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土木工程材料习题集与参考答案

第一章 土木工程材料的基本性质

1. 试述材料成分、 结构和构造对材料性质的影响?
参考答案:
材料的成分对性质的影响: 材料的组成及其相对含量的变化, 不但会影响材料的化学性质, 还会影响材料的物理力学性质。材料的成分不同, 其物理力学性质有明显的差异。值得注意的是, 材料中某些成分的改变, 可能会对某项性质引起较大的改变, 而对其它性质的影响不明显。
材料的结构对性质的影响: 材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。可分为微观结构和细观结构。材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、 硬度、 熔点、 变形、 导热性等性质, 能够说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。
材料的构造对性质的影响: 材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。不同材料适当搭配形成的复合材料, 其综合性能优于各个单一材料。材料的内部孔隙会影响材料的强度、 导热性、 水渗透性、 抗冻性等。
总之, 材料的组成、 结构与构造决定了材料的性质。材料的组成、 结构与构造的变化带来了材料世界的千变万化。

2．试述材料密度、 表观密度、 孔隙率的定义、 测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在?
参考答案:
密度: 是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法: 将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末, 再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称”真密度”。
表观密度: 是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法: 对于外形规则的块体材料, 测其外观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料, 将其加工成规则的块体再测其外观尺寸, 或者采用蜡封排液法。
孔隙率: 材料中的孔隙体积与总体积的百分比。
相互关系:

密度与视密度区别: 某些散粒材料比较密实, 其内部仅含少量微小、 封闭的孔隙, 从工程使用角度来说, 不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积, 这样测得的密度称为”视密度”。

3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、 强度、 吸水性、 抗渗性、 抗冻性、 导热性等性质有何影响?
参考答案:
对表观密度的影响: 材料孔隙率大, 在相同体积下, 它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自然状态下可能含水, 随着含水量的不同, 材料的质量和体积均会发生变化, 则表观密度会发生变化。
对强度的影响: 孔隙减小了材料承受荷载的有效面积, 降低了材料的强度, 且应力在孔隙处的分布会发生变化, 如: 孔隙处的应力集中。
对吸水性的影响: 开口大孔, 水容易进入可是难以充满; 封闭分散的孔隙, 水无法进入。当孔隙率大, 且孔隙多为开口、 细小、 连通时, 材料吸水多。
对抗渗性的影响: 材料的孔隙率大且孔隙尺寸大, 并连通开口时, 材料具有较高的渗透性; 如果孔隙率小, 孔隙封闭不连通, 则材料不易被水渗透。
对抗冻性的影响: 连通的孔隙多, 孔隙容易被水充满时, 抗冻性差。
对导热性的影响: 如果材料内微小、 封闭、 均匀分布的孔隙多, 则导热系数就小, 导热性差, 保温隔热性能就好。如果材料内孔隙较大, 其内空气会发生对流, 则导热系数就大, 导热性好。

4．材料的耐水性、 吸水性、 吸湿性、 抗冻性、 导热性、 热容、 抗渗性的含义是什么?
参考答案:
耐水性: 材料抵抗水破坏作用的能力称为耐水性, 即材料经水浸泡后, 不发生破坏, 同时强度也不显著降低的性质。指标: 软化系数
吸水性: 材料与水接触时其毛细管会吸收水分的性质。指标: 吸水率
吸湿性: 材料在潮湿空气中吸收水分的性质。指标: 平衡含水率
抗冻性: 材料在吸水饱和状态下, 能经受多次冻融循环作用而不被破坏, 强度也不严重降低的性质。指标: 抗冻等级, 其划分取决于材料在一定条件下经受冻融而不被破坏的次数。
导热性: 当材料两面存在温度差时, 热量会从温度较高的一面传导到温度较低的一面的性质。指标: 导热系数
热容: 某块材料在温度升降1K时所放出或吸收的热量。
指标: C( 热容) ＝c( 比热容) •m( 材料质量)
抗渗性: 材料抵抗压力水或液体渗透的性质。指标: 渗透系数
5．材料的导热系数、 比热容和热容与建筑物的使用功能有什么关系?
参考答案: 材料的导热系数小, 建筑物的保温隔热性能就好。如果建筑物围护结构的热容越大, 则在气温变化较大时, 能较好地保持室内温度。

6．试述材料的弹性、 朔性、 脆性和弹性磨量的意义?
参考答案:
弹性: 当撤去外力或外力恢复到原状态, 材料能够完全恢复原来形状的性质。
塑性: 当撤去外力或外力恢复到原状态, 材料仍保持变形后的形状和尺寸, 并不产生裂缝的性质。
脆性: 是材料在外力作用下不产生明显变形而突然发生破坏的一种性能。
弹性模量: 晶体材料如金属材料表现为线弹性, 一些非晶体材料如玻璃等也表现为线弹性, 其应力与应变之比为常数, 比值称为弹性模量, 它是衡量材料抵抗外力使其变形能力的一个指标。
7．影响材料强度试验结果的因素有哪些? 强度与强度等级是否不同, 试举例说明。
参考答案:
试验条件对材料强度试验结果有较大的影响, 其中主要有试件的形状和尺寸、 试验机的加载速度、 试验时的温度和湿度, 以及材料本身的含水状态等。
强度与强度等级不一样。强度是一个具体值, 而强度等级是一个等级范围。如: 混凝土的强度等级为C30, 那么属于C30强度等级的混凝土的实际强度值有可能是30MPa或与30MPa接近的强度值。

8．某地红砂岩, 已按规定将其磨细, 过筛。烘干后称取50g, 用李氏瓶测得其体积为18.9cm3。另有卵石经过清洗烘干后称取1000g, 将其浸水饱和后用布擦干。又用广口瓶盛满水, 连盖称得其质量为790g, 然后将卵石装入, 再连盖称得其质量为1409g, 水温为25℃, 求红砂岩及卵石的密度或视密度, 并注明哪个是密度或视密度。
参考答案:
红砂岩的密度:

卵石的视密度:

9．某多孔材料的密度为2.59g/cm3。取一块称得其干燥时质量为873g, 同时量得体积为480cm3。浸水饱和后取出擦干表面水分称得质量为972g。求其质量吸水率、 闭口孔隙率及开口孔隙率。
参考答案:
质量吸水率:

密实体积:
孔隙体积:
开口孔隙体积:
闭口孔隙体积:
开口孔隙率:
闭口孔隙率:
第二章 无机胶凝材料

1、 什么是气硬性胶凝材料? 什么是水硬性胶凝材料?
参考答案: 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化, 而且只能在空气中保持或发展其强度, 如石膏、 石灰等; 水硬性胶凝材料则不但能在空气中而且能更好地在水中硬化, 保持并发展其强度, 如水泥。

2、 为什么说石膏是有发展前途的建材?
参考答案: 石膏的主要优点是原料丰富、 生产能耗低、 不污染环境等, 作为一种绿色建材已大量用于室内的空间分隔和装饰; 建筑石膏硬化时体积略有膨胀, 这一性能使得石膏制品表明光滑细腻线条清晰, 具有很好的装饰艺术效果; 建筑石膏还具有隔热、 保温、 不燃、 不蛀、 隔声、 可锯、 可钉、 污染小等良好性能, 因此石膏是很有发展前途的建材。

3、 石膏制品有哪些?
参考答案: 建筑石膏制品的种类较多, 主要有: 纸面石膏板、 空心石膏条板、 纤维石膏板、 石膏砌块和装饰石膏制品等。

4、 过火石灰、 欠火石灰对石灰性能有什么影响? 如何消除?
参考答案: 欠火石灰的产浆量较低, 质量较差; 欠火石灰的密度较大, 表面常被黏土杂质溶化时所形成的玻璃釉状物包覆, 因而消解很慢, 在工程中过火石灰颗粒往往会在正常石灰硬化后继续吸湿消解而发生体积膨胀, 降低石灰品质, 影响工程质量。消除方法有: 将石灰经陈伏处理后再使用于工程, 控制煅烧温度在1000℃～1200℃之间, 岩块尺寸不宜过大。

5、 水玻璃的模数、 浓度与性能有何关系?
参考答案: 水玻璃中氧化硅和氧化钠的分子数比称为水玻璃的模数, 模数愈大, 水玻璃的黏度和粘结力愈大, 也愈难溶解于水; 同一模数水玻璃溶液浓度越高, 则粘结力也越大。
6、 水玻璃的硬化有何特点?
参考答案: 水玻璃能与空气中的二氧化碳反应生产无定形的硅酸凝胶, 随着水分的挥发干燥, 无定形硅酸脱水转变成二氧化硅而硬化。由于空气中二氧化碳较少, 反应进行很慢, 因此水玻璃在实际使用时常加入促硬剂以加速硬化。

7、 为什么菱苦土在使用时不能单独用水拌和?
参考答案: 菱苦土是以天然菱镁矿( 主要成分为碳酸镁) 为主要原料, 经煅烧后磨细而得到的以氧化镁为主要成分的白色或浅黄色粉末, 当其单独与水拌和时会生产不溶于水的氢氧化镁, 而且氧化镁也不溶于水, 一般常见氯化镁( MgCl2·6H2O) 水溶液作为调和剂, 掺量为菱苦土的50％～60％, 生成一种易溶于水的氧氯化镁复盐(xMgO·y MgCl2·8H2O)和氢氧化镁。

8、 判断石膏、 石灰、 水玻璃与镁氧水泥是气硬性胶凝材料的理由是什么?
参考答案: 石膏、 石灰、 水玻璃与镁氧水泥的硬化过程只能在空气中完成, 而且也只能在空气中保持或发展其强度。
9、 生产硅酸盐水泥的主要原料有哪些?
参考答案: 主要原料有: 石灰质原料( 如石灰石) 、 黏土质原料( 如黏土、 页岩) 、 少量铁粉、 适量石膏。

10、 生产硅酸盐水泥为什么要掺入适量石膏?
参考答案: 水泥熟料中的硅酸三钙与水反应十分迅速, 使得水泥熟料加水后迅速凝结, 导致来不及施工。因此为调节水泥的凝结时间, 一般在水泥中加入适量石膏, 这样, 水泥加水后石膏迅速溶解与水化铝酸钙发生反应, 生产针状的晶体( 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O, 又称为钙钒石) 沉积在水泥颗粒表面形成保护膜, 延缓了水泥凝结时间。

11、 试述硅酸盐水泥的主要矿物成分及其对水泥性能的影响?
参考答案: 硅酸盐水泥熟料中, C3A的水化和凝结硬化速度最快, 但水化铝酸钙的强度不高; C3S和C4AF的水化速度较快, 凝结硬化速率也较快, C3S的水化产物强度高, C4AF的水化产物强度不高; C2S水化反应速度最慢, 凝结硬化速率也慢, 强度早期低, 后期高。

12、 硅酸盐水泥的主要水化产物有哪几种? 水泥石的结构如何?
参考答案: 主要水化产物是: 水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、 氢氧化钙、 水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。水泥石主要由固体 水泥水化产物及未水化的残存水泥内核) 和孔隙组成。凝胶是由尺寸很小的凝胶微粒与位于胶粒之间的凝胶孔组成, 胶粒的比表面积大, 可强烈地吸附一部分水分, 此水分与填充胶孔的水分称为凝胶水; 毛细孔中的水分称为毛细水, 毛细水的结合力较弱, 脱水温度较低, 脱水后形成毛细孔。
13、 试述水泥细度对水泥性质的影响? 怎样检验?
参考答案: 水泥细度直接影响到水泥的水化和凝结硬化。水泥颗粒越细, 比表面积越大, 则使水泥熟料的化学活性发挥得越快, 表现为水泥的水化反应速度快, 凝结硬化也快, 但过细的水泥不宜久存, 硬化时收缩比较大。细度的检验方法一般见筛分法或比表面积法来测定, 筛分法以80um方孔筛的筛余量表示, 比表面积法以1kg质量材料所具有的总表面积( m2/kg) 来表示。

14、 造成硅酸盐水泥体积安定性不良的原因有哪几种? 怎样检验?
参考答案: 造成水泥体积安定性不良, 一般是由熟料中所含游离氧化钙游离氧化镁过多或掺入石膏过多等原因所造成。国家标准规定, 由游离的氧化钙过多引起的水泥体积安定性不良可用雷氏法或试饼法检验。试饼法是用标准稠度的水泥净浆做成试饼, 经恒沸3小时后用肉眼观察未发现裂纹, 用直尺检验没有弯曲; 雷氏法是用雷氏夹中的水泥浆经沸煮三小时后的膨胀值。

15、 试述硅酸盐水泥的强度发展规律及影响因素?
参考答案: 强度发展规律为: 水泥的水化和凝结硬化从颗粒表面深入到内部是有一个时间过程的, 水化速度开始比较快, 强度发展也比较快, 以后逐渐减慢。不同水泥的强度发展不完全相同, 掺较多活性混合材料的硅酸盐水泥早期强度比较低, 后期增进率高。

16、 在下列工程中选择适宜的水泥品种:
( 1) 现浇混凝土梁、 板、 柱冬季施工: 硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥;
( 2) 高层建筑基础底板( 具有大致积混凝土和抗渗要求) : 矿渣水泥和粉煤灰水泥;
( 3) 南方受海水侵蚀的钢筋混凝土工程: 矿渣水泥和火山灰水泥;
( 4) 高炉炼铁炉基础: 铝酸盐水泥;
( 5) 高强度预应力混凝土梁: 硅酸盐水泥和普通水泥;
( 6) 地下铁道: 普通水泥、 火山灰水泥和粉煤灰水泥;
( 7) 东北某大桥的沉井基础及桥梁墩台: 矿渣水泥、 火山灰水泥和粉煤灰水泥。
17、 某工程用一批普通水泥, 强度检验结果如下, 试评定该批水泥的强度等级。
龄期
抗折强度/MPa
抗压破坏荷载/KN
3d
4.05,4.20,4.10
41.0,42.5,46.0,45.5,43.0
28d
7.00,7.50,8.50,
112,115,114,113,108,115
参考答案: 水泥的强度等级为42.5。
18硅酸盐水泥石腐蚀的类型有哪几种? 产生腐蚀的原因是什么? 防止腐蚀的措施有哪些?
参考答案:
腐蚀的类型有: 软水侵蚀( 溶出性侵蚀) : 软水能使水化产物中的Ca(OH)2溶解, 并促使水泥石中其它水化产物发生分解; 盐类腐蚀: 硫酸盐先与水泥石结构中的Ca(OH)2起置换反应生产硫酸钙, 硫酸钙再与水化铝酸钙反应生成钙钒石, 发生体积膨胀; 镁盐与水泥石中的Ca(OH)2反应生成松软无胶凝能力的Mg(OH)2; 酸类腐蚀: CO2与水泥石中的Ca(OH)2反应生成CaCO3, 再与含碳酸的水反应生成易溶于水的碳酸氢钙, 硫酸或盐酸能与水泥石中的Ca(OH)2反应; 强碱腐蚀: 铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱也会产生破坏。腐蚀的防止措施 ①根据工程所处的环境, 选择合适的水泥品种; ②提高水泥石的密实程度; ③表明防护处理。

19、 硅酸盐水泥检验中, 哪些性能不符合要求时, 则该水泥属于不合格品? 哪些性能不符合要求时则该水泥属于废品?怎样处理不合格品和废品?
参考答案: 国家标准规定: 硅酸盐水泥性能中, 凡氧化镁、 三氧化硫、 初凝时间、 安定性中任一项不符合标准规定时均为废品。废品应严禁出厂、 使用。凡细度、 终凝时间、 不溶物和烧失量中的任何一项不符合规定或混合材掺量超过最大限度和强度低于商品强度等级( 标号) 规定的指标时称为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、 强度等级、 工厂名称和出厂编号不全也属于不合格品。不合格品可根据实际情况而决定使用与否。

20、 什么是活性混合材料和非活性混合材料? 掺入硅酸盐水泥中各能起到什么作用?
参考答案: 活性混合材料中有一定的活性组分, 常温下能与水泥熟料水化时析出Ca(OH)2的或在硫酸钙的作用下生成具有胶凝性质的稳定化合物。非活性混合材料与水泥矿物成分不起化学反应或化学反应很弱, 在水泥石中主要起填充作用, 掺入硅酸盐水泥中主要调节水泥强度等级, 增加产量, 降低水化热等。

21、 为什么掺较多活性混合材料的硅酸盐水泥早期强度较低, 后期强度发展比较明显, 长期强度甚至超过同标号的硅酸盐水泥?
参考答案: 掺较多活性混合材的硅酸盐水泥中水泥熟料含量比较少, 加水拌和后, 熟料先水化, 水化后析出的Ca(OH)2作为碱性激化剂激化活性混合材料水化, 生成水化硅酸钙和水化硫铝酸钙等水化产物。水化过程分两步进行, 早起强度较低而后期强度发展较快。

22、 与普通水泥相比较, 矿渣水泥、 火山灰水泥、 粉煤灰水泥在性能上有哪些不同, 并分析这四种水泥的适用和禁用范围。
参考答案: 矿渣水泥保水性差、 泌水性大。在施工中由于泌水而形成毛细管通道及水囊, 水分的蒸发又易引起干缩, 影响混凝土的抗渗性、 抗冻性及耐磨性。适用于高温和耐软水、 海水、 硫酸盐腐蚀的环境中; 火山灰质水泥特点是易吸水, 易反应。在潮湿条件下养护能够形成较多的水化产物, 水泥石结构比较致密, 从而具有较高的抗渗性和耐久性。如在干燥环境中, 所吸收的水分会蒸发, 体积收缩, 产生裂缝, 因而不宜用于长期处于干燥环境和水位变化区的混凝土工程中, 但适宜于大致积和抗渗要求的混凝土及耐海水、 硫酸盐腐蚀的混凝土中; 粉煤灰水泥需水量比较低, 干缩性较小, 抗裂性较好。特别适用于大致积水工混凝土及地下和海港工程中, 但不适宜抗碳化要求的混凝土中。

23、 试述道路硅酸盐水泥的特点?
参考答案: 特点是混凝土的抗折强度较高, 耐磨性和耐久性较好, 同时道路水泥还具有早强的性能
。
24、 白色硅酸盐水泥对原料和工艺有什么要求?
参考答案: 白色硅酸盐水泥严格控制氧化铁的含量, 另外有色金属氧化物如氧化锰、 氧化钛、 氧化铬的含量也加以限制。由于原料中氧化铁含量少, 煅烧的温度要提高到1550℃左右。为了保证白度, 煅烧时应采用天然气、 煤气或重油做燃料, 粉磨时不能直接用铸钢板和钢球, 而应采用白色花岗岩或高强陶瓷衬板, 用烧结瓷球等作研磨体。

25、 膨胀水泥的膨胀过程与水泥体积安定性不良所形成的体积膨胀有何不同?
参考答案: 水泥体积安定性不良引起的膨胀是指水泥石中的某些化学反应不能在硬化前完成, 而在硬化后进行, 并伴随有体积不均匀的变化, 在以硬化的水泥石中产生内应力, 轻则引起膨胀变形, 重则使水泥石开裂。膨胀水泥的膨胀在硬化过程中完成, 而且其体积是均匀地发生膨胀。

26、 铝酸盐水泥有何特点?
参考答案: 铝酸盐水泥快硬早强, 早期强度增长快, 但后期强度可能会下降; 水化热大, 而且集中在早期放出; 具有较好的抗硫酸盐侵蚀能力; 铝酸盐水泥不耐碱但耐高温性能好。
27、 简述铝酸盐水泥的水化过程及后期强度下降的原因。
参考答案: 铝酸盐水泥的水化产物CAH10和C2AH8为针状或板状结晶体, 能相互交织成坚固的结晶合生体, 析出的Al(OH)3难溶于水, 填充于晶体骨架的空隙中, 形成比较致密的结构, 使水泥石获得很高的早期强度, 可是CAH10和C2AH8是压稳定相 随时间增长, 会逐渐转化为比较稳定的C3AH6, 转化结果使水泥石内析出游离水, 增大了空隙体积, 同时由于C3AH6晶体本身缺陷较多, 强度较低, 因而使得水泥石后期强度有所下降。

28、 不同品种且同一强度等级以及同品种但不同强度等级的水泥能否掺混使用? 对这二种情况分别解释为什么?
参考答案: 这两种情况均不能掺混使用。不同品种的水泥或不同强度等级的水泥掺混使用会影响水泥的使用性能和耐久性。

29、 硅酸盐水泥的强度等级检验为什么要用标准砂和规定的水灰比? 试件为何要在标准条件下养护?
参考答案: 水泥胶砂试件的强度受各种因素的制约, 如: 砂的质量和细度、 水灰比、 养护条件、 试验方法等, 因此为了精确测试硅酸盐水泥的强度等级, 国家标准规定, 水泥的强度用ISO法检验, 将水泥和标准砂按1: 3混合, 用0.5的水灰比, 用规定的方法拌制成标准胶砂试件, 在标准条件下养护至规定龄期。

第三章 混凝土

1． 对普通混凝土有哪些基本要求? 怎样才能获得质量优良的混凝土?
参考答案:
对普通混凝土的基本要求: 满足混凝土结构设计的强度要求; 满足施工所要求的和易性; 具有与工程环境相适应的耐久性。
获得质量优良的混凝土: 首先要设计合理的配合比, 使混凝土满足上述基本要求以及实际工程中的某些特殊要求; 要选用质量合格的原材料, 按照相应的规范施工
。
2． 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。
参考答案: 水泥和水: 水泥和水形成水泥浆, 填充砂子空隙并包裹砂粒, 形成砂浆, 砂浆又填充石子空隙并包裹石子颗粒。水泥浆在砂石颗粒之间起着润滑作用, 使混凝土拌和物具有一定的流动性。可是它更主要的是起胶结作用。水泥浆经过水泥的硬化, 把砂石骨料牢固的胶结成一整体。
砂石: 一般不与水泥浆起化学反应, 起骨架作用, 能够大大的节省水泥; 能够降低水化热, 大大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。

3． 对混凝土用骨料在技术上有哪些基本要求? 为什么?
参考答案: ①具有良好的颗粒级配, 以尽量减小空隙率;
②要求表面干净, 以保证与水泥浆更好的粘结;
③含有害杂质少, 以保证混凝土的强度和耐久性;
④要求具有足够的强度和坚固性, 以保证起到充分的骨架和传力作用。

4．试说明骨料级配的含义, 怎样评定级配是否合格? 骨料级配良好有何技术经济意义?
参考答案: 骨料级配: 是指大小不同的骨料之间相互搭配的比例情况。细骨料的累计筛余率必须处于书中表3-2的任何一个级配区的范围内才认为是合格的。粗骨料应该符合书中表3-5的规定才认为是合格的。骨料级配好, 能减小空隙率, 节约水泥, 制成的混凝土拌和物的和易性好。

5．某工地打算大量拌制C40混凝土, 当地所产砂( 甲砂) 的取样筛分结果如图所示, 判定其颗粒级配布合格。外地产砂( 乙砂) , 根据筛分结果, 其颗粒级配也不合格。因此打算将两种砂掺配使用, 请问能否行? 如果行, 试确定其最合理的掺合比例。
筛分记录
筛孔尺寸/mm
累计筛余率/％
筛孔尺寸/mm
累计筛余率/％
甲砂
乙砂
甲砂
乙砂
4.75
0
0
0.60
50
90
2.36
0
40
0.30
70
95
1.18
4
70
0.15
100
100
参考答案: 两种砂掺配使用可行, 因为甲砂细砂多, 而乙砂粗砂多。
要确定其最合理的掺和比例, 就要使掺和后的砂的级配落入2区。根据2区的边界能够算出砂的比例范围。
对于4.75mm的筛孔: 因为甲乙的筛余都是0, 因此任意比例都能够。
对于2.36mm的筛孔: 2区的累计筛余为25～0, 则设甲砂的比例为X: X*0+( 1-X) *40＝0～25→X＝100％～37.5％
同理能够得出以下结果:
对于1.18mm的筛孔: 91%~34%
对于0.6mm的筛孔: 100%~50%
对于0.3mm的筛孔: 100%~12%
对于0.15mm的筛孔: 任意比例
因此甲砂的比例范围为: 91％～50％

6．现有两种砂子, 若细度模数相同, 其级配是否相同? 若两者的级配相同, 其细度模数是否相同?
参考答案: 若细度模数相同, 其级配不同; 若两者的级配相同, 其细度模数相同。

7．试比较碎石和卵石拌制混凝土的有缺点。
参考答案: 在水泥浆用量相同的条件下, 卵石混凝土的流动性较大, 与水泥浆的粘结较差。碎石混凝土流动性较小, 与水泥浆的粘结较强。碎石混凝土强度高于卵石混凝土的强度。

8．什么是混凝土拌合物的和易性? 影响和易性的主要因素有哪些? 如何改进混凝土拌和物的和易性?
参考答案: 和易性是指在一定的施工条件下, 便于各种施工操作并能获得均匀、 密实的混凝土的一种综合性能。包括: 流动性、 粘聚性和保水性。
主要影响因素: 水泥品种及细度; 用水量; 水泥浆用量; 水灰比; 含砂率; 外加剂; 搅拌。
应根据和易性的主要影响因素综合考虑来提高和易性, 如: 选用和易性最好的粉煤灰硅酸盐水泥, 将水泥磨细, 增加水泥浆的用量, 选择合理的水灰比和砂率, 加入减水剂, 加强搅拌等都能提高混凝土的和易性。

9．试述泌水对混凝土质量的影响。
参考答案: 泌水是材料离析的一种形式。如果混凝土拌和物的保水性比较差, 其泌水的倾向性就较大, 这样就易于形成泌水通道, 硬化后成为混凝土的毛细管渗水通道。由于水分上浮, 在混凝土表面还会形成一个疏松层, 如果在其上继续浇灌混凝土, 将会形成一个薄弱的夹层, 另外, 在粗骨料颗粒和水平钢筋下面也容易形成水囊或水膜, 致使骨料和钢筋与水泥石的粘结力降低。

10．和易性与流动性之间有何区别? 混凝土试拌调整时, 发现坍落度太小, 如果单纯加用水量去调整, 混凝土的拌和物会有什么变化,
参考答案: 流动性是指混凝土拌和物在本身自重或施工机械搅拌振捣作用下能够流动的性能。而和易性是混凝土的综合工作性能, 包括流动性, 还有粘聚性和保水性。
如果单纯增加用水量去调整坍落度, 则水泥浆会变稀, 从而降低了水泥浆的粘聚性, 减小颗粒间的内摩擦力, 混凝土拌和物的流动性会增大。可是, 水泥浆的粘聚性降低过多的话, 会导致混凝土拌和物的保水能力不足, 会出现泌水现象, 而且其粘聚性也不好, 这样会影响混凝土的质量, 降低硬化后混凝土的强度。

11．影响混凝土强度的内在因素有哪些? 试结合强度公式加以说明。
参考答案: 混凝土的强度主要决定于水泥石的强度和水泥石与骨料之间的粘结强度。而水泥石的强度主要取决于其矿物成分及孔隙率。而孔隙率又决定于水灰比与水化程度。因此, 对于给定的龄期, 水泥石的强度主要决定于水泥强度与水灰比。水泥强度越大, 水灰比越小, 水泥石强度越高。水泥石与骨料的粘结力也同样与水泥强度和水灰比有关, 水泥强度越高, 水灰比越小, 则水泥浆硬化后与骨料的粘结力越强。水泥石与骨料的粘结力还与骨料的品质有关, 碎石混凝土强度高于卵石混凝土的强度。综上所述, 混凝土的强度与水灰比成反比, 与水泥强度成正比, 还与骨料品质有关。用公式表示为: 。
其中: C－1m3混凝土中水泥用量, Kg;
W－1m3混凝土中的用水量, Kg;
－灰水比
－混凝土28天抗压强度
－水泥的实测强度
, －经验系数。
12．某工地施工人员采取下述几个方案提高混凝土拌和物的流动性, 试问下面那些方案可行? 那个方案不行? 并说明理由。
( 1) 多加水( 2) 保持W/C不变, 增加水泥浆用量; 3) 加入CaCl2( 4) 加入减水剂; ( 5) 加强振捣。
参考答案:
( 1) 不行。多加水会改变混凝土的水灰比, 降低强度。而且多加水, 可能会导致混凝土粘聚性降低过多, 保水能力不足, 出现泌水现象。
( 2) 可行。增加水泥浆用量, 能够增加骨料表面包裹层的厚度, 增大了润滑作用, 因而提高了混凝土拌和物的流动性。
( 3) 不行。CaCl2有一定的塑化作用, 会降低混凝土的流动性。而且氯离子对混凝土有侵蚀作用。
( 4) 可行。能够将水泥絮凝结构中的游离水释放出来, 增大了流动性。
( 5) 可行。加强振捣能够使混凝土拌和物的均匀性提高。

13． 试简单分析下述不同的试验条件测得的强度有何不同和为何不同?
1) 试件形状不同; ( 2) 试件尺寸不同; ( 3) 加荷速率不同; ( 4) 试件与压板之间的摩擦力大小不同。
参考答案:
( 1) 立方体试件测得的强度高。因为有环箍效应。
( 2) 尺寸小的试件测得的强度高。一是因为环箍效应, 二是因为试件的尺寸增大时, 存在缺陷的几率也会增大。
( 3) 加载速度越大, 测得的强度值越大。因为, 加载速度大, 混凝土的缺陷还来不及表现出来。
( 4) 不涂油测得的值大。不涂油, 摩擦大, 环箍效应强。

14．混凝土的弹性模量有几种表示方法? 常见的是哪一种? 怎样测定?
参考答案: 混凝土弹性模量有3种表示方法: 1、 原点切线弹性模量。2、 割线弹性模量。3、 切线弹性模量。常见的是割线弹性模量。中国是将指定应力( 为轴心抗压强度) 与它对应的应变的比值定义为混凝土的弹性模量Eh＝。

15．试结合混凝土的应力－应变曲线说明混凝土的受力破坏过程。
参考答案: 以混凝土单轴受压为例, 混凝土的破坏( 即内部裂缝发展) 能够分为4个阶段。
压应力小于极限应力的30％( 称为比例极限) 为第一阶段, 这一阶段未受荷载前就存在的界面裂缝无明显变化, 宏观上显示出应力-应变成直线关系, 为弹性变化阶段;
随着荷载进一步增加, 超过比例极限而又低于50％极限应力时为第二阶段, 界面裂缝的长度、 宽度和数量也随之增加, 界面借助于摩阻力的作用承担荷载, 而水泥砂浆的开裂小的能够忽略不计, 此时变形增加的速率大于应力增加的速率, 应力-应变曲线偏离直线开始弯向水平方向。
相当于50％～75％极限应力时为第三阶段, 在界面裂缝继续发展的同时, 开始出现贯穿砂浆的裂缝, 应力-应变曲线明显趋向水平方向。
相当于75％～100％极限应力为第四阶段, 随着荷载增加界面裂缝进一步增加, 贯穿裂缝逐渐增生并将邻近的界面裂缝连接起来成为连续裂缝而破损。
混凝土的受力破坏过程, 实际上是内部裂缝的发生、 扩展以至连通的过程, 也是混凝土内部结构从连续到不连续的发展过程。

16．何谓混凝土的塑性收缩、 干缩 自收缩和徐变? 其影响因素有哪些? 收缩与徐变对混凝土的抗裂性有何影响?
参考答案:
塑性收缩: 混凝土尚处于塑性状态时产生的体积收缩。影响因素: 与环境湿度有关。
干缩: 当外界湿度减小时, 由于水分的蒸发, 引起凝胶体失水, 失去水膜的胶粒由于分子引力作用, 使胶粒间的距离变小, 产生收缩; 毛细水减少时, 会引起毛细管压力增大, 使管壁受到压力, 其压力随着湿度的减小而增大, 表现为体积的”干缩”。影响因素: 与水泥品种、 水泥用量和单位用水量以及砂石有关。
自收缩: 处于与外界无水分交换条件下, 混凝土内部未水化的胶凝材料吸收毛细管中的水分而水化, 使毛细管失水, 由于毛细管压力使水泥浆产生的收缩。影响因素: 水灰比。
徐变: 在持续荷载作用下, 混凝土产生随时间而增加的变形称为徐变。影响因素: 环境; 水灰比; 温度; 骨料; 水泥; 加载时间及荷载。
收缩和徐变对混凝土抗裂性的影响: 收缩和徐变都有可能导致混凝土的开裂。

17．试从混凝土的组成材料、 配合比、 施工、 养护等几个方面综合考虑提出高混凝土强度的措施。
参考答案: 选用高标号的水泥、 降低水灰比、 机械搅拌, 标准养护

18．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? 中国当前常见的有哪几种?
参考答案: 减水剂: 在混凝土坍落度基本相同的条件下, 能减少拌合用水量的外加剂。
减水剂的作用原理: 加入适量的减水剂后, 其憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面并使之带有相同电荷, 在电性斥力作用下水泥颗粒彼此相互排斥, 絮凝结构解体, 关闭于其中的游离水被释放出来, 从而在不增加拌和用水量的情况下, 有效的增大了混凝土的流动性。另一方面减水剂分子的亲水基团朝向水溶液作定向排列, 其极性很强易于与水分子以氢键形式结合, 在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜, 有利于水泥颗粒的滑动, 也更强化了水对水泥颗粒的润湿作用。
使用减水剂的技术经济意义:
1) 在保持用水量不变的情况下, 可使混凝土拌合物的坍落度增大100～200mm。
2) 在保持坍落度不变的情况下, 可使混凝土的用水量减少10％～15％, 高效减水剂可减水20％以上, 抗压强度可提高15％～40％。
3) 在保持坍落度和混凝土抗压强度不变的情况下, 可节约水泥10％～15％。
4) 由于混凝土的用水量减少, 泌水和骨料离析现象得到改进, 可大大提高混凝土的抗渗性, 一般混凝土的渗水性可降低40％～80％。
5) 可减慢水泥水化初期的水化放热速度, 有利于减小大致积混凝土的温度应力, 减少开裂现象。
中国常见的减水剂种类:
普通减水剂: 以木质磺酸盐类为主, 有木质素磺酸钙、 木质素磺酸钠、 木质素磺酸镁及丹宁等。
高效减水剂: 多环芳香族磺酸盐类: 主要有萘和萘的同系磺化物与甲醛缩合的盐类、 胺基磺酸盐等。
水溶性树脂磺酸盐类: 主要成分为磺化三聚氰胺树脂、 磺化古玛隆树脂等。
脂肪族类: 主要有聚羧酸盐类、 聚丙烯酸盐类、 脂肪族羟甲基璜酸盐高缩聚物等。
其它: 改性木质素磺酸钙、 改性丹宁等。

19．何谓引气剂? 在混凝土中掺入引气剂有何技术经济意义?
参考答案: 引起剂是指在搅拌混凝土工程中能引入大量均匀分布、 稳定而封闭的微小气泡( 孔径为20～200) 的外加剂。
技术经济意义:
1、 可大大改进拌合物的保水性和粘聚性, 使其泌水现象减轻。气泡介于颗粒之间, 能起一定的润滑作用 使颗粒间摩擦力减小, 从而提高混凝土拌合物的流动性。
2、 在硬化混凝土中, 由于气泡隔断了毛细孔渗水通道, 故能提高了抗渗性, 同时因气泡有较大的弹性变形能力, 对冰冻等破坏力能起缓冲作用, 故因此也能提高抗冻性。

20．混凝土的强度为什么会有波动? 波动的大小如何评定?
参考答案: 引起混凝土强度波动的基本因素如书中表3-20所示, 能够分为两类: 一是原材料与施工方面的因素; 二是试验条件方面的因素。详见表3-20。
波动的大小用”强度波动图”来评定。

21．当前土木工程用混凝土在耐久性方面主要存在那些问题? 如何提高混凝土的耐久性?
参考答案: 当前土木工程混凝土的耐久性主要包括: 抗渗性、 抗冻性、 耐蚀性( 耐化学腐蚀性) 、 抗碳化能力、 碱骨料反应、 耐火性、 耐磨性、 耐冲刷性等。对每个具体的工程而言, 由于所处的环境不同, 耐久性的含义不同。例如: 对于处于海洋环境中的混凝土, 它在耐久性方面存在的问题就是海洋环境中的硫酸盐和氯离子等会对混凝土有严重的侵蚀作用, 因此海洋环境中的混凝土必须要抗硫酸盐和氯离子侵蚀。
提高混凝土耐久性的措施如下:
1) 合理选择水泥品种。
2) 适当控制混凝土的水灰比和水泥用量。
3) 掺入引气剂或减水剂。
4) 掺入矿物掺合料。
5) 改进施工方法, 提高施工质量。

22．根据以往资料, 甲、 乙、 丙三个施工队施工水平各不相同。若按混凝土的强度变异系数CV来衡量则甲队CV＝10％, 乙队CV＝15％, 丙队CV＝20％。今有某工程要求混凝土强度等级为C30, 混凝土的强度保证率为95％( 保证率系数t＝1.645) , 问这三家施工单位在保证质量的条件下, 各家的混凝土配制强度各为多少? 指出哪家最节约水泥, 并说明理由。
参考答案:
( 可等于)
甲队: ＝35.9( MPa)
乙队: ＝39.8( MPa)
丙队: ＝44.7( MPa)
水泥用量, 小, w/c就大, 就小, 因此甲队最节约水泥。

23、 混凝土的W/C和相应28d强度数据列于下表, 所用水泥为42.5级普通水泥, 试求出强度经验公式中的αaαb。
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
W/C
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
f/MPa
36.3
35.3
28.2
24.0
23.0
20.6
18.4
15.0
参考答案: 强度公式
令, , ,
则上式可写为: y=bx+a
n=8, 为求线性回归方程, 所需计算列表如下:

x
y
x2