广东开放大学2025年春《建筑材料(专)》形考一答案

广东开放大学2025年春《建筑材料(专)》形考一答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为（）。A.密度B.表观密度C.堆积密度D.孔隙率答案：A解析：密度的定义是材料在绝对密实状态下单位体积的质量，计算时需将材料磨细至粒径小于0.2mm，以排除内部孔隙的影响。表观密度（B）是材料在自然状态下单位体积的质量，包含内部闭口孔隙；堆积密度（C）针对散粒材料，指堆积状态下的单位体积质量；孔隙率（D）是孔隙体积占总体积的比例，与质量无关。2.材料的耐水性用（）表示。A.软化系数B.渗透系数C.抗冻等级D.导热系数答案：A解析：软化系数是材料在饱和水状态下的抗压强度与干燥状态下抗压强度的比值，反映材料受水作用后强度降低的程度，是衡量耐水性的关键指标。渗透系数（B）用于表征材料的抗渗性；抗冻等级（C）反映材料抵抗冻融循环的能力；导热系数（D）是材料导热能力的量度。3.建筑石膏的主要成分是（）。A.无水硫酸钙B.半水硫酸钙C.二水硫酸钙D.碳酸钙答案：B解析：建筑石膏是将天然二水石膏（CaSO₄·2H₂O）在107~170℃下煅烧，失去部分结晶水后得到的半水硫酸钙（CaSO₄·0.5H₂O）。无水硫酸钙（A）需更高温度煅烧，活性较低；二水硫酸钙（C）是石膏的原始状态；碳酸钙（D）是石灰石的主要成分。4.硅酸盐水泥的初凝时间不得早于（）。A.45minB.60minC.90minD.120min答案：A解析：根据《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007），硅酸盐水泥的初凝时间（从加水到失去可塑性的时间）不得早于45分钟，终凝时间不得迟于6.5小时。初凝时间过短会导致施工中来不及成型，因此需严格控制下限。5.混凝土的和易性不包括（）。A.流动性B.粘聚性C.保水性D.抗渗性答案：D解析：和易性是混凝土在施工中易于操作并保持均匀密实的性能，包含流动性（稀稠程度）、粘聚性（各组分不分离）、保水性（不泌水）。抗渗性（D）是混凝土抵抗水渗透的能力，属于耐久性指标，与和易性无关。6.普通混凝土的强度等级是根据（）确定的。A.立方体抗压强度标准值B.轴心抗压强度C.抗拉强度D.抗折强度答案：A解析：混凝土强度等级按立方体抗压强度标准值（fcu,k）划分，如C30表示边长150mm立方体试件在标准养护28天、抗压强度标准值不低于30MPa。轴心抗压强度（B）用于结构计算，数值约为立方体强度的0.7~0.8倍；抗拉强度（C）和抗折强度（D）分别反映抗拉伸和抗弯曲能力，非强度等级依据。7.下列材料中，属于气硬性胶凝材料的是（）。A.硅酸盐水泥B.普通水泥C.石灰D.铝酸盐水泥答案：C解析：气硬性胶凝材料只能在空气中硬化并保持强度，如石灰、石膏；水硬性胶凝材料（如各种水泥，A、B、D）既能在空气中硬化，也能在水中更好硬化。8.测定混凝土立方体抗压强度时，标准试件的尺寸是（）。A.100mm×100mm×100mmB.150mm×150mm×150mmC.200mm×200mm×200mmD.70.7mm×70.7mm×70.7mm答案：B解析：标准试件为边长150mm的立方体，若采用100mm或200mm试件，需乘以尺寸换算系数（0.95或1.05）。70.7mm试件用于砂浆强度测试。9.钢材的屈强比（屈服强度/抗拉强度）越小，说明（）。A.安全性越高，利用率越低B.安全性越低，利用率越高C.安全性和利用率均越高D.安全性和利用率均越低答案：A解析：屈强比越小，钢材在超过屈服强度后仍有较大的强化阶段（抗拉强度与屈服强度差值大），结构破坏前有明显变形预警，安全性高；但因屈服强度较低，材料利用率（实际使用中强度发挥程度）降低。10.木材在使用前应进行干燥处理，其目的是（）。A.提高强度B.防止腐朽C.减小变形D.以上都是答案：D解析：木材干燥可降低含水率至与环境平衡的纤维饱和点以下，减少吸湿膨胀和干燥收缩导致的变形（C）；同时，干燥环境抑制真菌生长，防止腐朽（B）；适当干燥还能提高木材的强度（A），因含水率过高时细胞壁内水分增加会削弱分子间结合力。二、判断题（每题2分，共20分）1.材料的孔隙率越大，其导热系数越小。（√）解析：孔隙中空气的导热系数远小于固体材料，孔隙率增加时，材料内部空气填充的孔隙增多，整体导热系数降低。但需注意，若孔隙连通且含水率高，水分会增大导热性，此时孔隙率与导热系数关系可能逆转。2.建筑石膏硬化后体积会发生收缩。（×）解析：建筑石膏硬化时，半水硫酸钙与水反应提供二水硫酸钙，结晶膨胀使体积略有膨胀（约1%），这是其区别于水泥的重要特性，可用于制作精密模具。3.硅酸盐水泥中，C3S含量越高，早期强度越低。（×）解析：硅酸三钙（C3S）是水泥中含量最高的矿物（50%左右），其水化速度快，水化热大，对早期强度（3天、7天）贡献最大。C3S含量越高，水泥早期强度越高；而硅酸二钙（C2S）水化慢，主要影响后期强度（28天后）。4.混凝土中，水灰比越大，强度越高。（×）解析：根据鲍罗米公式（fcu=αa·fce·(C/W-αb)），混凝土强度与水灰比（W/C）成反比。水灰比越大，水泥石中多余水分蒸发形成的孔隙越多，结构越疏松，强度越低。5.钢材的冷加工强化会提高其屈服强度，但塑性和韧性降低。（√）解析：冷加工（如冷拉、冷拔）使钢材在常温下产生塑性变形，晶格缺陷增加，位错密度提高，导致屈服强度和抗拉强度提高；但塑性变形消耗了部分变形能力，延伸率（δ）等塑性指标下降，韧性（冲击功）也降低。6.石油沥青的针入度越大，说明其粘度越小。（√）解析：针入度是表征沥青粘稠度的指标，指在25℃、100g荷载下，标准针垂直贯入沥青试样5秒的深度（单位：0.1mm）。针入度越大，沥青越软，粘度越小；针入度越小，沥青越硬，粘度越大。7.木材的顺纹抗压强度高于横纹抗压强度。（√）解析：木材的细胞纤维沿顺纹方向排列紧密，顺纹受压时纤维主要承受压力，强度较高；横纹受压时，纤维易被压扁或折断，强度仅为顺纹的1/5~1/10。8.普通混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性和抗碳化性。（√）解析：耐久性是混凝土在长期使用中保持性能的能力，主要指标包括抗渗（抵抗水渗透）、抗冻（抵抗冻融循环）、抗侵蚀（抵抗化学物质腐蚀）、抗碳化（抵抗CO₂与水泥石反应）等。9.石灰的陈伏是为了消除过火石灰的危害。（√）解析：过火石灰（煅烧温度过高、结构致密的CaO）水化极慢，若未充分陈伏，在石灰硬化后才开始水化，产生体积膨胀（约2~3倍），导致表面鼓包、开裂。陈伏（在石灰浆中加水储存2周以上）可使过火石灰充分熟化，消除危害。10.建筑钢材的伸长率δ5表示采用标距为5倍直径的试件测得的伸长率。（√）解析：伸长率δn是钢材拉断后标距伸长量与原标距的比值，δ5（n=5）对应标距L0=5d0（d0为试件直径），δ10对应L0=10d0。同一钢材δ5＞δ10，因标距越长，局部颈缩对整体伸长率的影响越小。三、简答题（每题10分，共40分）1.简述材料的孔隙率与孔隙特征对材料性能的影响。材料的孔隙率（总孔隙体积占总体积的比例）和孔隙特征（孔隙的大小、分布、连通性、形状）直接影响其物理、力学和耐久性能：（1）密度与表观密度：孔隙率越大，表观密度越小，密度（绝对密实状态下的质量）不受孔隙影响。（2）强度：孔隙的存在会削弱材料的结构连续性，孔隙率越大，强度越低；闭口孔隙（不与外界连通）对强度的削弱小于开口孔隙（与外界连通）。（3）吸水性与吸湿性：开口孔隙率越大，材料越易吸水（吸水性）和吸湿（吸湿性）；闭口孔隙因无法进水，对吸水性无影响。（4）抗渗性与抗冻性：开口连通孔隙会成为水或冻融循环中水分迁移的通道，降低抗渗性和抗冻性；闭口孔隙可阻断水分迁移，提高抗渗、抗冻性能。（5）导热性：孔隙中空气的导热系数（约0.023W/(m·K)）远小于固体材料（如石材约2.9W/(m·K)），孔隙率越大、孔隙越细小且闭口，导热系数越小，保温性能越好。2.对比石灰、石膏和水泥的硬化条件与硬化后的主要成分。（1）石灰：气硬性胶凝材料，只能在空气中硬化。生石灰（CaO）加水熟化提供氢氧化钙（Ca(OH)₂），硬化过程包括：①水分蒸发，Ca(OH)₂结晶析出；②与空气中CO₂反应，提供碳酸钙（CaCO₃）和水（Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O）。硬化后主要成分为CaCO₃和未完全碳化的Ca(OH)₂。（2）石膏：气硬性胶凝材料，硬化需在空气中进行。建筑石膏（CaSO₄·0.5H₂O）与水反应提供二水石膏（CaSO₄·2H₂O），形成针状结晶交织结构。硬化后主要成分为CaSO₄·2H₂O。（3）水泥：水硬性胶凝材料，既能在空气中硬化，也能在水中硬化。硅酸盐水泥的主要矿物（C3S、C2S、C3A、C4AF）与水发生水化反应，提供水化硅酸钙（C-S-H凝胶，约占70%）、氢氧化钙（Ca(OH)₂，约20%）、水化铝酸钙（C3AH6）等。硬化后主要成分为C-S-H凝胶和Ca(OH)₂，其中C-S-H凝胶是强度的主要来源。3.分析影响混凝土和易性的主要因素。和易性是混凝土在施工中易于搅拌、运输、浇筑、捣实并保持均匀密实的性能，影响因素包括：（1）水泥浆的数量与稠度：水泥浆是混凝土的“润滑剂”，数量越多（即水灰比不变时，水泥用量增加），流动性越大；但水泥浆过多会导致粘聚性和保水性下降（易泌水）。水泥浆的稠度由水灰比决定，水灰比越小，水泥浆越稠，流动性越小，反之则流动性大，但水灰比过大可能导致离析。（2）砂率（砂占砂石总质量的百分比）：砂率过小，骨料间润滑不足，流动性差且易离析；砂率过大，砂的总表面积增大，需更多水泥浆包裹，流动性降低。存在最优砂率，此时骨料间空隙最小，水泥浆用量最省，和易性最佳。（3）骨料的性质：骨料的颗粒级配越好（大小颗粒搭配合理），空隙率越小，需水泥浆越少，和易性越好；骨料的粒径越大、表面越光滑（如卵石），摩擦力越小，流动性越好；针片状颗粒过多会增大骨料间摩擦力，降低流动性。（4）外加剂：减水剂可吸附在水泥颗粒表面，降低颗粒间吸引力，增加流动性；引气剂引入微小气泡，可提高粘聚性和保水性，改善和易性。（5）环境条件：温度升高会加速水泥水化，水分蒸发加快，混凝土流动性损失增大；搅拌时间过短，各组分混合不均，和易性差；运输时间过长，水分流失或水泥水化，流动性降低。4.说明钢材的冷加工强化与时效处理的区别及对性能的影响。（1）冷加工强化：在常温下对钢材进行机械加工（如冷拉、冷拔、冷轧），使其产生塑性变形。冷加工后，钢材的屈服强度和抗拉强度提高（因塑性变形导致晶格畸变，位错密度增加），但塑性（伸长率）和韧性（冲击功）降低。例如，HPB300光圆钢筋冷拉后可制成HRB335级钢筋。（2）时效处理：将冷加工后的钢材在常温下存放15~20天（自然时效）或加热至100~200℃保持2~3小时（人工时效）。时效过程中，钢材内部的过饱和固溶氮、碳等原子向位错处聚集，形成“柯氏气团”，进一步阻碍位错运动，使屈服强度和抗拉强度继续提高，塑性和韧性进一步降低。（3）区别：冷加工强化是塑性变形导致的强度提升；时效处理是溶质原子扩散对位错的钉扎作用，属于后续强化过程。冷加工后立即测试，强度已提高；时效处理后，强度进一步提高（自然时效效果较慢，人工时效更显著）。四、计算题（20分）某碎石的密度为2.65g/cm³，表观密度为2.60g/cm³，堆积密度为1.50g/cm³。计算该碎石的孔隙率、空隙率，并判断其颗粒级配是否良好（已知良好级配碎石的空隙率一般为30%~45%）。解：（1）孔隙率（材料内部孔隙体积占自然体积的比例）计算公式：孔隙率P=(1-表观密度/密度)×100%代入数据：P=(1-2.60/2.65)×1