2025年水利工程師-建筑材料復(fù)習(xí)題（含答案）一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間不得早于（），終凝時(shí)間不得遲于（）。A.30分鐘，6小時(shí)B.45分鐘，6.5小時(shí)C.60分鐘，10小時(shí)D.90分鐘，12小時(shí)答案：B解析：根據(jù)《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007），硅酸鹽水泥（P·Ⅰ、P·Ⅱ）初凝時(shí)間≥45分鐘，終凝時(shí)間≤6.5小時(shí)；其他品種水泥（如普通硅酸鹽水泥）終凝時(shí)間≤10小時(shí)。2.水工混凝土中，細(xì)骨料（砂）的含泥量過高會(huì)直接影響混凝土的（）。A.和易性與強(qiáng)度B.抗凍性與彈性模量C.收縮性與耐磨性D.抗?jié)B性與抗裂性答案：A解析：細(xì)骨料含泥量過高時(shí)，泥顆粒會(huì)包裹骨料表面，阻礙水泥漿與骨料的粘結(jié)，降低混凝土強(qiáng)度；同時(shí)增加需水量，導(dǎo)致和易性下降（如坍落度減小、粘聚性變差）。3.以下哪種鋼材屬于水工結(jié)構(gòu)中常用的熱軋帶肋鋼筋？（）A.HPB300B.HRB400C.Q235D.45號(hào)鋼答案：B解析：HRB（Hot-rolledRibbedBars）表示熱軋帶肋鋼筋，HRB400是水利工程中常用的主力鋼筋，強(qiáng)度等級(jí)為400MPa；HPB300為光圓鋼筋，主要用于箍筋或構(gòu)造筋；Q235為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，多用于鋼板或小型構(gòu)件；45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，一般不用于混凝土配筋。4.瀝青混凝土心墻壩中，瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)“針入度”反映的是瀝青的（）。A.高溫穩(wěn)定性B.低溫抗裂性C.粘結(jié)性D.軟硬程度答案：D解析：針入度是瀝青在規(guī)定溫度（25℃）和荷載（100g）下，標(biāo)準(zhǔn)針垂直貫入瀝青試樣的深度（0.1mm為1度），數(shù)值越大表示瀝青越軟，反之越硬。5.混凝土的抗凍等級(jí)F200是指（）。A.混凝土在-200℃環(huán)境下的抗凍能力B.混凝土經(jīng)200次凍融循環(huán)后質(zhì)量損失≤5%或強(qiáng)度損失≤25%C.混凝土能承受200m水頭的滲透壓力D.混凝土200天齡期的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值答案：B解析：根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2020），抗凍等級(jí)Fn表示混凝土在飽水狀態(tài)下，經(jīng)n次快速凍融循環(huán)后，質(zhì)量損失率不超過5%、抗壓強(qiáng)度損失率不超過25%時(shí)的最大循環(huán)次數(shù)。6.以下哪種摻合料可顯著降低大體積混凝土的水化熱？（）A.硅灰B.磨細(xì)礦渣粉C.早強(qiáng)劑D.速凝劑答案：B解析：磨細(xì)礦渣粉（GGBS）是高爐礦渣經(jīng)粉磨后的產(chǎn)品，活性較高，可替代部分水泥參與水化反應(yīng)，但反應(yīng)速度較慢，能降低早期水化熱；硅灰主要用于提高混凝土強(qiáng)度和密實(shí)性；早強(qiáng)劑和速凝劑會(huì)加速水泥水化，增加早期放熱。7.水工混凝土中，石子的最大粒徑應(yīng)不超過構(gòu)件截面最小尺寸的（），且不超過鋼筋最小凈間距的（）。A.1/4，3/4B.1/3，1/2C.1/2，3/4D.3/4，1/4答案：A解析：《水工混凝土施工規(guī)范》（SL677-2014）規(guī)定，粗骨料最大粒徑不宜超過構(gòu)件截面最小尺寸的1/4，且不超過鋼筋最小凈間距的3/4；對(duì)于素混凝土，最大粒徑可放寬至截面最小尺寸的1/2。8.普通硅酸鹽水泥（P·O）的混合材摻量范圍是（）。A.5%~20%B.20%~50%C.50%~80%D.80%~95%答案：A解析：根據(jù)GB175-2007，普通硅酸鹽水泥中活性混合材料（如粉煤灰、礦渣）的摻量為5%~20%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），若超過20%則屬于復(fù)合硅酸鹽水泥（P·C）或其他品種。9.衡量鋼材塑性的主要指標(biāo)是（）。A.屈服強(qiáng)度B.抗拉強(qiáng)度C.伸長(zhǎng)率D.沖擊韌性答案：C解析：伸長(zhǎng)率（δ）是鋼材在拉斷后，標(biāo)距長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比，反映鋼材在斷裂前的塑性變形能力；屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度是強(qiáng)度指標(biāo)；沖擊韌性反映鋼材的抗沖擊能力。10.以下哪種混凝土外加劑可同時(shí)提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性？（）A.減水劑B.早強(qiáng)劑C.引氣劑D.緩凝劑答案：C解析：引氣劑能在混凝土中引入大量微小、封閉的氣泡，這些氣泡可緩解凍融循環(huán)中的水壓力（提高抗凍性），同時(shí)氣泡填充孔隙，阻斷滲水通道（提高抗?jié)B性）；減水劑主要提高強(qiáng)度或和易性；早強(qiáng)劑加速早期強(qiáng)度發(fā)展；緩凝劑延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間。二、填空題（每空1分，共20分）1.硅酸鹽水泥的主要礦物成分包括硅酸三鈣（C?S）、硅酸二鈣（C?S）、鋁酸三鈣（C?A）和（鐵鋁酸四鈣（C?AF））。2.混凝土的和易性通常包括（流動(dòng)性）、（粘聚性）和（保水性）三方面的性能。3.水工混凝土中，粗骨料的顆粒級(jí)配分為（連續(xù)級(jí)配）和（間斷級(jí)配）兩種，其中（連續(xù)級(jí)配）更有利于提高混凝土的密實(shí)性。4.鋼材的冷加工強(qiáng)化是指通過（冷拉）、（冷拔）或（冷軋）等工藝，使鋼材的屈服強(qiáng)度提高但塑性降低的現(xiàn)象。5.瀝青的三大技術(shù)指標(biāo)是（針入度）、（軟化點(diǎn)）和（延度）。6.混凝土的耐久性主要包括（抗?jié)B性）、（抗凍性）、（抗侵蝕性）和（碳化）等性能。7.常用的活性摻合料有（粉煤灰）、（磨細(xì)礦渣粉）和（硅灰）；非活性摻合料有（石英砂）、（石灰石粉）等。8.水泥的體積安定性不良主要是由于（游離氧化鈣）、（游離氧化鎂）或（三氧化硫）含量過高引起的。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物及其對(duì)混凝土性能的影響。答案：硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物主要包括：（1）水化硅酸鈣（C-S-H凝膠）：約占水化產(chǎn)物總量的50%~60%，是混凝土強(qiáng)度的主要來源，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能填充孔隙，提高混凝土的密實(shí)性。（2）氫氧化鈣（Ca(OH)?）：約占20%~25%，呈六方板狀晶體，堿性強(qiáng)，可保護(hù)鋼筋不銹，但過量會(huì)降低混凝土的抗碳化能力。（3）水化鋁酸鈣（C?AH?）：約占10%，強(qiáng)度較低，易與硫酸鹽反應(yīng)生成膨脹性產(chǎn)物（如鈣礬石），導(dǎo)致混凝土開裂。（4）水化鐵鋁酸鈣（C?AFH??）：約占5%，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，對(duì)強(qiáng)度貢獻(xiàn)較小。（5）鈣礬石（AFt）和單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm）：初期以AFt為主（針柱狀），后期部分轉(zhuǎn)化為AFm（片狀），對(duì)早期強(qiáng)度有一定貢獻(xiàn)，但過量會(huì)引起體積膨脹。2.混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本步驟有哪些？需滿足哪些基本要求？答案：基本步驟：（1）確定配制強(qiáng)度（f_cu,0）：根據(jù)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)（f_cu,k）和強(qiáng)度保證率，按公式f_cu,0=f_cu,k+1.645σ計(jì)算（σ為強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差）。（2）計(jì)算水膠比（W/B）：采用鮑羅米公式f_cu,0=α_a·f_b·(B/W-α_b)，其中f_b為膠凝材料（水泥+摻合料）的實(shí)際強(qiáng)度，α_a、α_b為回歸系數(shù)（碎石取0.53、0.20，卵石取0.49、0.13）。（3）確定用水量（m_w）：根據(jù)骨料品種、粒徑和坍落度要求，查表或經(jīng)驗(yàn)公式確定（如中砂、5~20mm碎石、坍落度70~90mm時(shí)，m_w約180kg/m3）。（4）計(jì)算膠凝材料用量（m_b）：m_b=m_w/(W/B)。（5）確定摻合料用量（m_f）和水泥用量（m_c）：按摻合料取代率（如粉煤灰取代20%，則m_f=0.2m_b，m_c=0.8m_b）。（6）確定砂率（β_s）：根據(jù)骨料品種、水膠比和坍落度，查表或經(jīng)驗(yàn)公式確定（如中砂、水膠比0.45時(shí)，β_s約35%~40%）。（7）計(jì)算砂石用量（m_s、m_g）：采用質(zhì)量法（m_c+m_f+m_s+m_g+m_w=ρ_cp，ρ_cp取2350~2450kg/m3）或體積法（m_c/ρ_c+m_f/ρ_f+m_s/ρ_s+m_g/ρ_g+m_w/ρ_w+0.01α=1），聯(lián)立方程求解。（8）試配調(diào)整：按計(jì)算配合比制作試件，測(cè)試坍落度、強(qiáng)度等性能，調(diào)整水膠比、砂率或外加劑用量，直至滿足要求?；疽螅簼M足強(qiáng)度、和易性、耐久性（抗?jié)B、抗凍等）和經(jīng)濟(jì)性。3.水工混凝土中為何要限制水泥的堿含量？如何預(yù)防堿-骨料反應(yīng)？答案：限制水泥堿含量的原因：當(dāng)水泥中的堿（K?O、Na?O）含量過高時(shí)，若混凝土骨料中含有活性二氧化硅（如蛋白石、玉髓等），堿會(huì)與骨料中的活性成分發(fā)生反應(yīng)（堿-硅酸反應(yīng)），生成膨脹性產(chǎn)物（堿硅膠），吸水后體積膨脹（膨脹率可達(dá)3%~5%），導(dǎo)致混凝土開裂，嚴(yán)重影響耐久性。預(yù)防措施：（1）控制水泥堿含量：優(yōu)先選用低堿水泥（堿含量≤0.6%）。（2）選用非活性骨料：對(duì)骨料進(jìn)行活性檢測(cè)（如巖相法、砂漿長(zhǎng)度法），避免使用活性骨料。（3）摻加活性摻合料：如粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉或硅灰，其活性成分可與水泥中的堿反應(yīng)，降低游離堿含量。（4）控制混凝土含堿量：總堿量（以當(dāng)量Na?O計(jì)）≤3.0kg/m3（重要工程）或≤5.0kg/m3（一般工程）。4.簡(jiǎn)述熱軋帶肋鋼筋與光圓鋼筋的主要區(qū)別及在水利工程中的應(yīng)用場(chǎng)景。答案：主要區(qū)別：（1）表面形狀：帶肋鋼筋表面有月牙肋或等高肋，與混凝土的粘結(jié)力強(qiáng)；光圓鋼筋表面光滑，粘結(jié)力較弱。（2）強(qiáng)度等級(jí)：帶肋鋼筋強(qiáng)度較高（如HRB400、HRB500），光圓鋼筋強(qiáng)度較低（HPB300）。（3）塑性：光圓鋼筋伸長(zhǎng)率較高（δ?≥25%），帶肋鋼筋伸長(zhǎng)率稍低（δ?≥16%~18%）。應(yīng)用場(chǎng)景：（1）帶肋鋼筋：主要用于承受拉應(yīng)力的受力鋼筋（如梁、板、柱的主筋），利用其高粘結(jié)力和強(qiáng)度，減少鋼筋用量。（2）光圓鋼筋：多用于構(gòu)造鋼筋（如箍筋、分布筋、架立筋），或?qū)ρ有砸筝^高的部位（如抗震結(jié)構(gòu)的箍筋），因其塑性好，可提高結(jié)構(gòu)的變形能力。5.大體積混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫的原因是什么？可采取哪些材料方面的防治措施？答案：原因：大體積混凝土（結(jié)構(gòu)厚度≥1m）水泥水化放熱集中，內(nèi)部溫度升高（可達(dá)60~80℃），而表面散熱快，形成較大的內(nèi)外溫差（超過25℃時(shí)），導(dǎo)致內(nèi)部受壓、表面受拉；當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，表面產(chǎn)生裂縫；后期降溫階段，混凝土收縮受基巖或老混凝土約束，內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，可能引發(fā)貫穿裂縫。材料方面的防治措施：（1）選用中低熱水泥：如低熱硅酸鹽水泥（3d水化熱≤230kJ/kg）或中熱硅酸鹽水泥（3d水化熱≤250kJ/kg），減少水化熱釋放。（2）摻加活性摻合料：如粉煤灰（取代30%~50%水泥）、磨細(xì)礦渣粉（取代40%~70%水泥），降低膠凝材料用量，延緩水化放熱速率。（3）使用緩凝型減水劑：延長(zhǎng)混凝土凝結(jié)時(shí)間（如初凝時(shí)間≥12h），減緩水化熱峰值出現(xiàn)時(shí)間，降低峰值溫度。（4）優(yōu)化骨料級(jí)配：采用連續(xù)級(jí)配粗骨料（如5~40mm兩級(jí)配），提高骨料堆積密度，減少膠凝材料用量，降低水化熱。四、計(jì)算題（10分）某水利工程需配制C30水工混凝土，設(shè)計(jì)要求坍落度為70~90mm，采用普通硅酸鹽水泥（P·O42.5，實(shí)測(cè)28d抗壓強(qiáng)度48.0MPa）、碎石（表觀密度2700kg/m3，α_a=0.53，α_b=0.20）、中砂（表觀密度2650kg/m3），混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ=5.0MPa，環(huán)境類別為水下區(qū)（抗?jié)B等級(jí)W6），試計(jì)算混凝土初步配合比（水膠比保留2位小數(shù)，砂石用量保留整數(shù)）。解答步驟：1.計(jì)算配制強(qiáng)度f_cu,0：f_cu,0=f_cu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.225MPa（取38.2MPa）。2.計(jì)算水膠比（W/B）：根據(jù)鮑羅米公式：f_cu,0=α_a·f_b·(B/W-α_b)，其中f_b=γ_c·f_ce（γ_c為水泥富余系數(shù)，取1.0），故f_b=48.0MPa。代入公式：38.2=0.53×48.0×(B/W-0.20)解得：B/W=(38.2/(0.53×48.0))+0.20≈1.51+0.20=1.71因此，W/B=1/1.71≈0.58（需驗(yàn)證抗?jié)B要求：W6混凝土水膠比一般≤0.55，故需調(diào)整，取W/B=0.55）。3.確定用水量（m_w）：根據(jù)碎石、坍落度70~90mm，查表得m_w=185kg/m3（若采用減水劑可降低，本題假設(shè)未摻減水劑）。4.計(jì)算膠凝材料用量（m_b）：m_b=m_w/(W/B)=185/0.55≈336kg/m3。5.確定砂率（β_s）：根據(jù)水膠比0.55、碎石，查表得β_s=38%。6.計(jì)算砂石用量（m_s、m_g）：采用質(zhì)量法，假設(shè)混凝土表觀密度ρ_cp=2400kg/m3，則：m_c+m_f+m_s+m_g+m_w=2400（本題不摻摻合料，m_f=0，m_c=m_b=336kg）故m_s+m_g=2400-336-185=1879kg。砂率β_s=m_s/(m_s+m_g)=0.38，解得：m_s=0.38×1879≈714kg，m_g=1879-714=1165kg。初步配合比（kg/m3）：水泥336，水185，砂714，碎石1165（水膠比0.55）。五、案例分析題（10分）某水利樞紐工程大壩采用C40混凝土，施工中發(fā)現(xiàn)部分混凝土試塊28d抗壓強(qiáng)度僅為32MPa（設(shè)計(jì)要求≥40MPa），經(jīng)檢測(cè)：水泥為P·O42.5（實(shí)測(cè)強(qiáng)度45MPa），骨料含泥量5%（規(guī)范≤3%），混凝土攪拌時(shí)間1min（規(guī)范≥2min），養(yǎng)護(hù)溫度25℃、