第一篇：水泥與混凝土結構與性能 考試總結

一、水泥誘導期研究的意義，C3S誘導期的形成及結束的主要機理。

（C3S）水化分五個階段：誘導前期（15min)、誘導期、加速期、衰退期、穩(wěn)定期。誘導前期：加水后立即發(fā)生急劇化學反應，但持續(xù)時間較短，在15min.內結束。

誘導期：反應速率極其緩慢，持續(xù)2~4h（水泥漿體保持塑性）。初凝時間基本相當于誘導期的結束。加速期：反應重新加快，反應速率隨時間而增大，出現(xiàn)第二個放熱峰。在達到峰頂時本階段即告結束（4~8h），此時終凝時間已過，水泥石開始硬化。

減速期：水化衰減期，反應速率隨時間下降的階段（12~24h），水化作用逐漸受擴散速率控制。穩(wěn)定期：反應速率很低，反應過程基本趨于穩(wěn)定，水化完全受擴散速率控制。1屏蔽水化物理論（保護膜假說）

C3S在水化初期形成的水化物的Ca/Si高，逐漸在未水化的C3S周圍形成一個致密的保護膜層，從而阻礙了C3S的進一步水化，使放熱速率變慢，Ca2+向液相中溶出的速率降低，并導致誘導期開始（進入誘導期）。當初始水化物由于相變等原因轉化為滲透性較好的二次水化物時(C/S為0.8～1.5、呈薄片狀），保護層區(qū)的滲透率提高，因而水及溶出離子又逐漸通過膜層而使水化速率加快，導致誘導期結束而進入加速期。

2富硅雙電層和Zeta電位理論(Skalny&Young)當C3S與水接觸后在C3S表面有晶格缺陷的部位即發(fā)生水解，使Ca2+和OH-進入溶液，溶液中的Ca2+被該表面吸附而形成雙電層，它導致C3S溶解受阻而出現(xiàn)，在C3S粒子表面形成一個缺鈣的富硅層。但由于C3S仍在緩慢水化而使溶液中CH濃度繼續(xù)增高，當達到一定的過飽和度時，CH析晶，雙電層作用減弱和消失，因而促進了C3S的溶解，這時誘導期結束，加速期開始。3CH核晶延遲理論

重要理論之一.Young把Ca 2+濃度隨時間的變化與C3S的水化放熱曲線相聯(lián)系，Ca 2+濃度最大值出現(xiàn)時誘導期結束，并和CH 最初發(fā)生核晶作用時間一致；當溶液中Ca 2+過飽和時CH結晶，此時Ca 2+ 濃度為飽和時的1.5~2倍。誘導期的產(chǎn)生是由于SｉO4-對CH結晶的干擾，使CH結晶延遲,只有當高度過飽和下才形成CH核晶，此時誘導期結束． 4晶格缺陷理論

Ｍaycok認為水化速率及誘導期長短取決于晶格缺陷的數(shù)目（與C3S的活性有關）：即晶格錯位，空位等不規(guī)則狀態(tài)，它是活化點并決定了誘導期的長短。5 CSH核晶理論

Fierens認為水在C3S表面進行化學吸附,首先在活化點生成水化核(CSH)并溶解出部分少量C3S，CSH生長并放熱，CSH核達到臨界尺寸時,誘導期結束.6滲透壓理論

Double等認為：C3S加水后生成一半透膜,水可滲入, Ca 2+可滲出,而SｉO4-離子不能透過.因此在膜兩邊形成濃度差即產(chǎn)生滲透壓,當滲透壓達一定值時,膜脹破,誘導期結束.半透膜脹破的時間決定誘導期的長短。誘導期研究的爭議及焦點

C3S及水泥水化誘導期研究的爭議及焦點在于一致溶解和非一致溶解。一致溶解認為C3S 表面的CaO和SiO2溶解一樣多，而非一致溶解則CaO多，近來研究認為C3S及水泥水化是非一致溶解。

研究誘導期的意義

C3S及水泥水化誘導期的存在對實際應用有十分重要得意義，因為只有保持一定水化誘導期，漿體才具有流動性，砂漿和混凝土才能成型。

二、水泥主要水化產(chǎn)物種類及其對水泥石或混凝土性能的影響。

水化產(chǎn)物：CH、Aft、Afm、C3S、C2S與C3A（自愿背）【第一階段：從水泥拌水到初凝為止, C3S與水迅速反應生成飽和CH溶液, 并析出晶體, 與此同時石膏也進入溶液與C3A反應生成細小的鈣礬石晶體, 這一階段水泥漿體呈塑性狀態(tài)。水產(chǎn)物尺寸細小，數(shù)量又少。

第二階段：初凝到24小時，水泥水化加速，生成較多CH、AFt，同時水泥顆粒上長出纖維狀CSH凝膠體，將各顆粒初步聯(lián)接成網(wǎng)，水泥漿凝結。網(wǎng)狀結構不斷加強，強度相應增長。

第三階段：24小時以后，石膏耗盡，AFt轉化成AFm，還形成C4(A,F)H13。CSH、CH、AFm、C4(A,F)H13數(shù)量不斷增加，水化產(chǎn)物數(shù)量不斷增加,結構更致密，強度提高?！?C-S-H凝膠：纖維狀體系，是水泥石強度的主要來源。C-S-H凝膠的凝膠孔結構影響對水的吸收，對水泥石干燥收縮產(chǎn)生影響。水化開始時，C-S-H凝膠形成的覆蓋層會減緩水泥的水化作用，一定程度上影響凝結時間。

CH晶體：結晶完好、六方板狀、層狀晶體，水泥石中最易受侵蝕物質．對水泥石的強度貢獻很少。其層間較弱的聯(lián)結，可能是水泥石受力時裂縫的發(fā)源地和侵蝕離子的快速通道。

CH的有利作用：是水泥石的主要組成，是維持水泥石堿度的重要組成，是其他水泥水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的重要前提。

CH的不利影響：屬于層狀結構，易于產(chǎn)生層狀解理，大量存在于集料與水泥石的界面，影響混凝土的強度和耐侵蝕性能(抗鋼筋銹蝕性能、抗碳化性能、抗溶蝕性能、體積變形性能等密切相關)，被視為混凝土中的“薄弱環(huán)節(jié)”。水化硫鋁酸鹽

AFt晶體: 六方棱柱狀、針棒狀晶體、棱面清晰，主要出現(xiàn)在水化早期。AFm晶體: 六方板狀、片狀晶體，成簇或呈花朵狀生成，水化后期。

AFt的形成常常伴隨著明顯的體積膨脹，水化期間，控制AFt的形成，由此產(chǎn)生的膨脹是補償收縮水泥的基本原理

水化速度：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S(24h：大約有65%的C3A水化，C3S水化50%左右)放熱量：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S(特別是早期)抗壓強度： C3S＞C2S＞C3A＞C4AF 在水泥混凝土中作用：C3S早期強度來源；C2S后期強度來源。耐化學侵蝕性：C4AF＞C2S＞C3S＞C3A 體積收縮：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S

三、描述C-S-H凝膠的主要形態(tài)、模型及其結構。

形態(tài)

Ⅰ型纖維狀凝膠粒子：水化早期，刺狀、針狀、柱狀等，典型粒子長約0.5~2 μ m，寬一般小于0.2μm。

Ⅱ網(wǎng)絡狀凝膠粒子：與Ⅰ型纖維狀凝膠粒子同時出現(xiàn)，截面與Ⅰ型纖維狀

凝膠粒子相同的長條形粒子，通過端頭交叉而連接成三度空間網(wǎng)絡。但這種粒子在純C3S和C2S水化時很少出現(xiàn)。

Ⅲ型不規(guī)則等大粒子狀凝膠粒子：粒子尺寸一般不大于0.2 μ m，它在水泥石中常以集合態(tài)存在，但由于特征不明顯而被忽略。

Ⅳ型內部產(chǎn)物的凝膠粒子：在水泥粒子原來邊緣形成的內部水化產(chǎn)物，它與其他水化產(chǎn)物保持緊密接觸，外觀為緊密集合的約0.1 μ m的等大粒子組成的縐皮狀集合體。其他人的觀點：

Taylor認為：在短齡的水泥石中Ⅰ型纖維狀凝膠粒子占主要地位，Ⅱ型網(wǎng)絡狀凝膠粒子也常有發(fā)現(xiàn)，Ⅲ型不規(guī)則等大粒子狀凝膠粒子要在水化到一定程度后才出現(xiàn)，占重要地位，Ⅳ型內部產(chǎn)物的凝膠粒子則不易見到。C-S-H凝膠模型

①Powers-Brunauer模型 ：C-S-H是粒徑大約為14nm的剛性顆粒，形成層狀的托勃莫來石凝膠，具有很高的比表面，顆粒間的凝膠空隙率為28%?？紫犊趶叫∮?埃，所以凝膠孔只能容水分子進入。任何沒有被凝膠填充的空間稱為毛細孔。凝膠粒子由范德華力結合，C-S-H凝膠在水中的膨脹性是由 于單個粒子間存在水分子層而導致粒子的分離。

②Feldman-Sereda模型：微觀結構視為硅酸鹽不完整層狀晶體結構，與Powers-Brunaue模型比較，該模型認為水的作用更加復雜，其中的一部分水在凝膠結構的表面上形成氫鍵，另一部分則物理吸附于表面上。③Pratt等人采用帶濕樣池的TEM觀察未經(jīng)干燥的原始試樣，建立了早期，中期和后期產(chǎn)物的概念。早期產(chǎn)物又稱Ｅ型C-S-H，是薄片形態(tài) ；中期產(chǎn)物又稱Ｏ型C-S-H，是無定型凝膠，它可能發(fā)展成Ⅰ型纖維狀凝膠粒子，也可在以后發(fā)展為Ⅲ型不規(guī)則等大粒子狀凝膠粒子；后期產(chǎn)物是致密凝膠物質，由于此時粒子周圍空間已經(jīng)填滿，主要在粒子原來占據(jù)的空間生長（它與Ⅳ型內部產(chǎn)物的凝膠粒子接近）。

④C-S-H結構模型：Jenning提出了C-S-H 納米結構的凝膠模型，該模型認為C-S-H 凝膠最小結構單元(globue 膠束)近似為直徑小于5 nm 的球狀體。這些球狀體堆積在一起形成2 種不同堆積密度的結構，稱作高密度水化硅酸鈣凝膠(HD C-S-H)和低密度(LD)水化硅酸鈣凝膠(LD C-S-H)。這兩種堆積形態(tài)大體上與 “內部水化產(chǎn)物”和 “外部水化產(chǎn)物”形貌相對應。在C-S-H 中含水的區(qū)域包括層間空間、膠粒內孔(intra globule pores，IG，尺寸≤1nm)、小凝膠孔(small gel pores，SGP，尺寸為1～3 nm)和大凝膠孔(larger gel pores，LGP，尺寸為 3～12 nm)。

四、混凝土中孔的作用，孔與混凝土強度、收縮、抗凍性、滲透性的關系。

1孔的作用

有利作用: 水化通道、水化產(chǎn)物空間;特殊形狀的孔對抗?jié)B、抗凍有利;特殊環(huán)境需要孔，如保溫、吸聲、隔熱、輕質等;為某些工藝提供條件。

不利作用: 孔隙率提高，強度下降;孔中水運動，產(chǎn)生干縮或濕脹;粗大的孔容易產(chǎn)生碳化、抗?jié)B性下降;大孔中水飽和，抗凍性下降;孔多鋼筋易銹蝕;孔中進水，熱工性能下降等?！资腔炷列阅芰踊闹饕獌纫蛑?。

2孔結構與性能的關系

強度：不同孔徑的影響略有差別，總的來說，孔結構的存在使混凝土的強度降低。收縮：孔徑分布的不同對混凝土收縮影響程度不同，小孔徑比例增大，收縮會有相應的增加

抗凍性：孔結構能很好的改善混凝土的抗凍性，引入微小球形氣孔是提高混凝土抗凍性的重要技術途徑。滲透性：孔的類型決定了不同孔結構的影響不同，對于通孔，會使混凝土的滲透性增加，對于閉孔，孔隙率高低不影響滲透性。

測孔方法：光學顯微鏡、壓汞法、吸附法、SEM,小角度X衍射，氦流法、核磁共振等。引入的氣孔作用機理：

a水壓很高，可使毛細孔間的水泥石破壞； b引入的氣孔可以釋放水壓，避免高壓水的產(chǎn)生； c大量的空氣泡減小了水釋放的平均距離； d引入的微小球形氣孔有利于抗凍害性能的改善。

五、水泥石與集料界面區(qū)的特征、形成機理、改善措施。水泥石與集料界面區(qū)的特征：1）水泥石-集料界面并不一個“面”，而是一個有一定厚度的層（0~100μm）。2）由于從水泥石向集料表面方向形成水灰比梯度而產(chǎn)生；3）從水泥石本體向集料表面，水灰比逐漸變大，有利于結晶體形成、長大。

過渡區(qū)典型特征：1）W/C高；2）孔隙率大；3）CH和鈣礬石結晶顆粒大、含量多；4）CH、AFt取向生長。界面區(qū)形成機理：

1）集料表面帶電使?jié){體中的水分子強烈定向，并使集料表面附近水膜變厚；

2）只有陽離子Ca2+受電場作用，活動度較大，易遷移到集料表面附近，故此處的Ca(OH)2達到飽和濃度，首先在集料表面上結晶，形成Ca(OH)2結晶——產(chǎn)生取向排列。

3）由于在集料與水泥漿體接觸區(qū)水灰比局部升高，擴散到這里的Ca 2+濃度較低，因此晶體生長速度大于成核速度，所以晶體粗大。AFt相和Ca(OH)2晶體的富集現(xiàn)象出現(xiàn)—孔隙率增加。改善措施

1）調整配合比：其一是調整用水量，盡可能降低水灰比，減少用水量。其二是調整水泥用量。

2）選擇合適的集料：集料與水泥的相容性考慮：相近為好。集料的幾何性質對界面性質的影響不容忽視：一是集料的粒徑。二是集料的表面形狀。

3）水泥裹砂（石）工藝；預熱集料工藝；壓蒸工藝；摻加聚合物；摻入火山灰質混合材；加晶種；摻入膨脹組份；超塑化劑的影響

一、新拌性能：主要內涵、相關流變概念、影響因素及改善措施； 主要內涵：

混凝土的工作性，也成和易性，是指混凝土混合料易于各工序施工操作，并獲得質量均勻、結構密實的混凝土的性能。包括流動性、粘聚性和保水性。

流動性：混合料在自重或機械振搗作用下，能流動并均勻密實地填滿模板的功能。它主要反映混凝土混合料的稠度，關系施工振搗的難易和澆筑的質量。

粘聚性：混合料各組分材料之間具有一定的凝聚力，在運輸和澆筑過程中不致發(fā)生分層離析現(xiàn)象，使混凝土保持整體均勻的性能。

保水性：混凝土混合材具有一定的保持內部水分的能力，在施工過程中不致產(chǎn)生嚴重的泌水現(xiàn)象。保水性差，混凝土內部易形成泌水通道，降低混凝土的密實度和抗?jié)B性，使硬化混凝土的強度和耐久性受到影響。

綜合來看，上述三種性能在某種程度上是相互矛盾的。通常情況下，粘聚性好則混凝土在保水方面表現(xiàn)較好，但如流動性增大，則其保水性和粘聚性往往變差，反之亦然。工作性良好的混凝土指既具有滿足施工要求的流動性，又具有良好的粘聚性和保水性。良好的工作性既是施工的要求也是獲得質量均勻密實混凝土的基本保證。

1、變形與流動

變形—實際包含三種含義：對彈性體—稱為應變；對塑性體—稱為永久變形；對液體—稱為流動。

流動—在不變剪切應力下，材料隨時間產(chǎn)生的連續(xù)變形。

流動：塑性流動（塑流）-材料內部的抗剪應力與流速無關的流動。

粘性流動（粘流）-應力隨流速增加的流動。

固體“流動”—其產(chǎn)生應變的大小。不決定于作用力大小，而決定于作用時間長短產(chǎn)生的應變。

變形的產(chǎn)生只有在剪切力的作用下才有可能-才會使不同物體產(chǎn)生不同的變形（彈性應變、塑性永久變形或粘性流動）。

2、彈性、塑性與粘性

彈性：當超過物質彈性極限時，物質就失去彈性，產(chǎn)生的若不是斷裂，就是塑性變形。

塑性：為非可逆變形。從微觀結構分析-是由沿晶體滑移面發(fā)生剪切應力而引起的。發(fā)生塑性變形的條件是不同時出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

粘性：是包括氣體和液體在內的流體，其內部結構阻礙相對流動的一種性能。

在流動的液體中，若在平行于流動方向分成不同流速的若干層，則相鄰兩層間所產(chǎn)生的與平面平行而與流向相反的阻力即為粘性，或稱為摩擦。

粘性對溫度敏感。液體升溫時粘度減小，而氣體升溫時粘性增大。

3、強度：在應力作用下，當符合胡克定律的固體物質的應變無限增加時，會出現(xiàn)兩種可能：

如該物體具有塑性，則在超過屈服值后呈圣維南體變形，即在應力不變下，塑性變形無限制地發(fā)展；

如該物體屬于脆性體，則在達到某一應力值時，即出現(xiàn)脆性斷裂。

出現(xiàn)以上兩種后果時的應力，都稱為該物質的強度。常稱其力學強度（以區(qū)別其他光、聲等強度）。

所謂破壞強度-是物體承受變形的極限。它決定于物體吸收彈性勢能的能力，即彈性極限。

強度與彈性同樣與荷載速度及持續(xù)時間存在密切關系。

4、脆性：在外力作用下，直到破碎前不出現(xiàn)塑性變形而僅出現(xiàn)彈性變形，或在出現(xiàn)塑性變形前即告斷裂的性能。脆性材料的強度不可能超過彈性極限。

5、延性：是與脆性相反的性能。是材料在破碎前所能承受塑性變形的能力。

6、韌性：在外力作用下，材料在塑性變形的過程中吸收能量的能力。或者說，材料在達到斷裂前，單位體積內所需消耗功的總量；韌性實際是強度和延性的綜合。水泥混凝土從結構改性來說，主要目的是從脆性改向韌性（既是提高其“斷裂功”）。

7、結構粘性：一種懸浮分散系統(tǒng)的粘性液體，靜止狀態(tài)下形成的是比較致密的復雜結構，顯示有較大粘度。當加以攪動時，結構隨剪切力的增加而變得松弛，阻力減小，粘度降低。但攪動停止后就很快恢復致密結構。這種可變粘度的現(xiàn)象稱為結構粘性。

8、觸變性：材料經(jīng)歷“在剪切力作用下表面粘性降低，緊接著當剪切力移開時逐漸恢復；其影響是隨時間變化的”。真正的觸變性流體顯示一個完全可逆的過程。

其與結構粘性的主要不同是：可逆轉變極慢，而前者是瞬間互變。

水泥漿體結構形成的初期具有觸變性，但在一定階段后即告消失。因此，觸變性可作為水泥漿體結構形成和發(fā)展的標志之一。

9、彈性后效：某些材料在外力持續(xù)作用下會產(chǎn)生發(fā)展十分緩慢的變形，當外力移走后，變形消失也十分遲緩，這種現(xiàn)象稱為彈性后效（或彈性滯后）。

一般彈性變形在物體中的傳遞都是按聲速發(fā)展或消失的，而彈性后效則已非常慢的速度傳遞。一般高分子材料（如橡膠等）具有極大的彈性后效，故常稱其為高彈性材料。

10、徐變（蠕變）：從流變學考慮，混凝土的徐變主要是一種彈性后效的表現(xiàn)。

11、應力松弛：在外力持續(xù)作用下發(fā)生著變形的材料，在總變形值保持不變下，由于徐變漸增，彈性變形相對漸減而引起材料內部應力隨時間延續(xù)而逐漸減少。從熱力學觀點分析，材料受外力作用而長期保持著一定的變形，則貯存在材料中的彈性勢能必將逐漸轉變?yōu)闊崮?。這種從勢能轉變?yōu)闊崮艿倪^程，即能量消散過程，就是應力松弛現(xiàn)象。影響因素：拌合物的水含量、水膠比、集料性質（數(shù)量、粗細集料相對比、外形與特征、內部孔隙率等）、時間和溫度、水泥的性質、外加劑、混合材料

改善措施：

二、離析與泌水的現(xiàn)象、影響因素及改善措施；

1、離析：新拌混凝土成分的析出-形成不均勻拌合物。通常指砂漿和粗集料產(chǎn)生分離。影響因素：

集料顆粒尺寸，較大的最大顆粒尺寸（大于25mm）和大顆粒比例 粗集料的密度，粗集料的密度比細集料高

粗細集料比例，混凝土中較細集料數(shù)量的減少（砂或水泥）

集料形狀及表面特征，不是光滑、勻稱的顆粒，而是形狀不規(guī)則，粗糙的顆粒 混合物的濕度，太干或太濕的混合物

改善：摻加引氣劑和級配好的混合材料—可降低混凝土的離析

2、泌水：混凝土體積已固定，但還未凝結前，水分的向上運動。泌水是混凝土離析的一種特殊形式。影響因素：同離析。或：http://wenku.baidu.com/link?url=z9_TmAA3zWWzmjXvKPzjt2olcDJrAFdcMbjgkOwWQIlf8OUCp3cG76oVhkO7AIVzwZGzisfYncMAaQuf-6oIAMD9C9UULVTIs3VmvceeJCm

改善措施：

增加水泥細度或使用火山灰和微細礦物外加劑； 增加水泥的水化速度，或是使用含有高堿成分和高C3A成分的水泥（可能會產(chǎn)生其他不好影響）。或使用CaCl2（可能會有不好影響）； 使用引氣劑（非常有效）；

保證滿意工作性前提下，減少水含量。

三、正常及反常凝結的表現(xiàn)與影響。

正常凝結：混凝土的凝結是新拌混凝土具有硬度的開端。凝結是真正的流質態(tài)到真正的固化態(tài)之間的狀態(tài)過渡期。

反常的凝結行為：

假凝結：混凝土可能會在混合完成后的短時間里快速變硬。重新攪拌又恢復流動性，且混凝土會繼續(xù)進行正常的凝結。該現(xiàn)象通常是由石膏結晶引起的，也稱石膏凝結。是無害的。也可能是混合完成不久形成過量鈣礬石引起的。表面電荷反常集中可能引起漿體絮凝和高度的觸變性。瞬間凝結（閃凝）：若水泥中C3A活性很高-可能發(fā)生閃凝（也稱快速凝結）；是由于單硫型水化硫鋁酸鈣大量形成和其他的鋁酸鈣的水化引起的。其是不能被進一步混合所終斷的快速凝結，意味著混凝土已產(chǎn)生了一定的強度。因此，閃凝是一種比假凝結更嚴重的情況。目前，閃凝對硅酸鹽水泥來說，已通過使用石膏控制C3A水化而消除了。偶爾使用外加劑可能會增加C3A水化而發(fā)生閃凝。C3A和石膏含量高時，鈣礬石的形成也可能引起閃凝。

*反常凝結的防止：改用另一種適當?shù)耐饧觿?；不使用外加劑；改變水泥中石膏含量；外加劑加入前少量水泥的預水化（主要是C3A）

四、力學性能：界面過渡區(qū)與力學性能的關系；

目前還沒有標準試驗方法測量ITZ強度及更為重要的集料顆粒與ITZ間的粘結強度。漿體-集料粘結強度增大，混凝土抗壓、抗拉、抗折強度也增大，增加幅度約為5%~40%，且抗拉強度的改善程度大于抗壓強度。目前改善界面過渡區(qū)最有效的方法—加入硅灰（水泥質量的10%~15%）。其他技術包括加化學試劑（表面活性劑或水玻璃）也開始研究。

對于普通混凝土：界面過渡區(qū)的改善不一定導致混凝土行為較大的改變。質量較好的漿體-集料粘結使混凝土強度少許的增加在很大程度上會被所獲得的材料脆性增大所抵消。

對高性能體系：改善界面過渡區(qū)而獲得高粘結強度是比較重要的。

五、抗壓強度的相關概念、破壞機理、影響因素及改善措施； 抗壓強度的相關概念：混凝土

立方體抗壓強度標準值：以150mm邊長的混凝土立方體試件在20±2℃，相對濕度為95%以上的標準養(yǎng)護室中養(yǎng)護28天，用標準實驗方法測得具有在95%保證率的抗壓強度，用fcu，k表示。C30表示混凝土立方體抗壓強度標準值fcu,k＝30N/㎜2.破壞機理：混凝土的破壞過程大致認為有5個階段：Ⅰ-界面裂紋無明顯變化；Ⅱ-界面裂紋增長，無明顯砂漿裂紋；Ⅲ-出現(xiàn)砂漿裂紋和連續(xù)裂紋；Ⅳ-連續(xù)裂紋迅速擴展,匯合,貫通； Ⅴ-裂紋緩慢增長；Ⅵ-裂紋迅速增長

影響因素：材料：水泥、集（骨）料、水、外加劑、摻合料等;配合比：水灰比、單位水泥用量、骨料用量、漿骨比等;施工和養(yǎng)護：攪拌、運輸、澆灌、搗固等方法,養(yǎng)護溫度、濕度、齡期等;試件形狀和尺寸、加荷速度、試驗方法等

改善措施：采用干硬性混凝土或較小的水灰比；采用高強度等級水泥或快硬早強型水泥；采用級配好、質量高、粒徑適宜的骨料 ；采用機械攪拌和機械振動成型；加強養(yǎng)護；摻加外加劑；摻加混凝土摻合料。

六、其它力學性質評定的主要目的；

抗拉強度：因為在拉伸荷載下裂縫容易擴展。在路面、水槽等設計中抗拉強度是重要參數(shù)，為減少因主拉應力、干縮和溫度變化而發(fā)生的裂縫，增大抗拉強度是行之有效的。對于拱壩等產(chǎn)生復合應力的結構物，抗拉強度也是重要參數(shù)。

抗彎強度：是道路、飛機跑道等混凝土工程設計中的重要參數(shù)。

抗剪強度：工程實踐中，混凝土單純因剪應力使其發(fā)生破壞的情形幾乎是不存在的，一般是由剪切應力和正應力合成的主應力使其產(chǎn)生裂縫而破壞。

支壓強度：橋墩、構件錨固部分的混凝土等，在整個結構斷面上，只有一部分支承壓力。

組合應力下的強度：但實際結構物中的應力狀態(tài)是非常復雜的，不單是在一個方向上有應力，而是處于二向應力或三向應力的組合狀態(tài)。當各種主應力彼此都相當大，對于混凝土強度又有相當大的影響時，應當考慮組合應力狀態(tài)的強度才比較合理。

疲勞強度：混凝土受到反復應力作用時，即使在較小的應力（低于靜力強度）下也會發(fā)生破壞。

沖擊強度：混凝土的破壞強度受到加荷速度的影響，沖擊作用下加荷比靜止狀態(tài)下加荷反應出的強度有所增大。

粘結強度：埋入混凝土中的鋼筋，抵抗其拉出滑動量。

七、強度預測的目的及加速測定主要方法。

目的：隨建筑技術的改善，混凝土結構的澆筑施工更為迅速，就要求對早期強度和質量進行檢測。因此，混凝土強度和質量的早期評估對經(jīng)濟安全的建筑施工是絕對安全必要的。

方法：已有標準用于混凝土加速測定的方法：1）基于高溫養(yǎng)護條件下強度加速增長的圓柱體試件的測定：加速養(yǎng)護法：熱水法養(yǎng)護，自養(yǎng)護，蒸煮法養(yǎng)護。2）通過成熟度由早期強度預測后強度：成熟度法。

7、混凝土塑性收縮的基本特征機理、影響因素以及預防措施。

在混凝土澆筑數(shù)小時后，其表面開始沉降，常出現(xiàn)水平的小裂縫，這種在塑性階段出現(xiàn)的體積收縮常稱為塑性收縮。

機理：塑性收縮只要是由于兩個方面的作用：一方面，混凝土澆筑密實后，由于混凝土原材料存在的密度、質量、形狀等差異，沉降和泌水同哦你是進行，對于大水灰比或明顯泌水的混凝土，上表面的水分蒸發(fā)后，混凝土的體積比發(fā)生沉降和泌水前的體積有所減少；另一方面，混凝土表面失水速率過快，形成凹液面，產(chǎn)生毛細管負壓力，混凝土尚未硬化，彈性模量很低，開始出現(xiàn)塑性收縮。同時若混凝土表面的抗拉強度低于限制收縮導致的拉應力時，開始出現(xiàn)塑性收縮。影響因素：導致塑性收縮的原因很多，包括泌水或沉降、基礎或模板或骨料吸水、水分的快速蒸發(fā)、水泥漿體積的減小、模板的腫脹或沉陷等。

預防措施：可通過遮擋混凝土表面等措施降低其表面的蒸發(fā)量，達到控制塑性收縮的作用。防止塑性收縮的方法就是對混凝土進行養(yǎng)護，覆蓋濕布、灑水、包裹塑料薄膜、噴灑養(yǎng)護劑等。

8、干燥收縮（包括自收縮、碳化收縮）

影響收縮的因素：①集料對混凝土收縮的抑制取決于：集料的數(shù)量、集料的剛性、粗集料的最大尺寸。

②試件幾何形狀，由于其決定試件失水速率，因此也將決定干燥收縮的速率和數(shù)量。

（1）自收縮及影響因素。

當水灰比w/c（﹤0.3）時，拌合時加的水用于水化，水化放熱，溫度升高，體積收縮，且由于摻入活性火山灰而收縮增大。該現(xiàn)象稱為自干燥并以自收縮的形式出現(xiàn)。

影響因素：

①水泥：水泥水化是混凝土產(chǎn)生自收縮的最根本原因，水泥水化產(chǎn)生化學減縮，而水化反應消耗水分產(chǎn)生自干燥收縮。

②礦物摻和料：一般硅灰摻量越大，自收縮越大；粉煤灰、石灰石粉、憎水石英粉，隨其摻量的增大，自收縮減小。

③膠凝材料含量：單位體積水泥用量越多，混凝土各齡期的自收縮就越大。④水膠比：混凝土自收縮隨水膠比的減小和水泥石微結構的致密而增加。⑤養(yǎng)護條件：養(yǎng)護溫度和濕度。（2）碳化收縮及影響因素。

碳化收縮：已硬化的水泥漿體與二氧化碳發(fā)生化學反應。空氣中所含CO2的數(shù)量（約0.04%）只有在一段很長的時間內才足以與水泥漿體起顯著反應，然而，此反應伴有不可逆收縮，故稱為碳化收縮。

影響因素：碳化速度取決于混凝土結構的密實度、孔洞溶液pH值和混凝土的含水量，以及周圍介質的相對濕度與二氧化碳的濃度。

在高濕度下，由于孔隙大部分被水充滿，CO2不能很好地滲透到降體中，所以碳化很少； 在50%RH左右時碳化收縮最大。

在很低濕度下，由于沒有水膜，故碳化速度較低； 若干燥以后發(fā)生碳化，則碳化收縮最大

9、硬化混凝土在長期荷載作用下的變形特征（徐變）、產(chǎn)生原因、影響因素及主要作用。徐變：恒定荷載作用下與時間有關的非彈性形變。

（1）產(chǎn)生原因：水泥石中凝膠粘性流動向毛細孔移動的結果，以及凝膠體內吸附水在荷載作用下向毛細孔遷移的結果。

（2）影響徐變的因素：

1）施加的應力：加載齡期愈小，水泥的水化愈不充分，混凝土的強度愈低，混凝土的徐變也愈大。2）水灰比：水灰比越大，水泥石含量及毛細孔數(shù)量越多，徐變越大。3）養(yǎng)護條件：養(yǎng)護溫度提高，基本徐變和干縮徐變都減小。

4）溫度：如在荷載作用期間，混凝土保持在較高的溫度下，則其徐變量會增加到超過保持在室溫下混凝土的徐變。

5）濕度：自由水的存在是發(fā)生徐變的必然條件。徐變是混凝土中可蒸發(fā)水量的函數(shù)，當不存在可蒸發(fā)水時，徐變?yōu)榱恪?/p>

6）基體成分：水泥用量與成分；化學外加劑；集料。

7）試件幾何形狀。隨構件體表比的增大，混凝土的收縮和徐變較?。?）在混凝土中的作用：

1）有利作用：可消除應力集中，使應力重分布，從而使局部應力集中得到緩解；對大體積混凝土工程，可降低或消除一部分由于溫度變形所產(chǎn)生的破壞應力。

2）不利作用：在預應力混凝土中，將會使鋼筋預應力值受到損失。

11、與普通混凝土比較，高性能混凝土的變形特點？

1）自收縮大-主要發(fā)生在早期；

2）溫度收縮大-出現(xiàn)時間提前； 3）化學收縮、干燥收縮相對較小-但其實測值（包括部分自收縮值）并不一定小，即其自收縮與溫度收縮較大。

4）高性能混凝土早期收縮大、早期彈性模量增長快、抗拉強度并無顯著提高、比徐變變小等因素—導致高性能混凝土（特別是高強混凝土）的早期抗裂性差。

5）高性能混凝上的徐變較普通混凝土要小，因為水膠比低，硬化漿體剛性大。

12、耐久性：主要包括內容及其評價目的

混凝土結構耐久性：混凝土結構及其構件在自然環(huán)境、使用環(huán)境及材料內部因素的作用下，在設計要求的目標使用期內，不需要花費大量資金加固處理而能夠長期維持其所需功能的能力。

包括：混凝土抗?jié)B性；混凝土抗凍性；鋼筋銹蝕與防護；混凝土碳化；混凝土堿-集料反應 評價目的：

對已有結構物進行耐久性和剩余壽命評定，以選擇正確合理的處理維修、加固方法； 對新建結構進行耐久性和使用壽命設計，確保工程結構在設計壽命期內正常工作。

13、堿集料反應的主要類型、條件、破壞特征及預防措施。

主要類型：（1）堿－硅酸反應（2）堿－硅酸鹽反應（3）堿－碳酸鹽反應

（1）堿— 硅酸反應(ASR）：骨料中的活性二氧化硅與堿發(fā)生化學反應生成膨脹性堿硅酸凝膠，導致混凝土膨脹性開裂。

（2）堿－硅酸鹽反應:反應機理與堿－硅酸反應機理類似，只是反應速度較緩慢。

（3）堿— 碳酸鹽反應(ACR）：某些骨料中的碳酸鹽礦物與堿發(fā)生的化學反應引起混凝土的地圖狀開裂。堿骨料反應的基本條件：1）（堿）活性礦物集料；2）堿性溶液（KOH、NaOH）；3）足夠的潮濕度（RH>80％）。破壞的主要特征：①時間范圍：5~10年；②體積變形：整體膨脹 ；③表面裂縫：網(wǎng)狀開裂；④表面析出物：透明或淡黃色凝膠；⑤內部特征：內部凝膠，沿界面開裂，骨料周圍反應環(huán) ；⑥外界條件：潮濕環(huán)境 預防措施：1）采用低堿水泥 ；2）使用非活性集料；構的施工及使用條件．5）其它方法）使用摻合料降低混凝土的堿性；4）改善混凝土結

第二篇：材料結構與性能

材料結構與性能報告(1)

論文題目：塊狀非晶合金材料的研究進展

姓名： 學號： 學科專業(yè)： 指導教師： 入學日期： 報告日期： 報告地點：

王楚 31605051 材料工程 林莉 2016.11

研究生院制表

材料結構與性能報告(1)1概述

一般認為，凝聚態(tài)的物質大致可以分為三類：晶態(tài)物質、準晶態(tài)物質和非晶態(tài)物質。非晶態(tài)合金是指固態(tài)時其原子的三維空間呈拓撲無序排列，并在一定溫度范圍保持這種狀態(tài)相對穩(wěn)定的合金。最早有關非晶態(tài)合金的文獻是由融Kamer于1934年首次報道的。而后，1960年，Duwez[1]等首先采用噴槍法在Au．Si合金中獲得非晶態(tài)合金，從而開創(chuàng)了材料研究的新領域一非晶態(tài)合金材料。非晶合金具有優(yōu)異的物理性能、化學性能和力學性能，特別是優(yōu)良的軟磁性能，在許多領域中己得到應用。一般說來，非晶態(tài)合金均需要通過熔體快淬的方法來獲得，它需要非常高的冷卻速率(10 6 /s 以上)。由于臨界冷卻速率的限制，非晶態(tài)合金的三維尺寸受到很大的限制，只能獲得很薄或很細的片、絲和粉末狀非晶合金。

大塊非晶合金材料是近年來采用現(xiàn)代冶金技術合成的一種具有特殊性能的新型先進金屬材料。對大塊非晶的研究無論在理論上還是在應用上都有重要意義。首先，大塊非晶體系是一些全新的多組元體系，其合金熔體具有極大的熱力學過冷度，過冷液體的動力學行為類似于氧化物玻璃，這使得人們重新思考傳統(tǒng)的非晶形成理論。另外，大塊非晶合金大都具有明顯的玻璃轉變和寬的過冷液相區(qū)，這為深人研究非晶合金的玻璃轉變特征和過冷液態(tài)的結構和物性提供了理想材料。在應用上，由于具有奇特的物理、力學及化學性能, 適合于用來制造電子器件、磁性器件、精密光學器件、精密機械結構件、電池材料、體育用品、生物醫(yī)學植人物以及軍工先進武器構件(如穿甲武器、飛行器的構件、裝甲板等)等。塊狀非晶合金的發(fā)展歷程

非晶合金的發(fā)展大致經(jīng)歷了兩個階段。第l階段為1960年(Duwez首次采用快淬方法制得Au70Si30非晶合金薄帶)-1989年。這段時期，人們主要通過提高冷卻速率(>104列s)來獲得非晶合金，因而得到的基本是非晶合金薄膜、薄帶或粉末。所研究和制備的主要是二元合金。主要研究體系可分為3大合金系：第l類合金系由過渡族金屬或貴金屬與類金屬組成，如Pd2Si、Fe2B等。；類金屬的含量為10%-30%,恰好在低共晶點組分附近。2類合金系是以LTM-ETM為基的體系，其中ETM和LTM分別代表前、后過渡族金屬，LTM包括Fe、Co、Ni、Pd和Cu等，ETM包括Ti、Zr、Nb、Ta、Hf等。LTM的含量一般在20％-40％，如Zr70(Ni、Fe、Co、Pd、Rh)30、Nb60Rh40等，該體系可以在非常寬的低共晶組分范圍內形成非晶，這類非晶合金發(fā)現(xiàn)得比較晚，1977年才首次發(fā)現(xiàn)屬于這一類的合金,以后又逐步發(fā)現(xiàn)了在Ca或Sr中加入AI、Zn等組成的非晶合金[2,3]。第3類為以A族金屬元素(Mg、Ca、Sr)為基體，B族金屬元素(Al、Zn、Ga)為溶質的

塊狀非晶合金的研究進展

少冷卻過程中的非均勻形核, 因而各種制備方法都有以下兩個共同持征：(1)對合金母材反復熔煉, 以提高熔體的純度, 消除非均勻形核點。(2)采用高純惰性氣體保護，盡量減少氧含量。目前，大塊非晶態(tài)合金的制備方法主要有以下幾類：

(l)懸浮熔煉： 將試樣置于特定的線圈中，線圈中的電磁場使試樣產(chǎn)生與外界相反的感生電動勢，該感生電動勢與外磁場間的斥力與重力相抵消，從而使試樣懸浮在線圈中。同時, 試樣中的渦流使自身加熱熔化。再向試樣吹人惰性氣體，使其冷卻、凝固；或利用通電極板間的靜電場使試樣懸浮，用激光加熱熔化，當激光停止照射時，試樣于原位冷卻。試樣溫度可用非接觸法測量。懸浮熔煉的優(yōu)點是試樣沒有在容器中熔煉，避免了容器壁引起的非均質形核，可減小臨界冷卻速度。其缺點是，試驗的懸浮與加熱是同時通過試樣中的渦流實現(xiàn)的，當試樣冷卻時也必須處于懸浮狀態(tài)，即試樣在冷卻時還必須克服懸浮渦流帶來的熱量，所以冷卻速度不可能很快, 增加了制備難度，制備的塊狀非晶合金尺寸較小。

(2)深過冷液淬法：此方法是將試樣用低熔點氧化物(如B2O3)包裹起來，在石英管中感應加熱熔化，最后淬入水中得到非晶態(tài)合金試樣。低熔點氧化物的作用一是用來吸取合金冶煉中的雜質顆粒，避免這些顆粒成為形核的核心，二是將合金熔液與容器壁隔離開來。由于包裹物始點低于熔體熔點，因而可避免合金母材與容器壁直接接觸，最大限度地避免了非均質形核。

(3)高壓模鑄法：該方法是將母合金放人套筒內，在高頻感應線圈中熔化，再用高 壓快速將合金液壓人銅模內，銅模外通水使試樣快速冷卻。由于該方法的冷卻速率很大，可以獲得較大體積的非晶態(tài)合金。

此外還有定向凝固、射流成形、壓實成型等多種大塊非晶合金制備工藝。國內關于大塊非晶合金的研究開展不多，主要采用落管、氧化物包裹、磁懸浮、射流成形及水淬 等技術制備大塊非晶合金。國內制備的大塊非晶合金的最大直徑為90mm。由于目前制備的非晶合金的尺寸較小，影響了非晶合金作為結構材料的使用范圍。塊狀非晶合金的微觀結構

非晶合金的原子在三維空間呈拓撲無序狀排列，不存在長程周期性，但在幾個原子間距的范圍內，原子的排列仍然有著一定的規(guī)律，因此可以認為非晶態(tài)合金的原子結構為“長程無序，短程有”。通常定義非晶態(tài)合金的短程有序區(qū)小于1.5nm，即不超過4-5個原子間距，從而與納米晶或微晶相區(qū)別，短程有序可分為化學短程有序和拓撲短程有序兩類。

材料結構與性能報告(1)4.1化學短程有序

非晶態(tài)金屬至少含有兩個組元，除了不同類原子的尺度差別、穩(wěn)定相結構和原子長程遷移率等因素以外，不同類原子之間的原子作用力在非晶態(tài)合金的形成過程中起著重要作用?；瘜W短程有序的影響通常只局限于近鄰原子，因此一般用近鄰組分與平均值之差作為化學短程有序參數(shù)，對于二元A-B體系為：

up=1-ZAB/(ZcB)=1-ZBA/(ZcA)其中ZAu和ZuA分別代表A(或B)原子近鄰的B(或A)原子配位數(shù)，Z是原子總配位數(shù)。cA和cu分別是A與B原子在合金中的平均濃度。當A和B兩種原子直徑明顯不同時，A原子的總本位數(shù)ZA與B原子的總配位數(shù)Zi3不再相同，ZA≠Ze，這時短程有序另一種定義。

4.2拓撲短程有序

指圍繞某一原子的局域結構的短程有序。常用幾種不同的結構參數(shù)描述非晶態(tài)與合金的結構特征，主要有原子分布函數(shù)、干涉函數(shù)、近鄰原子距離與配位數(shù)和質量密度。原子分布函數(shù)，設非晶態(tài)結構是各向同性的均勻結構，其平均原子密度Po為--定體積y中包含的原子數(shù)N:

Po=N/V 描述某一原子附近的密度變化可用徑向分布函數(shù)RDF(r):

RDF(r)=4*3.14xr2p(r)

其中r是距某中心原子的距離，p(r)是距離r處的密度，由上式可知，RDF(r)dr代表以某個原子為中心，在半徑r處、厚度為dr的球殼內的原子數(shù)，從而RDF(r)=dN/dr表示原子數(shù)目(密度)隨距離增加的變化。

定義約化徑向分布函數(shù)G(r)為:

G(r)=4x3.14*r[p(r)-po] 幾種過渡金屬-類金屬非晶態(tài)合金的約化徑向分布函數(shù)如圖8-1所示，函數(shù)值隨著與中心原子的距離增大而呈有規(guī)律的起伏。此外，還定義雙體分布函數(shù)g(r): z(r)=p(r)/p。

當合金中包含幾種不同類原子時，引入偏徑向密度函數(shù)pii(r)、偏雙體分布函數(shù)gii(r)、偏約化徑向分布函數(shù)GO(r)等參數(shù)描述原子之間的結構關系。例如，pji(r)指與某個第i類踩子的距離為r處，單位體積中第j類原子的數(shù)目。上述各個原子分布函數(shù)中，原子密度p(r)和原子徑向分布函數(shù)RDF(r)有明確物理意義，G(r)的物理意義雖然不明確，但它同RDF(r)一樣能反映非晶態(tài)結構特征，對體系作x射線衍射測量得到結構因數(shù)S(Q)，塊狀非晶合金的研究進展

外殼等商業(yè)產(chǎn)品由于大塊非晶中不存在晶體中的滑移位錯，在較低溫度下具有很好的粘滯流動性，可以較好地發(fā)生超塑應變利用這個特性，可以把大塊非晶合金進行各種塑性加工，制成所需的各種形狀由于其優(yōu)異的力學性能和較好的熱穩(wěn)定性，大塊非晶合金在軍事方面也得到了應用，可以用來制造反坦克的動能穿甲彈。

Zr基大塊非晶合金具有很高的彈性實驗表明,用其做成的小球與同樣大小的鋼球在量筒中從相同高度(15m左右)自由落下后做彈性來回運動，前者比后者的彈動時間足足長了大塊非晶合金具有很高的強度和強度-密度比，以及很好的彈性能，因而具有很好的應用潛力?；髩K非晶合金由于抗拉強度高、延展性好、彈性能高、沖擊斷裂性能高和抗腐蝕性高，且具有非常好的能量傳遞性能，已被用來制作高爾夫球桿和其擊球部位(球頭)，使用該材料做成的高爾夫球頭能夠將99％的能量傳遞到球上。

在化學方面，由于大塊非晶具有抗腐蝕、儲存能量(吸氫和析氫)和高催化特性，將有可能在海洋業(yè)和能源方面得到應用。塊體非晶合金在結構上是原子長程無序而近程有序排列的亞穩(wěn)材料，每個短程有序的原子團可以視為一個高活性點，而這種高活性、高耐蝕性材料是最理想的電極催化材料。如果使用這種材料制作電極, 其催化活性將提高以上，可大大提高制堿工業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，由此所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是十分巨大的。

由于新型基非晶合金具有低飽和磁致伸縮，使得它們的軟磁性能可與傳統(tǒng)的Fe-Si-B非晶合金相比擬，甚至更優(yōu)。日本研制的Fe基大塊非晶合金軟磁材料的磁導率，比硅鋼片材料及傳統(tǒng)晶體結構的磁性材料15倍，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室也已經(jīng)制備出了直徑達到以上的低磁能損耗的大塊基軟磁產(chǎn)品專家預測,大塊非晶合金軟磁材料制品將很快應用于電子信息，如計算機、通訊設備和工業(yè)自動化等高技術產(chǎn)業(yè)和電力等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)另外，硬磁性大塊非晶合金也將是一種很有潛力的永磁材料。

6結束語

非晶合金，因特殊的結構和優(yōu)異的性能自產(chǎn)生以來一直是材料學界的熱點研究領域之一。近年來對非晶合金進行了廣泛的研究，取得了很大的進展，已突破昔日貴金屬的限制, 許多日常重要的工程合金系統(tǒng)如Fe、Co、NiCu 等都可制備出塊體非晶合金，這為其實際應用創(chuàng)造了條件，如今工程應用也已逐步興起。但作為一類新型的材料, 非晶合金仍處于研究探索階段，在基礎理論、制備工藝和實際應用中還有許多問題亟待解決，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

還沒有一套完整的理論或成熟的物理模型用來指導塊體非晶的研制，目前對于合金系統(tǒng)組元的選擇還只能憑經(jīng)驗規(guī)律，但這些規(guī)律都不具備普適性。這主要是由于還沒有充分理解非晶合金形成的本質, 因此需要加強對非晶合金物理轉變過程的研究。

材料結構與性能報告(1)(2)目前所制備的塊體非晶尺寸還不夠大，只有Zr基、Pd基等少數(shù)幾種合金體系可達較大尺寸，這在很大程度上限制了這種新型結構材料的廣泛應用，因而需要我們在理解非晶合金形成本質的基礎上，改進目前塊體非晶制備所需的苛刻工藝條件。因機械合金化在制備非晶合金上的獨特優(yōu)勢，目前可以優(yōu)先發(fā)展機械合金化工藝。

(3)提高塊體非晶的熱穩(wěn)定性。由于塊體非晶屬亞穩(wěn)態(tài)材料，在熱力學上是不穩(wěn)定的, 只有把這類材料加熱到一定溫度以上才會使其變?yōu)榫B(tài)材料。因此，必須設法提高塊體非晶的熱穩(wěn)定性，以拓寬其應用范圍。

(4)任何材料都有其自身的缺陷，雖然發(fā)現(xiàn)了一系列具有大塑性的塊體非晶合金，但總體來說其塑性都還有待提高，而且非晶合金的拉伸塑性幾乎為零。長期以來，探索同時具有高強度和大塑性的金屬合金材料一直是材料領域追求的目標，非晶合金塑性的進一步提高，必將為非晶合金的應用開辟更廣闊的空間。

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第三篇：混凝土與砌體結構（推薦）

１．塑性鉸：適筋梁（或柱，當主要是梁）受拉縱筋屈服后，截面可以有較大轉角，形成類似于

鉸一樣的效果。稱作塑性鉸。

２．塑性鉸的特點：1）塑性鉸實際上不是集中于一個截面，而是具有一定長度的塑性變形區(qū)域，為了簡化分析，可認為塑性鉸是一個截面。2）塑性鉸能承受彎矩，等于截面屈服彎矩，作為理想彈塑性考慮，3）對于單筋受彎構件，塑性鉸只能沿彎矩作用方向，繞不斷上升的中和軸單向轉動，相反方向則不能轉動4）塑性鉸的轉動能力受到配筋率等的限制，與理想鉸相比，可

轉動的轉角值較小。

３．彎矩調幅法進行結構承載能力極限狀態(tài)計算時,須遵循的規(guī)定：1)受力鋼筋宜采用HPB235,HRB335,HRB400,RRB400級熱軋鋼筋；混凝土強度等級宜在C20—C40范圍內使用。2）截面的彎矩調幅系數(shù)一般不宜超過0.25。3）彎矩調整后的梁端截面受壓區(qū)高度不應超過0.25，也不宜小于0.10。4）調整后的結構內力必須滿足靜力平衡條件。5）為了防止內力重分布前發(fā)生剪切破壞，在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段適當增加箍筋數(shù)量。6)按彎矩調幅法設計的結構，必須滿足正常使用階段變形及裂縫寬度的要求，在使用階段不應出現(xiàn)塑性鉸。４．廠房整體空間作用的程度主要取決于屋蓋的水平剛度，荷載類型，山墻剛度和間距。５．什么情況下設縫，方式有哪些？

變形縫定義

沉降縫、伸縮縫和防震縫統(tǒng)稱為變形縫。通常沉降縫、伸縮縫和防震縫被用作將房屋分成若干個獨立部分，從而消除沉降差、溫度和收縮應力以及體型復雜對結構帶來的危害。

沉降縫

沉降縫是將該不同部分的結構從頂?shù)交A整個斷開，使各部分自由沉降，以避免由于沉降差引起的附加應力對結構的危害。在下列情況下，宜考慮設置沉降縫：

⑴ 建筑主體結構高度懸殊，重量差別過大；⑵ 地基不均勻；⑶ 同一建筑結構不同的單元采用不同基礎形式；⑷ 上部結構采用不同的結構形式或結構體系的交接處。

.伸縮縫 伸縮縫即溫度縫，是在建筑物的平面尺寸較大時，為釋放結構中由于溫度變化和混凝土干縮而產(chǎn)生的內力而設置的。設置伸縮縫的方法，應從基礎頂面開始，將兩個溫度區(qū)段的上部結構構件完全分開，并留有一定的寬度，使上部結構在溫度變化時，水平方向可以自由的發(fā)生變形！

防震縫 為了避免震害，可采用設置防震縫的辦法，將平面和體型復雜的高層建筑，分成若干個比較規(guī)則、整齊和均勻的獨立結構單元。在下列情況下，宜設防震縫：⑴ 當建筑平面突出部分較長，而又未采取有效措施時； ⑵ 房屋有較大錯層時；⑶ 房屋各部分結構剛度或荷載相關懸殊時；⑷ 地基不均勻，各部分沉降相差過大時.６．影響墻柱高厚比的因素？

1.）砂漿強度等級2）砌體截面剛度3）砌體類型4）構件重要性和房屋使用情況5）構造柱間距及截面6）橫墻間距7）支撐條件 ７．水泥砂漿與混合砂漿的區(qū)別？

1)混合砂漿的可塑性要比水泥砂漿的可塑性好

2)水泥砂漿的流動性較差所以同一強度等級的混合砂漿砌筑的砌體強度要比想要純水泥的砌體高

８． 雨蓬的作用和破壞類型

1）作用：支撐雨蓬板和兼作過梁2)破壞類型：雨篷板在支撐處截面的受彎破壞 雨篷梁受彎剪扭作用發(fā)生破壞整體傾覆破壞

９．牛腿柱的破壞形態(tài)：彎壓破壞斜壓破壞剪切破壞１０．為了避免發(fā)生沖切破壞基礎應該具有足夠的高度，使角椎體沖切面以外由地面土凈反力所產(chǎn)生的沖切力不應大于沖切面上混凝土所能夠承受的沖切力

１１．砂漿的三性：耐久性可塑性保水性 １２．結構的可靠度： 安全性 適用性 和耐久性

１３．砌體局部受壓分幾種破壞形態(tài)1）因縱裂縫發(fā)展而引起的破壞2）劈裂破壞3）與墊板直接接觸砌體局部破壞

１４．當主梁的負鋼筋為單排時h0=h-(50---60)當為雙排時取h0=h-(70----80)１５．為了防止局部應力產(chǎn)生的主拉應力在梁部產(chǎn)生斜裂縫，應設置附加吊筋和箍筋

１６．屋蓋結構分為有檁體系和無檁體系１７． 活荷載不利的布置情況？

1》求某跨中最大正彎矩時、除必須在該跨布置活荷載外、每個一跨也應布置活荷載、2》求某跨中最小彎矩時（或負彎矩）、該跨不布置活荷載、而在左右跨布置活荷載、然后隔跨布置、3》求某支座截面最大負彎矩時、應在該支座左右兩跨布置活荷載、然后隔跨布置、4》求某支座的最大剪力時、應在該支座左右兩跨布置活荷載、然后隔跨布置、１８．砌體所用砂漿的基本要求

1》砂漿應符合砌體強度及耐久性要求。

2》砂漿的可塑性應保證在砌筑的時候很容易而且較均勻的鋪開、提高砌體的砌體的強度及施工效率、3》砂漿具有足夠的保水性、１９． 砌體的受壓應力狀態(tài)？或者 為什么砌體抗壓強度低于砌塊？

1》由于磚本身的形狀不完全規(guī)則、平整，灰縫的厚度和密實性不均勻、使得單塊磚在砌體內并不是均勻受壓，而是處于受彎和受剪狀態(tài)、2》砌體橫向變形時、磚與砂漿存在交互作用、3》彈性地基梁的作用、4》豎向灰縫的應力集中、２０． 影響砌體結構抗壓強度的因素

1》砌塊和砂漿的強度等級2》砌塊的尺寸和形狀3》砂漿的流動性、保水性、及彈性模量的影響4》砌筑質量和灰縫的厚度

２１．內力組合注意事項：

１每次內力組合時，都必須考慮恒荷載產(chǎn)生的內力。

２每次內力組合時，只能以一種內力（如M

可變荷載的取舍，max或Nmax或Ｎ并求得與其相應的其余兩種內min）為目標老決定力。

３在吊車豎向荷載中，同一柱的同一側牛腿上有Dmax或D

min作用，兩者只能選擇一種參加組合。４吊車橫向水平荷載T

內的兩個柱子上，向左或向右，組合時只能選取max同時作用在同一跨

其中一個方向。５在同一跨內D

max和D與TD

max不一定同

時發(fā)生，故組合時，不一定要組合T

max或Dmin產(chǎn)生的內力

Nmax產(chǎn)生的內力。

６當以為在風荷載及吊車荷載作用下，軸力Ｎ為零，雖max

或Ｎ為目標進行內力組合時，因

然將其組合并不改變組合目標，但可使彎矩Ｍ值增大或減小，故要取相應可能產(chǎn)生的最大正彎矩或最大負彎矩的內力項。

７風荷載有向左，向右吹兩種情況，只能選擇一種風向參加組合。

８由于多臺吊車同事滿載的可能性很小，所以那個多臺吊車參與組合時，吊車豎向荷載和水平荷載作用下的內力應乘以表３－１１規(guī)定的荷載折減系數(shù)。

２２．現(xiàn)澆樓蓋形式：單向板肋梁樓蓋。雙向板肋梁樓蓋，無梁樓蓋，密肋樓蓋，井式樓蓋。２３．單向板肋梁樓蓋平面布置方案：（１）主梁沿橫向２）主梁沿縱向３）只布置次梁

２４．單向板計算跨度：１）彈性：支座間距離２）塑性：凈跨

２５．采用折算荷載以考慮。支座的轉動約束作用

２６．影響塑性鉸轉動能力的因素：主要為鋼筋種類，受拉縱筋配筋率以及混凝土的極限壓縮變形

２７．樓梯類型：梁式樓梯，板式樓梯，折板懸挑式和螺旋式樓梯

２８．整體式樓梯：為了防止板面出現(xiàn)裂縫，應在斜板上部布置適量的附加鋼筋伸出支座長度為Ｌ/４２９．單廠的支撐作用n

：１）保證廠房結構構件的穩(wěn)定和日常工作２）增強廠房的整體穩(wěn)定和空間剛度３）傳遞水平荷載給主要承重構件。３０．柱間支撐包括：上柱柱間支撐一般設在伸縮區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間以及伸縮縫區(qū)段中央或鄰近中央的柱間。下柱柱間支撐設在伸縮縫區(qū)段中部與上柱柱間支撐相應的位置。

３１．屋面板采用三點焊接，形成水平剛度較大的屋蓋結構

３２．等高排架：是指各柱的柱頂標高相等，或雖柱頂標高不等，但柱頂由傾斜的橫梁相連的排架。

３３．廠房的整體空間作用：排架與排架，排架與山墻之間的相互制約作用。其作用程度主要取決于屋蓋的水平剛度，荷載類型，山墻剛度和間距等吊車荷載作用下廠房的內力分析，需考慮其整體空間作用。１．塑性鉸：適筋梁（或柱，當主要是梁）受拉縱筋屈服后，截面可以有較大轉角，形成類似于

鉸一樣的效果。稱作塑性鉸。

２．塑性鉸的特點：1）塑性鉸實際上不是集中于一個截面，而是具有一定長度的塑性變形區(qū)域，為了簡化分析，可認為塑性鉸是一個截面。2）塑性鉸能承受彎矩，等于截面屈服彎矩，作為理想彈塑性考慮，3）對于單筋受彎構件，塑性鉸只能沿彎矩作用方向，繞不斷上升的中和軸單向轉動，相反方向則不能轉動4）塑性鉸的轉動能力受到配筋率等的限制，與理想鉸相比，可

轉動的轉角值較小。

３．彎矩調幅法進行結構承載能力極限狀態(tài)計算時,須遵循的規(guī)定：1)受力鋼筋宜采用HPB235,HRB335,HRB400,RRB400級熱軋鋼筋；混凝土強度等級宜在C20—C40范圍內使用。2）截面的彎矩調幅系數(shù)一般不宜超過0.25。3）彎矩調整后的梁端截面受壓區(qū)高度不應超過0.25，也不宜小于0.10。4）調整后的結構內力必須滿足靜力平衡條件。5）為了防止內力重分布前發(fā)生剪切破壞，在可能產(chǎn)生塑性鉸的區(qū)段適當增加箍筋數(shù)量。6)按彎矩調幅法設計的結構，必須滿足正常使用階段變形及裂縫寬度的要求，在使用階段不應出現(xiàn)塑性鉸。４．廠房整體空間作用的程度主要取決于屋蓋的水平剛度，荷載類型，山墻剛度和間距。５．什么情況下設縫，方式有哪些？

變形縫定義

沉降縫、伸縮縫和防震縫統(tǒng)稱為變形縫。通常沉降縫、伸縮縫和防震縫被用作將房屋分成若干個獨立部分，從而消除沉降差、溫度和收縮應力以及體型復雜對結構帶來的危害。

沉降縫

沉降縫是將該不同部分的結構從頂?shù)交A整個斷開，使各部分自由沉降，以避免由于沉降差引起的附加應力對結構的危害。在下列情況下，宜考慮設置沉降縫：

⑴ 建筑主體結構高度懸殊，重量差別過大；⑵ 地基不均勻；⑶ 同一建筑結構不同的單元采用不同基礎形式；⑷ 上部結構采用不同的結構形式或結構體系的交接處。

.伸縮縫 伸縮縫即溫度縫，是在建筑物的平面尺寸較大時，為釋放結構中由于溫度變化和混凝土干縮而產(chǎn)生的內力而設置的。設置伸縮縫的方法，應從基礎頂面開始，將兩個溫度區(qū)段的上部結構構件完全分開，并留有一定的寬度，使上部結構在溫度變化時，水平方向可以自由的發(fā)生變形！

防震縫 為了避免震害，可采用設置防震縫的辦法，將平面和體型復雜的高層建筑，分成若干個比較規(guī)則、整齊和均勻的獨立結構單元。在下列情況下，宜設防震縫：⑴ 當建筑平面突出部分較長，而又未采取有效措施時； ⑵ 房屋有較大錯層時；⑶ 房屋各部分結構剛度或荷載相關懸殊時；⑷ 地基不均勻，各部分沉降相差過大時.６．影響墻柱高厚比的因素？

1.）砂漿強度等級2）砌體截面剛度3）砌體類型4）構件重要性和房屋使用情況5）構造柱間距及截面6）橫墻間距7）支撐條件 ７．水泥砂漿與混合砂漿的區(qū)別？

1)混合砂漿的可塑性要比水泥砂漿的可塑性好

2)水泥砂漿的流動性較差所以同一強度等級的混合砂漿砌筑的砌體強度要比想要純水泥的砌體高

８． 雨蓬的作用和破壞類型

1）作用：支撐雨蓬板和兼作過梁2)破壞類型：雨篷板在支撐處截面的受彎破壞 雨篷梁受彎剪扭作用發(fā)生破壞整體傾覆破壞

９．牛腿柱的破壞形態(tài)：彎壓破壞斜壓破壞 剪切破壞１０．為了避免發(fā)生沖切破壞基礎應該具有足夠的高度，使角椎體沖切面以外由地面土凈反力所產(chǎn)生的沖切力不應大于沖切面上混凝土所能夠承受的沖切力

１１．砂漿的三性：耐久性可塑性保水性 １２．結構的可靠度： 安全性 適用性 和耐久性

１３．砌體局部受壓分幾種破壞形態(tài)1）因縱裂縫發(fā)展而引起的破壞2）劈裂破壞3）與墊板直接接觸砌體局部破壞

１４．當主梁的負鋼筋為單排時h0=h-(50---60)當為雙排時取h0=h-(70----80)１５．為了防止局部應力產(chǎn)生的主拉應力在梁部產(chǎn)生斜裂縫，應設置附加吊筋和箍筋

１６．屋蓋結構分為有檁體系和無檁體系１７． 活荷載不利的布置情況？

1》求某跨中最大正彎矩時、除必須在該跨布置活荷載外、每個一跨也應布置活荷載、2》求某跨中最小彎矩時（或負彎矩）、該跨不布置活荷載、而在左右跨布置活荷載、然后隔跨布置、3》求某支座截面最大負彎矩時、應在該支座左右兩跨布置活荷載、然后隔跨布置、4》求某支座的最大剪力時、應在該支座左右兩跨布置活荷載、然后隔跨布置、１８．砌體所用砂漿的基本要求

1》砂漿應符合砌體強度及耐久性要求。

2》砂漿的可塑性應保證在砌筑的時候很容易而且較均勻的鋪開、提高砌體的砌體的強度及施工效率、3》砂漿具有足夠的保水性、１９． 砌體的受壓應力狀態(tài)？或者 為什么砌體抗壓強度低于砌塊？

1》由于磚本身的形狀不完全規(guī)則、平整，灰縫的厚度和密實性不均勻、使得單塊磚在砌體內并不是均勻受壓，而是處于受彎和受剪狀態(tài)、2》砌體橫向變形時、磚與砂漿存在交互作用、3》彈性地基梁的作用、4》豎向灰縫的應力集中、２０． 影響砌體結構抗壓強度的因素

1》砌塊和砂漿的強度等級2》砌塊的尺寸和形狀3》砂漿的流動性、保水性、及彈性模量的影響4》砌筑質量和灰縫的厚度

２１．內力組合注意事項：

１每次內力組合時，都必須考慮恒荷載產(chǎn)生的內力。

２每次內力組合時，只能以一種內力（如M

可變荷載的取舍，max或Nmax或Ｎ并求得與其相應的其余兩種內min）為目標老決定力。

３在吊車豎向荷載中，同一柱的同一側牛腿上有Dmax或D

min作用，兩者只能選擇一種參加組合。４吊車橫向水平荷載T

內的兩個柱子上，向左或向右，組合時只能選取max同時作用在同一跨

其中一個方向。５在同一跨內D

max和D與TD

max不一定同

時發(fā)生，故組合時，不一定要組合T

max或Dmin產(chǎn)生的內力

Nmax產(chǎn)生的內力。

６當以為在風荷載及吊車荷載作用下，軸力Ｎ為零，雖max

或Ｎ為目標進行內力組合時，因

然將其組合并不改變組合目標，但可使彎矩Ｍ值增大或減小，故要取相應可能產(chǎn)生的最大正彎矩或最大負彎矩的內力項。

７風荷載有向左，向右吹兩種情況，只能選擇一種風向參加組合。

８由于多臺吊車同事滿載的可能性很小，所以那個多臺吊車參與組合時，吊車豎向荷載和水平荷載作用下的內力應乘以表３－１１規(guī)定的荷載折減系數(shù)。

２２．現(xiàn)澆樓蓋形式：單向板肋梁樓蓋。雙向板肋梁樓蓋，無梁樓蓋，密肋樓蓋，井式樓蓋。２３．單向板肋梁樓蓋平面布置方案：（１）主梁沿橫向２）主梁沿縱向３）只布置次梁

２４．單向板計算跨度：１）彈性：支座間距離２）塑性：凈跨

２５．采用折算荷載以考慮。支座的轉動約束作用

２６．影響塑性鉸轉動能力的因素：主要為鋼筋種類，受拉縱筋配筋率以及混凝土的極限壓縮變形

２７．樓梯類型：梁式樓梯，板式樓梯，折板懸挑式和螺旋式樓梯

２８．整體式樓梯：為了防止板面出現(xiàn)裂縫，應在斜板上部布置適量的附加鋼筋伸出支座長度為Ｌ/４２９．單廠的支撐作用n

：１）保證廠房結構構件的穩(wěn)定和日常工作２）增強廠房的整體穩(wěn)定和空間剛度３）傳遞水平荷載給主要承重構件。３０．柱間支撐包括：上柱柱間支撐一般設在伸縮區(qū)段兩端與屋蓋橫向水平支撐相對應的柱間以及伸縮縫區(qū)段中央或鄰近中央的柱間。下柱柱間支撐設在伸縮縫區(qū)段中部與上柱柱間支撐相應的位置。

３１．屋面板采用三點焊接，形成水平剛度較大的屋蓋結構

３２．等高排架：是指各柱的柱頂標高相等，或雖柱頂標高不等，但柱頂由傾斜的橫梁相連的排架。

３３．廠房的整體空間作用：排架與排架，排架與山墻之間的相互制約作用。其作用程度主要取決于屋蓋的水平剛度，荷載類型，山墻剛度和間距等吊車荷載作用下廠房的內力分析，需考慮其整體空間作用。

第四篇：材料結構與性能試題-答案

材料結構與性能試題

1、高分子結構特點：包括近程結構和遠程結構。

近程包括原子種類和排列、結構單元鏈接方式、支化與交聯(lián)、序列結構和構型。

原子種類和排列：碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機高分子、梯形和雙螺旋形高分子、端基。

結構單元鏈接方式：是指結構單元在高分子鏈中的聯(lián)結方式，如頭—尾、頭—頭、尾—尾等。支化與交聯(lián)：支化破壞了分子的規(guī)整性，故結晶度大大降低。交聯(lián)是指高分子鏈之間通過支鏈連接成一個空間三維網(wǎng)狀結構。

序列結構：以A、B兩種單體單元所構成的共聚物為例，按連接方式可分為：交替共聚物、無規(guī)共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物。

構型：指分子中由化學鍵所固定的原子在空間的幾何排列。

遠程結構包括高分子鏈的大小和形態(tài)。

高分子鏈的大?。ㄙ|量）包括相對分子質量(分子量)和相對分子質量分布(分子量分布)。高分子鏈的形態(tài)(構象)：由于單鍵內旋轉而產(chǎn)生的分子在空間的不同形態(tài)。

工程塑料ABS：由丙稀腈，丁二烯和苯乙烯的三元接枝共聚物，因此兼具三種組分的特性：質硬、耐腐蝕、提高制品的拉伸強度和硬度。

SBS嵌段共聚物：由陰離子聚合法制得的苯乙烯與丁二烯的共聚物。聚丁二烯（PB）常溫下是橡膠，聚苯乙烯（PS）則是硬性塑料，二者不相容，因此是兩相結構。PB相形成連續(xù)的橡膠相，PS則形成微區(qū)分散于樹脂中對PB起交聯(lián)作用.丁苯橡膠SBR：是由苯乙烯與丁二烯在BPO或氧化還原引發(fā)劑作用下，按照自由基聚合機理得到的無規(guī)共聚物。

2、答:非晶態(tài)聚合物典型的熱--機械曲線如下圖，存在兩個斜率突變區(qū)，這兩個突變區(qū)把熱-機械曲線分為三個區(qū)域，分別對應于三種不同的力學狀態(tài)，三種狀態(tài)的性能與分子運動特征各有不同。

III II 形變I

在區(qū)域I，溫度低，鏈段運動被凍結，只有側基、鏈節(jié)、鏈長、鍵角等的局部運動，因此聚合物在外力作用下的形變小，具有胡克彈性行為：形變在瞬間完成，當外力除去后，形變又立即恢復，表現(xiàn)為質硬而脆，這種力學狀態(tài)與無機玻 溫度 璃相似，稱為玻璃態(tài)。

隨著溫度的升高，鏈段運動逐漸“解凍”，形變逐漸增大，當溫度升高到某一程度時，鏈段運動得以充分發(fā)展，形變發(fā)生突變，進入?yún)^(qū)域II，這時即使在較小的外力作用下，也能迅速產(chǎn)生很大的形變，并且當外力除去后，形變又可逐漸恢復。這種受力能產(chǎn)生很大的形變，除去外力后能恢復原狀的性能稱高彈性，相應的力學狀態(tài)稱高彈態(tài)。

由玻璃態(tài)向高彈態(tài)發(fā)生突變的區(qū)域叫玻璃化轉變區(qū)，玻璃態(tài)開始向高彈態(tài)轉變的溫度稱為玻璃化轉變溫度（glass temperature)，以Tg表示。

當溫度升到足夠高時，在外力作用下，由于鏈段運動劇烈，導致整個分子鏈質量中心發(fā)生相對位移，聚合物完全變?yōu)檎承粤黧w，其形變不可逆，這種力學狀稱為粘流態(tài)。高彈態(tài)開始向粘流態(tài)轉變的溫度稱為粘流溫度，以Tf表示，其間的形變突變區(qū)域稱為粘彈態(tài)轉變區(qū)。分子量越大，Tf越高。交聯(lián)聚合物由于分子鏈間有化學鍵連接，不能發(fā)生相對位移，不出現(xiàn)粘流態(tài)。

因此玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)稱為無定形聚合物的力學三態(tài)。

3、答：高彈性的特點：

①彈性模量小，比其它固體物質小得多，如：鋼：20000MPa(2×10）;（１公斤／m㎡=9.807MPa)，PE: 200MPa 結晶物； PS:2500MPa;橡膠: 0.2-8MPa.②形變量大?？蛇_1000%,一般在500%左右,而普通金屬材料的形變量＜1％。③彈性模量隨溫度上升而增大，溫度升高，鏈段運動加劇，回縮力增大，抵抗變形的能力升高。

④高彈形變有時間依賴性——力學松弛特性，高彈形變時分子運動需要時間 ⑤形變過程有明顯的熱效應，橡膠：拉伸——放熱；回縮——吸熱

高彈性的本質：高彈性是由熵變引起的，在外力作用下，橡膠分子鏈由卷曲狀態(tài)變?yōu)樯煺範顟B(tài)，熵減小，當外力移去后，由于熱運動，分子鏈自發(fā)地趨向熵增大的狀態(tài)，分子鏈由伸展再回復卷曲狀態(tài)，因而形變可逆。

高彈性的熱力學分析： ⑴高彈形變的熱力學方程

外力下發(fā)生高彈形變，除去外力后又可恢復原狀，即形變是可逆的，因此可用熱力學第一定律和第二定律進行分析。對輕度交聯(lián)橡膠在等溫（dT=0）下拉伸。物理意義:外力作用在橡膠上使橡膠的內能隨伸長變化、使橡膠的熵變隨伸長變化。

⑵熵彈性的分析。橡膠拉伸時，內能幾乎不變，主要引起熵變，因此稱高彈性為熵彈性。熱力學分析得到的一條重要的結論：彈性力主要來自熵的貢獻，故稱橡膠彈性——熵彈性。

⑶交聯(lián)橡膠的統(tǒng)計理論。橡膠不交聯(lián)，幾乎沒有使用價值，因此研究交聯(lián)橡膠的高彈形變具有重要的實際意義。統(tǒng)計理論討論的是橡膠彈性問題的核心——形變過程中突出的熵效應，而忽略內能的貢獻。

4、答：⑴室溫下介電常數(shù)氯丁橡膠幾乎是聚氯乙烯的3倍，因此室溫下氯丁橡膠的介電常數(shù)大。⑵這些主鏈含極性基團或極性基團與主鏈硬鏈接的聚合物，當溫度提高到玻璃化溫度Tg以上時，其介電常數(shù)將大幅度地升高，聚氯乙烯的介電常數(shù)將從3.5增加到15，因此PVC的介電常數(shù)會增大。

5、答：⑴小尺寸效應：隨著顆粒尺寸的量變，在一定條件下會引起顆粒性質的質變。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。當粒子的尺度與光波波長、德波羅意波長及超導態(tài)的相干長度或透射深度等物理特性尺寸相當或更小時晶體周期性的邊界條件將被破壞，非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面層附近原子密度減小，導致聲、光、電磁、熱力學等均呈現(xiàn)新的尺寸效應。

對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質。①特殊的光學性質②特殊的熱學性質③特殊的磁學性質④特殊的力學性質。

⑵表面效應：球狀顆粒的表面積與直徑的平方成正比，體積與直徑的立方成正比，故其比表面積與直徑成反比。對半徑為r的球狀超微顆粒而言，設原子直徑為a，則表面原子所占的百分比例大體上為a／r。對于普通物質，a＜＜r，表面原子所占比例很小，其呈現(xiàn)的性質對整個物質的性質沒多大影響。而對于納米顆粒，不能忽視表面性質。在更一般的情況下，納米顆粒不可能是理想的球形，表面原子的影響就會更大，這就是人們所稱的表面效應。

⑶量子尺寸效應（久保效應）：當粒子的尺寸降到一定值時金屬費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變?yōu)榉至ⅲx散）能級的現(xiàn)象、納米半導體微粒存在不連續(xù)的最高被占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級和能隙變寬現(xiàn)象均稱為量子尺寸效應。

⑷宏觀量子隧道效應：微觀粒子具有粒子性又具有波動性，因此具有貫穿勢壘的能力，稱之為隧道效應。近年來科學家們發(fā)現(xiàn)，一些宏觀量如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等也具有隧道效應，它們可以貫穿宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化，故稱為宏觀量子隧道效應。

6、陶瓷材料加工主要分粉體合成、成型和燒結三步。

制備粉體的方法主要有液相法、固相法和氣相法三種。液相法的缺點是：存在硬團聚、粒徑大小不均勻、純度低以及性能不穩(wěn)定。固相法的缺點是：反應只在相界面進行，隨后擴散過程困難；難得到純相體系；反應容器污染容器。

成型方法分干法成型、塑性成型和料漿成型。干法又分為干壓和等靜壓成型。干壓的缺點是：各向異性；不適于尺寸大、形狀復雜制品的設計；設備、模具費用較高。等靜壓成型缺點是：工藝效率較低，設備昂貴。先進陶瓷塑性成型方法主要有注射成型和擠出成型兩種。注射成型缺點是：生產(chǎn)周期長、金屬模具設計困難、費用昂貴等。擠出成型缺點是：物料強度低、容易變形；表面凹坑和起泡；開裂及內部裂紋；模具制造成本高；導致燒結收縮大。料漿成型主要分為注漿成型和流延成型兩種。注漿成型缺點是：成型形狀粗糙；注漿時間較長，勞動強度大；不易實現(xiàn)自動化；缺陷多，外觀尺寸精度低。流延成型缺點是：有機溶劑具有一定的毒性，使生產(chǎn)條件惡化并造成環(huán)境污染；生產(chǎn)成本較高。

燒結方法主要有無壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結、微波燒結、SPS和反應燒結。熱壓燒結缺點是：熱壓爐非常昂貴，而且難以實現(xiàn)連續(xù)化大批量生產(chǎn)。微波燒結的缺點是：設備昂貴，需要專門設計；難于維持某個精確溫度；有時會與不希望的雜質反應或與絕熱層相污染；微波透明型材料很難被加熱，不良熱導體內部會形成大的溫度梯度導致非均勻加熱。SPS和熱等靜壓燒結的缺點都是成本太高。反應燒結的缺點是：工藝過程復雜；成本高；素坯易開裂。

7、答：高分子不是由單一分子量的化合物所組成，即使是一種“純粹”的高分子，也是由化學組成相同、分子量不等、結構不同的同系聚合物的混合物所組成。這種高分子的分子量不均一(即分子量大小不

一、參差不齊）的特性，就稱為分子量的多分散性。

高分子分子量多分散性的表示方法：

①以分子量分布指數(shù)表示，即質均分子量與數(shù)均分子量的比值，Mw / Mn

Mw / Mn 分子量分布情況 1 均一分布

接近1(1.5-2）分布較窄

遠離 1(20-50)分布較寬 ②以分子量分布曲線表示。以被分離的各級分的質量分率對平均分子量作圖，得到分子量質量分率分布曲線。可通過曲線形狀，直觀判斷分子量分布的寬窄。綠線：分子量分布較寬，即分散程度大；紅線：分子量分布較窄，即分散程度小。影響：分子量分布是影響聚合物性能的因素之一，分子量過高的部分使聚合物強度增加，但加工成型時塑化困難;低分子量部分使聚合物強度降低，但易于加工;不同用途的聚合物應有其合適的分子量分布:合成纖維是分子量分布易窄，而塑料薄膜和橡膠則分子量分布較寬。

第五篇：水泥與混凝土的研究

水泥與混凝土的研究

一種模擬鋼纖維鋼筋自密實混凝土抗拉行為的完整方法 摘要：目前的工作是繼續(xù)進行試驗和數(shù)字的研究。此研究是為了推廣一種能夠模仿鋼纖維鋼筋自密實混凝土的抗拉行為的數(shù)顯工具而進行的。鋼纖維鋼筋自密實混凝土被視為一種兩相材料。其中，自密實混凝土基質的非線性材料行為由一種三維的涂有油漆的一種帶裂痕的模具而模擬，而鋼纖維則被認為是一種嵌入的短的纜索，并以一種蒙特卡羅的方式分布于自密實混凝土基質中。鋼纖維中的內應力是由源于實行的纖維拔出試驗的加壓與卸載原理來獲得的。這種數(shù)顯方案的效果是通過所做的模擬抗拉行為的實驗來評定的。這種數(shù)字模擬方法顯示出與試驗結果很好的吻合。

關鍵詞：鋼纖維鋼筋自密實混凝土

微觀力學

抗拉性能

有限元分析

正文

1、介紹

在鋼纖維鋼筋自密實混凝土中，SFRC，鋼纖維和基質是通過一個微弱的界面聯(lián)接在一起的，此界面行為對于理解和精確模擬SFRC的一種建模的鋼纖維加強拉伸性能綜合辦法自密實混凝土

V.M.C.F.庫尼亞，丙，J.O.A.O.巴羅斯，丙，和J.薩納-克魯茲，?

一ISISE，工程部，科學與技術學院，對重點稅源監(jiān)控操作系統(tǒng)-蒙特斯é奧拓杜羅，維拉真實，葡萄牙UTAD大學

b結構分部，DEP的保護。土木工程，米尼奧，Guimar?es的大學，葡萄牙 ? ISISE，可持續(xù)性和結構工程學會創(chuàng)新

摘要

目前的工作恢復進行的實驗和數(shù)值研究為一個數(shù)值模擬工具鋼纖維拉伸行為能力的發(fā)展而加強自密實混凝土（SFRSCC）。SFRSCC假定為兩相材料，其中鱗狀細胞癌基質非線性材料的行為是由三維彌散裂縫模型為藍本，并假定鋼纖維作為嵌入在SCC的矩陣根據(jù)蒙特卡羅方法分布短電纜。在鋼纖維的內力取自執(zhí)行的纖維拉拔試驗得出的應力滑法。這一戰(zhàn)略的表現(xiàn)被評為數(shù)值模擬拉伸試驗所進行。數(shù)值模擬表明與實驗結果相吻合。關鍵詞：鋼纖維自密實混凝土;細觀力學（c）條;拉伸屬性（C），有限元分析

（三）