(2025年)土木工程材料教材試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列材料中，屬于氣硬性膠凝材料的是（）。A.硅酸鹽水泥B.普通水泥C.石灰D.硫鋁酸鹽水泥答案：C2.衡量鋼材塑性變形能力的指標(biāo)是（）。A.屈服強(qiáng)度B.抗拉強(qiáng)度C.伸長率D.沖擊韌性答案：C3.混凝土的和易性不包括（）。A.流動(dòng)性B.保水性C.黏聚性D.抗?jié)B性答案：D4.以下關(guān)于木材強(qiáng)度的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.順紋抗拉強(qiáng)度最高B.橫紋抗壓強(qiáng)度最低C.順紋抗壓強(qiáng)度較高D.橫紋抗拉強(qiáng)度高于順紋抗拉強(qiáng)度答案：D5.用于寒冷地區(qū)水位變動(dòng)區(qū)的混凝土，其抗凍等級(jí)至少應(yīng)達(dá)到（）。A.F50B.F100C.F150D.F200答案：B6.下列瀝青中，針入度最大的是（）。A.90號(hào)道路石油瀝青B.70號(hào)道路石油瀝青C.50號(hào)道路石油瀝青D.30號(hào)道路石油瀝青答案：A7.再生骨料混凝土與普通混凝土相比，最顯著的性能差異是（）。A.早期強(qiáng)度更高B.收縮變形更小C.孔隙率更大D.抗碳化能力更強(qiáng)答案：C8.硅酸鹽水泥熟料中，水化速度最快的礦物是（）。A.C3SB.C2SC.C3AD.C4AF答案：C9.測(cè)定石材的軟化系數(shù)時(shí)，飽和水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度之比應(yīng)（）。A.≥0.85B.≥0.75C.≥0.65D.≥0.55答案：A10.下列外加劑中，主要用于提高混凝土抗凍性的是（）。A.減水劑B.早強(qiáng)劑C.引氣劑D.緩凝劑答案：C二、填空題（每空1分，共20分）1.材料的密度是指材料在（絕對(duì)密實(shí)）狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量；表觀密度是指材料在（自然）狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。2.石灰的熟化過程包括（放熱）和（體積膨脹）兩個(gè)顯著現(xiàn)象。3.普通硅酸鹽水泥的終凝時(shí)間不得遲于（6.5）小時(shí)；礦渣硅酸鹽水泥的終凝時(shí)間不得遲于（10）小時(shí)。4.混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是指按標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的（150mm×150mm×150mm）立方體試件，在（28）天齡期，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。5.鋼材的冷加工強(qiáng)化是指通過（冷拉）或（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。6.瀝青的三大技術(shù)指標(biāo)是（針入度）、（延度）和（軟化點(diǎn)）。7.高性能混凝土的核心目標(biāo)是（高耐久性），其關(guān)鍵技術(shù)措施包括（低水膠比）和（摻加礦物摻合料）。8.木材的平衡含水率是指木材中（自由水）蒸發(fā)完畢，僅含（吸附水）時(shí)的含水率，此時(shí)木材的體積（不再變化）。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述石膏作為建筑材料的優(yōu)缺點(diǎn)。答：優(yōu)點(diǎn)：①凝結(jié)硬化快（終凝時(shí)間約30分鐘）；②孔隙率高，表觀密度小，保溫隔熱性好；③具有一定的調(diào)濕和防火性（遇火脫水吸熱）；④易加工（可鋸、釘、刨）。缺點(diǎn)：①強(qiáng)度較低（抗壓強(qiáng)度一般為3~5MPa）；②耐水性差（軟化系數(shù)僅0.3~0.4）；③抗凍性不足（吸水后受凍易破壞）。2.如何改善混凝土的和易性？答：①調(diào)整水膠比：在保證強(qiáng)度的前提下，適當(dāng)降低水膠比可提高黏聚性和保水性；②摻加外加劑：如減水劑可增加流動(dòng)性，引氣劑可改善保水性和黏聚性；③調(diào)整砂率：選擇合理砂率（最佳砂率）使骨料級(jí)配最優(yōu)；④采用級(jí)配良好的骨料：減少空隙率和總表面積，提高流動(dòng)性；⑤控制骨料的粒徑和形狀：粗骨料粒徑大、針片狀含量少，可減少摩阻力，提高流動(dòng)性。3.簡(jiǎn)述鋼材的銹蝕類型及防護(hù)措施。答：銹蝕類型：①化學(xué)銹蝕（鋼材與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如與O?、CO?提供氧化鐵）；②電化學(xué)銹蝕（鋼材表面形成微電池，陽極Fe失去電子提供Fe2+，陰極H+或O?獲得電子，最終提供鐵銹）。防護(hù)措施：①表面覆蓋保護(hù)層（如涂刷油漆、熱鍍鋅）；②采用耐候鋼（添加Cu、P等合金元素提高耐蝕性）；③電化學(xué)保護(hù)（犧牲陽極法或外加電流法）；④控制環(huán)境（降低濕度、避免接觸腐蝕性介質(zhì)）。4.分析活性礦物摻合料（如粉煤灰、礦渣粉）在混凝土中的作用。答：①填充效應(yīng)：細(xì)顆粒填充骨料空隙，提高混凝土密實(shí)度；②火山灰效應(yīng)：活性SiO?、Al?O?與水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)?反應(yīng)，提供水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，提高后期強(qiáng)度；③改善和易性：球形顆粒減少骨料間摩阻力，增加流動(dòng)性；④降低水化熱：替代部分水泥，減少放熱總量，降低溫度裂縫風(fēng)險(xiǎn)；⑤提高耐久性：減少Ca(OH)?含量，降低碳化速率和氯離子滲透，增強(qiáng)抗侵蝕能力。5.對(duì)比氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料的差異。答：①硬化條件：氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化（如石灰、石膏），水硬性膠凝材料可在水中和空氣中硬化（如水泥）；②強(qiáng)度來源：氣硬性膠凝材料通過干燥結(jié)晶或碳化反應(yīng)硬化，強(qiáng)度較低；水硬性膠凝材料通過水化反應(yīng)提供水硬性產(chǎn)物（如C-S-H凝膠），強(qiáng)度較高；③耐水性：氣硬性膠凝材料耐水性差（軟化系數(shù)＜0.85），水硬性膠凝材料耐水性好（軟化系數(shù)＞0.85）；④應(yīng)用場(chǎng)景：氣硬性膠凝材料用于干燥環(huán)境（如內(nèi)墻抹灰），水硬性膠凝材料用于潮濕或水中環(huán)境（如橋梁、大壩）。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某石材試件尺寸為50mm×50mm×50mm，干燥狀態(tài)下質(zhì)量為375g，吸水飽和后質(zhì)量為385g，受凍融循環(huán)25次后質(zhì)量為378g。計(jì)算該石材的吸水率、體積密度及質(zhì)量損失率（保留兩位小數(shù)）。解：（1）吸水率W=[(m飽-m干)/m干]×100%=[(385-375)/375]×100%≈2.67%（2）體積密度ρ0=m干/V0=375g/(50×50×50)mm3=375g/125000mm3=375g/0.125L=3000g/L=3.00g/cm3（3）質(zhì)量損失率Δm=[(m干-m凍后)/m干]×100%=[(375-378)/375]×100%=(-3/375)×100%=-0.80%（負(fù)號(hào)表示質(zhì)量增加，實(shí)際取絕對(duì)值為0.80%）2.某C30混凝土設(shè)計(jì)配合比為水泥:砂:石:水=1:1.8:3.6:0.5，施工時(shí)砂的含水率為3%，石子的含水率為1%。計(jì)算施工配合比（以水泥用量為基準(zhǔn)，保留兩位小數(shù)）。解：設(shè)水泥用量為C=1kg，則：（1）砂的施工用量S’=S×(1+ω砂)=1.8×(1+3%)=1.854kg（2）石子的施工用量G’=G×(1+ω石)=3.6×(1+1%)=3.636kg（3）水的施工用量W’=W-S×ω砂-G×ω石=0.5-1.8×3%-3.6×1%=0.5-0.054-0.036=0.41kg因此，施工配合比為水泥:砂:石:水=1:1.85:3.64:0.41五、論述題（20分）結(jié)合2025年土木工程材料發(fā)展趨勢(shì)，論述“雙碳”目標(biāo)下綠色建材的技術(shù)路徑與工程應(yīng)用。答：2025年是“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)的關(guān)鍵期，土木工程材料的綠色化轉(zhuǎn)型成為行業(yè)核心方向。綠色建材的技術(shù)路徑主要包括以下方面：1.低碳膠凝材料開發(fā)：傳統(tǒng)硅酸鹽水泥生產(chǎn)碳排放占全球總量的7%~8%，降低水泥碳足跡是關(guān)鍵。技術(shù)路徑包括：①推廣低鈣水泥（如硫鋁酸鹽水泥、鎂氧水泥），減少CaCO?分解的CO?排放；②提高水泥中工業(yè)廢渣摻量（如礦渣粉、鋼渣粉摻量＞50%），替代部分熟料；③研發(fā)碳捕捉水泥（如利用CO?養(yǎng)護(hù)的碳酸化水泥），通過礦化反應(yīng)固定CO?。2.再生材料循環(huán)利用：①再生骨料混凝土：將廢棄混凝土破碎、分級(jí)后作為骨料，替代天然砂石（再生粗骨料替代率可達(dá)30%~50%），降低資源消耗；②再生瀝青混合料：通過廠拌熱再生或就地?zé)嵩偕夹g(shù)，將舊瀝青路面材料（RAP）摻量提升至40%~60%，減少新瀝青和石料使用；③再生纖維增強(qiáng)材料：利用廢舊輪胎橡膠粉、塑料纖維等作為混凝土或砂漿的增強(qiáng)相，改善韌性并減少白色污染。3.功能-低碳一體化設(shè)計(jì)：開發(fā)兼具低碳與高性能的材料，如：①自修復(fù)混凝土：摻入微膠囊或細(xì)菌，通過裂縫觸發(fā)修復(fù)反應(yīng)（如碳酸鈣沉淀），延長結(jié)構(gòu)壽命，間接減少材料消耗；②光伏建材（BIPV）：將太陽能電池與建筑材料（如玻璃、屋面瓦）一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)建筑自身發(fā)電，降低運(yùn)營碳排放；③相變儲(chǔ)能材料：利用石蠟、水合鹽等相變材料與混凝土復(fù)合，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，減少空調(diào)能耗。工程應(yīng)用方面，2025年典型案例包括：①超高層建筑采用C80~C100再生骨料高強(qiáng)混凝土，再生骨料替代率30%，減少天然骨料使用量約2萬噸/萬㎡；②城市道路推廣50%RAP摻量的再生瀝青混凝土，單公里道路可減少CO?排放約80噸；③大型公