土木工程材料-基本要点

绪论

1.土木工程材料的基本要求？

①必须具备足够的强度，能够安全地承受设计荷载

②材料本身的质量已轻为宜，以减轻下部结构和地基的负荷

③具有与使用环境相适宜的耐久性，以减少维修费用

④用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效具

⑤用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板

和内墙材料能隔声

2.土木工程材料按化学成分分类：无机材料、有机材料、复合材料

3.土木工程材料的发展方向：

①研究高性能材料

②充分利用地方材料

③节约能源

④材料中不能使用有损人体健康的添加剂和颜料，同时开发对人体有益的材料

⑤产品可再牛循环和回收利用，无污染废弃物以防止二次污染

4.土木工程材料的技术标注：国家标准；行业标准；QB-……企业标准

第一章土木工程材料的基本性质

密度：材料在绝对密实状态下（不包括材料孔隙在内的体积），单位体积的质量

表观密度：材料在自然状态下（包括材料内部孔隙的体积），单位体积的质量

堆积密度：材料为散粒或粉状，在堆积状态下，西位体积的质量

大小关系：

密实度：材料体积内，被固体物质充实的程度

孔隙率：材料体积内，孔隙体积所占的比例

填充率：散粒材料堆根体积中，颗粒填充的程度

空隙率：散粒材料体现中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。

亲水性：材料与水接触时能被水润湿的性质

憎水性：材料与水接触时不能被水润湿的性质

吸水性：材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质，用吸水率表示

吸湿性：材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力，用含水率表示

耐水性：材料I氐抗水破坏作用的性质，用软化性质表示

软化系数的范围在0---1之间。用于水中、潮湿环境中的材料，必须选用软化系数不

少于0.85的材料；用于受潮较轻的或者是次要结构，则不宜小于0.70—0.85通常软化

系数大于0.85的材料称为耐水性材料。

抗冻性：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重

降低强度的性质，用"抗冻等级"表示

抗渗性：材料｝氐抗压力水渗透的性质，用渗透系数表示

脆性：在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏时无明显的塑

性变形

韧性：在冲击、震动荷载作用下，能够吸收较大的能量，同时产生一定的变形而不破

坏的性质

材料的组成是指化学组成和矿物组成

材料的结构：宏观结构；细观结构；微观结构

材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、抗冻性、导热性、耐

久性？

第二章天然石材

天然岩石根据生成条件，按地质分类分为岩浆岩、沉积岩、变质岩

砌筑用石材分为毛石料石两类

选择天然石材的原则：适用性；经济性；安全性

适用性：考虑石材的技术性能是否满足使用要求

经济性：考虑利用地方资源，尽可能做到就地取材

安全性：对人体健康有影响的

花岗岩：是岩浆岩中分布较广的一种岩石，主要由石英、长石及少量暗色矿物和云母

组成。花岗岩呈全晶质结构，按结晶颗粒大小，分为细粒、中粒、粗粒、斑状等多种。技

术特性是表观密度大，抗压强度高，抗冻性好，吸水率小，耐磨性好，耐久性高耐火性

不好。

大理岩（大理石）:是由石灰岩或白云石经高温高压作用，重新结晶变质而成，其构造

致密，密度大，但硬度不高，易于分割。一般作为室内装饰材料

第三章气硬性胶凝材料

1.牛石灰的化学成分：指的是CaO,要是变质了还有Ca(0H)2和CaCO3

2石灰陈伏的概念，为什么要陈伏？

概念：为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中保持两星期以上，称为"陈伏"

当石灰中含有的过火石灰，因为其熟化较慢，当石灰已经硬化后，其中过火颗粒才开

始熟化，体碉彭胀，引起隆起和开裂。

3.石膏制品的特点？

①建筑石膏：凝结硬化快,硬化后孔隙率大，强度低，体积稳定，具有一定的调湿作

用，防火性能良好,耐水性差，可用作粉刷石管、石管板、石管砌块、石膏装饰品等，是

土木工程中应用最多的石膏材科

②高强石膏：具有较高的强度和黏结能力，多用于要求较高的抹灰工程，装饰制品和

制作石膏板；加入防水剂，还可以制成高强防水石膏；加入少量有机胶结材料，可使其成

为无收缩的胶结剂

③硬石膏(无水石膏):结构不稳定，在潮湿条件下，易转变成相应的半水石膏，当温

度继续升高时，转变成可溶性硬石膏，能很快吸收水分，水化强度较1氏

4.水硬性胶凝材料与气硬性胶凝材料的概念？区别？

根据无机胶凝材料凝结硬化条件的不同分为水硬性胶凝材料与气硬性胶凝材料。对于

气硬性胶凝材料，只能在空气中凝结硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度，常用

的材料有石灰、石膏、水玻璃和蓑苦土等，耐水性很差，只适用于地卜或者干燥环境；对

于水硬性胶凝材料，不仅能够在空气中而且能更好地在水中凝结硬化，保持并继续发展其

强度，常用的材料是水泥。耐水性好，可适用于各种大气环境、潮湿环境、水中。

5.水玻璃的模数的概念？硬化特点？常用的促硬剂？

水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的碱金属硅酸盐，呈淡黄色或无色的透明或半透

明的黏稠液体，由不同比例的碱金属和二氧化硅所组成。其化学组成通式可表示为：R2O

nSiO2.式中R20指碱金属氧化物Na20或K20.表示二氧化硅与碱金属的分子数比,

称为水玻璃的模数。液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定型硅酸，并逐渐干燥

而硬化。这个过程进行很慢，为了加速硬化，可将水玻璃加热或加入硅氟酸钠作为促硬剂，

促使硅酸凝胶加速析出。

6.怎么鉴别生石灰建筑石膏和白水泥三种白色粉末？

将三种材料与水拌成浆体，如果反应迅速并放出大量的热就是生石灰

若在较短时间内（30min）凝结，则是建筑石膏

若水化较慢，放热速度较慢,凝结时间较长,则为白水泥

7.什么是钙质石灰、镁质石灰、气硬性石灰、水硬性石灰？

钙质石灰：MgO含量不超过5%的生石灰，或者MgO含量不超过4%的消石灰粉

镁质石灰：MgO含量超过5%的生石灰，或者MgO含量为4%----24%的消石灰粉

气硬性石灰：钙镁含量较高的石灰（我国大部分是这个）

水硬性石灰：粘土含量较高或者SiO2含量较高的石灰石烧制的，主要分布在欧洲

8.生石灰的活性有什么决定？----------CaO和MgO的含量

9.举例说明活性混合材、非活性混合材？

活性混合材：该材料本身与水反应较慢，但当磨细与实惠、石膏或硅酸盐水泥熟料混

合，加水拌和后能发生化学反应，在常温下能缓慢生成具有水硬性胶凝性质的矿物材料

非活性材料：该材料不与或者几乎不与水泥发生反应产生化学作用，加入水泥的目的

是降^氐水泥强度等级，提高产量，降低成本减少水化热

10.胶凝材料的概念？

土木工程中用了将散粒材料或块状材料黏结为一个整体的材料

第四章水泥

1.硅酸盐水泥熟料的矿物组成化学成分？

硅酸三钙3CaQSiO2

硅酸二钙2CaO.SiO2

铝酸三钙3CaQAI2O3

铁铝酸四钙4CaO,AI2O3,Fe2O3

2.硅酸盐水泥水化后的产物？

水化硅酸钙水化铝酸三钙水化铁酸一钙氢氧化钙

3.水泥体积安全性的概念？产生安全性不良的原因？检测方法？

水泥的体积安全性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化是否均匀的性能。体积变化不

均匀，即所谓的体积安全性不受，回事混凝土结构产生膨胀性裂缝，降低工程质量，严重

的还会造成工程事故。

引起水泥安全性不良的原因：熟料中含有过多的游离氧化钙、游离氧化镁或者石膏掺

量过多

检验方法：用沸煮法检验游离氧化钙引起的安全性不良

用压蒸法检验游离氧化镁引起的安全性不良

4.水泥细度的概念?指标表示方法？指标的国家标准？对其他性能的影响？

细度是指水泥颗粒的粗细程度

指标表示方法：筛余量、比表面积、颗粒级配

国家标准:水泥的比表面积应大于300m2/kg

5.大体积混凝土施工时，常用的外加剂是缓凝剂还是速凝剂？是速凝剂

大体积混凝土施工时，不宜使用的水泥有哪些？硅酸盐水泥

6.水泥常用的缓凝剂是什么？石膏

7.水泥凝结时间的概念?对施工方面的意义？国家标准是什么？

水泥的凝结时间有初凝与终凝之分。字加水起至水泥浆开始失去塑性所需的时间，称

为初凝时间。自加水起至水泥浆完全失去塑性，开始有一定结构强度所需的时间，称为终

凝时间。

对施工方面的意义：为使水泥浆在较长时间内保持流动性，以满足施工中的各项操作

所需的时间的要求，水泥的初凝时间不宜太短；成型完毕后，又希望水泥尽快硬化,有利

于下一步工序的开展，因此水泥的终凝时间不宜过长。

国家标准：硅酸盐水泥的初凝时间不得小于45min,终凝时间不得大于390min。

8.矿渣水泥与硅酸盐水泥相比，其水化热、耐热性、抗腐蚀性、抗冻性、凝结硬化。

水化热低耐热性好抗腐蚀性强抗冻性差凝结硬化速度慢

9.测定水泥胶砂强度的标准试件尺寸是多少？(40x40x160mm3)

10与石丰酸盐水泥相比，粉煤灰水泥在水化、凝结硬化速度、弓氨度发展及硬化后的性能

上有什么特点？

凝结硬化速度慢早起强度发展慢后期强度增长快水化热小硬化后对湿热敏感

性墙

11矿渣的活性由什么激化剂激化的？氢氧化钙和石管

12.矿渣水泥比硅酸盐水泥耐硫酸盐侵蚀能力强的原因？氢氧化钙的含量少

13.为什么生产水泥时掺入适量石膏对水泥不起破坏作用，而硬化水泥遇到有硫酸盐溶

液的环境产生出石膏时就有破坏？

硫酸与氢氧化钙反应生成疏酸钙，硫酸钙在与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙，从

而导致水泥石的膨胀破坏。

14.制造快硬高强水泥，主要的措施有哪些？

①在生产时提高了硅酸三钙、铝酸三钙的含量，两者的总量不少于60%--65%

②同时增加石膏的掺量，提高粉磨细度。

15.硅酸盐水泥的主要原料？石灰质原料和黏土质原料

16国家标准中，水泥中f-CaOf-mgoS03的含量多少？

f-CaO0.5%—2%f-mgo不超过5%SO3不超过3.5%

17.水泥中石膏掺量一般为多少？过多的危害？作用是什么？

一般不超过3.5%体积安全性不良缓凝剂

18.硅酸盐水泥腐蚀的类型有哪些？原因有哪些？

①软水腐蚀②盐类腐蚀（硫酸盐、镁盐的腐蚀）③酸类腐蚀（碳酸、一般酸的腐蚀）

的腐蚀

原因是：

①水泥石存在着易腐蚀的成分，及氢氧化钙和水化铝酸钙

②水泥石本身不密实，含有大量毛细孔隙，使腐蚀性介质容易通过毛细孔进入其内部

③水泥石存在的环境中有易引起腐蚀的介质

第五章混凝土

1.和易性概念、内容、检测方法。

和易性：是指拌合物易于施工操作并能获得质量均匀与成型密实的性能。

内容：流动性、黏聚性、保水性

检测方法：坍落度试聆、维勃稠度试验、扩散度试验

2影响混凝土强度的因素？提高强度的措施？

影响因素：①组成材料的影响②配合比的影响③养护条件的影响④龄期的影响⑤试验

条件的影响

措施：①选木例采用机械搅拌或振拇③养护方法（常压蒸汽养护和高压蒸汽养护）

3.混凝土用粗骨料的最大粒径的选择方法？

一般情况下，粗骨料最大粒径不得超过构件截面最小尺寸的1/4,大于钢筋内最小

净距的3/4

4.水灰比的概念?

是指单位混凝土用水量与水泥用量之比，用“w/c”表示

5.合理砂率的概念？其技术与经济意义是什么？

合理砂率：大小适宜的砂率

采用合理砂率时，能是混凝土拌合物在满足所要求的流动性和黏聚性、保水性的情况

下，水泥用量最少

6.水灰比的大小对流动性、混凝土强度、抗渗性、抗腐怛性、抗碳化性的影响？

水灰比过小时，流动性过低

水灰比过大时，流动性加大，会造成混凝土拌合物的黏娶性和保水性不良，产生流浆

、离析现象，从而严重影响混凝土的强度。

7.混凝土的干湿变形、温度变形、徐变的概念，以及徐变变形的特点？

干湿变形：周围环境的湿度变化时，混凝土将产生湿胀干缩

温度变形：与其他材料一详，混凝土也具有热胀冷缩的性能

徐变：材料在荷载的长期作用下所产生的变形

徐变特点：变形会随时间不断增大，即荷载不变而变形仍随时间增大

8.混凝土养护时，影响其强度发展的因素？温度、湿度、龄期

9.普通混凝土的组成？水泥、砂子、石子、水（外加剂、掺合料）

10.划分混凝土强度等级的依据是什么？混凝土强度标准值或立方强度

11.混凝土流动性偏小，用什么方法调整?保持水灰比不变，增加水泥浆数量

12.测定混凝土强度的标准试件尺寸是多少？110x110x130mm3

13.什么是碱一骨料反应？引起碱一骨料反应的必要条件是什么？

碱一骨料反应，是指当水泥中含碱量较高，又使用了活性骨料，水泥中的碱类便有可

能与骨料中的活性二氧化硅反应，在骨料表面生成复杂的碱T圭酸凝胶。

必要条件：①水泥超过安全碱量；②使用了活性骨料；③水

14.砂的粗细程度、颗粒级配的概念。用什么方法确定（用什么指标确定）？

砂的粗细程度：是指不同泣径的砂粒混合在一起的平均粗细程度（细度模数）

砂的颗粒级配：是指颗粒大小的搭配情况。（级配区以及级配曲线）

15.砂率过大（小）对拌合物的黏聚性、流动性、保水性的影响？

砂率过大和过小，都造成拌合物流动性降低，从而影响拌合物的黏聚性和保水性，造

成离析和水泥浆流淌等。

16.细度模数的含义及意义？

细度模数：表示天然砂粒径、粗细程度及类别的指标

意义：细度模数越大，表示砂子越粗，反之越细。

17.水灰比是怎样影响混凝土强度的，为什么？

①一般而言，在水泥弓虽度等级相同的情况下，水灰比越小，水泥石弓虽度越高，混凝土

强度越高②如果水灰比太大。当混凝土硬化后，大量多余的水分就残留在混凝土中形成水

泡或蒸发后形成孔隙，从而降低了水泥石的密实性，实质是降低了混凝土抵抗荷载的有效

断面积，而且空隙处往往产生应力集中，强度大大降低③如果水灰比太小，拌合物过于干

硬,在一定捣实条件下，无法曼混凝土流动密实，成型后的混凝土中将出现蜂窝、孔洞等

严重缺陷，导致混凝土强度下降。在这种情况下,水灰比越小，强度反而越低。

18.普通钢筋混凝土结构中，防止钢筋锈蚀的措施是什么？足够厚的混凝土保护

层

19.混凝土配制时，限制最大水灰比和水泥用量的目的？提高耐久性

20水泥的凝结时间和用以拌制的混凝土的凝结时间是否相同,为什么？

不同，水泥的水灰比一定，而混凝土的水灰比不一定，受环境温度等其他因素影响

21.砌筑砂浆的组成材料有哪些？水泥、砂子、水、塑化剂

22.砌筑砂浆配合比的设计步骤是什么？

①计算砂浆试配强度

②计算每立方米砂浆中的水泥用量

③计算每立方米砂浆掺合科的用量

④确定每立方米砂浆砂用量

⑤确定每立方米砂浆水的用量

24.混凝土配合比设计的基本原则?

①满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性

②满足混凝土结构设计的强度等级

③满足耐久性要求

④节约水泥，降低成本

第六章钢筋

1.冷弯性能的概念？指标？意义？

冷弯性能：是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，也是钢材的主要工艺性能。

指标：以试件被弯曲的角度和弯心直径对试件厚度（或亘径）的比值

试验时采用的弯曲角度愈大，表示冷弯性能愈好

意义：冷弯试验是钢材处于不利变形条件下的塑性，是一种比较严格的检验，能提示

钢材是否存在内部组织的不均匀，内应力和夹杂物等缺陷。

2.影响钢材冷脆性的化学因素有哪些？碳、硅、镉、磷、硫、铭、钛、粗、机、铝

3.土木工程中主要使用Q235碳素结构钢

4.生铁和钢的主要区别是什么？

主要区别在于含碳量不同，生铁含碳量大于2%,钢在0.021%—2.11%

5.碳素钢在常温下形成的基本晶体组织有哪些？铁素体、渗碳体、珠光体

6.热轧钢筋如何划分等级？多级钢筋的应用范围？

7.钢按脱氧程度不同可分为沸腾钢镇静钢、特殊镇静纲

8.钢材时效的概念?

经过冷加工的钢材在常温下放置一段时间后，其强度和硬度会自发的提高，塑性和韧

性和逐渐降低。钢材这种随时间的延长，强度和硬度增强，塑性和韧性降低的现象被称为

钢材时效

9.钢材的冷加工强化的概念？

钢材在常温下进行冷加工（冷拉、冷拔、冷轧）使其产生塑性变形，而屈服强度得到

提高。这个过程称为冷加工强化

第九章木材

1.木材的构造

宏观构造：横切面、径切面、弦切面用肉眼和放大镜观察

微观构造：从显微镜下观察到木材组织

2材料含水率与强度之间的关系

木材的强度受含水量影响较大。当木材还税率在纤维饱和点以下时，随含水率降低，

即吸附水减少，细胞壁趋于紧空，木材强度提高；反之，当含水率提高时，由于亲水的细

胞壁逐渐软化而使木材强度降低。当木材含水率在纤维饱和点以上变化时，仅是细胞腔内

自由水的变化，木材的强度不变。

3.平衡含水率：当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时，其含水率会趋于稳定,

此时的含水率就是平衡含水率

纤维饱和点：当木材中无自由水，而细胞壁内的吸附水达到饱和时的含水率

4.木材变形，径向与弦向哪个大？同种木材，弦向>径向>纵向

5.水在木材中存在状态有哪些？自由水、吸附水、化合水

6.影响木材强度因素有哪些？含水量、负荷时间、环境温度、疵病

7.木材含水率小于或者大于纤维饱和点时，随含水率的增大，木材的强度和体积有什

么变化

①小于纤维饱和点时，体积膨胀，弓虽度降低

②大于纤维饱和点时，体现不变，强度不变

第七章屋面与墙体材料

1.普通粘土砖的尺寸(240x115x53,加10mm灰舞厚4长8宽16厚约1m)

每立方米有(4x8x16=512)块砖

2.烧结多孔砖的概念及特点。

概念:是以黏土、页岩、煤砰石等为主要原料经焙烧而成,塑性要求较高

特点：孔洞率在25%以上,表观密度为1200kg/m3左右，虽然多孔砖具有一定的孔

洞率，使砖受压时有效受压面积减小，但因制坯时承受较大的压力，使砖孔壁致密程度提

高，且对原材料要求也很高，这就补偿了因有效面积减少而造成的强度损失，故烧结多孔

砖的强度仍较高，常被用于砌箕六层以下的承重墙。

3.过火砖与欠火砖的区别？怎么鉴别?

过火砖与欠火砖的区别在于①过火砖强度高②过火砖滞工色；欠火砖淡红色③过火

砖有弯曲变形，不便于砌筑；欠火砖用于上层墙的砌筑

4.红砖与青砖？

砖坏在氧化气氛中焙烧，黏土中的铁被氧化成呈红色的高价铁。此时砖为纤色，纤砖.

砖坯开始在氧化气氛中焙烧，当达到烧结温度后又处于还原气氛中继续焙烧，高价铁

被还原成呈青灰色的低价铁。此时砖呈青灰色，称青砖。

5.目前所用的墙体材料有哪些？砖、砌块、板材

第十一章沥青

1.石油沥青的组成?技术性质与指标？

组成：油分、树脂、地沥青质

性质：黏滞性、塑性、温度敏感性、大气稳定性

指标：针入度延度软化点

2.石油沥青牌号的划分？其大小说明什么？

针入度、延度、软化点等三项指标是划分石