(2025年)土木工程材料習(xí)題(答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.硅酸鹽水泥熟料中，早期強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大的礦物是（）A.C?S（硅酸三鈣）B.C?S（硅酸二鈣）C.C?A（鋁酸三鈣）D.C?AF（鐵鋁酸四鈣）答案：A2.普通混凝土拌合物的和易性不包括（）A.流動性B.保水性C.黏聚性D.抗?jié)B性答案：D3.鋼材的屈強(qiáng)比（σs/σb）越小，表明（）A.結(jié)構(gòu)安全性越高B.強(qiáng)度利用率越高C.塑性變形能力越差D.冷加工性能越差答案：A4.瀝青的針入度越大，說明其（）A.黏稠度越高B.溫度敏感性越低C.塑性越好D.軟化點越高答案：C5.木材的纖維飽和點是指（）A.木材細(xì)胞腔充滿水時的含水率B.木材細(xì)胞壁吸著水飽和、細(xì)胞腔無自由水時的含水率C.木材自然干燥至與大氣濕度平衡的含水率D.木材完全干燥時的含水率答案：B6.用于配制高強(qiáng)度混凝土（C60及以上）時，優(yōu)先選用的水泥是（）A.普通硅酸鹽水泥（42.5級）B.硅酸鹽水泥（52.5級）C.礦渣硅酸鹽水泥（42.5級）D.火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（52.5級）答案：B7.下列指標(biāo)中，不屬于混凝土耐久性的是（）A.抗凍性B.抗?jié)B性C.抗碳化性D.立方體抗壓強(qiáng)度答案：D8.鋼材經(jīng)冷拉處理后，其（）A.屈服強(qiáng)度提高，塑性降低B.屈服強(qiáng)度降低，塑性提高C.抗拉強(qiáng)度降低，彈性模量提高D.抗拉強(qiáng)度提高，彈性模量降低答案：A9.道路石油瀝青的標(biāo)號越高，其（）A.針入度越小B.軟化點越低C.延度越小D.溫度敏感性越弱答案：B10.石材的軟化系數(shù)越小，表明其（）A.耐水性越差B.抗壓強(qiáng)度越高C.抗凍性越好D.加工性能越優(yōu)答案：A二、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述硅酸鹽水泥的主要水化產(chǎn)物及其對水泥石性能的影響。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），占總量的50%-60%，是水泥石強(qiáng)度的主要來源，其結(jié)構(gòu)致密程度直接影響水泥石的密實度和抗?jié)B性；（2）氫氧化鈣（Ca(OH)?），呈六方板狀晶體，約占20%，對水泥石的堿性環(huán)境起主導(dǎo)作用（pH≈12.5），但易受酸性介質(zhì)侵蝕；（3）水化鋁酸鈣（C?AH?），約占15%，早期強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大，但耐硫酸鹽侵蝕性較差；（4）水化鐵鋁酸鈣（C?AFH??），約占10%，對強(qiáng)度貢獻(xiàn)較小，但能提高水泥的抗侵蝕能力。此外，當(dāng)水泥中含石膏時，還會提供鈣礬石（AFt）和單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm），前者在早期形成針狀晶體，可填充孔隙，提高早期強(qiáng)度，后者在后期穩(wěn)定存在，影響長期體積穩(wěn)定性。2.分析混凝土中骨料的質(zhì)量要求及其對混凝土性能的影響。答案：骨料（砂、石）占混凝土體積的60%-75%，其質(zhì)量直接影響混凝土的和易性、強(qiáng)度、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。主要要求包括：（1）顆粒級配：良好的級配可減少骨料間的空隙，降低膠凝材料用量，提高混凝土密實度；（2）含泥量與泥塊含量：含泥量過高會降低骨料與水泥漿的粘結(jié)力，增加收縮，降低抗凍性和抗?jié)B性；（3）針片狀顆粒含量：針片狀顆粒會增大骨料間的摩擦力，降低混凝土流動性，且受力時易斷裂，影響強(qiáng)度；（4）壓碎指標(biāo)：反映骨料的強(qiáng)度，壓碎指標(biāo)越小，骨料強(qiáng)度越高，適用于高強(qiáng)度混凝土；（5）堿活性：骨料中的活性二氧化硅（如蛋白石、玉髓）會與水泥中的堿（Na?O、K?O）發(fā)生堿-骨料反應(yīng)，提供膨脹性產(chǎn)物，導(dǎo)致混凝土開裂，需嚴(yán)格控制堿含量或選用非活性骨料。3.說明鋼材冷加工強(qiáng)化與時效處理的區(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、降低塑性和韌性的現(xiàn)象。時效處理是指冷加工后的鋼材在常溫下存放（自然時效）或加熱至100-200℃（人工時效），其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步提高，塑性繼續(xù)降低的過程。兩者的區(qū)別在于：冷加工強(qiáng)化僅通過塑性變形改變內(nèi)部位錯結(jié)構(gòu)，而時效處理通過溶質(zhì)原子（如C、N）向位錯附近聚集，形成“柯氏氣團(tuán)”，阻礙位錯運動，進(jìn)一步強(qiáng)化。工程應(yīng)用意義：冷加工強(qiáng)化可節(jié)省鋼材（如冷拉鋼筋用于預(yù)應(yīng)力混凝土），但需注意其塑性降低對結(jié)構(gòu)延性的影響；時效處理可穩(wěn)定鋼材性能（如橋梁用鋼經(jīng)時效后性能更穩(wěn)定），但需避免在需要高韌性的部位（如地震區(qū)結(jié)構(gòu)）使用過度時效的鋼材。4.解釋瀝青的“老化”現(xiàn)象及其對路用性能的影響，列舉3種防治措施。答案：瀝青老化是指瀝青在熱、氧、光、水等因素作用下，發(fā)生氧化、縮聚等化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其組分（油分、樹脂、瀝青質(zhì)）比例變化（油分減少、瀝青質(zhì)增加），性能劣化的過程。老化后，瀝青的針入度減?。ㄗ冇玻④浕c升高（溫度敏感性降低）、延度減?。ㄋ苄宰儾睿?，路用性能下降，表現(xiàn)為路面易出現(xiàn)裂縫、脆化等病害。防治措施：（1）選用抗老化性能好的瀝青（如改性瀝青，添加SBS、APP等聚合物）；（2）施工中控制加熱溫度（避免超過180℃）和時間（減少熱老化）；（3）添加抗老化劑（如紫外線吸收劑、抗氧化劑）；（4）在瀝青面層上設(shè)置封層（如稀漿封層），減少氧氣和紫外線侵入；（5）采用密級配瀝青混合料，提高瀝青膜厚度，延緩老化。5.分析木材的濕脹干縮特性對木結(jié)構(gòu)性能的影響，并說明設(shè)計時的應(yīng)對措施。答案：木材的濕脹干縮具有各向異性：弦向（沿年輪切線方向）收縮率最大（6%-12%），徑向（沿年輪半徑方向）次之（3%-6%），順紋方向（沿纖維方向）最小（0.1%-0.3%）。當(dāng)木材含水率在纖維飽和點（約25%-35%）以下時，含水率變化會引起體積變化：干燥時收縮，可能導(dǎo)致木結(jié)構(gòu)節(jié)點松弛、構(gòu)件翹曲或開裂；潮濕時膨脹，可能導(dǎo)致構(gòu)件擠壓、變形或連接處應(yīng)力集中。設(shè)計時的應(yīng)對措施：（1）使用前將木材干燥至與使用環(huán)境平衡的含水率（如南方地區(qū)控制在15%以下，北方12%以下）；（2）采用合理的節(jié)點設(shè)計（如留伸縮縫、使用彈性連接）；（3）對木材進(jìn)行防腐、防潮處理（如涂刷防水涂料）；（4）避免木材長期處于干濕交替環(huán)境；（5）選用變形較小的樹種（如針葉材比闊葉材各向異性?。?。三、計算題（每題10分，共30分）1.某C30混凝土配合比設(shè)計，已知：水泥（P·O42.5）的實際強(qiáng)度為45.0MPa，骨料為碎石（回歸系數(shù)αa=0.46，αb=0.07），要求混凝土配制強(qiáng)度為38.2MPa（σ=5.0MPa），水膠比調(diào)整系數(shù)為1.0。計算水灰比（W/C）。解：根據(jù)混凝土強(qiáng)度公式fcu,0=αa·fce·(C/W-αb)，其中fcu,0=38.2MPa，fce=γc·fce,g=1.0×42.5=42.5MPa（注：實際工程中水泥強(qiáng)度需考慮富余系數(shù)γc，本題假設(shè)為1.0），代入公式得：38.2=0.46×42.5×(C/W-0.07)解得C/W=(38.2)/(0.46×42.5)+0.07≈1.96+0.07=2.03因此，水灰比W/C=1/2.03≈0.492.某水泥膠砂強(qiáng)度試驗，6個抗壓試件的破壞荷載分別為：65kN、68kN、70kN、72kN、75kN、78kN（試件尺寸40mm×40mm×160mm）。計算該水泥的抗壓強(qiáng)度（結(jié)果保留1位小數(shù)）。解：抗壓強(qiáng)度計算公式為f=P/A，其中A=40×40=1600mm2=0.0016m2。各試件強(qiáng)度：65/1600=40.6MPa；68/1600=42.5MPa；70/1600=43.8MPa；72/1600=45.0MPa；75/1600=46.9MPa；78/1600=48.8MPa平均值=(40.6+42.5+43.8+45.0+46.9+48.8)/6≈44.9MPa檢查是否有超過平均值±10%的數(shù)值：44.9×1.1=49.4MPa，48.8≤49.4；44.9×0.9=40.4MPa，40.6≥40.4，所有數(shù)據(jù)有效。因此，抗壓強(qiáng)度為44.9MPa（保留1位小數(shù)）。3.某HRB400鋼筋拉伸試驗，原始標(biāo)距L0=50mm，斷裂后標(biāo)距L1=63mm，屈服荷載Fs=160kN，最大荷載Fb=220kN，鋼筋直徑d=20mm。計算該鋼筋的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率（結(jié)果保留整數(shù)）。解：截面積A=πd2/4=3.14×202/4=314mm2屈服強(qiáng)度σs=Fs/A=160000/314≈509MPa（HRB400標(biāo)準(zhǔn)要求≥400MPa，符合）抗拉強(qiáng)度σb=Fb/A=220000/314≈701MPa伸長率δ=(L1-L0)/L0×100%=(63-50)/50×100%=26%四、案例分析題（共10分）某沿海地區(qū)一跨海大橋箱梁混凝土（C50）施工后，發(fā)現(xiàn)梁體表面出現(xiàn)大量細(xì)微裂縫，經(jīng)檢測混凝土內(nèi)部最高溫度達(dá)75℃，表面溫度25℃，且混凝土28d強(qiáng)度僅為45MPa（設(shè)計50MPa）。分析裂縫產(chǎn)生的主要原因，并提出防治措施。答案：主要原因：（1）溫度裂縫：大體積混凝土（箱梁厚度大）水化熱集中，內(nèi)部溫度（75℃）與表面溫度（25℃）溫差達(dá)50℃（超過規(guī)范允許的25℃），導(dǎo)致內(nèi)部膨脹、表面收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度，形成裂縫；（2）強(qiáng)度不足：可能因水灰比過大、骨料含泥量高、養(yǎng)護(hù)不及時等，導(dǎo)致28d強(qiáng)度未達(dá)設(shè)計要求，降低了混凝土抗裂能力；（3）沿海環(huán)境影響：海風(fēng)加速混凝土表面水分蒸發(fā)，加劇干縮裂縫；氯離子滲透可能影響水泥水化，降低強(qiáng)度。防治措施：（1）控制水化熱：選用低熱水泥（如中熱硅酸鹽水泥），摻加粉煤灰、礦渣等摻合料替代部分水泥，減少膠凝材料用量；（2）溫度控制：澆筑前對骨料降溫（如