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重庆大学精品课程 土木工程材料（建筑材料） 习 题 集 吴芳 吴建华等编 2007 年 10 月 绪 论 1、简述土木工程建设中控制材料质量的方法与过程。 2、简述土木工程材料课程学习的基本方法与要求，实验课学习的意 义。 3、综述土木工程材料的发展趋势。 1 土木工程材料的基本性质 1、名词解释：表观密度、孔隙率、耐水性、抗渗性、抗冻性。 2、石灰岩的密度和石灰岩碎石的表观密度有何不同？天然含水量的大 小对碎石的表观密度是否有影响？为什么？ 3、材料的强度与强度等级的关系如何？影响材料强度测试结果的试验 条件有哪些？怎样影响？ 4、评价材料热工性能的常用参数有哪几个？要保持建筑物室内温度的 稳定性并减少热损失，应选用什么样的建筑材料？ 5、亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的，举例说明怎样改变材料的 亲水性与憎水性？ 6、普通粘土砖进行抗压实验，浸水饱和后的破坏荷载为 183kN，干燥 状态的破坏荷载为 207kN（受压面积为 115mm120mm），问此砖是 否宜用于建筑物中常与水接触的部位？ 7、某岩石的密度为 2.75g/cm3，孔隙率为 1.5%；今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆密 度为 1560kg/m3。试求此岩石的表观密度和碎石的空隙率。 8、质量为 3.4kg，容积为 10L 的容量筒装满绝干石子后的总质量为 18.4kg。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒功注入水 4.27kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为 18.6kg（含 筒重）。求该石子的吸水率，表观密度，堆积密度，开口孔隙率。 2 天然石材 1、名称解释：石材的“耐磨性” 2、岩石按成因可分为哪几类？举例说明。 3、什么是矿物？什么是岩石/ 4、什么是岩石的结构？什么是岩石的构造？ 5、为什么多数大理石不可以用于室外？哪些大理石可用于室外？ 6、选择天然石材应考虑哪些原则？为什么？ 3 气硬性胶凝材料 1、名称解释：胶凝材料；气硬性胶凝材料；水硬性胶凝材料；建筑石 膏；石灰的“陈伏”；水玻璃模数 2、从建筑石膏凝结硬化形成的结构，说明石膏为什么强度较低、耐水 性差，而绝热性和吸声性较好？ 3、建筑石膏的特性有哪些？土木工程对建筑石膏的主要技术要求是什 么？ 4、石灰的主要技术性能有哪些？其主要用途有哪些？ 5、过火石灰的膨胀对石灰的使用及工程质量十分不利，而建筑石膏体 积膨胀却是石膏的一大优点，这是为什么？ 6、某多层住宅楼室内抹灰 采用的是石灰砂浆，交付使用后逐渐出现墙面普遍鼓包开裂，试分析起 原因。欲避免这种事故发生，应采取什么措施？ 7、在没有检验仪器的条件下，欲初步鉴别一批生石灰的质量优劣，问 可采取什么简易方法？ 8、何谓水玻璃的模数？水玻璃的模数和密度对水玻璃的粘结力有何影 响？ 9、硬化后的水玻璃具有哪些性质？水玻璃在工程中有何用途？ 4水泥 1、名称解释：活性混合材；非活性混合材；初凝时间；终凝时间；体 积安定性不良；火山灰反应 2、硅酸盐水泥的主要矿物成分是什么？这些矿物的特性如何？硅酸盐 水泥的水化产物有哪些？ 3、试说明以下各条的原因：(1)制造硅酸盐水泥时必须掺入适量的石 膏；(2)水泥粉磨必须具有一定的细度；(3)水泥体积安定性必须合 格；(4)测定水泥强度等级、凝结时间和体积安定性时，均必须采用规定 加水量。 4、现有甲、乙两个品种的硅酸盐水泥熟料，其矿物组成如下表所示。 若用它们分别制成硅酸盐水泥，试估计其强度发展情况，说明其水化放 热的差异，并阐述其理由。 品种及主要矿物成分 熟料矿物组成 （%） C3SC2SC3AC4AF 甲56201113 乙4431718 5、硅酸盐水泥腐蚀的类型有哪几种？各自的腐蚀机理如何？指出防止 水泥石腐蚀的措施。 6、引起硅酸盐水泥安定性不良的原因有哪些？各 如何检验？建筑工程使用安定性不良的水泥有何危害？水泥安定性不合 格怎么办？ 7、活性混合材料产生硬化的条件是什么？ 8、有下列混凝土构件和工程，试分别选用合适的水泥品种，并说明选 用的理由： （1）现浇混凝土楼板、梁、柱；（2）采用蒸汽养护的混 凝土预制构件；（3）紧急抢修的工程或紧急军事工程；（4）大体积混 凝土坝和大型设备基础；（5）有硫酸盐腐蚀的地下工程； （6）高炉基础；（7）海港码头工程；（8）道路工程。 9、某工地建筑材料仓库存有白色胶凝材料三桶，原分别标明为磨细生 石灰、建筑石膏和白水泥，后因保管不善，标签脱落，问可用什么简易 方法来加以辨认？ 10、做硅酸盐水泥的强度等级评定，在抗折试验机 和压力试验机上的试验结果读数如下表，试评定其强度等级。 抗折破坏荷载（N）抗压破坏荷载（kN） 龄期3 天28 天3 天28 天 试验结果读 数 14003100 56 58 110 130 19003300 60 70 137 150 18003200 58 62 136 137 5 混凝土 1、名称解释：水灰比；骨料的坚固性；颗粒级配；细度模数；压碎指 标；砂率；和易性；标准养护；标准立方体抗压强度；立方体抗压强度 标准值；混凝土徐变；掺合料；外加剂；减水剂；碱骨料反应。 2、普通混凝土是由哪些材料组成的，它们在混凝土凝结硬化前后各起 什么作用？ 3、对混凝土用砂为何要提出级配要求？两种砂的细度模数 相同，级配是否相同？反之，如果级配相同，其细度是否相同？ 4、配 制混凝土选择石子大粒径应从哪些方面考虑？ 5、影响新拌混凝土和易性的主要因素有哪些？各是如何影响的？ 6、什么是合理砂率？合理砂率有何技术及经济意义？ 7、在测定新拌混凝土的和易性时，可能会出现以下四种情况：（1）流 动性比所要求的较小；（2）流动性比所要求的较大；（3）流动性比所 要求的较小，且粘聚性也差；（4）流动性比所要求的较大且粘聚性、 保水性也差。试问对这四种情况分别采取哪些措施来解决或调整才能满 足要求？ 8、影响混凝土强度的主要因素有哪些？各自是怎样影响的？提高混凝 土强度的主要措施有哪些？ 9、进行混凝土抗压试验时，在下述情况下，试验值将有无变化？如何 变化？ （1）试件尺寸加大；（2）试件高宽比加大；（3）试件受压表 面加润滑剂；（4）试件位置偏离支座中心；（5）加荷速度加快。 10、引起混凝土变形的因素有哪些？ 11、混凝土抗渗性是混凝土耐久性中很重要的性能？提高混凝土抗渗性 的措施有哪些？ 12、混凝土在下列情况下均能导致其产生裂缝，试解 释裂缝产生的原因，并指出主要防止措施。（1）水泥水化热过大； （2）水泥体积安定性不良；（3）混凝土碳化；（4）大气温度变化较 大；（5）碱-骨料反应；（6）混凝土早期受冻；（7）混凝土养护时缺 水；（8）混凝土遭到硫酸盐腐蚀。 13、何谓碱-骨料反应？产生碱-骨料反应的条件是什么？防止措施怎 样？ 14、何谓混凝土减水剂？简述减水剂的作用机理和种类。 15、配制混凝土时掺入减水剂，在下列各条件下可取得什么效果？为什 么？（1）用水量不变时；（2）减水，但水泥用量不变时；（3）减水 又减水泥，但水灰比不变时。 16、简述混凝土配合比设计的四项基本 要求及配合比常用的表示方法。 17、简述混凝土配合比设计的三个基本参数及其各自的确定原则。 18、为什么要控制混凝土的大水灰比和小水泥用量？ 19、高性能混凝土的特点是什么？混凝土达到高性能的措施有哪些？关 键措施是什么？ 20、称取砂样 500g，经筛分析试验称得各号筛的筛余量如下表： 筛孔尺 寸/mm 4.752.361.180.600.300.150.15 筛余量/g3510065509013525 问：（1）此砂是粗砂吗？依据是什么？ （2）此砂级配是否 合格？依据是什么？ 21、混凝土 C20 的配合比为 1:2.2:4.4:0.58(水泥:砂:石:水)，已知砂、石 含水率分别为：3%、 1%。计算 1 袋水泥（50kg）拌制混凝土的加水量。 22、某钢筋混凝土结构，设计要求的混凝土强度等级为 C25，从施工现 场统计得到平均强度 f =31MPa，强度标准差=6MPa。试求：（1）此混凝土的强度保证率 是多少？（2）如要满 足 95%强度保证率的要求，应该采取什么措施？ 6 建筑砂浆 1、名称解释：流动性；保水性。 2、新拌砂浆的和易性的含义是什么？怎样才能提高砂浆的和易性？ 3、配制砂浆时，其胶凝材料和普通混凝土的胶凝材料有何不同？ 4、影响砂浆强度的主要因素有哪些？ 5、何谓混合砂浆？工程中常采用水泥混合砂浆有何好处？为什么要在 抹面砂浆中掺入纤维材料？ 6、一工程砌砖墙，需要制 M5.0 的水泥石灰混合砂浆。现 材料供应如下： 水泥：42.5 强度等级的普通硅酸盐水 泥； 砂：粒径小于 2.5mm，含水率 3%，紧堆密度 1600kg/m3； 石灰膏：表观密度 1300kg/m3。 求 1m3 砂 浆各材料的用量。 7 墙体材料和屋面材料 1、名称解释：石灰爆裂；泛霜；灰砂砖。 2、烧结普通砖的技术性质有哪些内容？ 3、烧结多孔砖和空心砖的强度等级是如何划分的？各有什么用途？为 什么说要大力发展这两种砖？ 4、什么是红砖、青砖、内燃砖？如何鉴别欠火砖和过火砖？ 5、何为烧结普通砖的泛霜和石灰爆裂？它们对砌筑工程有何影响？ 6、试说明普通粘土砖耐久性的内容。 7、如何区分实心砖、多孔砖和空心砖？与普通粘土砖相比它有哪些优 点？ 8、烧结粘土砖在砌筑施工前为什么一定要浇水润湿？ 9、目前所用的墙体材料有哪几种？简述墙体材料的在方向。 10、某工地备用红砖 10 万块，在储存两个月后，尚未砌筑施工就发现 有部分砖自裂成碎块，试解释这是因何原因所致？ 11、提供 10m2 的 240 厚砖墙需用普通粘土砖的计算块数，及砌筑用砂 浆的计算数量？ 8 金属材料 1、名称解释：屈服点；冷加工强化；时效。 2、钢和生铁在化学成分上有何区别？钢按化学成分不同可分为哪些种 类？土木工程中主要用哪些钢种？ 3、什么是钢材的屈强比？其大小对钢材的使用性能有何影响？解释 0.2 的含义。 4、冶炼方法对钢材品质有何影响？何谓镇静钢和沸腾钢？它们有何优 缺点？ 5、伸长率表示钢材的什么性质？如何计算？对同一种钢材来 说，5 和10 哪个值大？为什么？ 6、钢材经冷加工及时效处理后，其机械性能有何变化？工程中对钢筋 进行冷拉、冷拔或时效处理的主要目的是什么？ 7、说明 Q235C 与 Q390D 所属的钢种及各符号的意义。 8、钢材腐蚀的原理与防止腐蚀的措施有哪些？ 9、从新进货的一批钢筋中抽样，并截取两根钢筋做拉伸试验，测得如 下结果：屈服下限荷载分别为 27.8kN，26.8kN；抗拉极限荷载分别为 44.4kN，43.8kN,钢筋公称直径为 12mm，标距为 60mm，拉断时长度 分别为 67.0mm，66.0mm。分别计算这两根钢筋的屈服强度、极限抗拉 强度、屈强比及断后伸长率5。（强度精确到 0.1MPa，伸长率精确到 0.1%）。 9 木材 1、名称解释：木材纤维饱和点；平衡含水率；木材的持久强度；木材 的平衡含水率。 2、试说明木材腐朽的原因。有哪些方法可防止木材腐朽？并说明其原 理。 3、影响木材强度的主要因素有哪些？怎样影响？ 4、木材为何是各项异性材料？ 5、木材干燥时的控制指标是什么？木材在加工制作前为什么一定要进 行干燥处理？ 6、在潮湿的天气里，较重的木材与较轻的木材哪个吸收空气中的水分 多？为什么？ 7、木材的几种强度中其顺纹抗拉强度高，但为何实际用 作受拉构件的情况较少，反而是较多地用于抗弯和承受顺纹抗压？ 8、 胶合板的构造如何？它具有哪些特点？用途怎样？ 9、木材含水率可影响其哪些物理力学性质？工程中可采取哪些措施消 除含水的不利影响？ 10 有机高分子材料 1、名称解释：聚合度；加成聚合；缩合聚合；热塑性高聚物；热固性 高聚物；填料。 2、热塑性高聚物与热固性高聚物各自的特征是什么？ 3、与传统材料相比，建筑塑料有何优缺点？ 4、对胶粘剂的基本要求有哪些？试举三种土木工程中常用的胶粘剂， 并说明其特性与用途。 5、试述涂料的组成成分及它们所起的作用。 6、简述内墙涂料与外墙涂料在功能与性能要求上的区别。 11 防水材料与沥青混合料 1、名称解释：沥青的塑性；温度敏感性；粘滞性；大气稳定性。 2、试述石油沥青的三大组分及其特性。上游沥青的组分与其性质有何 关系？ 3、石油沥青的主要技术性质是什么？各用什么指标表示？影响这些性 质的主要有哪些？ 4、用于道路路面的沥青混合料的技术性质主要有哪些？ 5、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？ 6、对石油沥青进行改性的意义和目的是什么？ 7、主要有哪两类石油沥青改性剂？它们改善了沥青的哪些性能？ 8、某工地需要使用软化点为 85的石油沥青 5t，现有 10 号石油沥青 3.5t，30 号石油沥青 1t 和 60 乙石油沥青 3t。试通过计算确定出三种牌号沥青各需用多少 吨？ 12 绝热材料和吸声隔声材料 1、名称解释：导热系数；温度稳定性；吸声系数。 2、何谓绝热材料？建筑上使用绝热材料有何意义？ 3、试述含水率对绝热材料性能的影响。 4、何谓吸声材料？材料的吸声性能用什么指标表示？ 5、影响绝热材料 绝热性能的因素有哪些？ 6、吸声材料与绝热材料在结构上的区别是什么？为什么？ 7、影响多孔 吸声材料吸声效果的因素有哪些？ 8、为什么不能简单的将一些吸声材料作为隔声材料来用？ 13 装饰材料 1、对装饰材料在外观上有哪些基本要求？ 2、如何选用装饰材料？ 3、建筑陶瓷常用的品种有哪些？各有哪些特性？ 4、浮法玻璃的主要特点是什么？ 答案： 绪论 1、为满足工程设计要求的技术性能及使用条件，使工程适应相应的 使用环境，所用材料性质必须达到相应的技术要求。工程实际中对材料 进行质量控制的方法主要有：通过对材料有关质量文件的书面检验初 步确定其来源及其基本质量状况；对工程拟采用的材料进行抽样验证 试验。根据检验所得的技术指标来判断其实际质量状况，只有相关指标 达到相应技术标准规定的要求时，才允许其在工程中使用；在使用过 程中，通过监测材料的使用功能、成品或半成品的技术性能，从而评定 材料在工程中的实际技术性能表现；在使用过程中，材料技术性能出 现异常时，应根据材料的有关知识判定其原因，并采取措施避免其对于 工程质量的不良影响。 2、土木工程材料课程具有内容繁杂、涉及面广、理论体系不够完善 等特点，因此学习时应在首先掌握材料基本性质和相关理论的基础上， 再熟悉常用材料的主要性能、技术标准及应用方法；同时还应了解典型 材料的生产工艺原理和技术性能特点，较清楚地认识材料的组成、结 构、构造及性能；必须熟悉掌握常用土木工程材料的主要品种和规格、 选择及应用、储运与管理等方面的知识，掌握这些材料在工程使用过程 中的基本规律。 材料试验是检验土木工程材料性能、鉴别其质量水平的主要手段， 也是土木工程建设中质量控制的重要措施之一。通过实验课的学习，可 以加深对理论知识的理解，掌握材料基本性能的试验和质量评定方法， 培养实践技能。 3、研制高性能材料。例如研制轻质、高强、高耐久、优异装饰性 和多功能的材料，以及充分利用和发挥各种材料的特性，采用复合技 术，制造出具有特殊功能的复合材料。 充分利用地方材料，尽量少 用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物作为生产土木工程材 料的资源，以及保护自然资源和维护生态环境的平衡。 节约能源。 采用低能耗、无环境污染的生产技术、优先开发、生产低能耗的材料以 及能降低建筑物使用能耗的节能型材料。 材料生产中不得使用有损人体健康的添加剂和颜料，如甲醛、铅、 镉、铬及其化合物等，同时要开发对人体健康有益的材料，如抗菌、灭 菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等。 产品可再生循环和回收利用，无污染废弃物以防止二次污染。 1 土木工程材料的基本性质 1、表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。 孔隙率：材料 体积内，孔隙体积所占的比例。 耐水性：材料抵抗水破坏作用的性质称 为耐水性，用软化系数表示。 抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质称为 抗渗性，用渗透系数表示。 抗冻性：材料在水饱和状态下，经多次冻融 循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。 2、石灰岩的密度大于石灰岩碎石的表观密度，其天然含水量的大小 对碎石的表观密度没有影响，因为密度是在绝对密实状态下测定，需要 对材料进行磨细、烘干处理，保证得到绝对密实的材料的体积；而表观 密度则不同，是在自然状态下测定的，不进行烘干处理，包含了碎石的 天然含水量以及材料内部的孔隙，得到的是材料在自然状态下的体积。 3、材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度；按其强度 值的大小划分为若干个等级，则是材料的强度等级。 材料的强度与材料的含水状态及温度有关，含有水分的材料其强度 较干燥时为低；一般温度高时材料的强度降低。材料的强度还与其测试 所用的试件形状、尺寸有关，与试验时的加荷速度、试件的表面性状有 关，相同材料采用小试件测得的强度较大试件高，加荷速度快者强度偏 高，试件表面不平或表面涂润滑剂时所测得强度值偏低。 4、评价材料热工性能的常用参数有材料的导热系数、热容量与比 热，材料的导热系数和热容量是设计建筑物维护结构进行热工计算时的 重要参数，要保持建筑物室内温度的稳定性并减少热损失，应选用导热 系数小而热容量较大的建筑材料。 5、材料的亲水性或憎水性通常用润湿角的大小来划分，当材料的润 湿角90时为亲水性材料；当材料的润湿角90时，为增水性 材料。在亲水性材料表面涂上增水性材料，则可将其亲水性改变为增水 性，如在木材表面涂上沥青。 6、解：该砖的软化系数为：183/207=0.880.85 所以此砖可以用于建筑物中常与水接触的部位。 7、解：已知：=2.75g/cm3，P=1.5%，0=1560 kg/m3 则：0=(1- 0.015)2.75=2.71 g/cm3 P=1-1.560/2.71=42.4% 答：此岩石的表观密度为 2.71 g/cm3 和碎石的空隙率为 42.4%。 8、解：石子的质量为 m18.4-3.415.0kg 石子的堆积体积为 Vo10L， 石子所吸水的量为 mw18.6-18.40.2kg，水的体积为 0.2L 开口孔隙体积为石子吸收水的量，即 Vk0.2L 注入筒内的水的体积为 Vw=4.27L， 该体积等于石子 间空隙的体积与石子开口孔隙之和。Vs+Vk4.27L 故， 石子的质量吸水率为 Wmmw/m0.2/15100%=1.3% 石子的体积吸 水率为 Vv =Vk/Vo = 0.2/(10-4.27+0.2)100% = 3.4% 石子的堆积密度为 od=m/ Vo=15/10=1500kg/m3 石子的表观密度为 odm/Vo=15/(10-4.27+0.2)=2530kg/m3 石子的开口孔隙率为 PkVk/Vo=0.2/(10-4.27+0.2)100%=3.4% 2 天然石材 1、石材的“耐磨性”：指石材在使用条件下抵抗摩擦、边缘剪切以及 撞击等复杂作用而不被磨损的性质。 2、岩石按成因可分为三类：岩浆岩如花岗岩、玄武岩、浮石等； 沉积岩如页岩、白云石、石灰岩；变质岩如大理岩、片麻岩。 3、矿物是在地壳中受各种不同地质作用所形成的具有一定化学成分 和一定结构特征的单质或化合物。岩石是由各种不同的地质作用所形成 的天然矿物的集合体。 4、岩石的结构是指其矿物的结晶程度、晶粒的相对大小、晶体形状 及矿物之间的结合关系等所反映出的岩石构成特征，即矿物与矿物之间 的各种特征。 岩石的构造是指组成岩石的矿物集合体的大小、形状、 排列和空间分布等所反映出的岩石构成特征，即矿物集合体之间的各种 特征。 5、多数大理石的抗风化性较差，不耐酸。由于大理石的主要化学成 分是 CaCO3，它属于碱性物质，容易受环境中或空气中的酸性物质 （CO2、SO3 等）的侵蚀作用，且经过侵蚀后的表面会失去光泽，甚至 出现斑孔，故一般不宜作室外装饰。而少数较纯净的大理石（如汉白 玉、艾叶青等）具有性能较稳定的特性，可用于室外装饰。 6、适用性主要考虑石材的技术性能是否满足使用要求。根据石材在 建筑物中的用途和部位，选择其主要技术性质能满足要求的岩石。如承 重用的石材，主要应考虑其强度等级、耐久性、抗冻性等技术性能；维 护结构用的石材应考虑是否具有良好的绝热性能；用作地面、台阶等的 石材应坚硬耐磨；装饰用的构件，需考虑石材本身的色彩与环境的协调 及可加工性等；对处在高温、高湿、严寒等特殊条件下的构件，还要分 别考虑所用石材的耐久性、耐水性、抗冻性及耐化学侵蚀性等。 经济性主要考虑天然石材的密度大、不宜长途运输，应综合考虑地方 资源，尽可能做到 就地取材。 3 气硬性胶凝材料 1、名称解释： 胶凝材料：凡是经过一系列的物理、化学作用，能将散粒状或块状 材料粘结成整体的材料。 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，且只能在空气中保材或发展 其强度的胶凝材料。 水硬性胶凝材料：不仅在空气中，而且能更好 的在水中硬化，并保持、发展其强度的胶 凝材料。 建筑石膏：将二水石膏在非密闭的窑炉中加热脱水，得到的 型半水石膏，称为建筑石膏。 石灰的“陈伏”： 由于过火石灰表面常被粘土类杂质融化形成的玻璃 釉状物包裹，熟化很慢，就有可能在实际工程应用中，石灰已经硬 化，而过火石灰才开始熟化，熟石灰体积比生石灰体积大 12.5 倍， 引起隆起和开裂。为了消除过火石灰的危害，将石灰浆在储存坑中 “陈伏”两星期以上，等待过火石灰的完全“熟化”，这一过程即为“陈 伏”。 水玻璃模数：水玻璃中，氧化硅与碱金属氧化物的分子比，它 被称为水玻璃的模数。 2、建筑石膏是由半水石膏加水生产生成二水 石膏，二水石膏结晶，晶体逐渐长大、共生和相互交错，使凝结的 浆体逐渐产生强度。随着干燥，内部自由水全部排出，强度停止发 展。半水石膏水化反应理论需水量为 18.6%，但为了使石膏浆体具 有可塑性，通常加水 60%80%，在硬化后由于多余的水分蒸发，内 部具有很大的孔隙率(50%60%)，因此，硬化后吸水率大、强度较 低，以及抗渗性、抗冻性和耐水性差；而其表观密度小，保温绝热 性能好，吸音性强。 3、建筑石膏的技术特性有：凝结硬化快；硬化后空隙率大、强度 低；体积稳定；不耐水；防火性能良好；具有一定的调湿作用；装饰性 好。 土木工程对建筑石膏的主要技术要求是不同等级的建筑石膏应满足其 抗折强度、抗压强 度和细度要求，并要求它们的初凝时间不小于 6min，终凝时间不大于 30min。 4、石灰的主要技术性能：良好的保水性；凝结硬化慢、强度低；耐 水性差；体积收缩大。其主要用途有：石灰乳涂料和石灰砂浆；灰土和 三合土；硅酸盐制品；碳化石灰板。 5、过火石灰的膨胀是产生在石灰使用硬化后，过火石灰才开始慢慢 熟化，此时产生体积膨胀，引起已硬化的石灰体鼓包开裂破坏，所以对 石灰的使用及工程质量十分不利。而建筑石膏的体积膨胀是产生在凝结 硬化过程中，一般膨胀率为 0.05%0.15%。这种微膨胀性，不仅避免了 干缩开裂，还可消除浆体内部的应力集中，使其硬化后具有良好的可加 工性，还可使其硬化后具有良好的外观，并使制品表面光滑饱满、尺寸 准确，从而可制成图案花型复杂的装饰构件、形状各异的模型或雕塑。 6、这是由于在石灰砂浆中含有未熟化的过火石灰引起的，过火石灰 的结构较致密，其表面长被粘土杂质熔融形成的玻璃釉状物所覆盖，致 使其水化极慢，要在石灰使用硬化后才开始慢慢熟化，此时产生体积膨 胀，引起已硬化的石灰体鼓包开裂破坏。要避免这种事故的发生，石灰 浆应在储灰坑中静置两周以上，即“陈伏”。石灰在陈伏期间，石灰浆 表面保持一层水膜，使之与空气隔绝，防止或减缓石灰膏与二氧化碳发 生碳化反应。 7、可用加水消化的方法，如果消化反应快，发热量大，则说明其质 量好；如果消化反应慢，发热量小，则其质量差。 8、水玻璃分子式中 SiO2 与 Na2O 分子数比 n 称为水玻璃的模数， 一般在 1.53.5 之间。水玻璃的模数愈大，愈难溶于水。水玻璃的模数 愈大，胶体组分愈多，其水溶液的粘结能力愈大；当模数相同时，水玻 璃溶液的密度愈大，则浓度愈稠、粘性愈大、粘结能力愈好。 9、水玻璃具有良好的胶结能力，硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细 孔而防止水渗透的作用；水玻璃不燃烧，在高温下硅酸凝胶干燥得很 快，强度并不降低，甚至有所增加；水玻璃具有高度的耐酸性能，能抵 抗大多数无机酸（氢氟酸除外）和有机酸的作用。 水玻璃在工程中有如下用途：作为灌浆材料，用以加固地基；涂刷 建筑材料表面，提高密实性和抗风化能力；配制快凝防水剂；配制耐 酸混凝土和耐酸砂浆；配制耐热混凝土和耐热砂浆。 4水泥 1、活性混合材：在激发条件下（石灰或石膏的作用），加水拌合 后，生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中，又能在空气中发展并保 持强度的矿物材料。 非活性混合材：即使在有激发条件下（碱或石膏） 也不与水发生水化反应，也不具有 水硬性胶凝性质的矿物材料。 初凝时间：水泥加水拌合时，到标准稠度 净浆开始失去可塑性所需的时间。 终凝时间：水泥加水拌合至标准稠 度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。 体积安定性不良：水泥石硬化后，产生不均匀的体积变化，即体 积安定性不良。 火山灰反应：又叫二次反应。活性混合材料中均含有 活性 SiO2 和活性 Al2O3 成分。它们能和水泥水化产生的 Ca(OH)2 作 用，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙。这一反应就是所谓的“火山灰反 应”。 2、硅酸盐水泥的主要矿物有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝 酸四钙。这些矿物的特性见下表： 矿物组成硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙 反应速度快慢快中 28 天水化放热 量 多少多中 早期强度高低低低 后期强度较高高低低 耐腐蚀性中良差好 干缩性中小大小 硅酸盐水泥的水化产物主要有：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。 3、(1)在水泥的熟料矿物中 C3A 水化速率快，当液相中的氢氧化钙 浓度达到饱和时，水化生成水化铝酸四钙晶体，在室温下它能稳定存在 于水泥浆体的碱性介质中，其数量增长很快，是水泥浆体产生瞬时凝结 的主要原因；当有石膏存在时，水化铝酸四钙会立即与石膏反应，生成 高硫型水化硫铝酸钙，又称为钙矾石，是难溶于水的针状晶体，它包围 在熟料颗粒的周围，形成“保护膜”，延缓水化。但如果石膏掺量过 多，在水泥硬化后，它还会继续与固态的水化铝酸四钙反应生成高硫型 水化硫铝酸钙，体积约增大 1.5 倍，引起水泥石开裂，导致水泥安定性 不良。所以制造硅酸盐水泥时必须掺入适量的石膏。 (2)水泥颗粒的粗细直接影响水泥的水化、凝结硬化、水化热、强 度、干缩等性质。水泥颗粒越细总表面积越大，与水接触的面积也大， 水化反应速度越快，水化热越大，早期强度较高。但水泥颗粒过细时， 会增加磨细的能耗和提高成本，且不宜久存。此外，水泥过细时，其硬 化过程中还会产生较大的体积收缩。所以水泥粉磨必须具有一定的细 度。 (3)水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀 性，体积变化不均匀，会使水泥构件、混凝土结构产生膨胀性裂缝，引 起严重的工程事故。所以水泥体积安定性必须合格。 (4)水泥的凝结时间、体积安定性以及强度等级都与用水量有很大的 关系，为了消除差异，测定凝结时间和体积安定性必须采用相同稀稠程 度的水泥净浆，即达到相同稀稠程度时，拌制水泥浆的加水量，就是水 泥的标准稠度用水量；水泥的强度等级评定则采用相同的用水量。 4、因为甲种水泥的中 C3S 的含量高于乙种水泥，所以甲种水泥的 早期强度较乙种水泥的高，而乙种水泥中的 C2S 含量比甲种水泥多， 所以后期强度的增长乙种水泥快于甲种水泥。 甲种水泥因为 C3S 和 C3A 的含量均高于乙种水泥，所以其水化放热量比一种水泥高。 5、硅酸盐水泥腐蚀的类型有四种：软水腐蚀（溶出性腐蚀）、离子 交换腐蚀（溶解性腐蚀）、膨胀性腐蚀、碱的腐蚀。 软水腐蚀（溶出性腐蚀）的机理是当水泥石与软水长期接触时，水泥 石中的氢氧化钙会溶于水中，若周围的水是流动的或有压力的，氢氧化 钙将不断地溶解流失，使水泥石的碱度降低，同时由于水泥的水化产物 必须在一定的碱性环境中才能稳定，氢氧化钙的溶出又导致其他水化产 物的分解，终使水泥石破坏。 离子交换腐蚀（溶解性腐蚀）的机理是溶解于水中的酸类和盐类可以 与水泥石中的氢氧化钙起置换反应，生成易溶解的盐或无胶结力的物 质，使水泥石结构破坏。这类腐蚀有碳酸的腐蚀、一般酸的腐蚀、镁盐 的腐蚀。 膨胀性腐蚀的机理是水泥水化产物氢氧化钙与硫酸盐类物质反应生 成体积膨胀1.52倍的高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石），使水泥石产生 内应力，导致水泥石的破坏。 碱的腐蚀机理是强碱与未水化的 C3A 生成易溶于水的物质，或当水泥石被 NaOH 溶液饱和后，又放在空气 中干燥，这时水泥石中的 NaOH 会与空气中的 CO2 作用，生成体积膨 胀的碳酸钠，使水泥石破坏。 防止水泥石腐蚀的措施有：当存在腐蚀性介质时，选择合适的水 泥品种，减少水泥中易被腐蚀的物质（即 Ca(OH)2、3CaOAl2O36H2O）；提高水泥石的致密度，降低水泥石 的孔隙率，通过减小水灰比，掺加外加剂，采用机械搅拌和机械振捣， 可以提高水泥石的密实度；在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水 泥石和外界的腐蚀性介质的接触。 6、引起水泥安定水泥熟料中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁以 及石膏掺量过多。游离氧化钙可用沸煮法检验；游离氧化镁要用压蒸法 才能检验出来，不便于快速检验，因此控制游离氧化镁的含量；石膏掺 量过多造成的安定性不良，在常温下反应很慢，不便于检验，所以控制 水泥中 SO3 的含量。 在建筑工程使用安定性不良的水泥会由于不均匀的体积变化，使水 泥构件、混凝土结构产生膨胀性的裂缝，引起严重的工程事故。体积 安定性不合格的水泥是废品，不得用于任何工程。 7、活性混合材料产生硬化的条件是要有激发剂的存在，激发剂有碱 性激发剂(Ca(OH)2) 或硫酸盐激发剂(CaSO42H2O)。 8、（1）现浇混凝土楼板、梁、柱：宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸 盐水泥，因为该混凝土对早期强度有一定要求。 （2）采用蒸汽养护的混凝土预制构件：宜选用矿渣硅酸盐水泥、火 山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥，因为这几 种水泥适宜蒸汽养护。 （3）紧急抢修的工程或紧急军事工程：宜选用快硬硅酸盐水泥、快 硬硫铝酸盐水泥，因为要求早期凝结硬化快。 （4）大体积混凝土坝和大型设备基础：宜选用矿渣硅酸盐水泥、火 山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥，因为这几 种水泥的水化热低。 （5）有硫酸盐腐蚀的地下工程：宜选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质 硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥，因为这几种水泥 耐腐蚀性好。 （6）高炉基础：宜选用矿渣硅酸盐水泥，因为矿渣硅酸盐水泥的耐 热性好； （7）海港码头工程：宜选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水 泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥，因为这几种水泥的耐腐蚀 性好； （8）道路工程：宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和复合硅酸盐 水泥，因为这几种水泥的早期强度较高。 9、根据这三种材料的特性，用加水的方法来辨认，加水后凝结硬化 快是建筑石膏，发热快的是生石灰，另一种则是白水泥。 10、解：抗折强度：三天：(1400+1900+1800)/3=1700(N) (1700-1400)/1700=17.6%10% 所以将 1400（N）剔除 (1900+1800)/2=1850(N) Rf3=3PL/2bh2=31850100/(240402)=4.3MPa 二十八天：(3100+3300+3200)/3=3200(N) 三个 数均未超过平均值的 10%， 所 以：Rf28=3PL/2bh2=33200100/(240402)=7.5MPa 抗压强 度：三天：(56+58+60+70+58+62)/6=60.7(N) 其中：(70- 60.7)/60.7=15.4%10%应剔除 (56+58+60+58+62)/5=58.8(N) 没有任一强度值超过平均值的 10%， 所以：三天抗压强度为：Rc3=0.625P=0.62558.8=36.8 MPa 二十八天：(110+130+137+150+136+137)/6=133.3（N） 根据三天和二十八天的抗折强度、抗压强度查 GB 5 混凝土 1、水灰比：混凝土中水与水泥的质量比。 骨料的坚固性：砂、石在 气候、环境变化后其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。 颗粒级配：颗 粒材料中，颗粒大小的搭配情况。 细度模数：是指不同粒径的细骨料混 合在一起后的总体的粗细程度。 压碎指标：表示石子抵抗压碎的能力。 将一定质量气干状态下 1020mm 的石子装入标准圆筒内，在压力机上 加荷到 200kN；卸荷后称出试样质量 G0，然后用孔径为 2.5mm 的筛 筛除被压碎的碎粒，称取试样的筛余量 G1，则压碎指标值按下式计 算： G0 G 1 压碎指标= 100% G0 砂率：是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。 和易 性：又称工作度，是指混凝土拌合物易于施工操作(拌和、运输、 浇灌、捣实)并 能获得质量均匀，成型密实的性能。 标准养护：混凝土的养护温度为 202，相对湿度95%时的条件。 标准立方体抗压强度：以边长 为 150mm 的立方体试件为标准试件，标准养护 28d， 测定的混凝土抗压强度。 立方体抗压强度标准值：是指具有 95强度 保证率的标准立方体抗压强度值，也就 是指在混凝土立方体抗压强度测定值的总体分布中，低于该值的百分率 不超过 5。 混凝土徐变：混凝土在长期荷载作用下，沿着作用 力的方向的变形会随着时间不断增 长，这种长期荷载作用下的变形就叫徐变。 掺合料：为了节约水泥，改 善混凝土性能，在拌制混凝土时掺入的矿物粉状材料。 外加剂： 是在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性质的物质。掺量很 小。一般 不大于水泥重量的 5%（特殊情况除外）。 减水剂：在混凝土坍落度 基本相同情况下，能减少拌和用水量的外加剂。 碱骨料反应：是指 当水泥中含碱量(K2O，Na2O)较高，又使用了活性骨料(主要指活性 SiO2)，水泥中的碱类便可能与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨 料表面生成复杂的碱一硅酸凝胶。这种凝胶体吸水时，体积会膨胀， 从而改变了骨料与水泥浆原来的界面，所生成的凝胶是无限膨胀性 的，会把水泥石胀裂。 2、普通混凝土是由水泥、砂、石和水组成。在混凝土中，砂、石起 骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料的表面 并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌和物一定的流动 性，便于施工操作。水泥浆在硬化后，则将砂、石骨料胶结成一个坚实 的整体。砂石材料一般不参与水泥与水的化学反应，主要是节约水泥， 承受荷载，限制硬化水泥的收缩，起骨架和填充作用。 3、砂的颗粒级配是指砂大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的 是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，尽量减少砂 粒之间的空隙。当砂中含有较多的粗颗粒，并以适当的中颗粒及小颗 粒填充其空隙，即具有良好的颗粒级配，则可达到使砂的空隙率和总 表面积均较小，这种砂是比较理想的。使用良好级配的砂，不仅所需 水泥浆量较少，经济性好，而且还可提高混凝土的和易性、密实度和 强度。两种砂的细度模数相同，级配不一定相同，反之，如果级配相 同，其细度也不一定相同。 4、条件允许时应尽可能把石子选得大一些。从结构的角度规定，混 凝土用粗骨料大粒径不得超过结构截面小尺寸的 14；同时不得超过 钢筋间小净距的 34。对混凝土实心板，骨料的大粒径不宜超过板厚 的 12，且不得超过 50mm。从泵送的角度，粗集料大粒径与输送管 径之比为：泵送高度在 50m 以下时，对碎石不宜大于 13，对卵石 不宜大于 12.5；泵送高度在 50100m 时，宜为 1314；泵送 高度在 100m 以上时，宜为 1415。目前所有工地常用 5 20mm 的碎石。 5、(1)材料品种与用量的影响 水泥品种和细度：当水灰比相同时，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水 泥拌制的混凝土流动性较火山灰水泥好；矿渣水泥拌制的混凝土保水性 差；用粉煤灰水泥拌制的混凝土流动性好，保水性和粘聚性也较好。水 泥颗粒越细，拌合物粘聚性与保水性越好。 水泥浆数量：单位混凝土中水泥浆量多，包裹层增厚，拌合物的 流动性加大，一定程度上还增大拌合物的粘聚性。若水泥浆用量过多， 骨料表面包裹层过厚，会出现严重流浆和泌水现象，使拌合物粘聚性变 差，直接影响施工质量，同时水泥用量多，也不经济；若水泥浆量不能 填满骨料空隙或不足以包裹骨料表面，这时拌合物会发生崩坍现象，粘 聚性同样变差。所以水泥浆数量不能太多也不能太少 水灰比(单位用水量)：水泥浆的稀稠由水灰比决定。当水泥浆用量 一定时，若水灰比过小，水泥浆表现干稠，拌合物流动性小；当小至某 一值以下时，施工发生困难；增大水灰比，水泥浆变稀，从而降低粘聚 性，减少颗粒之间的内摩擦力，增大拌合物的流动性，方便施工操作； 但若水灰比过大，使水泥浆的粘聚性变差，出现保水能力不足，导致严 重的泌水、分层、流浆，并使混凝土强度和耐久性降低。所以水灰比应 根据混凝土设计强度等级和耐久性要求而定。 砂率：是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分数。砂率的 变动会使骨料空隙率和骨料的总表面积有显著改变，因而对混凝土拌合 物的和易性产生显著影响。砂率过大时，骨料的总表面积及空隙率都会 增大，若水泥浆固定不变，相对地水泥浆就显得少了，减弱了水泥浆的 润滑作用，而使混凝土拌合物的流动性减小；砂率过小时，又不能保证 在粗骨料之间有足够的砂浆层，也会降低混凝土拌合物的流动性，且粘 聚性和保水性变差，造成离析、流浆。因此，砂率过大或过小都不好， 存在着一个合理砂率值（又称优砂率）。合理砂率是指在用水量及水泥 用量一定时，能使混凝土拌合物获得大流动性，且粘聚性及保水性良好 的砂率值。 外加剂(减水剂、泵送剂)和掺合料(粉煤灰)：在拌制混凝土时，加 入少量的某些外加剂和掺和料，能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的 条件下，获得很好的和易性，增大流动性和粘聚性，降低泌水性，并能 提高混凝土的耐久性。 (2)环境的温度与湿度的影响：环境的温度高，空气湿度小，拌合物 水分蒸发快，坍落度损失大，坍落度小。 (3)工艺对和易性影响：拌合好，坍落度大。 6、合理砂率是指在用水量及水泥用量一定时，能使混凝土拌合物获 得大流动性，且粘聚性及保水性良好的砂率值。此时骨料的空隙率和总 表面积相对小，包裹所需的水泥浆少，就可节约水泥。 7、（1）流动性比所要求的较小时，保持水灰比不变，适量增加水 泥浆的用量； （2）流动性比所要求的较大时，保持砂率不变，适量 增加砂、石的用量； （3）流动性比所要求的较小，且粘聚性也差时，保持水灰比不变， 适量减小砂率； （4）流动性比所要求的较大，且粘聚性、保水性也差时，保持水灰 比不变，适量增大砂率。 8、（1）水泥强度等级和水灰比。在水泥强度等级相同的情况下， 水灰比愈小，水泥石的强度愈高。但如果水灰比太小，拌合物过于干 硬，在一定的捣实成型条件下，无法保证浇注质量，混凝土中将出现较 多的蜂窝、孔洞，强度也将下降。水泥强度等级愈高，配制的混凝土强 度也愈高。 （2）骨料的种类、质量和数量。当骨料中含有的杂质较多，或骨料 材质低劣，强度较低时，将降低混凝土的强度，表面粗糙并富有棱角 的骨料，与水泥石的粘结力较强，对混凝土的强度有利，故在相同水 泥强度等级及相同水灰比的条件下，碎石混凝土的强度较卵石混凝土 高。 （3）湿度与温度的影响。浇注完毕的混凝土，如果处于干燥环境， 水化会因为水分的逐渐蒸发而停止，混凝土出现干缩裂缝，面层疏松， 起灰，以致影响混凝土强度增长和耐久性能。在保证足够湿度的同时， 混凝土养护温度不同，强度的增长也受影响，浇注完毕的混凝土，若环 境温度下降，会引起水泥水化作用延缓，温度低于 0，混凝土不但硬 化基本停止，还会因孔隙中残留水结冰膨胀，导致开裂，特别在早期， 当室外日平均气温连续 5 天低于 5和日低气温低于-3，均应按冬季 施工的规定，采取保温措施，防止混凝土早期受冻。 （4）龄期的影响。混凝土在正常养护条件下，强度将随龄期的增长 而提高，初 3 7 天强度提高速度较快，28 天以后逐渐变缓，可以延续 多年。 （5）试件尺寸、形状及加荷速度的影响。同样形状而不同尺寸的试 件，尺寸越小，测得的强度偏高；尺寸越大，测得的强度偏低；同样截 面尺寸，不同形状的试件，试件是 h/a 值大，试验测得的强度偏低；加 荷速度越快，测得的混凝土强度偏高，加荷速度越慢，测得的混凝土强 度偏低。 提高混凝土强度，可以从以下几方面着手： （1）选料：采用高强度等级水泥；选用级配良好的骨料，以求提高 混凝土强度；选用合适的外加剂（如减水剂），可在保证和易性不变的 情况下减少用水量，提高混凝土强度，或采用早强剂，可提高混凝土早 期强度；掺加外掺料，如掺磨细粉煤灰或磨细高炉矿渣，配制高强、超 高强混凝土。 （2）采用机械搅拌和振捣。 （3）采用合适的养护工艺。 9、（1）试件尺寸加大，试验值将偏小； （2）试件高宽比加大，试验值将偏小； （3）试件受压表面加润滑剂，试验值将偏小； （4）试件位置偏离支座中心，试验值将偏小； （5）加荷速度加快，试验值将偏大。 10、混凝土的变形包括非荷载作用下的变形与荷载作用下的变形。 非荷载作用下的变形又分为混凝土化学收缩、干湿变形和温度变形；荷 载作用下的变形又分为短期荷载作用下的变形与长期荷载作用下的变形 （即徐变）。 11、因为混凝土抗渗性是决定混凝土耐久性的基本的因素，如果其 抗渗性较差，水等液体介质不仅易渗入内部，当环境温度降至负温或环 境水中含有侵蚀介质时，混凝土还易遭受冰冻和侵蚀破坏，对钢筋混凝 土也容易引起其内部钢筋锈蚀所造成的各种危害。 提高混凝土抗渗性的关键在于提高其密实度和改变其孔隙结构，主 要是减少连通孔隙及开裂等缺陷。通常采用的措施有：采用尽可能 低的水灰比；所用骨料要致密、干净、级配良好；混凝土施工振捣 要密实；保证混凝土的养护条件，使其有适当的温度和充分的湿度 以避免各种缺陷的产生；在混凝土中掺加引气剂、引气型减水剂或 磨细矿物混合材料等以改善其内部结构。 12、（1）水泥水化热过大：由于水泥水化放出的热量较多，而混凝 土的导热性较差，这些热量积聚在混凝土内部便可使混凝土内外温差很 大，有时可达 5070，这