土木工程材料试题及答案.doc

名词解释 （每题2分，共12分） 
1.堆积密度是指粉状或粒状材料在堆积状态下，单位体积的质量。 
2、水泥活性混合材料是指磨成细粉后，与石灰或与石灰和石膏拌和在一起，并加水后，在常温下，能生成具有胶凝性水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的混和材料。 
3.砂浆的流动性是指砂浆在自重或外力的作用下产生流动的性质。 
4、混凝土立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作和养护的边长为150mm 的立方体试件，在28d 龄期，用标准试验方法测得的强度总体分布中具有不低于95 ％保证率的抗压强度值。 
5、钢材的冷弯性是指刚才在常温下承受弯曲变形的能力。 
6、石油沥青的针入度是指在规定温度25 ℃条件下，以规定重量100g 的标准针，经历规定时间5s 贯入试样中的深度。 
例1-2 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。: P1 [2 S9 O" w3 q
答：该石材软化系数kr=fb/fg=165/178=0.93:
∵ 该石材的软化系数为0.93＞0.85，为耐水石材
∴ 可用于水下工程。: L6 S: M' ^8 W' J1 w
例5-1 混凝土中，骨料级配良好的标准是什么？
答：骨料级配是指骨料中不同粒径颗粒的组配情况。骨料级配良好的标准是骨料的空隙率和总表面积均较小。使用良好级配的骨料，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。&
例4-2 石灰不耐水，但为什么配制的石灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？/ D( ]$ S4 A) \6 F% s' V* a) p
答：原因1.石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以石灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。7 e- `' p5 Y q: j. e
原因2.由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使其密实度大大提高，降低了孔隙率，水的侵入大为减少。因此，灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位
例5-5 某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为c30，施工要求混凝土拥落度为30～50mm，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ=5mpa。可供应以下原材料：水泥：p.o42.5普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρc=3.log/cm3，水泥的富余系数为1.08；中砂：级配合格，砂子表观密度ρ0s=2.60g/cm3；石子：5～30mm碎石，级配合格，石子表观密度ρ0g=2.65g/cm3。
设计要求：
(1) 混凝土计算配合比；
(2) 若经试配混凝土的工作性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为 3%，石子含水率为1%，试计算混凝土施工配合比。
.解：(1) 求混凝土计算配合比。; ^* y) H; B( g
1) 确定混凝土配制强度fcu,o
fcu,o = fcu,k + 1.645σ= 30 + 1.645×5 = 38.2 mpa
2) 确定水灰比 (w/c)
fce =γc•fce,k = 1.08×42.5 = 45.9 mpa2 Y, A5 e2 \! U; D
w/c =0.53
∵框架结构混凝土梁处于干燥环境，查表得容许最大水灰比为0.65，∴可确定水灰比为 0.53。
3) 确定用水量 mw0
对于最大粒径为30mm的碎石混凝土,当所需拥落度为30～50mm时，查表得：lm3混凝土的用水量可选用185kg。
4) 计算水泥用量 mco
mco = mw0/(w/c)= 185/0.53 = 349 kg/m3
查表，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260 kg/m3，取mco=349kg/m3。
5) 确定砂率βs
对于采用最大粒径为40mm的碎石，当水灰比为0.53时，查表得砂率值可选取32%～37%，取βs=35%。
6) 计算砂、石用量mso、mgo
用体积法计算，
得：mso= 641kg，mgo =l192kg。
7) 该混凝土计算配合比为 水泥：砂：石子 = 1：1.84：3.42，w/c=0.53。
(2) 确定施工配合比
现场砂子含水率为3%，石子含水率为1%，则施工配合比为
水泥 mc = mco=349kg
砂 ms = mso(1+3%) = 641×(l+3%)=660kg
石子 mg = mgo(1+1%) =1192×(1+1%)=1204kg
水 mw = mwo-mso×3% - mω×1% = 185-641×3% - 1192×1% = 154kg
【评注】耐久性问题是混凝土的一个重要性能指标，所有混凝土均应考虑。因此，国家规范规定所有混凝土在配合比设计时都应当按该混凝土使用时所处的环境条件，考虑其满足耐久性要求所必要的水灰比及水泥用量值。
3.硅酸盐水泥的凝结时间有何规定？对施工方面的意义又哪些？
答：硅酸盐水泥的初凝时间不得小于45min，终凝时间不得大于390min。
意义：对保证水泥在施工时有充足的时间完成搅拌、运输、振捣、成型等及施工完毕后希望水泥尽快硬化，有利于下一步工序的开展有重要的意义。
填空题（ 每题1分，共25分） 
1当材料的孔隙率增大时，则其密度 _不变___，松散密度 _减小___，强度 _降低___，吸水率 _增大___，抗渗性 _降低___，抗冻性 _降低___。 
2建筑石膏硬化后，在潮湿环境中，其强度显著 _下降___，遇水则 _破坏___，受冻后 _破坏___。 
3混凝土配合比设计中Ｗ/Ｃ由 _强度___和 _耐久性___确定。 
4砌筑多孔砌体的砂浆的强度取决于 _水泥强度___和 _水泥用量___。 
5配制混凝土需用 _合理___砂率，这样可以在水泥用量一定的情况下，获得最大的 _流动性___，或者在 _坍落度___一定的情况下， _水泥用量___最少。 
6炼钢过程中，由于脱氧程度不同，钢可分为 _沸腾__钢， _镇静___钢和 _半镇静___钢三种。其中 _镇静___钢脱氧完全， _沸腾___钢吸氧很不完全。 
7评定石油沥青塑性的指标是 _延度___，评定沥青粘滞性的指标是 _针入度___；评定沥青耐热性的指标是 _软化点___。
计算题 （共18分） 
某材料的密度为2.78g/cm3，干表观密度为1680Kg/m3，现将一重930g的该材料浸入水中，吸水饱和后取出称重为1025g，试求该材料的孔隙率、重量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。 （5分） 
某混凝土配合比为 1∶ 2.43 ∶ 4.71 ， W/C ＝ 0.62 ，设混凝土表观密度为 2400 kg / m 3 计，求各材料用量。 （6分） 
今有软化点分别为95℃和25℃的两种石油沥青。某工程的屋面防水要求使用软化点为75℃的石油沥青，问应如何配制？
1.解：孔隙率 P ＝（ 1 － ρ0/ρ ）× 100 ％＝（ 1-1.8/2.7 ）× 100 ％ =33 ％；
重量吸水率 mw ＝（ m水/m ）× 100 ％＝ [(1020-920)/920] × 100 ％ =11 ％； 
开口孔隙率＝ V开/V0 =[ (1020-920)/ （ 920/1.8 ） ] × 100 ％＝ 19.6 ％ 
闭口孔隙率＝ 33 ％－ 19.6 ％＝ 13.4 ％ 
所以，该材料的孔隙率、重量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率分别为： 33 ％； 11 ％； 19.6 ％； 13.4 ％。 （5分） 

2.解：设水泥的质量为CKg ，则 W ＝ 0.62CKg ； S ＝ 2.43CKg ； G ＝ 4.71CKg ； 
按假定表观密度法有： C+S+G+W= ρ0h 
所以， C ＋ 0.62C ＋ 2.43C ＋ 4.71C＝ 2400 
由上式可得： C= 274Kg ； W ＝ 170Kg ； S ＝ 666Kg ； G ＝ 1290Kg 。 
所以，各种材料的用量为： C= 274Kg ； W ＝ 170Kg ； S ＝ 666Kg ； G ＝ 1290Kg 。（6分） 

3、解：软化点为 95℃ 的石油沥青用量 = (95℃－75℃)/(95 ℃－ 25℃)× 100 ％ 
＝ 28.6 ％ 
软化点为 25℃ 的石油沥青用量 =100 ％－ 28.6 ％＝ 71.4 ％ 
所以，软化点为 95℃ 的石油沥青用量为 28.6 ％；软化点为 25℃ 的石油沥青用量为 71.4 ％。 （7分）
一、 填空题（每空 1分，共计20分）
1．材料的亲水性与憎水性用（ 润湿边角 ）来表示，材料的吸湿性用（ 含水率 ）来表示。材料的吸水性用（ 吸水率 ）来表示。
2．石膏的硬化时体积是（ 膨胀的 ），硬化后孔隙率较（ 大 ）。
3．石灰浆体在空气中硬化，是由（ 结晶 ）作用和（ 碳化 ）作用同时进行的过程来完成，故石灰属于（ 气硬性 ）胶凝材料。
4．硅酸盐水泥熟料中四种矿物成分的分子式是（ C3A ）、（ C2S ）、（ C3S ）、（ C4AF ）。
5．混凝土的合理砂率是指在（ 用水量 ）和（ 水泥用量 ）一定的情况下，能使混凝土获得最大的流动性，并能获得良好粘聚性和保水性的砂率。
6．砌筑砂浆的流动性用（ 沉入度 ）表示，保水性用（ 分层度 ）来表示。
7．钢结构设计时碳素结构钢以（ 屈服 ）强度作为设计计算取值的依据。
8、石油沥青按三组分划分分别为（ 油分）、（ 树脂）、（ 地沥青质 ）。
二、判断题（正确的在题干括号内划‘√’，错误的划‘×’。每小题2分，。共16分）
1．材料的吸水性用含水率来表示。（ × ）
2．气硬性胶凝材料，既能在空气中硬化又能在水中硬化。（ × ）
3．硅酸盐水泥熟料矿物成分中，水化速度最快的是C3A。（√ ）
4．有抗渗性要求的混凝土不宜选用矿渣硅酸盐水泥。（√ ）
5．混凝土的流动性用沉入度来表示。（ × ）
6、相对湿度越大，混凝土碳化的速度就越快。（ × ）
7．伸长率越大，钢材的塑性越好。（ √ ）
8．石油沥青的温度敏感性用针入度表示。 （ × ）
三 、名词解释（每小题4分，共20分）
1．表观密度：材料在自然状态下，单位体积内的质量。
2．普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、6%—15%混材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称普通硅酸盐水泥。
3．碱骨料反应：水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性骨抖发生化学反应，可引起混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏，这种化学反应称为碱一骨料反应。
4．钢的冷弯性能：冷弯性能是钢材在常温条件下承受的弯曲变形的能力。
5．沥青的温度敏感性：沥青的粘性和塑性随温度的升降而变化的性能。
四、问答题（每小题5分，共25分）
1、现有甲、乙两水泥厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如下：
生产厂
C3S（%）
C2S（%）
C3A（%）
C4AF（%）
甲
54
20
10
16
乙
45
28
7
20
若用上述熟料分别制成硅酸盐水泥，试估计它们的强度发展速度、水化热、耐腐蚀性、28d龄期强度有何差异？
2、什么是混凝土的和易性？和易性包括哪几方面内容？影响和易性的因素有哪些？
3、简述引气剂加入到混凝土中，混凝土性能的变化？
4、说明下列钢材牌号的含义：Q235Aｂ，45Ｍｎ。
5、表征石油沥青性能的三大技术指标是什么？分别表征沥青的什么性能？
答：1、由上表可知甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度发展速度、水化热、28d 时的强度均高于由乙厂的硅酸盐水泥，但耐腐蚀性则低于由乙厂的硅酸盐水泥。
2、和易性：混凝土易于施工操作（搅拌、运输、浇筑、捣实），并获是质量均匀，成型密实的混凝土的性能。
和易性包括三方面内容：流动性、粘聚性、保水性。
影响和易性的因素：（1）水泥浆的数量和水灰比 （2）砂率 （3）温度和时间性 （4）组成材料
3、（1）、改善混凝土拌合物的工作性；（2）、提高的混凝土的抗渗性、抗冻性。（3）、降低了混凝土的强度。
4、Q235Aｂ表示屈服点等级为235Mpa，质量等级为A级的半镇静钢。45Ｍｎ表示含碳量为0.45%较高含锰量的钢。
5、针入度、延度，软化点。粘性、塑性、温度敏感性

五、计算题（其中1题9分，2题10分，共计19分）
1、一块标准的普通粘土砖，其尺寸为240×115×53mm，已知密度为2.7g/cm3，干燥时质量为2500g，吸水饱和时质量为2900g。
求：（1）材料的干表观密度。
（2）材料的孔隙率。
（3）材料的体积吸水率。
解： (1）根据1、ρ0=m/v=2500/240×115×53=1.7 g/cm3
(2)、P=1-ρ0/ρ=1-1.7/2.7=37%
(3)、Wv= Wmρ0=(2900-2500)/2500·1.7=27%
2、计算某大桥混凝土设计强度等级为C40，强度标准差为6.0Mpa，用52.5级硅酸盐水泥，实测28d的抗压强度为58.5 Mpa，已知水泥密度ρC＝3.10ｇ/cｍ3，中砂，砂子表观密度 ρOS＝3.10ｇ/cｍ3，碎石，石子表观密度ρOG＝278g/cｍ3。自来水。已知：A=0.46，B=0.07，单位用水量为195kg/ｍ3，砂率Sp=0.32 含气量百分数为ɑ=1，求该混凝土的初步配合比？（W／C最大水灰比为0.60，水泥最小用量为280 kg/ｍ3）
解：（1） fcu,t=fcu,k+1.645σ
fcu,t=40+1.645×6= 49.87Mpa
(2) W/C=Afce/fcu,t+ABfce
W/C=0.46×58.5/49.87+0.46×0.07×58.5=0.52
(3) 因为0.52<0.60，所以C0=W0/W/C=195/0.52=375kg，因为375>280，所以C0=375kg
(4) 根据体积法求砂、石用量
C0/ρC+W0/ρW+S0/ρos+G0/ρoG+0.01α=1
S0/ S0+G0=SP
所以
375/3100+195/1000+ S0/3100+G0/2780+0.01 =1
S0/ S0+G0=0.32
所以S0=616 G0=1310
所以该混凝土的初步配合比：水泥：375kg 砂子：616kg 石子：1310kg 水：195kg