建筑材料课后思考题答案解析和习题答案解析.docx
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建筑材料课后思考题答案解析和习题答案解析
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第一章建筑材料的基本性质
复习思考题
1、说明材枓的体积构成与各种密度概念之间的关系。
答:
体积是材料占有的空间尺寸。
由于材料具有不同的物理状态,因而表现
出不同的体积。
(1)绝对密实体积和实际密度
绝对密实体积即干燥材料在绝对密实状态下的体积,即材料内部固体物质的
体积,或不包括内部孔隙的材料体积。
材料在绝对密实状态下单位体积的质量称
为实际密度。
(2)表观体积和表观密度
材料单位表观体积的质量称为表观密度。
表观体积是指包括内部封闭孔隙在
内的体积。
其封闭孔隙的多少,孔隙中是否含有水及含水的多少,均可能影响其
总质量或体积。
因此,材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。
(3)材料的自然体积与体积密度
材料的自然体积指材料在自然状态下的体积,即整体材料的外观体积(含内
部孔隙和水分)。
体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
(4)材料的堆积体积与堆积密度
材料的堆积体积指粉状或粒状材料,在堆积状态下的总体外观体积。
松散堆
积状态下的体积较大,密实堆积状态下的体积较小。
堆积密度是指粉状或粒状材
料,在堆积状态下单位体积的质量。
2、何谓材料的亲水性和憎水性?
材料的耐水性如何表示?
答:
当润湿边角θ≤90°时,材料能被水润湿表现出亲水性,称为材料的亲
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水性;当θ>90°时,材料不能被水润湿表现出憎水性,称为材料的憎水性。
材料的耐水性是指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。
耐水性用软化系数表示,如下式:
KR
fb
fg
式中:
KR——材料的软化系数
fb——材料在饱和吸水状态下的抗压强度(MPa)
fg——材料在干燥状态下的抗压强度(MPa)
3、试说明材料导热系数的物理意义及影响因素。
答:
材料的导热性是指材料两侧有温差时,热量由高温侧流向低温侧传递的
能力,常用导热系数表示。
材料的导热系数λ主要与以下因素有关:
(1)材料的化学组成和物理结构;
(2)孔隙状况;(3)环境温度。
(或λ的影响因素:
组成、结构,孔隙率、孔隙特征、受潮、受冻)
4、说明提高材料抗冻性的主要技术措施。
答:
抗冻性是指材料在饱水状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,强
度也不显著降低的性质。
材料受冻融破坏原因,是材料孔隙内所含水结冰时体积
膨胀(约增大9%),对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。
主要技术措施:
提高材料强度,降低材料的孔隙率、掺加外加剂使材料中的
孔隙形成封闭不连通的孔隙等措施来提高材料的抗冻性。
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5、材料的强度与强度等级间的关系是什么?
答:
强度等级是材料按强度的分级,如硅酸盐水泥按3d、28d抗压、抗折强
度值划分水泥的强度等级;强度等级是人为划分的,是不连续的。
恨据强度划分
强度等级时,规定的各项指标都合格,才能定为某强度等级,否则就要降低级别。
而强度具有客观性扣随机性,其试验值往往是连续分布的。
强度等级与强度间的
关系,可简单表述为:
强度等级来源于强度,但不等同于强度。
6、材枓的孔隙状态包括哪几方面的内容?
材料的孔隙状态是如何影响密度、体
积密度、抗渗性、抗冻性、导热性等性质的?
答:
材料的孔隙状态主要由材料的孔隙率、孔隙连通性和孔隙直径三个指标
来说明。
一般孔隙率↓,密度↑,体积密度↑,材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征(孔
径、孔的连通性)有关。
材料的空隙率越大,连通孔隙越多,其抗渗性越差;绝
对密实的材料和仅有闭口孔或极细微孔隙的材料实际上是不渗水的;降低材料的
孔隙率、使孔隙形成封闭不连通的孔隙可提高材料的抗冻性;由于材料的热传导
方式主要是对流,因此材料的孔隙率越高、闭口孔隙越多、孔隙直径越小,则导
热系数越小。
7、一般来说墙体或屋面材枓的导热系数越小越好,而热容值却以适度为好,能
说明原因吗?
答:
材料的导热系数越小,则材料的保温隔热性越强,故墙体或屋面材枓的
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导热系数越小越好;而材料的热容则对于稳定建筑物内部的温度恒定和冬期施工
有重要的意义,过大或过小,都影响室内温度的波动,故应以适度为好。
8、材枓的密度、体积密度、表观密度、堆积密度是否随其含水量的增加而加大?
为什么?
(思考题)
9、能否认为材枓的耐久性越高越好?
如何全面理解材料的耐久性与其应用价值
间的关系?
(思考题)
何谓材料的抗渗性、抗冻性,各用什么指标表示,如何改变其指标?
答:
(1)材料的的抗渗性,是指其抵抗压力水渗透的性质。
材料的抗渗性常
用渗透系数或抗渗标号表示,材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征(孔径、孔的连
通性)有关。
开口的连通大孔越多,抗渗性越差;闭口孔隙率大的材料,抗渗性
仍可良好。
(2)抗冻性是指材料在饱水状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,
强度也不显著降低的性质。
材料的抗冻性常用抗冻标号(记为D)表示。
抗冻标
号越高,抗冻性越好。
材料受冻融破坏原因,是材料孔隙内所含水结冰时体积膨
胀(约增大9%),对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。
影响因素:
孔隙率、孔特
征、孔隙充水程度、材料强度、冻结温度、冻融循环次数。
可通过提高材料强度,
降低材料的孔隙率、掺加外加剂使材料中的孔隙形成封闭不连通的孔隙等措施来
提高材料的抗冻性。
习题
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1、已知某砌块的外包尺寸为240mm×240mm×115mm其,孔隙率为37%,干燥质量为
2487g,浸水饱和后质量为2984g,试求该砌块的体积密度、密度、质量吸水率。
m
解:
体积密度
0
V0
3
=2487g/(24cm×24cm×11.5cm)=0.3755g/cm.
m
V
3.
密度
=2487g/[24cm×24cm×11.5cm×(10-.37)]=0.5960g/cm
Wm
mb
mg
100%
mg
-2487)/2487=19.98%
质量吸水率
=(2984
2、某种石子经完全干燥后,其质量为482g,将其放入盛有水的量筒中吸水饱和
3
3
487g,
后,水面由原来的452cm上升至630cm,取出石子,擦干表面水后称质量为
试求该石子的表观密度,体积密度及吸水率。
'
m
V
解:
表观密度=482/(630-452)=2.708g/cm3
m
0
V0
体积密度
=482/[630-452-(487-482)]=2.786cm3
mb
mg
100%
Wm
mg
-482)/482=1.04%
质量吸水率
=(487
mb
mg1
100%
Wv
V0
-482)/[630-452-(487-482)]=2.89%
体积吸水率
W
=(487
3、一种材料的密度为2.7g/cm3,浸水饱和状态下的体积密度为1.862g/cm3,其
体积吸水率为4.62%,试求此材料干燥状态下的体积密度和孔隙率各为多少?
解:
设材料的质量为m,体积为v0,根据题意有:
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(m+v0×0.0462)/v0=1.862
则m/v0=1.862-0.0462=1.8158g/cm3.
所以材料在干燥状态下的体积密度
ρ0=1.8158g/cm3.
P
V0V
100%(1
0
)100%
V0
=1
-1.8158/2.7=32.75%
孔隙率
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第二章建筑石材
复习思考题
1、分析造岩矿物、岩石、石材之间的相互关系。
答:
岩石是矿物的集合体,具有一定的地质意义,是构成地壳的一部分。
没
有地质意义的矿物集合体不能算是岩石。
如由水泥熟抖凝结起来的砂砾,也是矿
物集合体,但不能称做岩石。
严格的讲,岩石是由各种不同地质作用所形成的天
然固态矿物集合体。
造岩矿物则是组成岩石的矿物,一般为硅酸盐和碳酸盐矿物。
石材是将开采来的岩石,对其形状、尺寸和质量三方面进行加工处理后得到
的材料。
2、岩石的性质对石材的使用有何影响?
举例说明。
答:
岩石的性质主要包括物理性质、力学性质、化学性质。
1)、物理性质:
(1)表观密度
岩石的表观密度由岩石的矿物组成及致密程度所决定。
表观密度的大小,常
间接地反映出石材的一些物理力学性能。
一般情况下,同种石材表观密度越大,
则抗压强度越高,吸水率越小,耐久性、导热性越好。
(2)吸水率
岩石的吸水率一般较小,但由于形成条件、密实程度等情况的不同,岩石的
吸水率波动也较大,如花岗岩吸水率通常小于0.5%。
,而多孔的贝类石灰岩吸水
率可达15%。
石岩石吸水后强度降低,抗冻性、耐久性能下降。
根据吸水率的大
小,将岩石分为低吸水性(吸水率く1.5%)、中吸水性(吸水率介于1.5-3%)
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和高吸水性(吸水率>3%)的岩石。
(3)硬度
岩石的硬度取决于矿物组成的硬度与构造,由致密坚硬矿物组成的石材,其
硬度就高,岩石的硬度以莫氏硬度表示。
(4)岩石的物理风化
岩石的风化分为物理风化和化学风化,物理风化主要有环境温度的变化以及
岩石受干、湿循环的影响而导致的岩石开裂或剥落的过程,称为物理风化。
2)、岩石的力学性质:
(1)强度
岩石是典型的脆性材料,它的抗压强度很大,但抗拉强度很小,这是岩石区
别于钢材和木材的主要特征之一,也是限制石材作为结构材料使用的主要原因。
(2)岩石受力后的变形
岩石受力后没有明显的弹性变化范围,属于非弹性变形。
3)、岩石的化学性质和热学性质也对岩石的使用有一定的影响。
3、毛石和料石有哪些用途?
与其他材料相比有何优势(从经济、工程、与自然
的关系三方面分析)?
答:
(1)毛石:
山体爆破直接得到的石块。
乱毛石:
形状不规则,主要用于砌筑基础、勒角、墙身、堤坝、挡土墙等;
平毛石:
乱毛石经粗略加工而成,主要用于砌筑基础、墙身、勒角、桥墩、
涵洞等。
(2)料石:
又称条石,系由人工或机械开采出的较规则的六面体石块,略
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经加工凿琢而成。
主要用于砌筑墙身、踏步、地坪、拱和纪念碑;形状复杂的料石制品,用于
柱头、柱脚、楼梯踏步、窗台板、栏杆和其他装饰面等。
4、天然石材有哪些优势和不足?
新的天然石材品种是如何克服的?
答:
天然石材的优点:
(1)价格便宜;
(2)花纹自然,可选性较多;(3)硬
度大;(4)密度大;(5)耐磨损;
缺点:
天然石才比较重,两块对接的时候缝隙较大,连接有困难,不可能做
无缝拼接;渗透率也较高,污渍难清理;弹性不足,如遇重击会发生裂缝。
5、天然石材的强度等级是如何划分的?
举例说明。
答:
石材的抗压强度取决于其母岩的抗压强度,它是以三个边长为70mm的
立方体试块的抗压强度的平均值表示。
根据其强度的大小,共分为9个强度等级。
6、总结生活中遇见的石材。
体会它们的使用目的。
7、青石板材有哪些用途?
答:
青石板材属于沉积岩类(砂岩),主要成分为石灰石、白云石,随着岩
石埋深条件的不同和其他杂志如铜、铁、锰、镍等金属氧化物的混入,形成多种
色彩。
青石板质地密室、强度中等,易于加工。
可采用简单工艺凿割成薄板或条
形材,是理想的建筑装饰材料,用于建筑物墙裙、地坪铺贴以及庭院栏杆(板)、
台阶等,具有古建筑的独特风格。
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8、什么是岩石、造岩矿物和石材?
答:
岩石是矿物的集合体,具有一定的地质意义,是构成地壳的一部分。
没
有地质意义的矿物集合体不能算是岩石。
如由水泥熟抖凝结起来的砂砾,也是矿
物集合体,但不能称做岩石。
严格的讲,岩石是由各种不同地质作用所形成的天
然固态矿物集合体。
造岩矿物则是组成岩石的矿物,一般为硅酸盐和碳酸盐矿物。
石材是将开采来的岩石,对其形状、尺寸和质量三方面进行加工处理后得到
的材料。
9、岩石按成因划分主要有哪几类?
简述它们之间的变化关系。
名
称
成岩情况
主要品种
岩浆岩
熔融岩浆上升到地表附近或喷出地表,冷却凝
花岗岩、玄武岩、辉绿
结而成岩。
岩
沉积岩
岩石风化后,再经沉积、胶结而成岩。
石灰岩、砂岩
变质岩
岩石在温度、压力或化学的作用下,经变质而
大理岩、片麻岩
成的新岩石
10、岩石空隙大小对其哪些性质有影响?
为什么?
答:
岩石的空隙性对岩块及岩体的水理、热学性质及力学性质影响很大。
一
般来说,空隙率愈大,岩块的强度愈大、塑性变形和渗透性愈大,反之愈小。
同
时岩石由于空隙的存在,使之更易遭受各种风化营力作用,导致岩石的工程地质
性质进一步恶化。
对可溶性岩石来说,空隙率大,可以增强岩体中地下水的循环
与联系,使岩溶更加发育,从而降低了岩石的力学强度并增强其透水性。
当岩体
中的空隙被粘土等物质充填时,则又会给工程建设带来诸如泥化夹层或夹泥层等
岩体力学问题。
因此,对岩石空隙性的全面研究,是岩体力学研究的基本内容之
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一。
11、针对天然石材的放射性说明其使用时的注意事项和选取方法。
答:
天然石材都具有一定程度的放射性,选择时需要注意:
一、事先掌握选择方法和标准。
我国石材按放射性高低被分为A、B、C三类,
按规定,只有A类可用于家居室内装修。
石材主要有大理石和花岗石两种,大理
石的放射性一般都低于花岗石,大部分可用于室内装修,而花岗石不宜在室内大
量使用,尤其不要在卧室、老人、儿童房中使用。
根据检测,不同色彩的石材其
放射性也不同,最高的是红色和绿色,白色、黑色则最低。
因此,应谨慎选择红
色、绿色或带有红色大斑点的花岗石品种。
二、铺设后要采取稀释污染的办法。
有害的氡气半衰期仅为3.2天,室内氡
浓度在开门窗后20分钟-30分钟后就可降至室外水平。
因此,最简单的方法就
是加强通风。
刚刚装修好的房间最好能进行检测,如果检测结构不合格,可以用
降辐射涂料或安装无铅防护板,防止氡从建材中释放。
如果放射性指标过高,则
必须立即更换石材。
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第三章气硬性胶凝材料
复习思考题
1、有机胶凝材料和无机胶凝材料有何差异?
气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料
有何区别?
答:
有机胶凝材料是以天然或合成高分子化合物为基本组分的胶凝材料。
无机胶凝材料是以无机化合物为主要成分,掺入水或适量的盐类水溶液(或
含少量有机物的水溶液),经一定的物理化学变化过程产生强度和粘结力,可将
松散的材料胶结成整体,也可将构件结合成整体。
气硬性胶凝材料只能在空气中凝结、硬化,且只能在空气中保持或发展其强
度。
水硬性胶凝材料不仅可以在空气中硬化,而且能在水中更好的硬化,保持并
继续发展其强度。
2、简述石灰的熟化特点。
答:
生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程,称为石灰的熟化或消化。
石灰熟化时放出大量的热,其放热量和放热速度比其他胶凝材料大得多,且质量
为一份的生石灰可生成1.31份质量的熟石灰,体积增大1-2.5倍。
煅烧良好、
氧化钙含量高、杂志含量低的石灰熟化较快,放热量和体积增大也较多。
3、灰土在制备和使用中有什么要求?
答:
配制灰土或三合土时,一般熟石灰必须充分熟化,石灰不能消解过早,
否则熟石灰碱性降低,减缓与土的反应,从而降低灰土的强度;所选土种以粘土、
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亚粘土及轻亚粘土为宜;准确掌握灰土的配合比;施工时,将灰土或三合土混合
均与并夯实,使彼此粘结为一体。
粘土等土中含有二氧化硅和氧化铝等酸性氧化
物,能与石灰石在长期作用下反应,生成不溶性的水化硅酸钙和水化铝酸钙,使
颗粒间的粘结力不断增强,灰土或三合土的强度及耐水性也不断提高。
4、石膏的生产工艺和品种有何关系?
答:
建筑上常用的石膏,主要是由天然二水石膏经过煅烧,磨细而制成的。
将二水石膏在不同的压力和温度下煅烧,可以得到结构和性质均不同的下列品种
的石膏产品。
(1)β型半水石膏:
将二水石膏加热至110-170℃时,部分结晶水脱出后
得到半水石膏,半水石膏是建筑石膏和模型石膏的主要成分。
(2)α型半水石膏:
将二水石膏在0.13MPa、124℃的压蒸锅内蒸炼,则生
成比β型半水石膏晶体粗大的α型半水石膏。
(3)继续升温煅烧二水石膏,还可以得到无水石膏。
当温度升至180℃
-210℃,半水石膏继续脱水得到脱水半水石膏;当煅烧升至320-390℃,得到可
溶性硬石膏;当煅烧温度达到400-750℃时,石膏完全失掉结合水,称为不溶性
石膏。
5、简述石膏的性能特点。
答:
石膏的性能特点有以下几点:
(1)凝结硬化快:
在自然干燥的条件下,建筑石膏达到完全硬化的时间约
需一星期。
加水后6min即可凝结,终凝一般不超过30min;
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(2)建筑石膏硬化后孔隙率大、表观密度小,保温、吸声性能好;
(3)具有一定的调湿性;
(4)耐水性、抗冻性差;
(5)凝固时体积微膨胀;
(6)防火性好。
6、水玻璃模数、密度与水玻璃性质有何关系?
答:
水玻璃中氧化硅和氧化钠的分子数比称为水玻璃的模数,水玻璃的模数和相
对密度,对于凝结和硬化影响也很大。
模数愈大,水玻璃的黏度和粘结力愈大,
也愈难溶解于水;当模数高时,硅胶容易析出,水玻璃凝结硬化快。
当水玻璃相
对密度小时,反应产物扩散速度快,水玻璃凝结硬化速度也快。
而模数又低且相
对密度又大时,凝结硬化就很慢。
同一模数水玻璃溶液浓度越高,则粘结力也越大。
7、水玻璃的硬化有何特点?
答:
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。
8、总结自己周围所使用的有代表性的建筑材料,它们的优点是什么?
9、生石灰块灰、生石灰粉、熟石灰粉和石灰膏等几种建筑石灰在使用时有何特
点?
使用中应注意哪些问题?
答:
(1)石灰膏可用来粉刷墙壁和配置石灰砂浆或水泥混合砂浆。
由于石灰
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乳为白色或浅灰色,具有一定的装饰效果,还可掺入碱性矿质颜料,使粉刷的墙
面具有需要的颜色。
(2)熟石灰粉主要用来配置灰土和三合土。
(3)磨细生石灰粉常用来生产无熟料水泥、硅酸盐制品和碳化石灰板。
10、确定石灰质量等级的主要指标有哪些?
根据这些指标如何确定石灰的质量等
级?
答:
生石灰的质量是以石灰中活性氧化钙和氧化镁含量高低、过火石灰和欠
火石灰及其他杂质含量的多少作为主要指标来评价其质量优劣的。
根据氧化镁含量按上表分为钙质生石灰和镁质生石灰两类,然后再按有效氧
化钙和氧化镁含量、产浆量、未消解残渣和CO2含量等4个项目的指标分为优等
品、一等品和合格品3个等级,
消石灰粉按氧化镁含量<4%时称为钙质消石灰粉,4%≤氧化镁含量<24%时
称为镁质消石灰粉,24%≤氧化镁含量<30%时称为白云石消石灰粉。
按等级分
为优等品、一等品和合格品等3个等级,如下表。
11、石膏制品为什么具有良好的保温隔热性和阻燃性?
答:
建筑石膏水化反应的理论需水量仅为其质量的18.6%,但施工中为了保
证浆体有必要的流动性,其加水量常达60%-80%,多于水分蒸发后,将形成大量
空隙,硬化体的孔隙率可达50%-60%。
由于硬化体的多孔结构特点,而使建筑石
膏制品具有表观密度小、质轻,保温隔热性能好和吸声性强等优点。
二水石膏遇火后,结晶水蒸发,形成蒸汽雾,可阻止火势蔓延,起到防火作
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用,故具有良好的阻燃性。
12、石膏抹灰材料和其他抹灰材料的性能有何特点?
举例说明。
答:
建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆,可用于室内抹灰。
这中抹灰墙面具
有绝热,阻火,隔音,舒适,美观等特点。
抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷
尤其及贴墙纸。
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