2020年《土木工程材料》平时作业华南理工网络教育学院

《土木工程材料》平时作业一、问答题（每题5分，共80分）1、为什么新建房屋的墙体材料的保温性能差，尤其在冬季?答：因材料受潮或受冻后，其导热系数增大，保温隔热性能降低，新建房屋的墙体里面含水多，尤其在冬季，容易受冻，所以新建房屋的墙体保温性能较差，在冬季。为什么材料的实际强度较理论强度低许多？答：材料的理论强度是由无任何缺陷的材料（或理想材料）得出的。实际上材料的内部总是含有大量的各种缺陷。如各种形状的孔隙、裂纹，材料在受外力作用时，在缺陷处产生应力集中，从而在这些缺陷处产生裂纹或促使原有微裂纹扩展，最终由于裂纹的扩展和连通而使材料的破坏大大提前。所以材料的实际强度远远抵于理论强度。石灰在使用前为什么要进行陈伏？陈伏时间一般需多长？答:原因：石灰生产时局部煅烧温度过高，在表面有熔融物的石灰为过火石灰。熟化的石灰膏如果立即投入使用，会导致隆起和开裂。为消除过火石灰的危害，石灰膏在使用前要陈伏。陈伏时间需要14天以上。建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外？答：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：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；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。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。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。（5）在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水、冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差，所以不适用于室外使用。5、 为什么硅酸盐水泥在流动的淡水，矿物水及碳酸水作用下会引起腐蚀?答：流动的淡水属于软水的侵蚀，矿物水属于盐类腐蚀，碳酸水属于酸类腐蚀。流动的淡水属于软水，当水泥石长期与其接触时，最先溶出的是氢氧化钙，在流水的作用下，氢氧化钙会不断熔解流失，而且，由于水泥石中氢氧化钙中不断地减少，还会引起其他水化物的分解，使水泥石结构遭受进一步的破坏。水泥中含有大量的氢氧化钙，在酸性环境中会发生中和反应，生成溶解度较大的盐类，导致水泥石破坏。添矿物水加了镁、钾、硫、氯等矿物质元素，含有硫酸盐，硫酸镁和氯化镁，他们与水泥中的氢氧化钙以生化学反应，对水泥产生腐蚀作用。6、为什么水化热大的硅酸盐水泥不宜用于大体积混凝土工程?答：大体积混凝土工程，由于水化热积聚在内部不易散热，内部湿度可升到60℃以上，内外湿度所引起的应力可使混凝土产生裂缝，因此，大体积混凝土工程，不宜选用水化热大的硅酸盐水泥。7、水泥的体积安定性如何检验？答：用沸煮法检验水泥的体积安定性。沸煮可加速氧化钙熟化的作用，能检验因游离氧化钙引起的水泥体积安定性的不良。8、普通混凝土的主要组成有哪些？它们在硬化前后各起什么作用？答：普通混凝土的主要组成材料由水泥、细骨料、粗骨料和水，另外为改善混凝土性能常加入适量的掺和料和外加剂。在混凝土中，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的流动性、粘聚性，便于施工。在硬化后起到了将砂浆、石胶结为一个整体的作用，使混凝土具有一定的强度、耐久性等性能；砂、石在混凝土中起骨架作用可以降低水泥用量、减小干缩、抑制裂缝的扩展，提高耐磨性，进而提高混凝土强度和耐久性；适宜的外加剂和掺合料在混凝土硬化前能有效地改善拌合物的和易性，硬化后能改善混凝土的物理力学性能和耐久性。9、砂率对混凝土和易性有何影响？什么是合理砂率(最佳砂率)？答：砂在混凝土拌合物中起着填充粗骨料空隙的作用，其粒径小，比表面体积大。砂率的改变会使骨料的总表面积的空隙率都有显著的变化，从而对新拌混凝土的和易性产生显著影响。从砂率和混凝土拌合物坍落度的关系可以看出，砂率过大，骨料的总表面积会增大，需较多的水泥浆包裹骨料，起润滑作用的水泥浆就相对减少，使得混凝土拌合物流动性减少；反之，若砂率过小，形成的砂浆不足以填满石子之间的空隙，一部分的水泥浆充当填充作用面使骨料间的水泥浆变少，同样会降低混凝土拌合物的流动性，并会严重影响黏聚性和保水性。合理砂率：是指能够填满石子空隙并有一定富余量。10、冷弯性能的表示方法及其实际意义？答：冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。它以钢材被弯曲的角度及弯心直径与试件厚（或直径）之比来表示。试验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径与试件厚（或直径）之比愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。冷弯性能表示钢材在常温下易于加工而不被破坏的能力。其实质反映了钢材内部组织状态、含有内应力及杂质等缺陷的程度。因此，可以利用冷弯的方法，使焊口处受到不均匀变形来检查焊接质量。什么是低合金钢？采用低合金钢有何优点？答：低合金高强结构钢的合金元素总质量分数一般不超过5%，所加元素主要有锰、硅、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。可分为8个牌号，每个牌号又根据所含硫、磷有害物质的含量分为5个等级。优点：具有较高的强度，具有较好的塑性、韧性和可焊性。它是综合性能较好的建筑钢材，尤其是对大跨度、承受荷载和冲击荷载的结构物更为适用。石油沥青的组分（三组分法）主要有哪几种?各有何作用?答：石油沥青的组分及作用：油分——是决定沥青流动性的组分。油分多，流动性大，而粘聚性小，温度敏感性大。树脂——是决定沥青塑性的主要组分。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：是决定沥青粘性的组分。含量高，沥青粘性大，温度感应性小，塑性降低，脆性增加。何谓木材的纤维饱和点？何谓木材的平衡含水率？两者有何实际意义？答：木材的纤维饱和点，是指木材的细胞壁中吸附水达饱和状态，而细胞腔及细胞间隙中不含自由水时的含水率。是木材变形、强度等主要性质受含水量变化影响的转折点。平衡含水率是指在一定温、湿度环境下，木材内部含水率不再发生变化时，此时的含水率为平衡含水率。即木材与环境进行湿度交换，达到平衡时的含水率。在工程中，应使用达到平衡含水率的木材，以便使用中其性能基本保持稳定。绝热材料的基本特征如何？答：（1）较低的导热系数。（2）具有一定的耐温性，至少能耐受-40℃～60℃的温度。（3）在温度和湿度作用下的形状和尺寸稳定性。（4）具有适宜或一定的强度。（5）具有良好的施工性能。（6）对健康和安全无不良影响。（7）具有一定的防火能力和抗腐蚀能力。15、石油沥青经使用若干年后，为什么会逐渐变得脆硬、甚至开裂？答：沥青经若干年后变得脆硬、易于开裂的现象称为“老化”。造成“老化”现象的主要原因是在长期受到温度、空气、阳光和水的综合作用下，石油沥青中低分子量组分会向高分子量组分转化，即所谓递变。递变的次序为油分——树脂——地沥青质。由于树脂向地沥青质转变的速度更快，使低分子量组成减少，地沥青质微粒表面膜层减薄，沥青的流动性和塑性降低，脆性增加。在外界作用下沥青防水层易开裂破坏。16、分析普通粘土砖作为墙体材料的利弊。答:普通粘土砖既具有一定强度，又因多孔结构而具有良好的绝热性、透气性、稳定性，同时具有耐久、价格低廉等特点，但也有自重大、能耗高、抗震性差、尺寸小、施工效率低等特点，尤其是毁田烧砖导致土地严重流失。二、计算题（每题10分，共20分）1、某材料的密度为2.65g/cm3，表观密度为2.4g/cm3，将表观体积为387cm3，干质量为929g的这种材料浸入水中，吸水饱和后称得质量为957g，问此材料的孔隙率、开口孔隙率和闭口孔隙率各为多少？解:孔隙率P=(1-2.4/2.65)×100%=9.4%质量吸水率β=(957-929)/929=3%体积吸水率β’=3%×2.4=7.2%开孔孔隙率P开=β’=7.2%闭口孔隙率P闭=P-P开=9.4%-7.2%=2.2%某工地混凝土施工配合比为：水泥300kg，水128kg，砂700kg，碎石1260kg。已知工地砂的含水率为4.2%，碎石含水率为1.6%，求混凝土试验室配合比。若使用实测强度为39.5MPa的普通水泥，问能否达到试验室配制的混凝土C20的要求。（σ=5MPa，αa=0.53，αb=0.20）解：（1）实验室配合比：水泥300kg（不变） 砂  S=700/（1+0.042）=672kg 碎石G=1260/（1+0.016）=1240kg  水  W=128+（700-672）+（1260-1240）=176（kg）湿砂700kg，砂的含水率为4.2%；通过公式干砂的质量为672kg。

砂中含水量为m’-m=700-670.6=28kg)。

因为石子的质量为1260kg，石