土木工程材料思考题答案

《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：ρ> ρ’> ρ0 > ρ0’（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%ρ0=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。

ρ0=（1-0.012）*2.70P’=（1-1580/ρ0）*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≥0.856、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、α石膏、β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；α石膏：高强石膏；β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2~4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（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）。

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。