土木工程材料作业参考答案 (2)

一、问答题。

1．常见合成高分子防水卷材有哪些？
答：一、橡胶类有：三元乙丙卷材、丁基橡胶卷材、再生卷材等；
二、塑料类有：聚氯乙烯卷材、氯化聚乙烯卷材、聚乙烯卷材等；
三、橡塑类有：氯化聚乙烯、橡胶共混卷材
2．钢材牌号与其强度质量等的关系？
答：钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分顺序组成。

牌号越大，含碳量越大，抗拉强度越高，而伸长率则随着牌号的增大而降低。

3．各元素对钢材质量的影响？
答：钢材中除了主要化学成分铁以外，还含有少量的碳、硅、锰、磷、硫、氧、氮、钛、钒等元素:
一、碳（C）：1、所有碳素钢的性能主要取决于含C量，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，0.8%以下的碳钢抗拉强度与含碳量成正比增加，塑性及韧性则相反，含C量>0.8%的碳钢，强度及塑性均低，但硬度很高，但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。

所以含C量不同的钢经处理后显示的性质就不同。

含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀。

2、随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。

一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0.25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0.52%。

二、硅（Si）：1、在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，是钢中的有益元素。

所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅含量较低（小于1.0%）时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。

它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能。

2、硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。

3、硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。

4、含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率。

5、硅量增加，会降低钢的焊接性能。

三、锰（Mn）：1、锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的，是钢中的有益元素。

锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。

一般钢中含锰0.30－0.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。

2、锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。

能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能。

四、磷（P）：1、在一般情况下，磷是钢中有害元素，随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。

特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。

磷也使钢材的可焊性显著降低。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。

2、但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。

能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫做冷脆性。

3、在优质钢中，硫和磷要严格控制，但另方面，在低碳钢中较高的
硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性有利。

五、硫（S）：1、硫是钢中很有害的元素。

硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。

是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂。

通常叫作热脆性。

2、硫对焊接性能不利，降低耐腐蚀性。

六、氧：氧是碳素钢中的有害杂质。

含氧量增加，使钢的机械强度降低、塑性和韧性降低，促进时效作用，还能使热脆性增加，焊接性能变差。

七、氮：氮能使钢的强度提高，塑性特别是韧性显著下降。

氮还会加剧钢的时效敏感性和冷脆性，使可焊性变差。

在钢中氮若与铝或钛元素反应生成的化合物能使晶粒细化，可改善钢的性能。

4．加气混凝土砌块的特点？
答：a、质轻；b、保温隔热；c、加工性好；d、利废。

5．常见的热固性塑料有哪些？
答：a、酚醛树脂；b、氨基塑料；c、环氧树脂、d、玻璃纤维增强塑料；e、有机硅树脂
6．什么是屈强比,对选用钢材有何意义？
答：屈服强度与强度极限之比称为屈强比。

当这个比值较小时，表示结构的安全度较大，即结构由于局部超载而发生破坏的强度储备较大，但比值过小时，则表示钢材强度的利用率偏低，不够经济。

相反若屈强比较大，则表示钢材利用率较大，但比值过大，表示强度储备过小，脆断倾向增加，不够安全。

因此这个值最好保持在0.60～0.75之间，既安全又经济。

7．造成硅酸盐水泥体积安定性不良的原因有哪些？怎样检验？
答：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。

8．如何利用维勃稠度仪测量混凝土拌合物的维勃稠度值？（要求写出测定步骤）
答：1）将维勃稠度仪放置在坚实水平的基面上，用湿布将容器、喂料斗内壁及其他用具擦湿。

就位后，测杆、喂料斗的轴线均应和容器的轴线重合。

然后拧紧圆头螺丝。

2）将混凝土拌合物经喂料斗分三层装入坍落度筒。

装料及捣插方法同坍落度实验。

3）将圆盘、喂料斗都转离坍落度筒，小心并垂直地提起坍落度筒，此时并应注意不使混凝土试体产生横向的扭动。

4）再将圆盘转到混凝土圆台体上方，放松螺丝，降下圆盘，使它轻轻地接触到混凝土顶面。

拧紧螺丝，同时开启振动台和秒表，当透明圆盘的底面被水泥浆布满的瞬间立即关闭
振动台和秒表，记录时间，读数精确至1s。

由秒表读的时间即为该混凝土拌合物的维勃稠度值。

9．有效减少钢材腐蚀的措施？
答：防止钢材锈蚀主要有三种方法：①制成合金钢；②表面覆盖；③设臵阳极或阴极保护。

10．高铝水泥适用于何种工程？
答：主要应用于紧急军事工程、抢修工程等临时性工程；要求早强的特殊工程；耐热混凝土工程以及冬季施工等工程。

11．花岗岩有何特点？
答：表观密度大；结构致密、抗压强度高；孔隙率小、吸水率极低；材质坚硬；化学稳定性好；装饰性好；耐久性好等。

12．胶粘剂的组成材料有哪些？
答：有粘料、固化剂、填料、稀释剂等。

13．木材强度的特点？
答：结构木材常用的强度有：抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度。

抗压强度：木材的抗压强度分为顺纹抗压强度和横纹抗压强度，顺纹抗压强度较高，且木材的疵点对其影响较小，在建筑工程工利用最广，常用于柱、桩、斜撑及桁架等承重构件。

顺纹抗压强度是确定木材强度等级的依据。

抗拉强度：也分为顺纹抗拉强度和横纹抗拉强度，顺纹抗拉强度是木材所有强度中最大的，担是木材的疵点对其影响极为显著，因此木材实际的顺纹抗拉能力反较顺纹抗压为低。

横纹抗拉强度很低，工程中一般不用。

抗弯强度：木材的抗弯强度很高，在建筑工程中常用于地板、梁、桁架等结构中。

抗剪强度：作用力对木材纤维方向的不同，可分为顺纹剪切、横纹剪切和横纹切断。

14．决定半固体或固体沥青粘滞性的技术指标是什么？
答：针入度指标
15解释钢号Q235AF、Q235D代表的意义，并比较二者在成分、性能和应用上的异同？
答：Q235AF表示屈服强度为235MPa，由氧气转炉或平炉冶炼的A级沸腾碳素结构钢。

Q235D 表示屈服强度为235MPa的D级钢。

A级钢的S和P含量高于D级钢，但Mn含量低于D级钢，A级钢一般用于承受静载作用的钢结构，D级钢则可用于低温条件下承受动载焊接的重要结构。

16．试述混凝土中的四种基本组成材料在混凝土中所起的作用。

答：水泥和水：水泥和水形成水泥浆，填充砂子空隙并包裹砂粒，形成砂浆，砂浆又填充
石子空隙并包裹石子颗粒。

水泥浆在砂石颗粒之间起着润滑作用，使混凝土拌和物具有一定的流动性。

但是它更主要的是起胶结作用。

水泥浆通过水泥的硬化，把砂石骨料牢固的胶结成一整体。

砂石：一般不与水泥浆起化学反应，起骨架作用，可以大大的节省水泥；可以降低水化热，大大减少,混凝土由于水泥浆硬化而产生的收缩，抑制裂缝的扩展。

17．何谓减水剂？试述减水剂的作用机理。

在混凝土中加减水剂有何技术经济意义？我国目前常用的有哪几种？
答：减水剂：在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。

减水剂的作用原理：加入适量的减水剂后，其憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面并使之带有相同电荷，在电性斥力作用下水泥颗粒彼此相互排斥，絮凝结构解体，关闭于其中的游离水被释放出来，从而在不增加拌和用水量的情况下，有效的增大了混凝土的流动性。

另一方面减水剂分子的亲水基团朝向水溶液作定向排列，其极性很强易于与水分子以氢键形式结合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，有利于水泥颗粒的滑动，也更强化了水对水泥颗粒的润湿作用。

使用减水剂的技术经济意义：
1) 在保持用水量不变的情况下，可使混凝土拌合物的坍落度增大100～200mm。

2) 在保持坍落度不变的情况下，可使混凝土的用水量减少10％～15％，高效减
水剂可减水20％以上，抗压强度可提高15％～40％。

3) 在保持坍落度和混凝土抗压强度不变的情况下，可节约水泥10％～15％。

4) 由于混凝土的用水量减少，泌水和骨料离析现象得到改善，可大大提高混凝土
的抗渗性，一般混凝土的渗水性可降低40％～80％。

5) 可减慢水泥水化初期的水化放热速度，有利于减小大体积混凝土的温度应力，
减少开裂现象。

我国常用的减水剂种类：
普通减水剂：以木质磺酸盐类为主，有木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁及丹宁等。

高效减水剂：多环芳香族磺酸盐类：主要有萘和萘的同系磺化物与甲醛缩合的盐类、胺基磺酸盐等。

水溶性树脂磺酸盐类：主要成分为磺化三聚氰胺树脂、磺化古玛隆树脂等。

脂肪族类：主要有聚羧酸盐类、聚丙烯酸盐类、脂肪族羟甲基璜酸盐高缩聚物等。

其他：改性木质素磺酸钙、改性丹宁等。

18．石油沥青的组分主要有哪几种？各有何作用？
答：油分——作用：是决定沥青流动性的组分。

油分多，流动性大，而粘聚性小，温度感应性大。

树脂——作用：是决定沥青塑性和粘结性的主要组分。

树脂含量增加，沥青塑性增大，温度感应性增大。

地沥青质——作用：是决定沥青耐热性、粘性和硬性的组分。

含量高，沥青粘性大，温度感应性小，脆性增加。

二、 计算题
1．已知实验室配合比为水泥：砂：石=1：2.4：4，W/C ＝0.65，混凝土混合物的表观密度ρ0＝2400kg/cm 3
,当日实际测得卵石含水率为2.5％，砂含水率为4％。

计算其施工配合比四种材料各为多少公斤？
解：总量：2400*0.805=1932kg
水泥用量：1932*1/8.05=240kg
河砂用量：240*2.4*1.04=599.04kg
卵石用量：240*4*1.025=984kg
水用量：240*0.65-240*2.4*0.04-240*4*0.025=108.96kg
2．某石料，浸水饱和后擦干表面并测得质量为640克，烘干后为620。

它的密度为2.70g/cm3，表观密度为2.40 g/cm3，。

求该材料的孔隙率、质量吸水率、体积吸水率、开口孔隙率、闭口孔隙率和视密度（近似密度）。

(假定开口孔全可充满水) 解：孔隙率：%11.11%100*)7
.24.21(%100*)1(0=-=-
=ρρP 质量吸水率：%23.3%100*620620640%100*1=-=-=m m m W m 体积吸水率：%74.74.2*%23.3*0===ρm v W W
开口孔隙率：%13.3%100*4
.2/6404.2/20= 闭口孔隙率：孔隙率-开口孔隙率= 11.11%-3.13%=7.98%
视密度：48.2%)13.31(*4.2/620620=-。