土木工程材料问答题(1)

问答题第一章：1.简述孔隙率和孔隙特征对材料性能的影响同一组成材料，其孔隙率大，则强度低、保温好、表观密度小；孔隙率相同的情况下，材料的开口孔越多，材料的抗渗性、抗冻性越差。

2.材料在不同受力方式下的强度有几种？各有何功用？（1）根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度。

（2）抗压强度是岩体、土体在单向受压力作用破坏时，单向面积上所承受的荷载，可用于混凝土强度的评定；抗拉强度指材料在拉断前承受最大应力值，可用于钢筋强度的评定；抗弯强度是指材料抵抗弯曲不断裂的能力，可用于脆性材料强度的评定；抗剪强度，指外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的强度极限，可用于土体强度的评定。

3.脆性材料、韧性材料有何特点？各适合承受那种外力？（1）脆性材料的特点是抗压强度高，但不宜承受拉力，受力后不会产生塑性变形，破坏时呈脆性断裂；韧性材料的特点是抗拉强度高，但受力后会产生塑性变形。

（2）脆性材料适合承受压力，韧性材料适合承受拉力。

4.什么是材料的耐久性？为什么对材料要有耐久性要求？（1）材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，能保持原有性能而不变质、不破坏的能力。

（2）材料在使用过程中，除受到各种外力作用外，还要受到环境中各种因素的破坏作用，如：物理作用、化学作用、生物作用、机械作用等。

合理使用高耐久性材料，有效地提高工程的使用寿命，降低工程的维修成本，从而降低工程项目的全寿命成本。

合理使用高耐久性材料，会减少材料的消耗，对节约资源、能源，保护环境具有重要意义。

【ps：工程项目的全寿命成本，是指从工程开始策划到其正常报废之前所有相关的经济投入】第二章1 什么是气硬性胶凝材料?什么是水硬性胶凝材料？两者在哪些性能上有显著差异答：和水成浆后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化、保持和继续发展其强度的称水硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏和水玻璃等；气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。

3 什么是生石灰的熟化（消化）？伴随熟化过程有何现象熟化是指生石灰（CaO）与水作用生成氢氧化钙的过程。

现象：石灰的熟化过程会放出大量的热，熟化时体积增大1-2.5倍。

4 过火石灰，欠火石灰对石灰的性能有什么影响？如何消除？生石灰中含有欠火石灰和过火石灰，欠火石灰降低石灰的利用率．过火石灰密度较大，表面常被杂质融化形成的玻璃釉状物包裹，熟化很慢．当石灰已经硬化后，其中的过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂．为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中保存两星期以上，称为”陈伏”，”陈伏”期间，石灰表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化5 石灰在使用前为什么要进行陈伏，陈伏时间时间一般是多长为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中保存两星期以上10 建筑石膏及其制品为什适用于室内，而不适用于室外建筑石膏耐水性，抗冻性差，不适用于室外建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：（1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。

加入颜料后，可具有各种色彩。

建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；（2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。

（3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。

（4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。

15 什么是水泥的体积安定性，体积的安定性不良的原因及危害有哪些水泥的体积安定性是指水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性；（2）体积安定性不良的原因有：①游离氧化钙（f-CaO）；②氧化镁（MgO）；③三氧化硫（SO3）含量过高；④此外，碱分（K2O、Na2O）的含量也应加以控制。

（3）体积安定性不良的危害：使已硬化水泥石中产生不均匀膨胀，破坏水泥石结构，出现龟裂、弯曲、松脆或崩溃现象。

16 水泥的体积安定性如何检验检测方法有试饼法和雷氏法，有争议时以雷氏法为准17 为什么硅酸盐水泥的初凝时间不应太短，而终凝时间不应太长为使水泥混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不应太短。

当施工完成，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不应太长18 影响硅酸盐水泥水化热的因素有哪些，水化热的高低对水泥使用有什么影响1）影响硅酸盐水泥水化热的因素有：水泥中（熟料）的矿物组成、水灰比、细度和养护条件等；（2）水化热高低对水泥的使用的影响有：大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土建筑物。

由于水化热积聚在内部不易散发出去，内部温度常升高到50～60℃以上，内部和外部的温度差所引起的应力，可使混凝土产生裂缝，因此水化热对大体积混凝土是有害因素。

在大体积混凝土工程中，不宜采用硅酸盐水泥，应采用低热水泥，若使用水化热较高的水泥施工时，应采取必要的降温措施22 硅酸盐水泥腐蚀的外界条件和内因有那些内因：水泥石中含有易受腐蚀的成分，即氢氧化钙和水化铝酸钙等；水泥石不密实，内部含有大量的毛细孔隙。

外界条件：软水及含硫酸盐、镁盐、碳酸盐、一般酸、强碱的水29 什么是活性混合材料，什么是非活性材料，两者在水泥中的作用是什么常温下能与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起，加水拌合后能发生水化反应，生成水硬性的水化产物的混合材料称为活性混合材料。

常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料及粉灰。

活性混合材料掺入水泥的主要作用是：改善水泥的某些性能、调节水泥强度等级、降低水化热、降低生产成本、增加水泥产量、扩大水泥品种。

凡常温下与石灰、石膏或硅酸盐水泥一起，加水拌合后不能发生水化反应或反应甚微，不能生成水硬性的水化产物的混合材料称为非活性混合材料。

常用的非活性混合材料主要有石灰石、石英砂及慢冷矿渣等。

非活性混合材料掺入水泥的主要作用是：调节水泥强度等级、降低水化热、降低生产成本、增加水泥产量。

31 为什么矿渣水泥的耐硫酸盐腐蚀及耐水性好矿渣硅酸盐水泥硬化后水泥石中的氢氧化钙剩余量较少，因而其抵抗软水、海水、硫酸盐能力特别强。

33 为什么矿渣水泥，火山灰水泥，粉煤灰水泥不适宜于较低温度施工的工程或早期强度要求高的工程对温度和湿度敏感，适合高温养护；这三种水泥在低温下水化明显减慢，强度较低凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展高；其原因是这三种水泥的熟料含量少，且二次水化反应（即活性混合材料的水化）慢。

活性混合材料的掺量越多，早期强度越低，但后期强度增长越多。

36 现有下列工程和构件生产任务，试分别选用合理的水泥品种，并说明理由（1）冬季施工中的房屋构件用普通水泥或硅酸盐水泥。

因该工程属一般土建工程中钢筋混凝土结构,但受低温作用（2）采用蒸汽养护的预制构件可用矿渣水泥、水山灰水泥等。

矿渣水泥产量最大，成本较低，宜于蒸汽养护；（3）紧急军事抢修工程选用快硬水泥，因它凝结硬化快、早期强度增长率较快；（4）大体积混凝土工程宜用火山灰水泥，因该水泥适合于地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构；（5）水中，地下的建筑物可采用硅酸盐水泥及普通水泥，由于无侵蚀介质，故不考虑耐腐蚀性，该水泥可用于水中、地下的建筑物。

37现有甲乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物组成如下若用上述熟料分别制成硅酸盐水泥，试估计他们的强度增长情况，水化的性质的差异，简要说明理由由上表可知甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度发展速度、水化热、28d 时的强度均高于由乙厂的硅酸盐水泥，但耐腐蚀性则低于由乙厂的硅酸盐水泥。

因为乙厂C2S含量较高，水化慢、水化热低、耐腐蚀强。

第三章2.什么是集料的公称最大粒径？为什么要限制公称最大粒径？工程上是如何确定公称最大粒径的？(P81)公称粒级的上限成为集料的最大粒径，即全部集料都能通过的最小的一个粒级的筛孔尺寸。

因为石子粒径过大，对运输和搅拌都不方便。

特别是水泥用量较多的高强，高性能混凝土，其水泥桨量已足够润滑集料表面。

在这种情况下，采用较小的粗集料对混凝土的和易性，强度和密实性均有利。

根据GB50204-2002《混凝土结构工程施工和验收规范》的规定，混凝土用的粗集料，其最大粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小净距的3/4.对混凝土实心板，集料的最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。

而对于高强，高性能混凝土，最大粒径一般仅为20mm或更小。

4.配制混凝土时，为什么要尽量选择级配良好且粒径较粗大的砂石？（P81）当集料的级配良好且颗粒较大，则使空隙及总表面积均较小，这样的集料比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实性和强度。

第五章2.为什不宜用高强度的水泥配制低强度等级的混凝土？1、质量过剩，增加成本。

2、需要水泥用量少，集料包裹性差，混凝土结构耐久性差，同时容易混凝土离析泌水。

3、用高强度水泥造成耗水量的增加，水化反应快，水泥凝结硬化后干缩大，造成混凝土出现裂缝。

4、用高强度水泥制作低强度混凝土也不符合经济实惠的原则，造成资源的浪费！4.为什么说水泥用量越多，混凝土强度等性质越高或者越好的说法是错误的？设计报批后的配比中明确了水泥的标号、用量，如果过多掺加水泥，会导致混凝土失去设计要求的效果严重的会导致质量事故。

水泥用量过多会导致水化热过大、收缩量加大产生温度裂纹；水泥增加说明胶凝材料加大，影响混凝土正常拌和与浇筑流动性差，甚至产生局部蜂窝；水泥用量加大，并不能增加混凝土性能，因为其他材料如砂石料用量不变，即配比已发生变化。

综上所述，水泥用量越多混凝土性能越高的说明是错误的。

混凝土因粗细骨料与胶凝材料及外加剂的合理搭配而发挥正常功能，其性能跟单一材料的加减并没有直接的逻辑关系。

6.砂率对混凝土和易性有何影响？什么是合理砂率？砂率对和易性的影响非常显著。

①对流动性的影响。

在水泥用量和水灰比一定的条件下，由于砂子与水泥浆组成的砂浆在粗骨料间起到润滑和辊珠作用，可以减小粗骨料间的摩擦力，所以在一定范围内，随砂率增大，混凝土流动性增大。

另一方面，由于砂子的比表面积比粗骨料大，随着砂率增加，粗细骨料的总表积增大，在水泥浆用量一定的条件下，骨料表面包裹的浆量减薄，润滑作用下降，使混凝土流动性降低。

所以砂率超过一定范围，流动性随砂率增加而下降②对粘聚性和保水性的影响。

砂率减小，混凝土的粘聚性和保水性均下降，易产生泌水、离析和流浆现象。

砂率增大，粘聚性和保水性增加。

但砂率过大，当水泥浆不足以包裹骨料表面时，则粘聚性反而下降。