第-章士木工程材料的基本性质 材料、高分子材料在阳光、空气和热的作用下,会逐渐老化而使材 料变脆或开裂 材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的。例 如处于冻融环境的工程,其所用材料的耐久性以抗冻性指标来表 示;处于暴露环境的有机材料,其耐久性以抗老化能力来表示。 典型题解析 例1-1材料的密度、表观密度堆积密度有何区别?如何测 定?材料含水后对三者有什么影响? 解者都是表示材料单位体积的质量但随其存在状态的 不同,计算时应取用不同的体积。具体情况如下 密度 V为材料的绝对密实体积 表观密度 V。为材料的表观体积 堆积密度 V为材料的雄积体积 对手含孔材料,三者的测试方法要点如下:测定密度时,需先 将材料磨细,之后采用排出液体或水的方法来测定体积测定表观 密度时,直接将材料放入水中,即直接采用排开水的方法来测体 积;测定堆积密度时,将材料装入已知体积的容量筒中,直接测试 其自然堆积状态下的体积。 含水与否对密度、表观密度无影响,因密度、表观密度均是对 于绝对干燥状态而言的。含水对堆积密度的影响则较为复杂,一般 来说使堆积密度增大。 【评注】本题目主要考查密度、表观密度、堆积密度的基本念。相同 点在于三者都是表示材料单位体积的质量,不同点在于三者计算时的体积概 念不同 V为材料的绝对密实体积:绝干状态,绝对密实,不含任何孔隙
土木工程矿划典型题解祈及白测试题 V。为材料的表观体积:自然状态,含闭孔隙,不含开口孔隙 为材料的堆积体积:绝于或含水状态,自然堆积状态含颗粒间孔隙 例1-2某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm,表观密 度为2.61g/cm2,堆积密度为1680kg/m3,计算此石子的孔隙率 与空隙率? 解石子的孔隙率P为 P 2.61 2.6=1.51% 石子的空隙率P为 2、61 5.63% 【评注】材料的孔欧率是指材料内部孔腺的体积占材料总体积的百分 率空隙率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比 例,计算式中p为密度为材料的表观密度;p为材料的堆积密度 例1-3有一块烧结普通砖,在吸水饱和状态下重2900g, 其绝干质量为2550g砖的尺寸为240mm×115mm×53mm,经 干燥并磨成细粉后取50g,用排水法测得绝对密实体积为 18.62cm3试计算该砖的吸水率密度,孔隙率饱水系数。 解该砖的吸水率为 =-m×100% 2900-2550 ×100%=13.73% 该砖的密度为 50 表观密度为 2550 P=V。24×11.5×5.3=1.74B、m
第·葦士木工程材料的墓本性质 孔隙率为 【评注】质量吸水率是指材料在吸水饱和时,所吸水量占材料在干燥 状态卜的质量百分比。 例1-4某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度 分别为174,178,165MPa,求该石材的软化系数,并判断该石材可 否用于水下工程 解该石材的软化系数为 Ku= R 由于该石材的软化系数为0.93,大于0.85,故该石材可用于水下 工程。 【评注】软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干 燥状态下的抗压强度之比与材料在气干状态下的抗压强度无关。 例1-5影响材料强度测试结果的试验条件有哪些? 解影响材料强度测试结果的因素很多,如小尺寸试件测试 的强度值高于大尺寸试件;加载速度快时测得的强度值高于加载 速度慢时的;立方体试件的测得值高于棱柱体试件;受压试件与加 压钢板间无润滑作用的(如未涂石蜡等润滑物时)测得的强度值 高于有润滑作用的;表面平整试件的测得值高于表面不平整的等。 【评注】材料的质量指标和试验结果是有条件的、相对的,是与取样、 测试和数据处理密切相关的。在进行建筑材料试验的整个过程中,材料的取 样、试验操作和数据处理,都应严格按照国家(或部颁)现行的有关标准和规 范执行,以保证试样的代表性、试验条件的稳定一致以及测试技术和计算结 果的正确性 例1-6选择题:选择正确的答案填在括号内。 当材料的润湿边角8为()时,称为憎水性材料。 a.90°b.≤90°c.0 解 90
土木工程材料脚型题柝及自测试题 【评注】材料的润湿边角0≤90°为亲水性材料;材料的润湿边角> 90°时为惜水性材料 三、习题 (一)是非判断题(对的划√,不对的划X) .含水率为4%的湿砂重100g,其中水的重量为4g 2.热容量大的材料导热性大,受外界气温影响室内温度变化比较快 ) 3.材料的孔隙率相同时,连通粗孔者比封闭微孔者的导热系数大。() 4.从室外取重为Gn1的砖一块,浸水饱和后重为G2,烘干后重为G3,则 砖的质量吸水率为wm 5.同一种材料,其表观密度越大则其孔隙率越大 6.将某种含水的材料,置于不同的环境中,分别测得其密度,其中以于 燥条件下的密度为最小。 吸水率小的材料其孔隙率最小 8材料的抗冻性与材料的孔隙率有关,与孔隙中的水饱和程度无关 9.在进行材料抗压强度试验时、大试件较小试件的试验结果值偏小 10.材料在进行强度试验时,加荷速度快者较加荷速度慢者的试验结果 值偏小。 (二)填空题 1.材料的吸水性用 表示吸湿性用 表示 2.材料耐水性的强弱可以用 表示。材料耐水性愈好,该值愈 3.称取松散密度为1400kg/m3的干砂200g装入广口瓶中,再把瓶中 注满水,这时称重为500g已知空瓶加满水时的重量为377g则该砂的表观
第一章土木工程材料的基本性质 密度为 空隙率为 4.同种材料的孔隙率愈 材料的强度愈高;当材料的孔隙率 定时 孔隙愈多.材料的绝热性愈好 5.当材料的孔隙率增大时,则其密度 ,松散密度 强 吸水率 抗渗性 ,抗冻性 6.材料作抗压强度试验时,大试件测得的强度值偏低,而小试件相反 其原因是 和 (三)单项选择 1.普通混凝士标准试件经28d标准养护后测得抗压强度为226MPa 问时又测得同批混凝土水饱和后的抗压强度为21.5MPa,干燥状态测得抗 压强度为24.5MPa,该混凝土的软化系数为 ④0.88 2.材料的抗滲性指材料抵抗 渗透的性质 ①水 潮气 ③压力水 ④饱和水 3.有一块砖重2625g其含水率为59,该湿砖所含水量为 1131.25g②129.76g 125g 4.材料的耐水性指材料 而不破坏,其强度也不显著降低的 性质。 ①在水作用下 ②在压力水作用下 ③长期在饱和水作用下 长期在湿气作用下 5.颗粒材料的密度为p表观密度为A、松散密度,则存在下列关系 ①p>p>p >p0 ③p>A>p 6.材料吸水后将使材料的 提高 ①耐久性 ②强度及导热系数 ③密度 ①表观密度和导热系数 通常材料的钦化系数为时,可以认为是耐水的材料 ①>0.95 0.85 ③>0.75 8.含水率为5%的砂220kg将其于燥后的重量是 k ①209 ②209.52 ③210
20 土本工程材料典型题解析及自测试题 材质相同的A.B两种材料已知表观密度p>Pg·则A材料的保温 效果比B材料 ①好 ②差 ③差不多 10.当某一建筑材料的孔慰率增大时,其吸水率 ①增大 ②减小 ③不变化 ④不…定增大,也不一定减小 四)问答题 1.试述密度、表观密度、松散密度的实质区别 2.何为材料的孔隙率?它与密实度有何关系?二者各如何计算? 3.何谓材料的强度?影响材料强度的因素有哪些? 4.如何区别亲水性材料和憎水性材料? 5.材料的耐久性都包括那些内容?材料的耐水性、抗渗性、抗冻性的含 义是什么?各用什么指标来表示? (五)计算题 已知碎石的表观密度为2.65g/cm3,堆积密度为1.50g/cm3,求2.5 松散状态的碎石、需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙?若己知砂子的 堆积密度为1.55gcm3,求砂子的重量为多少?
工人,作材粒共茫斯析驭闩 液通过金属管交膂向地层压入,两种溶液发生化学反应,可析出吸 水膨胀的硅酸胶体,包裹土壤颗粒并填充其空隙.阻止水分渗透并 使上壤固结。用这种力法加固的砂土,抗压强度可达3~6MPa (4)配制水玻璃砂浆:将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按 定比例配合成砂浆,叮用于修补墙体裂缝 5)癿制耐酸砂浆、耐酸混凝土、埘热混凝土:用水玻璃作为 胶凝村料,选择耐酸骨料,可配制满足耐酸[程要求的耐酸砂浆、 耐酸混凝土。选择不同的耐热骨料,可配制不问耐热度的水玻璃 耐热混凝士。 、典型题解析 例2-1根据石灰浆体的凝结硬化过程,试分析硬化石灰浆 体有哪些特性? 解石灰浆体在空气中的凝结硬化过程,是由下面两个同时 进行的过程来完成的 (1)结晶作用:游离水分旅发,氢氧化钙逐渐从饱和溶液中 结晶。 (2)碳化作用:氧化钙与空气中韵二氧化碳化合生成碳酸 钙结晶,释出水分并被蒸发 Ca(Ol12-C(,nlL(=CaCO,+(n+i)H-O 由于氣氧化钙结晶速度慢且结品量少,空气巾一氧化碳稀薄, 碳化速度慢。而且表面碳化后,形成紧密外壳不利于二氧化碳的 渗透利碳化作用的深入。因而硬化石灰浆体具们以下特性 1)凝结硬化慢; 2)硬化后强度低; 3)硬化时体积收缩大 4)耐水性差,因为硬化石灰浆体的主要成分是氢氧化钙,而 氢氧化钙可微溶解于水:
第气性无矿胶材 【评注】石灰浆体在空气中凝结硬化过程主要是依赖于浆体 t(H)的结晶析出和(a(川H与空气中的氧化碳的碳化作用 例2-2某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面,数月后, 墙面上出现了许多不规则的网状裂纹,同时在个别部位还发现了 部分出的放射状裂纹,试分析上述现象产生的原因 解石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹,引发的 原因很多,但最主费的原因在于石灰在绠化过程中,蒸发大量的游 离水而引起体积收细的结果 墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹,是由于配制石 灰砂浆时所用的石灰中混人了过火石灰。这部分过火石灰在消 解、陈伏阶段中未完全熟化,以致于在砂浆硬化后,过火石灰吸收 空气中的水蒸气继续熟化,遺成体积膨胀,从而出现上述现象 〖评注】透过现象看本质过火石灰表面常被黏七杂质融化形威的玻璃 釉状物包置,熟化很慢。如未经过充分的陈伏,当仁灰已经硬化后,过火石灰 才开始熟化,并产生体积膨胀,容易引起鼓包隆起和廾裂。 例2-3既然石灰不耐水·为什么击它紀制的灰土或三合土 却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮混部位? 解石灰土或三合土是由消石灰粉和黏土等按比例配制而 成的,加适量的水充分拌合旨,经碾或夯实,在潮湿环境中石灰 与黏土表面的活性氧化硅或氧化铝反应,生成兵有水硬性的水化 硅酸钙或水化铝酸钙,所以灰土或二合士的强度和时水性会随使 用时间的延长而逐渐提高适于在潮湿环境中使用。 再者,由于石灰的可塑性好,与黏士等拌合后经压实或分实, 使灰土或三合上的实度大大提高降低了孔隙率,使水的侵入大 为减少。因此灰或三合土可以于转础的垫层、道路的基层等 潮湿部位。 评注】表面存在少量的的活性氧化硅和氧化铝,可与消石灰 Ca(H)反应.生成水硬性物质。 例2…4建筑石膏的成分是什么?其凝结硬化杋理是什么
士木工程材料典型题解析及勻测试题 解建筑石膏的成分为(aSO..1HO,也称熟石膏或半水 石膏。建筑石膏的凝结硬化机理是,当建筑石膏与适量水拌合后, 先成为可塑性良好的浆体,随着石膏与水的反应,浆体的可塑性很 挾消失而发生凝结,此后进…步产生和发展强度而硬化。建筑石 与水之间产生化学反应的反应式为 H2O=Ca5O·2H2O 出于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多(仅为半水 石膏的1/5),所以二水石膏以胶体微粒不断自水中析出,浆体的 稠度逐渐增大,表现为石膏的凝结,其后半水石膏继续溶解和水 化浆体逐渐凝聚,失去可塑性,并逐渐转变为晶体,晶体颗粒不 断长大和连生,形成相交错,彼此紧密联结,硬化成块体并产 生强度,直至完全干燥,强度才停止发展.这就是石膏的硬化过程 评注】建筑石膏的凝结硬化机理实际为半水石吸收·一个半结晶水 原为二水石舟的过程 例2-5建筑石音及其制品为什么适用于室内,而不适用于 室外 解建筑石膏及其制品适用于室内装修,卡要是由于建筑石 膏及其制品在凝结雙化后具有以下的优良性质 (1)石酐表丽光滑饱满.颜色洁白,质地细膩,其有良好的装饰 性。加入颜料后,可具有各种色彩。建筑仁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 准确,细致装饰性好 (2)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 3)硬化后石膏的主要成分是“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 格,可有效地阢止火势的蔓延,具有·-定的防火性 (4)建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性,故可