(2025年)(完整版)土木工程材料習(xí)題集及答案一、單項(xiàng)選擇題1.硅酸鹽水泥熟料中，對(duì)早期強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大的礦物是（）。A.C3S（硅酸三鈣）B.C2S（硅酸二鈣）C.C3A（鋁酸三鈣）D.C4AF（鐵鋁酸四鈣）答案：A2.混凝土拌合物的和易性不包括（）。A.流動(dòng)性B.粘聚性C.保水性D.抗?jié)B性答案：D3.以下鋼材性能指標(biāo)中，屬于工藝性能的是（）。A.屈服強(qiáng)度B.伸長(zhǎng)率C.冷彎性能D.抗拉強(qiáng)度答案：C4.測(cè)定水泥體積安定性時(shí)，若采用試餅法，當(dāng)試餅（）時(shí)，判定為安定性不合格。A.邊緣翹曲B.直徑≥100mmC.表面有麻點(diǎn)D.質(zhì)量≤100g答案：A5.普通混凝土中，細(xì)骨料的粒徑范圍是（）。A.0.15~4.75mmB.4.75~9.5mmC.9.5~19mmD.19~37.5mm答案：A6.瀝青的“三大指標(biāo)”不包括（）。A.針入度B.延度C.軟化點(diǎn)D.閃點(diǎn)答案：D7.木材的濕脹干縮變形中，（）方向的變形最大。A.順紋B.徑向C.弦向D.髓心答案：C8.用于配制高強(qiáng)度混凝土（C60及以上）時(shí)，宜優(yōu)先選用（）。A.Ⅰ區(qū)砂B.Ⅱ區(qū)砂C.Ⅲ區(qū)砂D.特細(xì)砂答案：B9.下列膠凝材料中，屬于水硬性膠凝材料的是（）。A.石灰B.石膏C.水玻璃D.硅酸鹽水泥答案：D10.鋼材的屈強(qiáng)比（σs/σb）越小，說(shuō)明（）。A.強(qiáng)度儲(chǔ)備越大B.強(qiáng)度儲(chǔ)備越小C.塑性越差D.可焊性越差答案：A二、判斷題（正確√，錯(cuò)誤×）1.水泥的初凝時(shí)間是指從水泥加水拌和至水泥漿完全失去可塑性的時(shí)間。（）答案：×（初凝為失去可塑性但未完全硬化的時(shí)間，終凝為完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度的時(shí)間）2.混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（fcu,k）是指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件，在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度。（）答案：√3.鋼材的冷加工強(qiáng)化是指通過(guò)冷拉、冷拔等工藝使鋼材的屈服強(qiáng)度提高，但塑性和韌性降低的現(xiàn)象。（）答案：√4.石灰的陳伏是為了消除過(guò)火石灰的危害，陳伏時(shí)間一般不少于7d。（）答案：×（陳伏時(shí)間不少于14d）5.普通混凝土中，粗骨料的最大粒徑不得超過(guò)構(gòu)件截面最小尺寸的1/4，且不得超過(guò)鋼筋最小凈間距的3/4。（）答案：√6.瀝青的針入度越大，說(shuō)明其粘度越高，高溫穩(wěn)定性越好。（）答案：×（針入度越大，粘度越低，高溫易軟化）7.木材的順紋抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)大于橫紋抗拉強(qiáng)度，因此工程中木材主要用于承受順紋拉力。（）答案：√8.混凝土的碳化會(huì)導(dǎo)致其表面堿性降低，可能引發(fā)鋼筋銹蝕，但可提高混凝土的表面硬度。（）答案：√9.硅酸鹽水泥的終凝時(shí)間不得遲于6.5h，普通硅酸鹽水泥的終凝時(shí)間不得遲于10h。（）答案：√10.建筑用砂的顆粒級(jí)配是指不同粒徑砂粒的搭配情況，良好的級(jí)配可減少骨料間的空隙率，提高混凝土的密實(shí)度。（）答案：√三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物及其對(duì)水泥石性能的影響。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70%，是水泥石強(qiáng)度的主要來(lái)源，決定水泥石的膠結(jié)性能和耐久性；②氫氧化鈣（Ca(OH)2），約占20%，呈強(qiáng)堿性，可抑制鋼筋銹蝕，但易受酸性介質(zhì)侵蝕；③水化鋁酸鈣（C3AH6）和水化鐵鋁酸鈣（C4AFH13），約占10%，早期強(qiáng)度發(fā)展較快，但耐硫酸鹽侵蝕性較差；④鈣礬石（AFt）和單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm），由石膏與C3A反應(yīng)提供，可調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間，過(guò)量會(huì)導(dǎo)致體積膨脹。2.混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求和主要步驟是什么？答案：基本要求：①滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)要求；②滿足施工要求的和易性；③滿足工程所處環(huán)境的耐久性要求；④經(jīng)濟(jì)合理，降低成本。主要步驟：①確定配制強(qiáng)度（fcu,0=fcu,k+1.645σ）；②計(jì)算水膠比（W/B=αa·fce/(fcu,0+αa·αb·fce)，其中αa、αb為回歸系數(shù)，fce為膠凝材料實(shí)際強(qiáng)度）；③確定單位用水量（根據(jù)骨料種類、粒徑和坍落度查表確定）；④計(jì)算膠凝材料用量（B=W/(W/B)）；⑤確定砂率（根據(jù)骨料品種、水膠比和坍落度查表或經(jīng)驗(yàn)確定）；⑥計(jì)算砂石用量（采用質(zhì)量法或體積法，質(zhì)量法：mC+mW+mS+mG=mcp；體積法：mC/ρC+mW/ρW+mS/ρS+mG/ρG+0.01α=1）；⑦試配調(diào)整，驗(yàn)證強(qiáng)度和工作性，確定最終配合比。3.簡(jiǎn)述鋼材冷加工強(qiáng)化與時(shí)效強(qiáng)化的區(qū)別及工程應(yīng)用意義。答案：冷加工強(qiáng)化是指在常溫下對(duì)鋼材進(jìn)行冷拉、冷拔或冷軋，使其產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強(qiáng)度但降低塑性和韌性的現(xiàn)象，本質(zhì)是位錯(cuò)密度增加導(dǎo)致的強(qiáng)化。時(shí)效強(qiáng)化是指冷加工后的鋼材在自然條件下（自然時(shí)效）或加熱至100~200℃（人工時(shí)效）放置一段時(shí)間后，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步提高，塑性繼續(xù)降低的現(xiàn)象，本質(zhì)是碳、氮原子向位錯(cuò)線聚集形成“柯氏氣團(tuán)”，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。工程應(yīng)用意義：冷加工強(qiáng)化可節(jié)省鋼材（通過(guò)提高強(qiáng)度減少用量），但需注意其塑性降低對(duì)結(jié)構(gòu)延性的影響；時(shí)效強(qiáng)化可進(jìn)一步提高強(qiáng)度，但需控制時(shí)效時(shí)間以避免過(guò)度脆性。實(shí)際工程中，冷加工鋼筋需經(jīng)時(shí)效處理后使用，以保證性能穩(wěn)定。4.簡(jiǎn)述瀝青的老化過(guò)程及對(duì)性能的影響。答案：瀝青的老化是指在熱、氧、光、水等環(huán)境因素作用下，瀝青中的低分子組分（油分、樹(shù)脂）逐漸向高分子組分（瀝青質(zhì)）轉(zhuǎn)化的過(guò)程。具體表現(xiàn)為：油分減少→樹(shù)脂減少→瀝青質(zhì)增加，同時(shí)伴隨分子量增大、芳香度提高。老化對(duì)性能的影響：①針入度減?。ㄕ扯仍龃螅邷叵赂?，低溫下更脆；②延度降低（塑性變差），抗開(kāi)裂能力下降；③軟化點(diǎn)升高（高溫穩(wěn)定性提高，但低溫抗裂性降低）；④脆性溫度升高，低溫易發(fā)生收縮裂縫。因此，瀝青路面需通過(guò)添加抗老化劑（如紫外線吸收劑、抗氧化劑）或采用改性瀝青（如SBS改性）來(lái)延緩老化，延長(zhǎng)使用壽命。四、計(jì)算題1.某工程需配制C30混凝土，采用普通硅酸鹽水泥（強(qiáng)度等級(jí)42.5，實(shí)測(cè)28d抗壓強(qiáng)度45.0MPa），中砂（表觀密度2.65g/cm3），碎石（表觀密度2.70g/cm3，最大粒徑20mm），施工要求坍落度為30~50mm。已知混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差σ=5.0MPa，αa=0.53，αb=0.20，試計(jì)算混凝土初步配合比（按體積法，含氣量α=1%）。解：（1）計(jì)算配制強(qiáng)度：fcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.225MPa（2）計(jì)算水膠比（W/B）：W/B=αa·fce/(fcu,0+αa·αb·fce)=0.53×45/(38.225+0.53×0.20×45)=23.85/(38.225+4.77)=23.85/42.995≈0.55（3）確定單位用水量（mW）：根據(jù)碎石最大粒徑20mm，坍落度30~50mm，查表得mW=190kg（4）計(jì)算膠凝材料用量（mB）：mB=mW/(W/B)=190/0.55≈345kg（取345kg）（5）確定砂率（βs）：根據(jù)水膠比0.55，碎石最大粒徑20mm，查表得βs=35%（6）計(jì)算砂石用量（體積法）：體積平衡方程：mB/ρB+mW/ρW+mS/ρS+mG/ρG+0.01α=1假設(shè)水泥密度ρB=3.10g/cm3，水密度ρW=1.0g/cm3，代入數(shù)據(jù)：345/3100+190/1000+mS/2650+mG/2700+0.01×1=1計(jì)算得：0.111+0.19+mS/2650+mG/2700+0.01=1→mS/2650+mG/2700=0.689又砂率βs=mS/(mS+mG)=35%→mS=0.35(mS+mG)→mG=1.857mS聯(lián)立方程：mS/2650+1.857mS/2700=0.689計(jì)算得：mS(1/2650+1.857/2700)=0.689→mS(0.000377+0.000688)=0.689→mS×0.001065=0.689→mS≈647kg則mG=1.857×647≈1191kg初步配合比（水泥:水:砂:石）=345:190:647:1191，質(zhì)量比≈1:0.55:1.87:3.452.某鋼筋試件原始標(biāo)距為100mm，拉斷后標(biāo)距為125mm，斷裂前最大荷載為250kN，試件直徑為20mm（面積314mm2），計(jì)算其伸長(zhǎng)率和抗拉強(qiáng)度。解：（1）伸長(zhǎng)率δ=[(L1-L0)/L0]×100%=[(125-100)/100]×100%=25%（2）抗拉強(qiáng)度σb=Fb/A=250×103N/314mm2≈796MPa3.某水泥膠砂試件（40mm×40mm×160mm），抗折試驗(yàn)時(shí)破壞荷載為2500N，抗壓試驗(yàn)時(shí)6個(gè)試件的破壞荷載分別為65kN、68kN、70kN、72kN、75kN、78kN，計(jì)算該水泥的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度（保留1位小數(shù)）。解：（1）抗折強(qiáng)度f(wàn)ce,b=1.5FbL/b3=1.5×2500N×160mm/(40mm)3=1.5×2500×160/64000=600000/64000=9.375MPa≈9.4MPa（2）抗壓強(qiáng)度計(jì)算：6個(gè)試件強(qiáng)度分別為：65000N/(40×40mm2)=65000/1600=40.6MPa68000/1600=42.5MPa70000/1600=43.8MPa72000/1600=45.0MPa75000/1600=46.9MPa78000/1600=48.8MPa平均值=(40.6+42.5+43.8+45.0+46.9+48.8)/6≈267.6/6≈44.6MPa（無(wú)超過(guò)平均值±10%的異常值，取平均值）五、綜合分析題某工程現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土樓板出現(xiàn)大面積收縮裂縫，經(jīng)檢測(cè)混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，但抗?jié)B性較差。結(jié)合土木工程材料知識(shí)，分析可能的原因及改進(jìn)措施。答案：可能原因：①水膠比過(guò)大：水膠比過(guò)高會(huì)導(dǎo)致混凝土硬化后多余水分蒸發(fā)，產(chǎn)生較大的干縮變形，同時(shí)增加內(nèi)部孔隙率，降低抗?jié)B性；②骨料級(jí)配不良：骨料級(jí)配差會(huì)導(dǎo)致骨料間空隙率大，需更多水泥漿填充，增加收縮；③養(yǎng)護(hù)不足：早期養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或時(shí)間不夠，混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快，產(chǎn)生塑性收縮裂縫；④水泥品種選擇不當(dāng)：使用早強(qiáng)水泥或高C3A含量的水泥，水化速度快，早期水化熱高，易產(chǎn)生溫度收縮；⑤外加劑使用不當(dāng)：如減水劑過(guò)量導(dǎo)致混凝土泌水率增加，或緩凝劑過(guò)量延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間，增加收縮風(fēng)險(xiǎn)；⑥環(huán)境因素：施工時(shí)環(huán)境溫度高、風(fēng)速大，加速表面水分蒸發(fā)，加劇收縮。改進(jìn)措施：①優(yōu)化配合比：降低水膠比（采用高效減水劑），改善骨料級(jí)