒間距離變小,產(chǎn)生收縮;毛細(xì)水降低時(shí),會(huì)引發(fā)毛細(xì)管壓力增大,使管壁受到壓力,其壓力伴隨濕度減小而增大,表現(xiàn)為體積“干縮”。影響原因:與水泥品種、水泥用量和單位用水量以及砂石相關(guān)。自收縮:處于與外界無(wú)水分交換條件下,混凝土內(nèi)部未水化膠凝材料吸收毛細(xì)管中水分而水化,使毛細(xì)管失水,因?yàn)槊?xì)管壓力使水泥漿產(chǎn)生收縮。影響原因:水灰比。徐變:在連續(xù)荷載作用下,混凝土產(chǎn)生隨時(shí)間而增加變形稱(chēng)為徐變。影響原因:環(huán)境;水灰比;溫度;骨料;水泥;加載時(shí)間及荷載。收縮和徐變對(duì)混凝土抗裂性影響:收縮和徐變都有可能造成混凝土開(kāi)裂。10、什么是冷加工強(qiáng)化和時(shí)效？各對(duì)鋼材性能有何影響？參考答案:冷加工是在再結(jié)晶溫度以下（通常是常溫）進(jìn)行機(jī)械加工,包含冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、冷沖和冷壓等多種方法。在一定范圍內(nèi)冷加工變形程度越大,加工硬化現(xiàn)象也越顯著,即屈服強(qiáng)度提升得越多,而塑性和韌性也降低得越多;經(jīng)冷加工后,伴隨時(shí)間延長(zhǎng),鋼屈服強(qiáng)度和強(qiáng)度極限逐步提升,塑性和韌性逐步降低現(xiàn)象,稱(chēng)為時(shí)效。13解釋鋼號(hào)Q235AF、Q235D代表意義,并比較二者在成份、性能和應(yīng)用上異同？參考答案:Q235AF表示屈服強(qiáng)度為235MPa,由氧氣轉(zhuǎn)爐或平爐冶煉A級(jí)沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。Q235D表示屈服強(qiáng)度為235MPaD級(jí)鋼。A級(jí)鋼S和P含量高于D級(jí)鋼,但Mn含量低于D級(jí)鋼,A級(jí)鋼通常見(jiàn)于承受靜載作用鋼結(jié)構(gòu),D級(jí)鋼則可用于低溫條件下承受動(dòng)載焊接關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。11、試述硅酸鹽水泥關(guān)鍵礦物成份及其對(duì)水泥性能影響？參考答案:硅酸鹽水泥熟料中,C3A水化和凝結(jié)硬化速度最快,但水化鋁酸鈣強(qiáng)度不高;C3S和C4AF水化速度較快,凝結(jié)硬化速率也較快,C3S水化產(chǎn)物強(qiáng)度高,C4AF水化產(chǎn)物強(qiáng)度不高;C2S水化反應(yīng)速度最慢,凝結(jié)硬化速率也慢,強(qiáng)度早期低,后期高。石灰熟化成石灰漿使用時(shí),通常應(yīng)在儲(chǔ)灰坑“陳伏”兩個(gè)星期以上,為何？答:為了消除熟石灰中過(guò)火石灰顆粒危害,陳伏期間,石灰漿表面保持一層水分,使之與空氣隔絕,預(yù)防或緩減石灰膏與二氧化碳發(fā)生碳化反應(yīng)。3.試述欠火石灰與過(guò)火石灰對(duì)石灰品質(zhì)影響與危害？答:（1）欠火石灰中含有未分解碳酸鈣內(nèi)核,外部為正常煅燒石灰,它只是降低了石灰利用率,不會(huì)帶來(lái)危害。（2）過(guò)火石灰結(jié)構(gòu)致密,孔隙率小,體積密度大,而且晶粒粗大,表面常被熔融粘土雜質(zhì)形成玻璃物質(zhì)所包覆。所以過(guò)火石灰與水作用速度很慢,這對(duì)石灰使用極為不利。（3）過(guò)石灰在使用以后,因吸收空氣中水蒸氣而逐步熟化膨脹,使已硬化砂漿或制品產(chǎn)生隆起、開(kāi)裂等破壞現(xiàn)象。1、表觀(guān)密度:材料在自然狀態(tài)下,單位體積內(nèi)質(zhì)量。

2、一般硅酸鹽水泥:由硅酸鹽水泥熟料、6%—15%混材料和適量石膏磨細(xì)制成水硬性膠凝材料,稱(chēng)一般硅酸鹽水泥。

3、堿骨料反應(yīng):水泥混凝土中水泥堿與一些堿活性骨抖發(fā)生化學(xué)反應(yīng),可引發(fā)混凝土產(chǎn)生膨脹、開(kāi)裂甚至破壞,這種化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為堿一骨料反應(yīng)。

4、鋼冷彎性能:冷彎性能是鋼材在常溫條件下承受彎曲變形能力。

5、瀝青溫度敏感性:瀝青粘性和塑性隨溫度升降而改變性能。

四、問(wèn)答題（每小題5分,共25分）

1、由上表可知甲廠(chǎng)硅酸鹽水泥熟料配制硅酸鹽水泥強(qiáng)度發(fā)展速度、水化熱、28d

時(shí)強(qiáng)度均高于由乙廠(chǎng)硅酸鹽水泥,但耐腐蝕性則低于由乙廠(chǎng)硅酸鹽水泥。

2、和易性:混凝土易于施工操作（攪拌、運(yùn)輸、澆筑、搗實(shí)）,并獲是質(zhì)量均勻,成型密實(shí)混凝土性能。和易性包含三方面內(nèi)容:流動(dòng)性、粘聚性、保水性。影響和易性原因:（1）水泥漿數(shù)量和水灰比

（2）砂率

（3）溫度和時(shí)間性

（4）組成材料

3、（1）、改善混凝土拌合物工作性;（2）、提升混凝土抗?jié)B性、抗凍性。（3）、降低了混凝土強(qiáng)度。

4、Q235Aｂ表示屈服點(diǎn)等級(jí)為235Mpa,質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)半鎮(zhèn)靜鋼。45Ｍｎ表示含碳量為0.45%較高含錳量鋼。

5、針入度、延度,軟化點(diǎn)。粘性、塑性、溫度敏感性

五、計(jì)算題（其中1題9分,2題10分,累計(jì)19分）

1、解:

(1）依據(jù)1、ρ0=m/v=2500/240×115×53=1.7

g/cm3

(2)、P=1-ρ0/ρ=1-1.7/2.7=37%

(3)、Wv=

Wmρ0=(2900-2500)/2500?1.7=27%

2、解:（1）

fcu,t=fcu,k+1.645σ

fcu,t=40+1.645×6=

49.87Mpa

(2)

W/C=Afce/fcu,t+ABfce

W/C=0.46×58.5/49.87+0.46×0.07×58.5=0.52

(3)

因