土木工程材料习题

  答：在混凝土硬化前起到润滑作用，可以增加流动性。在硬化后可以起到胶结作用，将粗细骨料粘结成一个整体。

4.骨料粒径大小和极配好坏对混凝土有什么技术经济意义？

  答：骨料的粒径的大则比表面积的小，当比表面积小的时候，节约水泥。当比表面积较大的时候，所需要的水泥的量就比较大，除了不经济以外还会是混凝土水化热大，收缩变形大、易开裂。

 同样的，极配好的混凝土容易形成比较致密的骨架，空隙比较少，则可以节约水凝并且混凝土密实。而当极配不好的时候，所需水泥就多，如果水泥浆不足还会形成不密实的混凝土，影响强度和耐久性等。

5.什么是混凝土的和易性？它包括哪些方面的意义？

 答：混凝土和易性是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、浇筑、捣实成型等施工作业，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。

 它包括流动性、粘聚性和保水性三方面的涵义。

6.混凝土坍落度试验的适用条件有哪些？

 答：1.当混凝土拌合物能在自重作用下流动，即流动性较大；

 混凝土的最大骨料能被容纳在坍落筒中；

7.影响混凝土和易性的主要因素有哪些？

 答：1.水泥浆的数量；

 水泥浆的稠度；

 砂率；

 时间与温度；

 外加剂的使用。

13.减水剂减水的机理是什么？常用的减水剂有哪些？

答：减水的机理是混凝土一是对减水剂的吸附和分散作用，外加剂加入后，减水剂的憎水基团定向吸附在水泥质点的表面是水泥表面带电性相同的电荷。并且在同性电斥力作用下，水泥在加水初期形成的絮状结构分散解体，其中包裹的水泥分子释放出来达到减水的效果。二是外加剂的湿润和润滑作用。

 常用的减水剂有木质素磺酸盐类减水剂，萘系减水剂，三聚氰胺减水剂和聚羧酸盐 系高效减水剂等。

11.混凝土从拌制到使用可能会产生哪些变形？这些变形的原因是什么？

 答：可能会产生1.化学收缩：由于水泥在水化过程中，无水的熟料矿物转变成水化物时，将水分子螯合成自身结晶水后，体积收缩。

2.塑性收缩：混凝土在硬化前处于塑性状态，由于水分子从混凝土表面蒸发而产生的体积收缩。

3.自收缩：混凝土在硬化阶段（终凝后几天到几十天），在恒温并且与外界无水分交换的条件下混凝土宏观体积的减小。一般认为，是混凝土水泥中水泥水化引起的毛细孔张力造成的。

4.干燥收缩：混凝土置于水分不饱和的空气中时，由于水从其中蒸发而产生干缩。

5.碳化收缩：由于空气中的与水泥石中的水化物，特别是与的不断作用，引起水泥石结构的变化所致。

6.温度变形：由于混凝土由于热胀冷缩而引起的。

15.常见混凝土耐久性问题有哪些？是什么原因引起的这些耐久性问题？在使用混凝土时如何考虑耐久性问题的？

答：1.渗透性问题。混凝土中有着水泥浆通道、泌水形成的通道以及粗骨料下面的大孔隙，这些都成为了渗水的通道，在水压力作用下，使得液体通过这些通道形成通道。

可以对最大水灰比做出，使孔隙比在一定的范围内，提高抗渗性。对粗骨料的最大尺寸也做出，防止形成大的孔隙。同时，可以使用外加剂减水，改善和易性，提高抗渗性。对于刚刚浇筑好的混凝土要给予适当的养护，防止早起开裂。

2.冻结破坏问题。一般对于冻结破坏有两种机理来解释，第一种静水压理论认为：冻结时，混凝土内部温度高，外部温度低，混凝土四周表面首先开始冻结，并将混凝土构件封闭起来，由于表层水结冰，冰体积膨胀，将未冻结的水分通过毛细孔道压入饱和度较小的内部，随着温度不断降低，冰体积不断增大，继续压迫未冻水，未冻水杯压得无处可走，在毛细孔内形成越来越大的压力，从而水泥石内毛细孔产生拉应力，水压力达到一定程度，水泥石内部拉应力超过抗拉强度时，则毛细孔会遭到破裂，混凝土中即产生微裂纹而受到破坏。第二种渗透压理论认为：在负温条件下时，大孔及毛细孔中的溶液首先有部分冻结成冰，由于在溶液中的水被冻结出来，使得溶液的浓度变大。从而在毛细孔与凝胶孔内溶液之间存在浓度差，这引起了从凝胶孔向毛细孔的扩散作用，形成了渗透压，导致混凝土损伤破坏。

由于抗冻性主要取决于混凝土的孔隙率、开口孔隙率和孔隙的水饱和度。所以可以在混凝土中加入引气剂，降低水灰比减小孔隙率使得抗冻性提高。

3.耐磨性问题。交通运输造成的磨损、流水携带的砂砾或其他物质产生的磨损和冲击、大气的侵蚀等在成了混凝土表面手磨损侵蚀。

提高耐磨性可以降低混凝土单位用水量和水灰比，配制的混凝土应该密实、强度高；使用有较高强度和耐磨性的骨料，对于混凝土要进行表面抹光和充分的温润养护。

4.化学侵蚀问题。混凝土在使用过程中会与酸碱盐类化学物质接触，这些化学物质会导致水泥石腐蚀，从而降低混凝土的耐久性。

可以降低混凝土中的含量，并且可以使用非活性集料加以预防。

综合来说，可以通过控制混凝土中最大水灰比和最小水泥用量来提高混凝土的耐久性。

17.某实验室试拌混凝土，经调整后各材料用量为：普通水泥4.5kg，水2.7kg，砂9.9kg,碎石18.9kg，又测得拌合物表观密度为2.38kg/L。试求：

   （1）每立方米混凝土中各材料用量；

   （2）当施工现场砂子含水量为3.5%，石子含水量为1%时，求施工配合比；

   （3）如果实验室配合比未换算成施工配合比就直接用于现场施工，则现场混凝土的实际配合比是怎样的？对混凝土强度将产生多大影响？

答：1.计算表观密度为4.5+2.7+9.9+18.9=36kg/m³

 测得混凝土拌合物表观密度2380kg/m³

 =2380/36=66.111  

 所以得到实验室配合比水泥297.5kg，水178.5kg，砂654.5kg，碎石1249.5kg.

 =C=297.5kg

 =W—Sa%—Gb%=178.5—654.5*3.5%—1249.5*1%=143.098kg

 =S(1+a%)=654.5*(1+3.5%)=677.41kg

 =G(1+1%)=1249.5*(1+1%)=1261.995kg

 水泥：297.5kg

 水：178.5+654.5*3.5%+1249.5*1%=213.903kg

 砂：654.5*0.965=631.593kg

 石：1249.5*0.99=1237.005kg

 会使水灰比增大，强度下降。

某现浇混凝土梁，混凝土设计强度等级为C30，施工采用人工拌制，混凝土坍落度50-70mm，所用原材料:水泥P.O.32.5,密度为3.01g/cm3,强度富余系数1.08;中砂,表观密度2.67g/cm3;碎石5-40mm,级配合格,表观密度2.71g/cm3.试设计此混凝土配合比,并计算12升混凝土各材料用量(考虑富余15%). 

学号为单号的同学采用假定表观密度法,双号采用绝对体积法; 

解：1.确定混凝土配制强度： 

 =+1.5=30+1.5*5=38.225MP

2.确定水灰比：

W/C=（0.46*32.5*1.08）/(38.225+0.46*0.07*32.5*1.08)=0.41

混凝土梁处在干燥环境中，查表的水灰比最大为0.65，所以0.41符合耐久性要求

3.计算单位用水量

 由碎石最大粒径40mm和坍落度50-70mm得，应取185kg.

4.确定水泥用量

 ==185kg/0.41=451.2kg

 查表得，>260,符合耐久性要求。

5.确定砂率

  根据水灰比和碎石最大粒径查表，选择取=32%

6.计算砂、石用量（、）

 用绝对体积法计算

  联立两个方程得：== 1201.5kg

7.写出混凝土计算配合比

1m³混凝土中：水泥451.2kg； 水185kg；砂565.4kg；石1201.5kg.

8.写出12升混凝土中各材料用量

 水泥：5.414kg；水2.22kg；砂6.785kg；石14.418kg.

考虑富余情况下

 最终取水泥：6.2kg；水2.6kg；砂7.8kg；石16.6kg.

3.什么是钢材的冷加工和时效处理？

  答：冷加工：将钢材置于常温下进行冷拉、冷拔和冷轧，使其产生塑性变形，从而提高屈服强度，能降低塑性韧性，这个过程成为冷加工强化处理。

 时效处理：将试件拉至超过屈服点的任意一点后，然后卸去荷载，然后不立即拉伸，于常温下存放15~20d，或者加热到100~200℃，保持一定的时间，其强度将进一步提高，弹性模量则基本恢复。

5.热轧钢筋如何划分等级？各级钢筋的应用范围如何？

  答：热轧钢筋根据其屈服强度，和是否有带肋条可以划分为四级。一级钢筋为热轧光圆钢筋HPB235，二级为热轧带肋钢筋HRB335，三级为热轧带肋钢筋HRB400，四级为带肋钢筋HRB500.

 级、 HPB300级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋 vHRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋的为增强与混凝土的粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等高肋的变形钢筋（Deformed Bar）。 

 Ⅳ级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋

1,石油沥青化学组分分析法将石油沥青分离成哪几个组分？并试着说明石油沥青的主要组分与技术性质之间的关系？

  答：将石油沥青分为三个组分。

 油份：是沥青中最轻的组分，呈淡黄色至红棕色，密度为0.7~1g/cm³。能溶于大多数有机溶剂，如丙酮、苯、三氯甲烷等，但不溶于酒精，在石油沥青中含量为40%~60%。油份能够使沥青具有流动性。所以油份含量越高，粘滞性越差。

 沥青质：密度略大于1g/cm³的黑褐色或红褐色粘稠物质，它能溶于汽油、三氯甲烷和苯等有机溶剂，但在丙酮和酒精中溶解度很低。在石油沥青中含量为15%~30%,它使石油沥青具有塑性与粘结性。含量越高，它的粘滞性越好，延展度越大。

 树脂质：密度大于1g/cm³的固体物质，黑色。它不溶于汽油、酒精，但能溶于二硫化碳和三氯甲烷中。在石油沥青中含量为10%~30%，它决定石油沥青的温度稳定性和粘结性。含量越高，粘滞性越大，延展度越小，塑性越差，软化点越高，稳定性越好。

1.石油沥青的“三大指标”表征沥青哪些特征？

 答：粘度和针入度：表征石油沥青的粘滞性，反映沥青材料在外力作用下，其材料内部阻碍产生相对流动的能力。

 延展度：表征石油沥青的塑性，即在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后仍能保持变形后形状不变的性质。

 软化点：表征沥青的温度敏感性，即石油沥青的粘滞性和塑性随着温度升降而变化的性能。

6.影响沥青混合料强度的因素有哪些？

答：1、集料的性状与极配：表面越粗糙、凹凸不平，制成的沥青混合料的强度越高。间断密集配沥青混合料内摩擦力大，而具有高的强度；连续极配的沥青混合料，由于其粗集料太少，呈悬浮状态分布，因而内摩擦力小，强度低。

 沥青混合料的粘度与用量：沥青的粘度越大，抵抗抗剪切变形的能力越强。

 矿粉的品种与用量：碱性矿粉与沥青亲和性好，能形成较强的粘结性能；而由酸性石料磨成的矿粉则与沥青亲和性较差。