土材解答题

土材解答题（7道，40分） 1 为什么说屈服点（ReL）、抗拉强度（Rm）和伸长率（A）是建筑工程用钢的重要技术性能指标？

解：屈服点（ReL）是结构设计时强度取值的依据，表示钢材在正常工作时承受应力不超过ReL 值；抗拉强度与屈服点的比值（Rm／ReL）称为强屈比。它反映钢材的利用率和使用中安全可靠程度；伸长率（A）表示钢材的塑性变形能力。钢材在使用中，为避免正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处应力超过ReL时，随着发生塑性变形使应力重分布，而避免结构物的破坏。

2何谓钢的冷加工强化及时效处理？冷拉并时效处理后的钢筋性能有何变化？

解:在常温下将钢材进行机械加工，使其产生塑性变形，以提高其屈服强度的过程称为冷加工强化。机械加工方法主要是对钢筋进行冷拉和冷拔。冷轧主要在钢厂进行。 时效处理是将经过冷加工的钢材，在常温下存放15～20天，或者加热到100～200℃，并保持一定时间，这个过程称为时效处理。常温放置称为自然时效，加热处理称为人工时效。

冷拉并时效处理后的钢筋，其屈服点提高20%~25% ，抗拉强度也有提高，塑性和韧性降低较大，弹性模量基本恢复。

3钢材的冲击韧性与哪些因素有关？何谓冷脆性临界温度和时效敏感性？

答：钢材的冲击韧性与钢的化学成分、内部组织状态，以及冶炼，、轧制质量有关。 实验表明，冲击韧性随温度降低而下降，其规律是开始下降平缓，当达到某一温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种现象称为钢材的冷脆性，这是温度称为冷脆临界温度。 钢材随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降的现象称为时效，因时效而导性能改变的程度称为时效敏感性。

4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凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。

答：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，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。

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入了过火石灰。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汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。 5建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？

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：

（1） 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；

（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。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。

（3） 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。

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.

6硅酸盐水泥熟料由那些矿物成分所组成？这些矿物成分对水泥的性质有何影响？

? 解 硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有硅酸三钙Ｃ3S、硅酸二钙C2S、铝酸三钙C3

Ａ和铁铝酸四钙Ｃ4AF。这些矿物成分对水泥性质产生的影响见下表： ? Ｃ3S C2S C3Ａ 凝结硬化速度 快 慢 最快 28d 水化热 大 小 最大 强度 耐腐蚀性 高 差 早期低 后期高 强 低 最差 7 何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？

解：水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是： （1）由于熟料中含有的游离氧化钙过多； （2）游离氧化镁过多； （3）掺入石膏过多；

其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方Ca（OH）2晶体，这时体积膨胀，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。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。因此体积安定性不良的水泥，不得在工程中使用。

8为什么体积安定性不良和初凝时间不足的水泥不宜在工程中使用？

答：如果在水泥已经硬化后，产生不均匀的体积变化，即所谓体积安定性不良，就会使构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重事故。故体积安定性不良的水泥不宜在工程中使用。

为使混凝土有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不能过短，否则会影响混凝土的成型质量，进而会影响硬化后混凝土的性能，使得混凝土强度降低、耐久性变差。故初凝时间不足的水泥不宜在工程中使用。 9为什么生产硅酸盐水泥时掺适量石膏对水泥石不起破坏作用，而水泥石在有硫酸盐的环境介质中生成石膏时就有破坏作用？

答：水泥石在有硫酸盐的环境介质中生成的石膏会与水化铝酸钙作用生成钙矾石，其体积膨胀1.5倍，由于是在已经固化的水泥石中发生上述反应，因此对水泥石产生巨大的破坏作用。

而为了调节凝结时间掺入水泥熟料中的石膏，虽然也会与水化铝酸钙反应生成钙矾石，但它是在水泥浆尚具有一定可塑性时，并且往往是在溶液中形成，故不致引起破坏作用。 10普通混凝土的和易性包括哪些内容？如何测定？

答：和易性指混凝土拌合物易于施工操作（拌合，运输，浇灌，捣实）并能获致质量均匀，成型密实的性能，和易性是一项综合性能，包括流动性，黏聚性和保水性三方面的含义。

目前，尚没有能够全面的反映混凝土拌合物和易性的测定方法，在工地和实验室通常做坍落度试验，测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定黏聚性和保水性。 流动性的测定方法：

坍落度试验：适用于粗骨料最大粒径不大于40mm，坍落度值不小于10mm的混凝土拌合物。

（2）维勃稠度测定：对于硬性混凝土拌合物（坍落度值小于10mm）通常利用维勃稠度法测定其稠度，适用于粗骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在5~30s之间的混凝土拌合物的稠度测定。

11温度变形：在混凝土硬化初期，水泥水化放出较多的热量，混凝土又是热的不良导体，散热较慢，因此在大体积混凝土内部的温度较外部高，有时可达50~70℃。这将使内部混凝土的体积产生较大的膨胀，而外部混凝土却随气温降低而收缩。内部膨胀和外部收缩相互制约，在外表混凝土中将产生很大拉应力，严重时使混凝土产生裂缝。

（1） 设法减少混凝土发热量：a，采用低热水泥；b，用活性掺合料；c，外加剂：缓凝剂，

缓凝型减水剂d，混凝土表面保温。

（2） 一般纵长的钢筋混凝土结构物，应采取每隔一段长度设置伸缩缝以及在结构物中设

置温度钢筋等措施。

12碱骨料反应：水泥中的碱性氧化物和骨料中的活性氧化硅起化学反应，在骨料表面生成了复杂的碱—硅酸凝胶，该凝胶吸水不断膨胀，会把混凝土胀裂。 13什么是砖的泛霜和石灰爆裂？它们对建筑有何影响？

答：泛霜：当砖的原料中含有硫，镁等可溶性盐类时，砖在使用过程中，这些盐类会随着砖内水分蒸发而在砖表面产生年盐析的现象。

石灰爆裂：当原料土中夹杂有石灰石时，将被烧成生石灰留在砖中。生石灰有时也会由掺入的内燃料带入，这些常为过烧的生石灰。生石灰吸水消化时产生体积膨胀，导致砖发生胀烈破坏。

危害：泛霜：轻微泛霜会对清水砖墙建筑物外观产生较大影响，中等程度泛霜的砖用于建筑物的潮湿部位时，约7~8年后因盐析结晶膨胀将使砖砌体表面产生粉化剥落，在干燥环境中使用约10年以后也将开始剥落，严重泛霜对建筑物的结构破坏性则更大。

石灰爆裂对砖砌体影响较大，轻者影响外观，重者将使砖砌体强度降低直至破坏。 14如何判定普通烧结砖的抗风化性能？

抗风化性能是烧结普通砖重要的耐久性之一，对砖的抗风化性要求根据各地区的风化程度的不同而定。烧结普通砖的抗风化性能通常从其抗冻性，吸水率及饱和系数等指标判别。 15 怎样划分石油沥青的牌号？牌号大小与沥青主要技术性质之间的关系怎样？

解：石油沥青按针入度指标来划分牌号，牌号数字约为针入度的平均值。

常用的建筑石油沥青和道路石油沥青的牌号与主要性质之间的关系是：牌号愈高，其黏性愈小（针入度越大），塑性愈大（即延度越大），温度稳定性愈低（即软化点愈低）。

[评注]严格地讲，石油沥青的牌号是按沥青的针入度、延度和软化点指标来划分的。

16 石油沥青的老化与组分有何关系？沥青老化过程中性质发生哪些变化？沥青老化对工程有何影响？

解：在石油沥青的老化过程中，在温度、空气、阳光和水的综合作用下，沥青中各组分会发生不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质，即油分和树脂逐渐减少，而沥青质逐渐增多。

? 在石油沥青的老化过程中，随着时间的进展，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将逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂，致使沥青防水层开裂破坏，或造成路面使用品质下降，产生龟裂破坏，对工程产生不良影响。

? [评注] 沥青经若干年后，性质变得脆硬、易于开裂的现象称为“老化”。沥青抗老化

能力称为大气稳定性。

17从石油沥青的主要成分说明石油沥青三大指标与组分之间的关系？

答：石油沥青的三大指标：针入度，延度，软化点。组分：油分，树脂，地沥青质。 关系：油分赋予沥青以流动性，油分越多，沥青流动性越好，针入度越大。树脂使石油沥青具有良好的塑性和粘结性，树脂越多，塑形越好。地沥质青是决定石油沥青温度敏感性，黏性的重要组成部分，其含量越多，则软化点越高，黏性越大，针入度越小，愈硬脆。 18热塑性树脂和热固性树脂的主要不同点有哪些？

答：热塑性树脂的特点是受热时软化或熔融，冷却后硬化，再加热时又可软化，冷却后又硬化，这一过程可反复进行，而树脂的化学结构基本不变，始终呈线型或支链型。

热固性树脂的特点是受热时软化或熔融，可塑造成型，随着进一步加热，硬化成不熔的塑料制品，该过程不能反复进行。大分子在成型过程中，从线型或支链型结构最终转变为体型结构。

19木材含水量的变化对木材哪些性质有哪些影响？有什么样的影响？

答：对木材的湿胀干缩变形和强度有影响。

木材含水率在纤维饱和点以内进行干燥时，会产生长度和体积的收缩，即干缩。而含水率在纤维饱和点以内受到潮湿时，则会产生长度和体积的膨胀，即湿胀。木材含水率大于纤维饱和点时，木材受到干燥或遇到潮湿，只是自由水在改变，它不影响木材的变形。但在纤维饱和点以下时，水分都吸附在细胞壁的纤维上，它的增加或减少则能引起体积的增大或减小，也就是说只有吸附水的改变才影响木材的变形。

木材的强度受含水率的影响很大，当木材的含水率在纤维饱和点以下时，随含水率降低，即吸附水减少，细胞壁趋于紧密，木材强度增大，反之，随含水率增大，即吸附水增多，细胞壁趋于松散，木材则强度减小。当木材含水率在纤维饱和点以上变化时，木材强度不改变。 20.木材腐朽的原因有哪些？如何防止木材腐朽？

答：木材易受真菌、昆虫侵害而腐朽变质。真菌中的腐朽菌寄生在木材的细胞壁中，它能分泌出一种酵素，把细胞壁物质分解成简单的养分，供自身摄取生存，从而致使木材产生腐朽，并遭彻底破坏。

真菌在木材中生存和繁殖必须具备三个条件，即：适量的水分、空气（氧气）和适宜的温度。防止木材腐朽的措施主要是抑制和破坏腐朽菌生存和繁殖的条件。 通常防止木材腐朽的措施有以下两种： （1）破坏真菌生存的条件

破坏真菌生存条件最常用的办法是：使木结构、木制品和储存的木材置于通风干燥处，或浸没于水中或深埋于地下或对木结构和木制品表面进行油漆处理，都可作为木材的防腐措施。

（2）利用化学防腐剂处理，把木材变成有毒的物质。

将化学防腐剂注入木材中，使真菌无法寄生。木材防腐剂有氯化锌、氟化钠、硅氟酸钠、煤焦油、煤沥青等。

21 选用绝热材料时应主要考虑哪些方面的性能要求？

答：导热系数不宜大于0.23W/(m·K)，表观密度或堆积密度不宜大于600kg/? ,块状材料的抗压强度不低于0.3Mpa，绝热材料的温度稳定性应高于实际使用温度。在实际应

用中，由于绝热材料抗压强度等一般都很低，常将绝热材料与承重材料重合使用。另外，由于大多数绝热材料都具有一定的吸水、吸湿能力，故在实际使用时，需在其表层加防水层或隔气层。

土材名词解释（10分）

1) 堆积密度：是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积质量。 2) 抗冻性：指材料在吸水饱和状态下能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著下

降的性能

3) 耐久性：是材料在使用中，抵抗其自身和环境的长期破坏作用，保持其原有的性能而不

破坏，不变质的能力。

4) 低温冷脆性：冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始时下降平缓，当达到某一温

度范围时突然下降很多而呈脆性，这种现象称为钢材的冷脆性。

5) 冷加工强化：将钢材常温下进行冷拉，冷拔或冷轧，时产生塑性变形，从而提高屈服强

度，成为冷加工强化（P30） 6) 时效敏感性：钢材随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降的现象称为时

效，因时效而导致性能改变的程度称为时效敏感性。（P28）

7) 时效处理：将经过冷加工的钢材于常温下存放15-20天，或加热到100℃－200℃并保

持一段时间，这一过程称为时效处理。

8) 水硬性凝胶材料：水泥浆体不但能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并继续

增长强度。

9) 硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料，0~5%石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的

水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。

10) 体积安定性：水泥浆体硬化后体积变化均匀性。 11) 活性混合材料：混合材料磨成细粉，与石灰或与石膏拌合在一起，并加水后，在常温下，

能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的，称为活性混合材料。

12) 熟化：将生石灰加水，使之消解为消石灰的过程，称为石灰的“消化”又称“熟化”。 13) 陈伏：当石灰已经硬化后，其中过火颗粒才开始熟化，体积膨胀引起隆起和开裂，为了

消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中放置两星期以上，这过程称为陈伏。 14) 碱骨料反应：水泥中的碱性氧化物和骨料中的活性氧化硅起化学反应，在骨料表面生成

了复杂的碱—硅酸凝胶，该凝胶吸水不断膨胀，会把混凝土胀烈。

15) 和易性：指混凝土拌合物易于施工操作（拌合，运输，浇灌，捣实）并能获致质量均匀，

成型密实的性能，和易性是一项综合性能，包括流动性，黏聚性和保水性三方面的含义。 16) 温度变形：混凝土具有热胀冷缩的性能。

17) 混凝土立方体抗压强度标准值：指按标准方法制作和养护的边长为150㎜立方体试件，

在28d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。

18) 徐变：混凝土在长期荷载作用下，产生的随时间而增长的变形。

19) 泛霜：当砖的原料中含有硫，镁等可溶性盐类时，砖在使用过程中，这些盐类会随着砖

内水分蒸发而在砖表面产生年盐析的现象。

20) 石灰爆裂：当原料土中夹杂有石灰石时，将被烧成生石灰留在砖中。生石灰有时也会由

掺入的内燃料带入，这些常为过烧的生石灰。生石灰吸水消化时产生体积膨胀，导致砖发生胀烈破坏。

21) 石油沥青的温度敏感性：指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能。

22) 大气稳定性：指石油沥青在热，阳光，氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的

性能。

23) 沥青混合料的高温稳定性：指在高温条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作用而不发

生过大的累积塑性变型能力。

24) 热塑性树脂：受热时软化或熔融，冷却后硬化，在加热时又可软化，冷却后又硬化，这

一过程可反复进行，这一类型的树脂称为热塑性树脂。

25) 热固性树脂：受热时软化或熔融，可塑造成型，随着进一步加热，硬化成不熔的塑料制

品，该过程不能反复进行，这一类型的树脂称为热固性树脂。 26) 纤维饱和点：当木材细胞腔和细胞间隙的自由水完全脱去为零，而细胞壁吸附水处于饱

和时，木材的含水率称为木材的纤维饱和点

27) 持久强度：木材在长期荷载下不致引起破坏的最大强度称为持久强度。

21) 石油沥青的温度敏感性：指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能。

22) 大气稳定性：指石油沥青在热，阳光，氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的

性能。

23) 沥青混合料的高温稳定性：指在高温条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作用而不发

生过大的累积塑性变型能力。

24) 热塑性树脂：受热时软化或熔融，冷却后硬化，在加热时又可软化，冷却后又硬化，这

一过程可反复进行，这一类型的树脂称为热塑性树脂。

25) 热固性树脂：受热时软化或熔融，可塑造成型，随着进一步加热，硬化成不熔的塑料制

品，该过程不能反复进行，这一类型的树脂称为热固性树脂。 26) 纤维饱和点：当木材细胞腔和细胞间隙的自由水完全脱去为零，而细胞壁吸附水处于饱

和时，木材的含水率称为木材的纤维饱和点

27) 持久强度：木材在长期荷载下不致引起破坏的最大强度称为持久强度。

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