土木材料习题集

土木工程材料1.材料的基本性质复习要点1.重点掌握材料物理性质与计算方法2.掌握材料与水有关的性质及计算方法3.了解材料的热工性质材料的物理性质密度表观密度堆积密度密实度孔隙率填充率空隙率几种密度的比较比较项目实际密度表观密度堆积密度材料状态绝对密实自然状态堆积状态材料体积VV0计算公式应用判断材料性质用量计算、体积计算孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性（ａ）亲水性材料（ｂ）憎水性材料润湿角θ:沿水滴表面的切线与水和固体接触面所形成的夹角）润湿角θ≤90°时，材料表现为亲水性；润湿角θ＞90°时，材料表现为憎水性。材料与水有关的性质

2.材料的吸水性与吸湿性吸水性：材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。以吸水率来表示。（1）质量吸水率的计算公式为：式中：mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；

mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。（2）体积吸水率WV的计算公式为：概念：式中: mb——材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；

mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。

V0——材料在自然状态下的体积，（cm3

或m3）；

ρw——

水的密度,（g/cm3

或kg/m3），常温下

ρ

w=1.0g/cm3。材料与水有关的性质吸湿性:指材料在潮湿空气中吸收水分的性质.用含水率Ｗh表示，其计算公式为：式中：ms——材料吸湿状态下的质量（g或kg）

mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。

材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，(即此时材料的含水率与空气的湿度相平衡，)其含水率称为平衡含水率。

材料与水有关的性质材料的耐水性耐水性：指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数KR表示：式中：KR——材料的软化系数；

fb——

材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；

fg

——

材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。材料与水有关的性质4材料的抗冻性与抗渗性抗冻性：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，强度也不显著降低的性能。抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，称为抗冻等级。抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。例3某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解 该石材的软化系数为由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。例题1．材料的密度可分为

、

和

。2.材料的吸湿性是指材料在________的性质。3．材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的________来表示。4．水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为________。5．材料的表观密度是指材料在________状态下单位体积的质量。

1.密度、表观密度、堆积密度2.潮湿空气中吸水3.冻融循环次数4.亲水性5.自然1．材料在水中吸收水分的性质称为__。

A、吸水性

B、吸湿性

C、耐水性

D、渗透性2．含水率为10%的湿砂220g，其中水的质量为________。A、19.8g

B、22g

C、20g

D、20.2g4．材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是________。A、表观密度

B、堆积密度

C、密度

D、强度5.亲水性材料的湿润边角小于（）。A45°B75°C90°D115°A、C、C、C

新砌房屋保暖性差，到冬季更甚，这是为什么？新房屋墙体的含水率较高，同样的材料含水率增加，导热系数也增加，因为水的导热系数远大于空气的导热系数。当水结冰时，导热系数进一步提高，因为冰的导热系数又大于水。所以新建的房屋保暖性差，到冬季更甚。收到含水率5%的砂子500t，实为干砂多少吨？若需干砂500t，应进含水率5%的砂子多少吨？答案：（1）

可解得m1=476.19g。（2）

可解得m2=525g。1.某种岩石的试样，外形尺寸为50×50×50mm3，测得该试件干燥状态、自然状态、吸水饱和后的质量分别为325g、325.3g、326.1g，已知岩石的密度为2.68g/cm3，试求该材料的表观密度、孔隙率、体积吸水率、质量吸水率、含水率。2.砖的标准尺寸为240×115×53mm3，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g，试求该砖的密度、表观密度、质量吸水率、开口孔隙率、闭口孔隙率。气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化的胶凝材料,并且保持或发展其强度。如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性胶凝材料不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，并且保持或发展其强度。通称为“水泥”。胶凝材料1.石灰掌握过火石灰、欠火石灰的概念掌握过火石灰引起的危害及防止（陈伏）石灰硬化的特点2.石膏石膏的特性3.水玻璃的应用石膏的特性1.凝结硬化快；2.孔隙率大，保温性好，吸声性好，强度较低；3.具有一定的调温调湿性，4.耐水性差、抗冻性差，5.凝结时体积产生微膨胀；6.具有较好的防火性能。观察与讨论讨论石灰砂浆的裂纹

请观察下图A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。

石灰砂浆A

石灰砂浆B

过火石灰膨胀是在石灰使用硬化后，过火石灰开始慢慢熟化，此时的膨胀会引起石灰体的开裂破坏。

而建筑石膏产生的膨胀是在凝结硬化过程中，一般膨胀率为0.05%—0.15%。这种微膨胀不但可以避免干缩开裂，还可以消除浆体内部的应力集中，使其硬化后有着良好的可加工性。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后却是石膏的一大优点？工程实例分析水玻璃表面处理现象原因分析

把水玻璃涂在粘土砖表面，可以提高抗风化能力；但涂在石膏制品表面则会使石膏制品破坏。原因分析：水玻璃浸入粘土砖表面，可使材料更致密，提高风化能力；但浸入石膏制品，水玻璃与石膏反应生成硫酸钠晶体，在制品孔隙内产生体积膨胀，使石膏制品破坏。

水泥掌握水泥的矿物组成掌握水泥的凝结时间掌握水泥的体积安定性掌握水泥石的腐蚀与防止水泥熟料矿物的主要特性矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙含量范围（质量％）37～6015～307～1510～18水化反应速度快慢最快快强度高早期低，后期高低低（含量多时对抗折强度有利）水化热较高低最高中凝结时间凝结时间初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的时间。水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。国家标准GB175－1999规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。体积安定性概念：指水泥浆体硬化后体积变化的均匀性。如不均匀，即为体积安定性不良。水泥安定性不良的原因：熟料中含有过量的游离氧化钙（f－CaO），含有过量的游离氧化镁（f－MgO）；生产水泥时掺入的石膏过量。

水泥石的腐蚀及防止水泥石腐蚀的种类（1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）（2）酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀）一般酸的腐蚀碳酸水的腐蚀（3）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）（4）强碱腐蚀（5）镁盐腐蚀防止水泥石腐蚀的措施（1）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。（2）提高混凝土的密实度。（3）在水泥石结构的表面设置保护层。1．石灰的特性有：可塑性________、硬化速度________、硬化时体积________和耐水性________等。2．建筑石膏具有以下特性：凝结硬化________、孔隙率________、强度________凝结硬化时体积________、防火性能________等。3．国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于________，终凝时间不得迟于________。1．好缓慢收缩大差2．快高低略膨胀好3．45min

6.5h

4.引起水泥体积安定性不良的原因，一般由于熟料中所含的游离

过多，也可能是由于熟料中所含的游离

过多或掺入的

过多。氧化镁，氧化钙、石膏2.胶凝材料1．水泥浆在混凝土材料中，硬化前和硬化后是起________作用。A、胶结B、润滑和胶结C、填充D、润滑和填充2．石灰膏在储灰坑中陈伏的主要目的是________。

A、充分熟化B、增加产浆量C、减少收缩D、降低发热量3．浆体在凝结硬化过程中，其体积发生微小膨胀的是________作用。A、石灰B、石膏C、普通水泥D、黏土4．石灰是在________中硬化的。A、干燥空气B、水蒸气

C、水

D、与空气隔绝的环境5.水玻璃不能用于涂刷（）A、粘土砖B、硅酸盐制品C、水泥混凝土D、石膏制品B、A、B、A、D1．使用石灰膏时，为何要陈伏后才能使用？答：防止石灰膏中含有部分过火石灰，过火石灰的熟化速度非常缓慢，并产生一定的体积膨胀，导致已硬化的结构产生鼓包或开裂现象，影响工程质量。2．硅酸盐水泥的侵蚀有哪些类型？内因是什么？防止腐蚀的措施有哪些？答：（1）侵蚀类型有：软水腐蚀、酸类腐蚀、盐类腐蚀等

（2）内因：①密实度不够；②水化产物中本身含有容易被腐蚀的成分。

（3）防止腐蚀的措施有：①合理选用水泥品种；②提高密实度；③增设保护层。2、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？过火石灰的膨胀是在石灰使用硬化后，过火石灰才开始慢慢熟化，此时引起的体积膨胀，引起已经硬化后的石灰体鼓包开裂破坏，所以对工程质量十分不利，而建筑石膏的体积膨胀是在凝结硬化过程中，一般膨胀率只有0.05%~0.15%。这种微膨胀性不但可以避免干缩开裂，还可以消除应力集中，使得石膏硬化后具有良好的可加工性。3、某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了墙面普遍鼓包开裂，试分析其原因。欲避免这种事故发生，应采取什么措施。这是由于石灰砂浆中含有未熟化的过火石灰引起的，它在石灰使用后才慢慢熟化，此时产生体积膨胀，引起已硬化的石灰鼓包开裂破坏。要避免这种事故的发生，应将石灰浆在储灰坑中静置2周以上，即“陈伏”4、何为过火石灰，欠火石灰？各有何特点?欠火石灰是指石灰在生产过程中煅烧温度低烧成的石灰颗粒主要成分是未分解的石灰石，他不能消化，过火石灰是由于在生产过程中煅烧温度太高而产生的，它结构较致密，水化较慢，通常在石灰硬化后才开始水化，会引起已经硬化的石灰体鼓包膨胀。3.混凝土1、熟练掌握混凝土的基本组成材料及各自的作用；2、熟练掌握混凝土拌合物的和易性、保水性、粘聚性和流动性的概念及其测定指标与测定方法；3、掌握影响混凝土和易性的因素及能根据实际工程要求调整混凝土流动性；4、掌握提高混凝土强度的措施；5、了解：能够根据筛分结果，评定砂的颗粒粗细和级配，评定石子最大粒径和级配。6、掌握混凝土配合比表示方法以及设计流程；7.掌握：能够熟练应用混凝土的施工配合比计算材料的用量8.掌握砂浆的和易性1．混凝土拌合物的和易性包括_________、________和_________三个方面等的含义。2．测定混凝土拌合物和易性的方法有________法或________法。3．混凝土配合比设计的三大参数是_________、________和_________。4．混凝土按其强度的大小进行分类，包括_________混凝土、________混凝土和_________混凝土。1.流动性、保水性、粘聚性2.坍落度维勃稠度

3.水灰比

砂率

单位用水量

4.低强

中强

高强

1．某混凝土搅拌站原使用砂的细度模数为2.5，后改用细度模数为2.1的砂。改砂后原混凝土配方不变，发觉混凝土坍落度明显变小。请分析原因。答：因砂粒径变细后，砂的总表面积增大，当水泥浆量不变，包裹砂表面的水泥浆层变薄，流动性就变差，即坍落度变小。2．试比较用碎石和卵石所拌制混凝土的特点。答：用碎石所拌制的混凝土的强度稍大，和易性稍差。因为它表面粗糙、多棱角，和砂浆的胶结能力强，所耗用的水泥浆量多；而卵石基本和碎石相反。1．已知混凝土经试拌调整后，各项材料用量为：水泥3.10kg，水1.86kg，沙6.24kg，碎石12.8kg，并测得拌和物的表观密度为2500kg∕m3，试计算：（1）每方混凝土各项材料的用量为多少？（2）如工地现场砂子含水率为2.5％，石子含水率为0.5％求施工配合比。

2.已知混凝土的配合比为1：2.20：4.20，水灰比为0.6，拌和物的体积密度为2400kg/m3，若施工工地砂含水率3%，石子含水率为1%，求施工配合比。1．混凝土的流动性大小用_________指标来表示，砂浆的流动性大小用_________指标来表示。

2．混合砂浆的基本组成材料包括_________、_________、_________和_________。3．抹面砂浆一般分底层、中层和面层三层进行施工，其中底层起着_________的作用，中层起着_________的作用，面层起着_________的作用。

1、坍落度

沉入度

2、水泥

水

砂子

石灰膏

3、粘结

找平

平整装饰根据细度模数，该砂属粗砂。在级配区内画出该砂的筛分曲线。该曲线落在１区（粗砂区）内，说明该砂为粗砂，级配合格。墙体材料1.掌握红砖及青砖的相关性质2.掌握烧结多孔砖以及烧结空心砖的应用目前所用的墙体材料有________，________和________三大类。烧结多孔砖主要用于六层以下建筑物的

；烧结空心砖一般用于砌筑

及框架结构的填充墙。1．砖砌块板材2.承重墙、非承重墙1．未烧透的欠火砖为何不宜用于地下？答：未烧透的欠火砖颜色浅，其特点是强度低，且孔隙大，吸水率高，当用于地下，吸较多的水后强度进一步下降。故不宜用于地下。沥青材料1、熟练掌握石油沥青的组分（油分、树脂和沥青质）及主要技术性能；2、掌握石油沥青的牌号随针入度、延度、软化点的变化情况；3、熟悉石油沥青与煤沥青的主要区别及各自的主要用途；4、掌握沥青混合料的三种结构特性1.组分三组分:组分作用油分淡黄色透明液体；赋予沥青流动性。树脂粘稠半固体；增加沥青粘结力和延伸性。地沥青质固体粉末；决定沥青的粘结力、粘度、温度稳定性2.胶体的结构类型各组分的化学组成和相对含量的不同⑴

溶胶型结构⑵溶-凝胶型结构⑶凝胶型结构胶体结构类型的判定针入度指数(PI)表7-43、石油沥青三大指标石油沥青的粘滞性、塑性和温度敏感性。表征这三项性质的三大指标为：针入度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标。4、沥青混合料的组成结构类型（1）悬浮-密实结构:连续型密级配（2）骨架-空隙结构:连续型开级配（3）骨架-密实结构:间断型密级配

沥青混合料结构组成示意图a)悬浮-密实结构；b)骨架-空隙结构；c)密实-骨架结构

结构类型特点１）悬浮—密实结构：由连续级配形成，粗集料较少特点：粘聚力大，内摩阻角小，高温性差，是AC特有的结构2）骨架—空隙结构（AK）：属于连续开级配，粗集料多，细集料少特点：空隙率大，耐久性差，沥青与矿料间的粘聚力差，但热稳定性好，内摩阻力大结构类型特点3）骨架—密实结构（SMA）：它既有一定的粗集料形成骨架，又有足够的细集料充填空隙，既有较高的粘聚力，又有较高的内摩阻角.是一种理想结构。结构类型特点3）马歇尔试验三项指标：马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数。①稳定度：指标准试件在规定温度和加荷速度下，在马歇尔仪中最大的破坏荷载，单位：kN。②流值：达到最大破坏荷重时试件的垂直变形，单位：mm。③马歇尔模数：由稳定度和流值计算得到，即为稳定度除以流值的商。可以间接地反映沥青混合料的抗车辙能力。1、石油沥青四组分是指

，

，

，

。

2、道路粘稠石油沥青三大指标是

、

、

。它们分别表求沥青的

、

、

。3、按胶体学说，石油沥青可分为

、

、

三种结构，路用优质沥青属于

结构。6、在马歇尔试验中，反映材料强度的指标是

，反映混合料变形能力的指标是

。7、沥青与混合料的强度主要取决于

与

。8、沥青混合料中，沥青与矿料发生吸附作用，形成扩散结构膜称为

沥青，可改善沥青原有的

性质。9、沥青混合料若用的是石油沥青，为提高其粘结力则应优先选用

矿料。10、沥青混合料的组成结构有

、

、

。1、沥青质，胶质，芳香分，饱和分2、针入度延度软化点粘滞性塑性温度稳定性3、凝胶型溶胶型溶凝胶型溶凝胶型6.稳定度流值7.粘聚力(c)内摩阻角(φ)8.结构沥青自由沥青9.碱性10