(2025年)土木工程材料复习题及参考答案

(2025年)土木工程材料复习题及参考答案一、填空题1.材料的密度是指材料在（绝对密实状态）下单位体积的质量；表观密度是指材料在（自然状态）下单位体积的质量。2.气硬性胶凝材料只能在（空气中）硬化并保持或发展强度，而水硬性胶凝材料既能在（空气中）硬化，又能在（水中）更好地硬化。3.硅酸盐水泥的主要矿物成分包括（硅酸三钙C₃S）、（硅酸二钙C₂S）、（铝酸三钙C₃A）和（铁铝酸四钙C₄AF），其中对早期强度贡献最大的是（C₃S）。4.混凝土的和易性包括（流动性）、（黏聚性）和（保水性）三方面含义，常用（坍落度）或（维勃稠度）试验测定。5.钢材的屈强比是指（屈服强度与抗拉强度的比值），屈强比越小，结构的安全储备越（大）。6.石油沥青的三大技术指标是（针入度）、（延度）和（软化点），分别反映沥青的（黏滞性）、（塑性）和（温度敏感性）。7.混凝土中掺入减水剂后，若保持水灰比不变，可提高混凝土的（强度）；若保持强度不变，可（减少用水量），节约水泥。8.石灰的熟化过程是（CaO与水反应提供Ca(OH)₂）的过程，伴随（放热）和（体积膨胀）现象。9.木材的强度中，（顺纹抗拉）强度最高，（横纹抗压）强度最低。10.建筑石膏的主要成分是（β型半水硫酸钙β-CaSO₄·0.5H₂O），硬化后体积（微膨胀），故适用于装饰材料。二、选择题（每题2分，共20分）1.下列材料中，属于水硬性胶凝材料的是（）A.石灰B.石膏C.水泥D.水玻璃答案：C2.混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k是指按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的（）A.平均抗压强度B.具有95%保证率的抗压强度C.最大抗压强度D.最小抗压强度答案：B3.钢材经冷加工（如冷拉、冷拔）后，其（）A.屈服强度提高，塑性降低B.屈服强度降低，塑性提高C.屈服强度和塑性均提高D.屈服强度和塑性均降低答案：A4.下列因素中，对混凝土耐久性影响最大的是（）A.水灰比B.砂率C.骨料粒径D.养护温度答案：A5.石油沥青的软化点越高，说明其（）A.温度敏感性越小B.温度敏感性越大C.塑性越好D.黏滞性越小答案：A6.硅酸盐水泥终凝时间不得迟于（）A.30minB.60minC.6.5hD.10h答案：C（注：硅酸盐水泥初凝≥45min，终凝≤6.5h；其他通用水泥终凝≤10h）7.混凝土中骨料级配良好的主要目的是（）A.节省水泥B.提高和易性C.增加密实度D.以上都是答案：D8.石灰在使用前需要“陈伏”的目的是（）A.降低发热量B.消除过火石灰的危害C.提高强度D.增加保水性答案：B9.衡量钢材塑性的主要指标是（）A.屈服强度B.抗拉强度C.伸长率D.冲击韧性答案：C10.下列材料中，属于热固性塑料的是（）A.聚乙烯B.聚丙烯C.酚醛树脂D.聚苯乙烯答案：C三、简答题（每题8分，共48分）1.简述材料孔隙率与孔隙特征对材料性能的影响。答：孔隙率是材料中孔隙体积占总体积的比例。孔隙率越大，材料的密度越小、强度越低、保温隔热性越好、吸水性和吸湿性可能增加（若孔隙连通）。孔隙特征包括孔隙的大小、形状及连通性：①封闭孔隙可提高材料的抗渗性、抗冻性；②开口孔隙会增加吸湿性和吸水性；③细小孔隙可增强保温性（因气体对流弱），粗大孔隙则可能降低强度；④球形孔隙对强度削弱较小，而尖锐孔隙易产生应力集中，降低强度。2.对比硅酸盐水泥与矿渣硅酸盐水泥的性能差异及适用范围。答：性能差异：①凝结硬化速度：硅酸盐水泥快，矿渣水泥慢；②早期强度：硅酸盐水泥高，矿渣水泥低（后期强度增长快）；③水化热：硅酸盐水泥高，矿渣水泥低；④抗冻性：硅酸盐水泥好，矿渣水泥差；⑤耐腐蚀性：硅酸盐水泥差（因Ca(OH)₂含量高），矿渣水泥好（因混合材消耗Ca(OH)₂，提供更稳定的水化产物）；⑥耐热性：矿渣水泥好（含大量矿渣），硅酸盐水泥差。适用范围：硅酸盐水泥适用于早期强度要求高、冬季施工、严寒地区受冻融的工程；矿渣水泥适用于大体积混凝土、高温环境（如工业窑炉基础）、有耐腐蚀要求的工程，不宜用于严寒地区水位变化区或早期强度要求高的工程。3.分析影响混凝土和易性的主要因素。答：①水泥浆的数量和稠度：水泥浆量越多（在一定范围内），流动性越大；水灰比越大（水泥浆越稀），流动性越大，但过大易离析。②骨料的特性：骨料粒径大、级配好（空隙率小）、表面光滑（如卵石），则流动性好；针片状骨料会降低流动性。③砂率：砂率过大（骨料总表面积大），需更多水泥浆包裹，流动性下降；砂率过小（砂浆不足以填充粗骨料空隙），易离析。存在最优砂率使和易性最佳。④外加剂：减水剂可显著提高流动性，引气剂可改善黏聚性和保水性。⑤环境条件：温度升高、时间延长会使水分蒸发或水泥水化，导致流动性降低。4.解释钢材的“冷加工强化”和“时效强化”现象，并说明其工程意义。答：冷加工强化：钢材在常温下受拉（如冷拉）或受压（如冷拔）超过屈服点后卸载，再次加载时屈服强度提高、塑性降低的现象。原因是冷加工使钢材内部位错密度增加，阻碍晶体滑移。时效强化：冷加工后的钢材在自然环境中放置（自然时效）或加热至100~200℃（人工时效），其屈服强度和抗拉强度进一步提高、塑性继续降低的现象。原因是钢材中的碳、氮原子向位错处扩散并固定，阻碍位错运动。工程意义：冷加工强化可提高钢材强度，节约钢材；但会降低塑性和韧性，需注意结构的变形能力。时效强化需考虑长期使用中钢材性能的变化，重要结构应选用时效敏感性小的钢材。5.简述建筑石膏的特性及主要用途。答：特性：①凝结硬化快（初凝约10min，终凝约30min）；②硬化后体积微膨胀（约0.05%~0.15%），不易开裂；③孔隙率高（可达50%~60%），故表观密度小、保温隔热性好、吸声性好，但强度较低（一般为3~5MPa）；④耐水性差（硬化体主要成分为二水石膏，遇水软化）；⑤防火性好（遇火脱水，释放结晶水，形成水蒸气隔热层）。用途：主要用于室内装饰材料（如石膏板、石膏线）、建筑模具（因微膨胀可精确复制模型）、水泥缓凝剂（调节水泥凝结时间），以及作为复合胶凝材料的组分（与石灰、水泥复合使用）。6.如何提高混凝土的耐久性？答：①控制水灰比：水灰比越小，混凝土密实度越高，抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性越好。②选用优质骨料：骨料应清洁（含泥量低）、级配良好（减少空隙）、强度高（避免骨料本身破坏），对有抗冻要求的混凝土，骨料需具有良好的抗冻性（如坚固性试验合格）。③掺入外加剂：减水剂可降低水灰比；引气剂可引入微小封闭气泡，提高抗冻性；防水剂可提高抗渗性；活性掺合料（如粉煤灰、矿渣粉）可消耗Ca(OH)₂，提供更稳定的水化产物，提高耐腐蚀性。④保证施工质量：充分搅拌、振捣密实，避免漏振或过振；及时养护（保持湿度和温度），防止早期失水导致裂缝，影响耐久性。⑤针对特殊环境设计：如海洋环境混凝土需提高抗氯离子渗透能力（降低水灰比、增加保护层厚度）；硫酸盐环境需选用低C₃A含量的水泥。四、计算题（每题12分，共24分）1.某石材试样的密度为2.70g/cm³，干燥状态下的表观密度为2.55g/cm³，吸水饱和后的表观密度为2.58g/cm³。计算该石材的孔隙率、体积吸水率和质量吸水率。（水的密度取1.0g/cm³）解：（1）孔隙率P=(1-表观密度/密度)×100%=(1-2.55/2.70)×100%≈5.56%（2）体积吸水率Wv=(吸水饱和后表观密度-干燥表观密度)/水的密度=(2.58-2.55)/1.0=0.03（即3%）（3）质量吸水率Wm=Wv×(干燥表观密度/水的密度)=0.03×(2.55/1.0)=0.0765（即7.65%）2.某C30混凝土设计配合比为水泥:砂:石子:水=1:1.8:3.6:0.5，施工时砂的含水率为3%，石子的含水率为1%。计算施工配合比（以水泥质量为1单位）。解：设水泥用量为C=1，则设计配合比中：砂用量S₀=1.8，石子用量G₀=3.6，水用量W₀=0.5施工时，砂的含水质量=S₀×3%=1.8×0.03=0.054，故施工用砂量S=S₀+含水质量=