柯国军主编《土木工程材料》部分作业参考答案Word文档下载推荐.docx

1、砂的空隙率P砂11450/265045.28石的空隙率P石11500/270044.4450吨砂堆放需要的面积S砂1（50/14501.2）28.74m2100吨石堆放需要的面积S石1（100/1500题1.10、答：砖的饱水抗压强度fb=185*1000/114*119=13.64MPa,砖的干燥抗压强度fb=206*1000/114*119=15.19MPa,软化系数KR13.64/15.19=0.898, 砖的软化系数大于0.85,故可用于常与水接触的工程结构。题1.12（1）209.5；（2）题1.13（1）；（2）（3）第二章 天然石材 P36题2.2表22中石材强度等级换算系数的取

2、值随边长平方的增加一倍，换算系数增加0.14。原因是边长的平方即为材料的受压面积，受压面积越大，环箍作用越小另外，石材内部不均匀，存在孔隙和微裂缝等缺陷，受压面积越大，出现缺陷的概率越大，测得的实验抗压强度越小，需要乘以较大的换算系数给与修正。第三章 气硬性胶凝材料 P48题3.1【解】这是因为半水石膏硬化是结晶水水分的蒸发，自由水减少，浆体变稠，失去可塑性的过程，该过程不能在水中进行；而且水化产物二水石膏在水中是可以溶解的。 石灰的结晶过程也是石灰浆中的水分蒸发，使Ca（OH）2达到饱和而从溶液中结晶析出。下燥环境使水分蒸发快，结晶作用加快。石灰的碳化作用是氢氧化钙与空气中的C02化台生成碳

3、酸钙晶体，释放出水分并被蒸发过程，如果材料中含水过多，孔隙中几乎充满水CO2气体渗透量少，碳化作用也仅在表层进行。而且水化产物氢氧化钙在水中是可以溶解的。因而石膏和石灰都是属于气硬性胶凝材料。题3.7（1）显著缩小；（2）消除过火石灰的危害第四章 水泥 P76题4.2【解】硅酸盐水泥的主要矿物成分有硅酸三钙C3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3A和铁铝酸四钙C4AF。这些矿物成分对水泥性质影响和水化产物见表42：题4.3【解】在生产水泥时，为改善水泥的性能、调节水泥强度等级、增加水泥品种、提高产量、节约水泥熟料和降低成本，同时可充分利用工业废料及地方材料，而加到水泥中去的人工和天然的矿物材料称为

4、水泥混合材料。 它们可使硅酸盐水泥的性质发生如下一些变化：早期强度降低；抗冻性降低；水化热降低：抗碳化性降低；耐磨性降低；耐腐蚀性提高；耐热性提高。 这些变化在建筑上有重要意义： （1）早期强度低，后期强度发展快，甚至可以超过同标号硅酸盐水泥。适合早期强度要求不高的混凝土。 （2）水化热低，放热速度慢。适合用于大体积混凝土工程。 （3）具有较好的耐热性能，适于高温养护。 （4）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力。适用于与流动软水、具有压力的软水和含硫酸盐等腐蚀介质较多的水接触的混凝土工程。题4.4【解】水泥熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的速度最快，会使水泥发生瞬凝或急凝。为了延长凝结时间，方便施工

5、，必须掺人适量石膏。石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），它很难溶解于水，会沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻止铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度、延缓了凝结时间。膨胀水泥加入石膏，石膏与铝酸三钙作用生成大量水化硫铝酸钙（钙矾石），改产物具有膨胀性，得到膨胀水泥。题4.6【解】水泥的体积安定是指水泥浆体硬化后体积变化的均匀性。即水泥硬化浆体能保持一定的形状，具有不开裂、不变形、不溃散的性质。水泥体积安定性主要采用用雷氏法检验。试件沸煮前后雷式夹两针尖之间距离增加值的平均值不大于5.omm时，评定水泥安定性合格。沸煮法仅能检验游离氧化钙的危害，对游离氧化镁和过量石膏往

6、往不进行检验，而由生产厂控制含量，并低于标准规定的数量。导致水泥安定不良的主要原因是：1.熟料中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁。这是一种最为常见，影响也最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都经过过烧，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其他成分所包裹，使其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的ca（oh）2晶体，使体积膨胀97%以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。2.掺入石膏过多。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，也导致水泥石开裂。体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水泥制品或混凝土开裂，造成结构破坏。因此体积安定性

7、不良的水泥，不得在工程中使用。题4.7【解】表416中3d和28d抗折荷载波动未超过10，3d抗折强度，根据P343公式157计算得3d抗折强度Rf3=1.5*100*（1750+1800+1760）/3*40*40*40=4.15MPa; 28d抗折强度Rf28=1.5*100*（3100+3300+3200）/3*40*40*40=10.3MPa,表416中3d抗压荷载中，70超过了平均值的10，应剔除，剩下5各数值取平均，为（6162596058）/560（KN），28d抗压荷载平均值为127.33 KN按P343公式158计算，但因为该题目是按老水泥标准测得的抗压荷载值，面积A为250

8、0mm2,3d抗压强度RC3为24MPa, 28d抗压强度RC28为50.9MPa。将3d和28d抗折强度及3d和28d抗压强度和GB175或P62表43对比，可以判断该水泥是符合42.5R等级的硅酸盐水泥。题4.10【解】水泥水化热可采取如下措施：1） 减少水泥中熟料的含量；2） 减少熟料中放热大的矿物比例，如减低C3A、C3S的量3）降低放热速率 掺入水泥混合材料如矿渣微粉、火山灰、粉煤灰等；减少水泥掺量； 采用缓凝剂来降低早期反应速率； 低热水泥用于大体积混凝土较多。题4.12 下列混凝土工程中宜选用那种水泥，不宜使用那种水泥，为什么？ （采用湿热养护的混凝土制品；厚大体积基础工程；高温

9、设备或窑炉的基础；（11）海港工程。 【解】 选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。因这四种水泥均适合高温养护，即采用高温养护可使混凝土的早期和后期强度均提高。 选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。因它们均有较低的水化热。 选用矿渣硅酸盐水泥。因矿渣硅酸盐水泥有较好的耐热性。 （11）选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。因它们均有较好的抗腐蚀性。 4.14 答：（1）；（2）第五章 题54 【解】 先分别计算二种砂的分计筛余a1,a2,a3,a4,a5,a6, 分别计算二种砂的累计筛余，

10、其累计筛余见下表筛孔尺寸/mm4.752.361.180.600.300.15筛底累计筛余百分比甲（细）4507098乙（粗）409095100甲种砂的累计筛余A1=0 A2= 0 A3=4 A4=50 A5=70 A6=98 则：Mx =2.16 乙种砂的累计筛余A1=0 A2= 40 A3=70 A4=90 A5=95 A6=100甲砂属于细砂，乙砂超出粗砂范围。与级配表对比，看出细砂和粗砂均超出级配区，不可直接用于工程，如果以细砂和粗砂以2：1比例混合，两者搭配后A1=0 A2= 13.3 A3=26 A4=63.3 A5=78.3 A6=98.7Mx =2.80, 与级配表对比，符合2

11、区中砂级配区。题56 【解】 与水泥与水拌合后，在浆体内形成许多的絮状结构。这些絮状结构中间包含有许多并没有起作用的水掺人减水剂后，由于表面活性剂分子在水泥颗粒表面上的定向排列，降低了表面能并使得水泥颗粒表面均带有相同符号的电荷，同时指向水的亲水基团还会吸附多层水分子起到润滑作用。即絮状结构由于静电斥力和增加的湿润及润滑作用而破坏，从而包裹在絮状结构内，末起到流动性的游离水被释放出来并包裹或分散在每个水泥颗粒的外表面，使水泥浆或混凝土的流动性大大提高。若保持流动性不变，则可大大减少用水量。掺人普通减水剂或高效减水剂后，可收到如下效果：（1）若用水量不变，坍落度可增加50150mm；（2）若流动

12、性和水泥用量不变，可减水l025，提高强度l030；（3）若流动性和强度不变，可减水102 5，节约水泥l020； （4）粘聚性、保水性可得到改善； （5）混凝土耐久性提高。 （6）减小水化放热速度、降低放热峰最高温度。 题47 引气剂掺入混凝土中对混凝土性能有何影响?引气剂的掺量是如何控制的? 【解】 引气剂可在混凝土内部引入大量的微小的独立球形气泡。这些气泡的存在大大提高了混凝土拌合料的粘聚性和保水性，混凝土在成型后，内部结构均匀且泌水现象大为减小，即避免了由于泌水产生的大量连通孔隙。此外这些气泡切断了混凝土中毛细管渗水通路，使吸水率和水饱和度降低，故可大大提高混凝土的抗渗性和抗冻性。同时

13、，气泡可以容纳未结冰的压力水，其卸压作用使冻害减轻。 掺入引气剂后，由于引入一定量的气体，故会造成强度下降，因而需采取一些措施防止强度损失。一般可采取下述措施。 （1）控制混凝土的引气量不超过6，或限制引气剂的掺量。因引气量越大强度损失越大。 （2）掺引气剂时，需相应减水5l 0。引气剂引入的球形气泡可使混凝土拌合料的流动性提高，因而在保持流动性不变时可以减水，即降低水灰比wc，从而可以使强度得到保障。 题49 有下列混凝土工程及制品，一般选用哪一种外加剂较为合适?并简要说明原因。 大体积混凝土；高强混凝土；现浇普通混凝土；混凝土预制构件；抢修及喷锚支护的混凝土；有抗冻要求的混凝土；商品混凝土

14、；冬季施工用混凝土；补偿收缩混凝土；泵送混凝土；11道路混凝土。 【解】缓凝剂：延缓水化速度，降低水化热。 高效减水剂：显著改善混凝土流变性能。 减水剂：改善混凝土流变性能，提高早期强度，节约水泥。 早强剂：提高早期强度。 速凝剂：迅速凝结 引气剂：改善混凝土拌合物和易性，气泡缓冲冻涨压力。 泵送剂：保证混凝土的可泵性，防止管道阻塞。 防冻剂：使混凝土在负温下能够继续水化、硬化，防止冰冻破坏。 膨胀剂：减少混凝土干缩裂缝。 缓凝剂：延缓水化速度，适宜远距离运输。 11减水剂： 题411 【解】 质量要求：细度（0045mm方孔筛筛余）不大于45；烧失量不大于l 5；需水量比不大于115；三氧化

15、硫不大于3；含水量不大于l%（灰不作要求）。 粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等待性，在混凝土中可产生三种效应： 活性效应。粉煤中所含的Si02和Al2 03具有化学活性，它们能与水泥水化产生Ca（OH）2反应，生成类似水泥水化产物的水化硅酸钙和水化铝酸钙，可作为胶凝材料一部分而起增强作用。颗粒形态效应：煤粉在高温燃烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大多数为玻璃微珠，掺人混凝土中可减小内摩阻力，从而可减少混凝土的用水量，起减水作用。 微骨料效应：粉煤灰小的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构，增大了密实度。题411 【解】和易性是指混凝土拌合物能保待其组成成分

16、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。和易性包括流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。 流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣力的作用下，能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。 粘聚性是指混凝土拌合物内部组分间具有一定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象，而使混凝土能保持整体均匀的性能。 保水性是指混凝土拌合物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象的性能。测定方法有：坍落度试验；维勃稠度法。影响因素有：。 题413什么是合理砂率?采取合理砂率有何技术及经济意义? 【解】所谓合理砂率是指用水

17、量、水泥用量一定时，拌合料保证具有良好的粘聚性和保水性的条件下，使拌合料具有最大流动性的砂率。或是在坍落度一定时，使拌合料具有最小水泥用量的砂率。 题414 解释关于混凝土抗压强度的几个名词： 立方体抗压强度；抗压强度代表值；立方体抗压标准强度（立方体抗压标准强度标准值）；强度等级；配制强度；设计强度；轴压强度。 【解】 立方体抗压强度：按照国家标准普通混凝土力学性能试验方法（GB8 1-85），制成边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度202，,相对湿度95o以上）下，养护至28天龄期。按照标准的测定方法测定的抗压强度值。单位为MPa。 抗压强度代表值：是没有经过数学处理的。试验

18、测定混凝土试件的具体数值。 立方体抗压标准强度：指按标准方法制作和养护边长为l50mm的立方体试件，在28天龄期用标准试验方法测得的强度总体分布中具有不低于95保证率的抗压强度值。 强度等级：混凝土的“强度等级”是根据立方体抗压强度标准强度值来划分的。混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准强度值（以MPa计）表示。 配制强度：为了使混凝土强度具有要求的保证率，则必须使其配制的强度高于所设计的混凝土强度等级值该强度等级值即配制强度。 设计强度：为了满足结构设计的强度等级、混凝土拌和物的和易性、耐久性等指标而设计的混凝土立方体抗压强度标准值。 轴压强度：测定轴心抗压强度采用l50mml50

19、mml50mm棱柱体作为标准试件，在与立方体抗压强度相同的制作条件和养护条件下，测得的强度。 题4.15 名词解释。 自然养护；蒸汽养护；蒸压养护；同条件养护；标准条件养护。【解】 自然养护是指对自然条件（或气候条件）下的混凝土制品适当地采取一定的保温、保湿措施，并定时定量向混凝土浇水，保证混凝上材料强度能正常发展的一种养护方式。蒸汽养护是将混凝土材料在小于l00。C的高温水蒸汽中进行的一种养护。蒸汽养护可提高混凝土的早期强度，缩短养护时问。 蒸压养护是将混凝土材料在8-16大气压下，175203的水蒸气中进行的一种养护，压蒸养护可大大提高混凝土材料的早期强度，但压蒸养护需要的蒸压釜设备比较庞

20、大、仅在生产硅酸盐混凝土制品时应用。 同条件养护：为了使取样的混凝土能够真实反映实际施工的混凝土的强度，采取在与实际施工条件相同的情况下进行养护。标准条件养护是指将混凝土制品在温度为（20士3），相对湿度大于90的标准条件下进行的养护。评定强度等级时需采用该养护条件。题4.17 【解】 现场浇灌混凝土时，施工人员向混凝土拌合物中加水，虽然增加了用水量，提高了流动性，但是将使混凝土拌合物的粘聚性和保水性降低。特别是因水灰比（w/c）增大，增加了混凝土内部的毛细孔隙的含量，因而会降低混凝土的强度和耐久性，并增大混凝土的变形，造成质量事故。故现场浇灌混凝土时，必须严禁施工人员随意向混凝土拌合物中加水

21、。洒水养护补充了混凝土散失的水分，不会增加水灰比，也不增加毛细孔隙，对混凝土质量是有利的，所以，二者并不矛盾。 题5.21 影响混凝土耐久性的关键是什么?怎样提高混凝土的耐久性? 【解】 影响混凝土耐久性的关键是混凝土的密实度。 提高混凝土耐久性的措施主要有： （1）根据工程所处环境和工程性质选用适宜或合理的水泥品种，选择适宜的混合材料和掺合料。 （2）采朋较小的水胶比，并限制最大水胶比和最小胶凝材料用量。 （3）采用级配好干净的砂、石骨料并选用粒径较大或适中的砂、石骨料。 （4）掺加减水剂或引气剂，或根据工程性质选择掺加适宜的外加剂。 （5）采用与工程性质相一致的砂、石材料（如坚固性好、耐酸

22、性好、耐碱性好或耐热性好的骨料）。 （6）加强养护。 （7）改善施工方法与质量。 题5.23 在下列情况下均可能导致混凝土产生裂缝，试解释裂缝产生的原因是什么?并指出主要可防止裂缝产生的措施。 水泥水化热大；水泥体积安定性不良；混凝土碳化；气温变化大；碱一骨料反应；混凝土早期受冻；混凝土养护时缺水；混凝土遭硫酸盐腐蚀； 【解】 由于水泥水化会放出很多热量，而混凝土是热的不良导体，散热缓慢内外温差大达5070。这将会在混凝土内部产生较大的热膨胀。但在混凝土表面温度散失快，温度下降，因冷却而收缩，内部膨胀和外部收缩，使混凝土表面产牛拉应力。当此拉应力大于混凝土抗拉极限强度时，混凝土表面将产生裂缝，

23、导致亍昆凝土的整体性和耐久性下降。 因此，在混凝土工程施：l二中必须采取措施降低混凝土的发热量或热量过分集中，町采用低发热水泥（大坝水泥），减少水泥用量以及人工降温等。 如果水泥体积安定性不良，在水泥硬化后产牛不均匀体积变化，使混凝土结构产牛膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引发质量事放。如果水泥体积安定性不良，应作废品处理不得用于工程。 混凝土的碳化是空气中的二氧化碳由表及里的向混凝土内部逐渐扩散过程。空气中的二氧化碳和水泥石中的氢氧化钙化合，生成碳酸钙的过程即为混凝土的碳化。但由于混凝土的碳化层产生碳化收缩，可能产生微细裂缝。 防止措施：降低水灰比或水泥用量；使用外加剂或表面涂层；使混凝土处

24、于干燥条件下，也可使混凝土处于水中或相对湿度在100条件下。 混凝土在正常使用情况下的外界温度变化较大，导致混凝土的热胀冷缩，从而产生裂缝。可通过采用保温隔热的措施来降低影响。 碱一骨料反应；水泥中的碱（Na2O）和K2O）含量多时，它们水解后生成氢氧化钠和氢氧化钾能与题5.34（4）；（5）；（6）（7）；（8）（9）（10）第七章 金属材料 P214题7.1【解】 按脱氧程度不同，将钢分成沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。 沸腾钢的脱氧不充分，气体杂质多，钢的时效敏感性大、钢的致密程度差，故冲击韧性和可焊接性能较差但钢的利用率高，成本低。镇静钢和特殊镇静钢脱氧充分，钢质致密。钢性能稳定

25、质量好成本较高。半镇静钢的质量与成本介于上述二者之间。 题7.8 【解】 通过对钢材进行冷拉、冷拔、冷轧等冷加工，钢材晶格缺陷增多，晶格畸变，对位错的阻力增大，因而屈服强度提高，塑性和韧性降低，弹性模量下降。时效后屈服强度进一步提高，塑性和韧性降低，弹性模量逐渐恢复。题7.9 【解】钢材被锈蚀的原因： 钢材的锈蚀是指其表面与周围介质发生化学反应而遇到的破坏。根据锈蚀作用的机理。钢材的锈蚀可分为化学锈蚀、电化学锈蚀和应力腐蚀三种： 化学锈蚀：化学锈蚀是指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀。这种锈蚀多数是氧化作用，使钢材表面形成疏松的氧化物。 电化学锈蚀：电化学锈蚀是指钢材与电解质溶液接触

26、而产生电流，形成微电池而引起的锈蚀。 应力腐蚀：钢材在应力状态下腐蚀加快的现象，如钢筋冷弯处、预应力钢筋等都会因应力而加速腐蚀。 防止钢材锈蚀的措施：钢结构防止锈蚀的方法通常是采用表面刷漆。薄壁钢材可采用热浸镀锌等措施；混凝土配筋的防锈措施，根据结构的性质和所处环境条件等方面决定，主要是保证混凝土的密实度、保证足够的保护层厚度、限制氯盐的掺加量和保证混凝土一定的碱度等，还可掺用阻锈剂。题7.14【解】第一根钢筋：屈服强度Rel1=139.3*1000/11*11*3.14=367N/mm2抗拉强度Rm1=210.3*1000/11*11*3.14=554N/mm2断后伸长率A1=（263.1-

27、220）/220=19.59%第二根钢筋：屈服强度Rel2=139.7*1000/11*11*3.14=368N/mm2抗拉强度Rm2=212.5*1000/11*11*3.14=559N/mm2断后伸长率A2=（262.8-220）/220=19.45%该种钢筋平均值屈服强度Rel=（367368）/2=368 N/mm2抗拉强度Rm=（554559）/2=557 N/mm2断后伸长率A=（19.59%19.45%）/2=19.5%与表78对比，该钢筋属HRB335题7.16（2）其塑性降低；（3）；（4）第八章 墙体材料题8.3 【解】 泛霜是指粘土原料中的可溶性盐类（如硫酸钠等），随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象，一般为白色粉末常在砖表面形成絮团状斑点。泛霜的砖用于建筑物中的潮湿部位时，由于大量盐类的溶解和结晶膨胀会造成砖砌体表面粉化及剥落，内部孔隙率增大抗冻性湿著下降。 当原料土或内燃料夹杂有石灰质时，则烧砖时将被烧成过烧状态的石灰留在砖中这些过火