土木工程材料课程作业

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：熟料中所含的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入的石膏过多；游离氧化钙引起的安定性不良可采用试饼法或雷氏法检验，在有争议时以雷氏法为准，氧化镁和石膏的危害作用不便于快速检验，因此常在水泥生产中严格加以控制，国标规定水泥中游离氧化镁质量分数不超过5%，三氧化硫质量成分数不超过3.5%。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：a、把仪器放在坚实水平的平台上，用湿布把容器、坍落度筒、喂料口内壁及其它用具湿润。就位后将喂料口提到坍落度筒上方扣紧，校正容器位置，使其轴线与喂料口轴线重合，然后拧紧蝶形螺母；b、把按要求取得的混凝土试样用小铲将料分三层装入坍落度筒内，每层料捣实后约为高度的三分之一，每层截面上用捣棒均匀插捣25下，插捣第二层和顶层时应插透本层，并使捣棒刚刚进入下一层顶层，插捣完毕后刮平顶面；c、使喂料口、圆盘转离，垂直地提起坍落度筒，此时并应注意不使混凝土试样产生横向扭动；d、把透明圆盘转到混凝土圆台体顶面，放松定位螺丝，降下圆盘，使其能轻轻接触到混凝土表面，读出数值即为坍落度值。同时按控制器“启动／停止”按钮，当震动到透明圆盘的底面被水泥浆部满的瞬间再按“启动/停止”按妞，震动停止，控制器显示数值（时间：单位秒）即为维勃稠度值。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：四种基本材料是：水泥、砂、石、水；在混凝土中砂、石起骨架作用，称为集料，可以节省水泥；可以降低水化热，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；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在集料表面并填充其空隙，在硬化前，水泥浆与外加剂起润滑作用，赋予拌合物一定和易性，便于施工，水泥浆硬化后，则将集料胶结成一个坚实的整体。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:掺入混凝土后,在不改变配合比的条件下,可显著增大混凝土流动性的外加剂;或在保持混凝土拌合物流动性不变条件下,可显著降低用水量的外加剂.混凝土中掺减水剂的技术经济意义:(1)保持混凝土流动性和水泥用量不变,可降低用水量,增加混凝土的强度;(2)保持流动性和强度不变,可降低用水量,减少水泥用量,降低成本;(3)保持流动性不变,可减少单位用水量,降低混凝土的离析和泌水,提高混凝土的密实性,提高混凝土的抗渗性和抗冻性;(4)可减缓水泥的水化放热速率,利于大体积混凝土中温度应力的降低,从而减少开裂的可能性.常用减水剂品种:普通型的---木钙(M剂)高效型----萘系:FDN,NNO,MF等;水溶性树脂类:SM剂.缓凝型---糖蜜类.18．石油沥青的组分主要有哪几种？各有何作用？答：主要有油分、树脂和地沥青质三个组分；油分赋予沥青流动性；树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质则决定沥青的耐热性、粘性和硬性，其含量愈多，软化点愈高，粘性愈大，愈硬脆。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/cm3,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=108.96kg2．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2.40g/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P质量吸水率：%23.3%100*620620640%100*1mmmWm体积吸水率：%74.74.2*%23.3*0mvWW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