土木工程材料习题答案(09[1].2).doc

建筑钢材
一、填充
1、钢材按化学成分分为碳素钢、合金钢 ；按脱氧程度分为 镇静钢 、 沸腾钢、半镇静钢。
2、钢材的塑性通常用拉伸试验时的 伸长率 或 断面收缩率 表示。
3、δ5表示标距长度为5倍直径的伸长率，δ10表示标距长度为10倍直径的伸长率，δ100表示 标距长度为100mm的伸长率。
4、钢材的基本组织有 铁素体 、 奥氏体 、 渗炭体 、 珠光体 。
5、钢材中主要的有害杂质元素有 P 、 S 、 N 、 O 、 H 。
6、钢材的冷加工方法主要有 冷拉 、 冷轧 、 冷拔 、 冷扭 、 冷冲 。
7、钢材的热处理方法主要有 退火 、 正火 、 淬火 、 回火 。
8、钢材牌号Q235-A-b，Q235表示 屈服强度不低于235MPa ，A表示 质量等级为A级 ，b表示 半镇静钢。
9、钢材牌号40Si2Mn，40表示 含碳量0.4%，Si2表示Si2含量在1.5-2.5%之间，Mn表示Mn含量在1.5%以下。
10、钢材牌号HRB400，HRB表示 热轧带肋钢筋 ，400表示 屈服强度≥400MPa ；
CRB800中CRB表示 冷轧带肋钢筋 ，800表示 抗拉强度≥800MPa 。
11、Ⅰ级热轧钢筋外形为 光面 ，图纸中用 φ 表示，Ⅱ级、Ⅲ级钢筋外形为 月牙肋 ，
Ⅳ级钢筋外形为 等高肋 。
12、型钢I20a中，I表示 工字钢 ，20表示 型钢高度为20cm ，a表示 型号为a型 。
13、型钢L45×60×8表示 不等肢角钢，肢长分别为45、60mm，肢厚8mm 。
14、钢材的腐蚀分为 化学腐蚀 ， 电化学腐蚀 两种。
二、是非判断题（对的打∨，错的打×）
1、材料的屈强比越大，反应结构的安全性高，但钢材的有效利用率低 。 （ × ）
2、钢材中的磷使钢材的热脆性增加，钢材中的硫使钢材的冷脆性增加， （ × ）
3、钢材的伸长率表明钢材的塑性变形能力，伸长率越大，钢材的塑性越好。 （ ∨ ）
4、钢材冷拉是指在常温下将钢材拉断，以伸长率作为性能指标。 （ × ）
5、钢材的腐蚀主要是化学腐蚀，其结果是钢材表面生成氧化铁等而失去金属光泽。 （ × ）

三、选择题 （单选） （ 多选 ）
1、钢结构设计时，碳素结构钢以（ 1 ）强度作为设计计算取值的依据。
①、σs ②、σb ③、σ0.2 ④、σp
2、钢材随着含碳量的增加( 2 )。
①、强度、硬度、塑性都提高 ②、强度提高，塑性降低
③、强度降低，塑性提高 ④、强度、塑性都降低
3、钢和铁是以含碳量（ 4 ）为界，小于该数值的是钢，大于该数值的是铁。
①、0.25 ②、0.60 ③、0.80 ④、2.0
4、钢结构设计时，对直接承受动力荷载的结构应选用（ 1 ）
①、镇静钢 ②、半镇静钢 ③、沸腾钢

四、名词解释
强度： 在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。
屈强比 ： 钢材的屈服强度与抗拉强度之比。
钢材的冷加工： 在常温下对钢材进行机械加工，使之产生塑性变形，改变钢材性能的方法。
时效 ： 钢材经冷加工后，屈服强度和极限强度随着时间而提高，塑性和冲击韧性逐步降低，
弹性模量逐步恢复的现象称为时效。
热处理 ： 将钢材在固态范围内进行加热、保温、冷却，从而改变其金相组织和显微组织结构，获得需要的性能的加工工艺。
五、简述
1、钢材的特点及其应用。
答：优点是：强度高，塑性和韧性好，能承受冲击和震动荷载，易于加工和装配。缺点是易腐蚀，耐火性差。广泛应用于建筑钢结构，钢筋混凝土结构，制作钢门窗等。

2、碳元素对钢材性能的影响。
答:碳是决定钢材性能的主要元素，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度增加，塑性和韧性下降，可焊性和耐腐蚀性降低，冷脆性和时效倾向增大。当含碳量超过1％时，钢材的强度反而降低。

3、钢材的冷加工和时效对钢材性能的影响。
答：钢材通过冷加工，屈服点明显提高，塑性、韧性、弹性模量明显降低。冷加工变形越大，强化越明显。钢材经冷加工后，屈服强度和极限强度随着时间而提高，塑性和冲击韧性逐步降低，弹性模量逐步恢复。

4、简述钢材拉伸试验过程中经历的几个阶段，应力和变形特点，画出应力应变曲线。
答：第一阶段（弹性变形阶段）： 应力和应变成直线关系。去除荷载后无残余变形。最大应力值称为弹性极限,用σP表示。
第二阶段（屈服阶段）： 当应力增加到某一值时，变形急剧增加，曲线出现一个波动的小平台。下屈服点的应力称为屈服极限，也称屈服点或屈服强度，用σS表示。
第三阶段（强化阶段）： 钢材超过屈服点后，内部晶粒重新排列，抵抗变形的能力进一步提高，应力和应变继续提高。应力的最大值称为强度极限，用σb表示。
第四阶段（颈缩阶段）：应力超过强度极限后，钢材抵抗变形的能力明显下降，在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处截面迅速缩小，出现径缩现象，直至试件断裂。

α
O
A
A
C
D
B
B上
B下

5、钢材防腐措施。
答：1、采用耐候钢；2、金属覆盖；3、非金属覆盖；4、混凝土用钢筋中限制原料中氯的含量，增加钢筋保护层厚度，对钢筋采用环氧树脂涂覆或镀锌。

1、 各种钢筋混凝土用钢筋的适用范围。
答：热轧钢筋中的Ⅰ级钢筋可用于小型钢筋混凝土中的受力钢筋，其他钢筋混凝土结构的分布钢筋，箍筋。Ⅱ、Ⅲ级钢筋主要用于大、中型钢筋混凝土结构中的受力钢筋。
冷轧带肋钢筋中的CRB550级钢筋宜用作普通钢筋混凝土结构中的受力钢筋、架立钢筋、箍筋。CRB650级和CRB800级钢筋可用于中小型预应力钢筋混凝土结构中的受力钢筋。
预应力结构中的受力钢筋宜采用预应力混凝土用钢筋、钢丝、钢绞线。

2、 与碳素结构钢相比，低合金高强度结构钢有何优点？建筑上常用哪些牌号？
答：低合金高强度结构钢具有强度高，塑性和低温冲击韧性好、耐腐蚀，可焊性好等特点。广泛使用于钢结构，钢筋混凝土结构中，特别是大型结构、重型结构、答跨度结构、高层建筑、桥梁工程、承受动力荷载和冲击荷载的结构。常用牌号Q345，Q390。

3、 钢材不耐火的原因以及防火方法。
答：钢材在温度超过300℃以后，强度、弹性模量显著下降，达到600℃时已失去承载能力。
钢材防火的措施为：在钢材表面涂刷防火涂料；在钢材表面增加防火板材。将钢结构用混凝土或砂浆包裹起来。

9、冶炼方法与脱氧程度对钢材性能有何影响？
参考答案：常用的冶炼方法有：氧气转炉法、平炉法和电炉法。氧气转炉法能有效地除去磷和硫，钢中所含气体很低，非金属夹杂物亦较少，故质量较好；平炉法冶炼时间长，有足够的时间调整、控制其成分，去除杂质和气体亦较净，故质量较好，也较稳定；电炉法能自由调节温度，成分能够精确控制，故炼出的钢杂质含量少，钢的质量最好，但成本最高。按脱氧程度可以分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢和特殊镇静钢。沸腾钢和镇静钢相比较，沸腾钢中碳和有害杂质磷、硫等的偏析较严重，钢的致密程度较差。故沸腾钢的冲击韧性和可焊性较差，特别是低温冲击韧性的降低更显著。

10、什么是沸腾钢？有何优缺点？哪些条件下不宜选用沸腾钢？
参考答案：沸腾钢仅加入锰铁进行脱氧，脱氧不完全，这种钢铸锭时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液呈沸腾状，故称为沸腾钢。钢的致密程度较差。故沸腾钢的冲击韧性和可焊性较差，但从经济上比较，沸腾钢只消耗少量的脱氧剂，钢的收缩孔减少，成本率较高。

11、常温下钢材有哪几种晶体组织，各有何特性？简述钢中含碳量、晶体组织与性能三者之间的关系。
参考答案：钢材的晶体组织：奥氏体，一般在高温下存在，其塑性和韧性很好，可以进行各种形式的压力加工而不发生脆断；铁素体，原子间的空隙较小，溶碳能力较低，其性质极其柔软，塑性和韧性很好，但强度和硬度较低；渗碳体，是碳和铁形成的化合物Fe3C，晶体结构复杂，外力作用下不易变形，故性质非常硬脆，抗拉强度很低，塑性及韧性几乎等于零；珠光体，是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，故其性质介于铁素体和渗碳体之间，既有一定的强度和硬度，也有一定的塑性和韧性。晶格类型不同的金属，其性能也不同，面心立方晶格与体心晶格的金属比密排六方晶格的金属有较好的塑性，而体心立方晶格的金属则强度较高，同时金属晶粒愈细，不仅强度和硬度愈高而且塑性和韧性也愈好。含碳量在0.02％～0.77%范围内，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度逐渐提高，而塑性和韧性则逐渐降低；含碳量在0.77％～2.11％范围时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度逐渐增高，塑性和韧性逐渐降低，当含碳量超过1.0％以后，强度极限开始下降。

12、什么是屈强比,对选用钢材有何意义？
参考答案：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。

13、解释下列符号代表的意义：σs、σ0.2、σb、δ5、ak，并说明该指标表示钢材的什么性能？
参考答案：σs代表钢筋的屈服强度，当应力到达该值时，在应力不增加的情况下塑性变形不断增加；σ0.2代表产生0.2%的残余应变时的应力，某些硬钢如预应力钢筋混凝土用钢筋或钢丝，无明显屈服变形，常用σ0.2代表屈服强度；σb代表钢筋的极限强度，在拉伸条件下，材料断裂前所能承受的最大应力；δ5表示原始标距为5倍直径（或厚度）时的伸长率；ak代表钢筋的冲击韧性值，在冲击荷载作用下，钢筋破坏缺口处单位面积上所吸收的冲击功，ak值越大，钢的冲击韧性越好。

14、何谓冷脆性和脆性转变温度？它们对选用钢材有何意义？
参考答案：钢筋由韧性断裂转变为脆性断裂，使冲击值显著降低的现象称为冷脆性，与之相对应的温度称为脆性转变温度。对于直接承受动载，而且可能在负温下工作的重要结构，必须检验钢筋的冷脆性和脆性转变温度，防止钢材在使用中发生脆性断裂，以确保结构安全。

15、硫、磷、氮、氧元素对钢材性能各有何影响？
参考答案：硫多数以FeS的形式存在于钢中，它是一种强度较低和性质较脆的夹杂物，受力时容易引起应力集中，降低钢的强度和疲劳强度，同时硫对热加工和焊接很不利，且偏析严重；磷多数溶于铁素体中形成固溶体，磷虽能提高钢的强度和耐腐蚀性能，但显著提高了脆性转变温度，增大了钢的冷脆性，并降低可焊性，且偏析严重；氮也溶入铁素体中形成固溶体，能提高钢的强度和硬度，但显著降低了钢的塑性和韧性，增大钢的时效敏感性和冷脆性；氧多数以FeO形式存在于非金属夹杂物中，它是一种硬脆的物质，会使钢的塑性、韧性和疲劳强度显著降低，并增大时效敏感性。

16、什么叫调质热处理？它对钢材性能有何影响？
参考答案：淬火和高温回火的联合处理称为调质。调质的目的主要是为了获得良好的综合技术性质，既有较高的强度，又有良好的塑性和韧性，是目前用来强化钢材的有效措施。

17、什么是可焊性，哪些因素对可焊性有影响？
参考答案：钢的可焊性就是指钢材在焊接后，体现其焊头联结的牢固程度和硬脆倾向大小的一种性能。钢的化学成分、冶金质量及冷加工等对可焊性影响很大。

18、什么是冷加工强化和时效？各对钢材性能有何影响？
参考答案：冷加工是在再结晶温度以下（一般是常温）进行的机械加工，包括冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冷冲和冷压等各种方式。在一定范围内冷加工变形程度越大，加工硬化现象也越明显，即屈服强度提高得越多，而塑性和韧性也降低得越多；经冷加工后，随着时间的延长，钢的屈服强度和强度极限逐渐提高，塑性和韧性逐渐降低的现象，称为时效。

19、什么是低合金结构钢，与碳素钢结构相比有何特点？
参考答案：在碳素结构钢的基础上，加入总量小于5％的合金元素而形成的钢种，称为低合金结构钢。与碳素结构钢相比，采用低合金钢可以减轻结构自重，加大结构跨度，节约钢材，经久耐用，特别适合于高层建筑或大跨度结构，是今后结构钢的发展方向。

20、根据哪些原则选用钢结构用钢？
参考答案：在选用钢材牌号和材性时，为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连结方法、钢材厚度和工作环境等因素进行综合考虑。

21、解释钢号Q235-A.F、Q235-D代表的意义，并比较二者在成分、性能和应用上的异同？
参考答案：Q235-A.F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。Q235-D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。

22、热轧钢筋分为几个等级？各级钢筋有什么特性和用途？
参考答案：热轧钢筋分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级钢筋，Ⅰ级钢筋的强度不高，但塑性及可焊性良好，主要用作非预应力混凝土的受力钢筋或构造筋；Ⅱ、Ⅲ级钢筋由于强度较高，塑性和可焊性也好，可用于大中型钢筋混凝土结构的受力筋；Ⅳ级钢筋虽然强度高，但塑性及可焊性较差，可用作预应力钢筋。

23、什么是热处理钢筋、冷轧带肋钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线？它们各有哪些特性和用途？
参考答案：热处理钢筋由热轧带肋钢筋经过淬火和高温回火调质处理而成，这种钢筋不能冷拉和焊接，且对应力腐蚀及缺陷敏感性较强，主要用于预应力混凝土梁、预应力混凝土轨枕或其他各种预应力混凝土结构；冷轧带肋钢筋是以普通低碳钢和低合金钢热轧圆盘条为母材，经多道冷轧（拔）减径和一道压痕而成的三面有肋的钢筋，这种钢筋具有较高的强度和较大的伸长率，且粘结锚固性好，可用于没有振动荷载和重复荷载的工业民用建筑和一般构筑物的钢筋混凝土结构；预应力混凝土用钢丝和钢绞线是用优质碳素钢盘条，经酸洗、冷拉或冷拔再回火等工艺制成，这种钢筋具有强度高、柔性好、无接头等优点，且质量稳定，安全可靠，施工时不需冷拉及焊接，主要用作大跨度桥梁、屋架、吊车梁等预应力钢筋。

24、桥梁结构钢应具有哪些技术要求？
参考答案：桥梁除了承受静载外，还要直接承受动载，其中某些部位还承受交变应力的作用，而且在受力状态下还要经受气候变化和腐蚀介质的严峻考验。桥梁结构钢除必须具有较高的强度外，还要求有良好的塑性、韧性、可焊性及较高的疲劳强度，在严寒低温地区还要求具有较小的冷脆性和时效敏感性，此外还要求具有良好的抗大气腐蚀性。

25、对钢轨用钢，在性能和材质上有何要求？
参考答案：铁路钢轨经常处在车轮压力、冲击和磨损的作用下，要求钢轨不仅具有较高的强度以承受较高的压力和抗剥离的能力，而且还应具有较高的耐磨性、冲击韧性和疲劳强度。无缝线路的钢轨还应具有良好的可焊性，处于多雨潮湿地区、盐碱地带和隧道中的钢轨还应具有良好的耐腐蚀性能。在选材上一般应选用含碳量较高的平炉或氧气转炉镇静钢进行轧制，对轨端部分需进行淬火处理。对钢轨质量，除严格保证一定的化学成分外，还要求质地均匀纯净，内部不含白点、残余缩孔、非金属夹杂物，表面不应有分层、翻皮等缺陷。

26、钢材是怎么锈蚀的？如何防止钢筋锈蚀？
参考答案：钢材的锈蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两类。化学锈蚀是由非电解质或各种干燥气体所引起的一种纯化学性的腐蚀，无电流产生。电化学腐蚀是钢材与电解质溶液接触后，由于产生电化学作用而引起的腐蚀。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设置阳极或阴极保护。

三、计算
直径为12mm的热轧钢筋，截取两根试样，测得的屈服荷载为42.4KN、41.1KN；断裂荷载为64.3KN、63.1KN。试件标距为60mm，断裂后的标距长度分别为71.3mm、71.8mm。试确定该钢筋的级别。
解：屈服强度：σs1=375MPa σs2=363 MPa σs=363 MPa
抗拉强度： σb1=569 MPa σb2=558 MPa σb=558 MPa
伸长率：δ51＝18.8% δ52＝19.7% δ5＝18.8%
该钢筋为Ⅱ级钢筋。

气硬性胶凝材料
一、填空
1、气硬性胶凝材料只能在 空气中 硬化，也只能在 空气中 保持并发展强度，只适用于 地上或干燥环境中的 工程；水硬性胶凝材料不仅能在 空气中 硬化，而且能更好的在 水中 凝结硬化，保持并发展强度，适用于 地上、地下或水中的 工程。
2、《建筑生石灰》JC/T479-92规定，当氧化镁含量 小于或等于5％ 时，称为 钙质 石灰，当氧化镁含量 大于5％ 时，称为 镁质 石灰。
3、生石灰在建筑工程中一般加工成为 石灰膏 ， 生石灰粉 ， 消石灰粉 三种产品。
4、建筑石膏初凝时间不早于 6min ，终凝时间不迟于 30min 。
5、水玻璃俗称 泡花碱 ，水玻璃的模数一般在 1.5～3.5 之间。
二、写出下列反应式
1、生石灰的生产： CaCO3---900～1100℃----CaO＋CO2
2、石灰的水化反应： CaO＋H2O----- Ca（OH）2 ＋64kJ
3、石灰的碳化反应： Ca（OH）2 ＋CO2 ＋nH2O ------ CaCO3＋(n+1)H2O
4、建筑石膏的硬化反应： CaSO4. 1/2H2O＋1/2 H2O------- CaSO4. 2H2O
5、水玻璃的碳化反应： Na2O.nSiO2＋ CO2 ＋mH2O------Na2CO3＋nSiO2. mH2O
三、是非判断题（对的打∨，错的打×）
1、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化。 （ × ）
2、生石灰熟化时，石灰浆流入储灰池中需要“陈伏”两周以上，其主要目的是为了制得和易性很好的
石灰膏，以保证施工质量。 （ × ）
3、建筑石膏最突出的技术性质是凝结硬化慢，并且硬化时体积略有膨胀。 （ × ）
4、建筑石膏板因为其强度高，所以在装修时可以用在潮湿环境中。 （ × ）
5、水玻璃耐水性好，可以涂刷在石膏制品表面，以提高石膏制品的耐水性。 （ × ）
6、水玻璃的模数n值越大，则其在水中的溶解度越大。 （ × ）
四、选择题
1、石灰在熟化（消解）过程中（ 3 ）。
①、体积明显缩小 ②、体积不变 ③、体积膨胀
2、（ 2 ）浆体在凝结硬化过程中，其体积发生微小膨胀。
①、石灰 ②、石膏 ③、水玻璃
3、如果石灰需要长期保存，应将淋成灰膏，并贮存在（ 3 ）。
①、潮湿空气中 ②、干燥环境中 ③、水中
4、为了加速水玻璃的硬化，应加入（ 3 ）作为促硬剂。
①、NaOH ②、NaF ③、Na2SiF6
五、问答题
1、简述石灰的特性和应用。
答：石灰具有可塑性和保水性好，硬化缓慢，硬化后强度低，硬化时体积收缩大，耐水性差等特点。
在工程中可用于制作石灰乳涂料，配制砂浆，伴制石灰土或石灰三合土，生产石灰硅酸盐制品。
2、某建筑物室内墙面抹灰采用石灰砂浆，交付使用后墙面出现鼓包开裂和网状裂纹，试分析产生的原
因及其防止方法。
答：墙面鼓包开裂主要是用于石灰砂浆中的过火石灰引起的，使用前应将石灰膏充分陈伏。
网状裂纹主要是由于石灰干燥收缩造成的，可以减少石灰用量或掺加纤维质材料。
3、建筑石膏的特性及其应用。
答：建筑石膏具有：硬化速度快，硬化时体积微膨胀， 硬化后孔隙率较大，表观密度和强度低，隔热、吸声、防火性能好，具有一定的调温调湿性，加工性能好，耐水性和抗冻性差等特点。
石膏主要用于调制粉刷砂浆，制作建筑装饰配件，生产石膏制品。
1、 解释石灰、建筑石膏不耐水的原因。
答：石灰的炭化硬化较慢，强度主要由干燥硬化产生，石灰受潮后，氢氧化钙吸水软化导致强度下降。
石膏吸水后，石膏晶体间的粘合力降低，二水石膏在水中溶解而引起石膏溃散，由于石膏孔隙率较大，石膏中的水分冻结后引起石膏崩裂。
5、在没有检验仪器的条件下，如何采用简易方法鉴别生石灰的质量？
答：将生石灰加入适量的水，让其充分水化，若水化产物细度高，残渣少，则质量好。
6、水玻璃特性及其应用。
答：水玻璃凝结硬化速度慢，使用时应加入促硬剂，水玻璃具有良好的粘结性，耐酸性、耐热性。
水玻璃可以涂刷在材料表面，提高材料的耐久性；配制耐酸、耐热混凝土或砂浆；用于加固地基和防止渗漏、堵漏、修补裂缝。
7、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，并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仅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。
8、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，所以石膏是很有发展前途的建材。
9、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。
10、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。
11、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。
12、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。
13、判断石膏、石灰、水玻璃是气硬性胶凝材料的理由是什么？
参考答案：石膏、石灰、水玻璃的硬化过程只能在空气中完成，并且也只能在空气中保持或发展其强度。

水泥
一、填空
1、硅酸盐系列水泥的品种有 硅酸盐水泥 ， 普通硅酸盐水泥 ， 矿渣硅酸盐水泥 ，
火山灰质硅酸盐水泥 ， 粉煤灰硅酸盐水泥 ， 复合硅酸盐水泥 。
2、硅酸盐水泥分为 Ⅰ 、 Ⅱ 型，代号为 P. Ⅰ ， P. Ⅱ 。
3、普通硅酸盐水泥的代号为 P.O ，P.S表示 矿渣硅酸盐 水泥，P.P表示 火山灰质硅酸盐 水泥。
4、硅酸盐水泥熟料主要由 硅酸三钙 、 硅酸二钙 、 铝酸三钙 、 铁铝酸四钙 四
种矿物组成，分别简写成 C3S 、 C2S 、 C3A 、 C4AF 。
5、硅酸盐水泥水化生成物主要有 水化硅酸钙 、 水化铝酸三钙 、 水化铁酸钙 、 水化硫铝酸钙 、 氢氧化钙 。
6、 水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性 称为水泥的体积安定性。
7、水泥胶砂强度试件的灰砂比为 1：3 ，水灰比为 0.5 ，试件尺寸为 160 × 40 × 40 mm。
8、硅酸盐水泥分为 6 个强度等级，其中有代号R表示 早强 型水泥。
9、硅酸盐系列水泥的强度等级是以标准试件的 3 天、 28 天的强度值划分的，高铝水泥的标号
是以 1 天、 3 天强度值划分的。白水泥的标号是以 3 天、 7 天、 28 天强度值划分的。
二、是非判断题（对的打∨，错的打×）
1、因为水泥是水硬性胶凝材料，故在运输和储存时不怕受潮和淋雨。 （ × ）
2、硅酸盐水泥的细度越细越好。 （ × ）
3、活性混合材料掺入石灰和石膏即成水泥。 （ ∨ ）
4、水泥中的Ca(OH)2与含碱高的骨料反应，形成碱－骨料反应。 （ × ）
5、凡溶有二氧化碳的水均对硅酸盐水泥有腐蚀作用。 （ ∨ ）
6、水泥和熟石灰混合使用会引起体积安定性不良。 （ × ）
三、选择题 （单选） （ 多选 ）
1、硅酸盐水泥熟料中对强度贡献最大的是（ 2 ）。
①、C3A ②、C3S ③、C4AF ④、石膏
2、为了调节水泥的凝结时间，常掺入适量的（ 2 ）。
①、石灰 ②、石膏 ③、粉煤灰 ④、MgO
3、火山灰水泥（ 1 ）用于受硫酸盐介质侵蚀的工程。
①、可以 ②、部分可以 ③、不可以 ④、适宜
4、采用蒸汽养护加速混凝土硬化，宜选用（ 3、4 ）水泥。
①、硅酸盐 ②、高铝 ③、矿渣 ④、粉煤灰
5、高铝水泥不适宜在（ 2 ）条件下养护。
①、>80℃ ②、>50℃ ③、>30℃ ④、>15℃
6、影响硅酸盐水泥强度的主要因素包括（ 1、2、3、4 ）。
①、熟料组成 ②、细度 ③、养护条件 ④、龄期
7、硅酸盐水泥腐蚀的基本原因是（ 2、3 ）。
①含有过多的游离CaO ②、水泥石中存在Ca(OH)2 ③、水泥石不密实 ④、掺石膏过多
四、简述
1、硅酸盐水泥的主要特性。
答：1、凝结硬化快，强度高，尤其是早期强度高。2、水化热大。3、耐腐蚀性差。4、抗冻性好，干缩小。5、耐热性差。

2、影响水泥性能的主要因素。
答：1、水泥组成成分；2、水泥细度；3、养护条件（温度、湿度）；4、龄期；5、水灰比；6、水泥贮存条件。

3、产生水泥体积安定性不良的原因，安定性不良的水泥如何处理。
答：水泥熟料中含有过量的游离氧化钙或游离氧化镁，或掺加的石膏过量。
安定性不合格的水泥不能用于工程中，应作为废品处理。

4、工地仓库中存有一种白色胶凝材料，可能是生石灰粉、白水泥、石膏粉，请用简便方法区别。
答：将三种材料分别加入适量的水，放出大量热的是石灰，凝结硬化较快的是石膏，另一种是白水泥。

2、 为什么矿渣水泥的早期强度低，而后期强度却超过同强度等级的普通水泥？
答：矿渣水泥中水泥熟料含量较少，掺加的活性混合材水化慢，因此早期强度低，但水泥水化过程中产生的氢氧化钙与活性混合材发生二次水化反应，生成的水化硅酸钙凝胶逐渐增多，因此后期强度高。

6、简述软水对水泥石的腐蚀作用。
答：水泥水化过程中产生的氢氧化钙在软水环境中逐步溶解，造成水泥石中的碱度降低，进一步引起其他水化物的分解或溶解，导致水泥石强度降低。

7、根据下列工程特点选用水泥品种（填写水泥品种编号）。
（a、硅酸盐水泥；b、普通硅酸盐水泥；c、矿渣水泥；d、粉煤灰水泥；e、火山灰水泥；f、复合硅酸盐水泥；g、膨胀水泥；h、高铝水泥）
（1）、冬季施工中的室内构件； a、b （2）、采用蒸汽养护的构件； c d e f
（3）、大体积混凝土工程； c d e f （4）、紧急抢修工程； h
（5）、有抗冻要求的混凝土工程； a、b （6）、修补建筑物的裂缝； g
（7）、水下（无侵蚀介质）工程: a b c d e f （8）、民用建筑现浇梁、板、柱； a b
（9）、海港码头工程； c d e f （10）、有耐热要求的混凝土工程； h c

8、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。

9、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。所以为调节水泥的凝结时间，通常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。

10、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。

11、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。

12、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。细度的检验方法通常用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）即比表面积来表示。

13、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。

14、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。

15、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（具有大体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。

16、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。

17、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。

18、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。

19、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？