土木工程材料知识点 最终版 (2011-05-22 13:07:09)
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密度：材料在绝对密实的状态下单位体积的质量。
表观密度（容重）：材料在自然状态下单位体积的质量。
堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。
孔隙率：指材料内部空隙体积占材料总体积的百分率。
密实度：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率。
空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率。
填充率：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。
吸湿性：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率为指标。
吸水性：材料在水中吸水的性质，以吸水率为指标。
质量吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时质量的百分率。
体积吸水率：材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率。体积吸水率等于质量吸水率乘以干表观密度。
耐水性：材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的的性质。
耐水性指标：软化系数。
抗冻性与孔隙率大小、孔隙率特征的联系：孔隙率越大，开孔越多，连通孔越多，吸水性越高，抗冻性越低。材料受冻融破坏主要是因为其孔隙中的水结冰所致（体积增大约9％）材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。
生石灰消解的特征：放热量大且放热迅速，体积膨胀，膨胀率可达1-2.5倍。
陈伏：将石灰浆置于消化池中2-3周。期间石灰浆表面保持一层水，防止发生碳化反应。
陈伏的目的：使生石灰充分水化完成，消除过火石灰的危害。
建筑石膏的特性：1. 凝结硬化快2. 硬化时体积微膨胀3. 硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低。4. 隔热、吸声性良好。5. 防火性能良好。6. 具有一定的调温调湿性。7. 耐水性和抗冻性差。8. 加工性能好。
硅酸盐水泥的生产：将石灰石、粘土、铁矿粉按比例混合磨细制成生料，在约1450摄氏度下煅烧制成熟料，再加入石膏一起磨细。
掺入石膏的目的，过量的后果：水泥粉磨时掺入适量石膏，可调节水泥的凝结硬化速度。若不掺入石膏或石膏掺入量不足时，水泥会发生瞬凝的现象。过量则促使水泥凝结加快，会在后期引起水泥石的膨胀而开裂破坏，造成水泥石安定性不良。
石膏的量取决于水泥中铝酸三钙的含量和是高中三氧化硫的含量，同时与水泥细度及熟料中三氧化硫的含量有关，石膏掺量一般为水泥质量的3％-5％
熟料的矿物组成（化学式和简写符号）：硅酸三钙（36%-60%）硅酸二钙（15%-37%）铝酸三钙（7%-15%）铁铝酸四钙（10%-18%）硅酸盐水泥的特性：水化凝结硬化快，强度高，尤其早起强度要高；水化热大；耐腐蚀性差；抗冻性好，干缩小；耐热性差。
硅酸盐水泥的技术标准：细度要求其比表面积大于300m2/kg，凝结硬化时间规定：初凝不早于45min 终凝时间不迟于6h30min
体积安定性：指水泥在凝结硬化过程中，企业所得税税率体积变化的均匀性。
体积安定性不良的原因：水泥中有过多的游离CaO 、个人所得税税率MgO 或掺入了过多的石膏，这些物质与水反应天生物体积膨胀。
水泥强度等级的划分：采用软练胶砂法测定，将水泥和标准砂按1:3混合，用水灰比为0.5，按规定方法制成40mm*40mm*160mm的试件，带模在湿气中养护24h 后，再脱模放在标准温度的水中养护，分别测定3d 和28d 抗压强度和抗折强度，根据测定结果确定强度等级。
活性混合材料：在一定条件下自身具有水化凝结能力。
非活性混合材料：自身不具有水化凝结能力。
几种掺混合材料的水泥的共性和异性（矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥）：共性：凝结硬化慢；早期强度低，后期强度增长较快；水化热较低；抗冻性差；耐蚀性较好了；耐热性较好。异性：矿渣水泥：干缩性大，泌水性大；火山灰水泥：干缩性大，抗渗性较好；粉煤灰水泥：干缩性较小，抗裂性较好。复合水泥：与所掺两种或两种以上混合材料的种类、掺量有关，其特性基本上与以上三种水泥相似。
水泥石腐蚀的原因：1、水泥石中有易被腐蚀的成分2、水泥中含有较多的毛细通道3、水泥石长期与腐蚀介质接触。
水泥石腐蚀的防治：1、根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。2、提高水泥石的密实度，改善水泥石结构的抗腐蚀能力。3、加做保护层，避免介质的腐蚀作用。
混凝土各组成材料的作用：砂、石对混凝土起骨架作用，水泥和水组成水泥浆，包裹在骨料的表面并填充在骨料的空隙中。在混凝土拌合物中，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝土硬化后起胶结作用把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材。
混凝基本质量要求：强度、耐久性、和易性、经济性。
级配：指不同粒径颗粒的分布情况。砂的级配好说明填充率高。
砂的粗细程度指标：细度模数。
房建中石子的最大粒径：小于结构最小截面尺寸的1/4 钢筋最小净间隔的3/4 砼实心板厚的1/2，且小于50mm
合理砂率：在用水量和水灰比一定的条件下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持良好粘聚性和保水性的最小砂率。此时，水泥用量最少。
和易性：混凝土拌合料易于施工操作，并能达到质量均匀，成型密实状态的性质。包含流水性、粘聚性、保水性。
和易性指标：以流动性指标为指标，即坍落度、维勃稠度。
影响砼和易性的因素：1、水泥浆的量：单位体积拌合物内，水泥浆愈多，拌合物的流动性愈大。2、水灰比：水灰比增大，水泥浆自身流动性增加，故拌合物流动性增大，强度减小，耐久性减小。3、砂率：一方面是砂形成的砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力，在拌合物中起润滑作用，所以在一定的砂率范围内随砂率增大，润滑作用愈加明显，流动性可以提高；另一方面在砂率增大的同时，骨料的总表面积必随之增大，需要润湿的水分增多，在一定用水量的条件下，拌合物流动性降低，所以当砂率增大到一定范围后，流动性反而随砂率增加而降低。另外，砂率不宜过小，否则还会使拌合物粘聚性和保水性变差，产生离析、流江等现象。4、其他：水泥品种和细度、是否掺入外加剂、骨料的种类、温度、时间等。
如何提高砼的和易性：1、选用级配好的砂石。2、增加水泥用量，减小砂率和用水量。3、适当添加合适的外加剂。
混凝土立方体抗压强度：指按标准方法制作养护的边长为150mm 的立方体试
件，在标准养护条件下（温度20±3℃，相对湿度90％以上或置于水中）
混凝土强度等级的划分：把普通混凝土按立方体抗压强度标准划分为C7.5 C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60等12个等级。混凝土立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作养护的边长为150mm 的立方体试件，在28d 龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。
混凝土中砂的质量要求：1、砂的粗细程度和颗粒级配。一般认为处于2区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配置混凝土最理想的级配区。2、砂中有害物质的含量少于规定值。3、坚固性符合规定。4、含泥量，泥块含量和石粉含量符合规定。
影响混凝土抗压强度的因素：1、水泥强度等级和水灰比的影响。拌制砼拌合物时为了获得必要的流动性，常需要加入较多的水，多余的水所占空间在砼硬化后成为毛细孔，使混凝土密实度降低，强度下降，在水泥强度等级相同的条件下，水灰比越小，水泥石的强度越高，胶结能力越强，从而使砼强度也提高。2、骨料的影响：骨料经风化作用而强度降低时，则用其配制的混凝土强度也较低；骨料表面粗糙，则与水泥石粘结力较大，但达到同样流动性时，需水量大，随着水灰比变大，强度降低。3、龄期：混凝土在正常养护条件下，其强度将随龄期的增长而增长。4、养护湿度和温度的影响。5：其他因素。（1）施工质量（2）是否加入外加剂（3）构件尺寸：尺寸100*100*100强度换算系数0.95 尺寸150*150*150强度换算系数1 尺寸200*200*200强度换算系数1.05
耐久性：要求混凝土在长期使用环境条件的作用下，能抵抗内、外不利影响，而保持其使用性能的性质。
混凝土耐久性的指标：以抗冻性指标为指标，即抗冻等级。
提高混凝土耐久性的措施：1、根据工程情况合理选用水泥品种。2、控制砼的水灰比不超过规定的值，控制1m³砼中水泥用量不少于规定值。3、在砼中加入提高耐久性的外加剂。4、提高施工质量。5、采用质量好的骨料。
水泥在砼中的作用：1、在拌合料中起润滑的作用。2、凝结硬化后起胶凝的作用。
混凝土的碱-骨料反应：指混凝土中含有活性二氧化硅的骨料与所用水泥中的碱（氧化钠和氧化钾）在有水的条件下发生反应，形成碱-硅酸凝胶，此硅酸凝胶吸水肿胀并导致混凝土胀裂的现象。原因：水泥中含碱量较高、骨料中含有活性二氧化硅、有水存在。预防措施：采用低碱水泥，对骨料进行检测，不用含活性二氧化硅的骨料，掺用引气剂，减小水灰比及掺加火山灰质混合材料等。
徐变：混凝土承受持续荷载时，随时间的增长而增加的变形。
混凝土的配合比：指混凝土中各组成材料的质量比例。
混凝土配合比设计的基本要求：1、满足结构设计要求的混凝土强度等级。2、满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性。3、满足环境和使用条件要求的混凝土耐久性。4、在满足上述要求的前提下，通过各种方法（特别是节约水泥）以降低混凝土成本，符合经济性原则。从现象上看混凝土配合比设计知识通过计算确定四种组成材料（水泥、水、砂、石）的用量，实质上则是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的
三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。三大参数与混凝土配合成分的关系：水灰比是水和水泥的比例关系，在组成材料已定的情况下，对混凝土的强度和耐久性和易性起着关键作用。水灰比小，强度高，耐久性好。单位用水量，1m³砼拌合物中水的用量。在水灰比已定的情况下，反映了水泥浆与骨料的比例关系，是控制混凝土拌合物流动性的主要因素。为了节约水泥和改善耐久性，在满足流动性的前提下，尽可能取较小单位用水量。砂率，砂占砂石总质量的百分率。是表示细骨料（砂）和粗骨料（石）的比例关系，对混凝土拌合物的和易性，特别是其中的粘聚性和保水性有很大影响。在保证和易性要求的前提下宜取最小值，利于节约水泥。
钢的冶炼：铁矿石（氧化铁）脱氧制成生铁（高炉炼铁），再进一步出去碳和杂质（氧化转炉炼钢法）
钢的分类：1、按化学成分：碳素钢（又分为低、中、高碳钢）合金钢（又分为低、中、高合金钢）2、按冶炼时脱氧程度分类：镇静钢、沸腾钢、半镇静钢。3、按品质（杂质含量）分类：普通质量钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。4、按用途分类：结构钢、工具钢、轴承钢等。
沸腾钢、镇静钢、半镇静钢的区别：沸腾钢：气泡多，组织致密度差，化学偏折严重，力学性质差；镇静钢之相反；半镇静钢介于以上二者之间。
钢材的力学性能：拉伸性：拉伸是钢材的主要受力形式，所以拉伸性能是表示钢材性能和选用钢材的重要指标。韧性：抗冲击破坏能力的性质。硬度：指抵抗硬物压入表面的能力。
钢的塑性指标：伸长率。韧性指标：冲击韧性值。
钢材设计控制指标：屈服强度。
屈强比：屈服强度与抗拉强度的比值。屈强比的意义：反映钢材利用率和安全可靠程度的一个指标。屈强比越小，结构安全可靠度越高。但是屈强比过小，钢的强度利用率低。
影响钢的力学性能的因素冷加工：指钢材在再结晶温度下（一般为常温）进行的机械加工，如冷拉、冷轧、冷拔、冷扭和冷冲等加工。冷拉：在常温时对钢筋拉伸，使拉应力超过屈服强度，小于抗拉强度，然后卸载，再经过时效处理。
（时效处理：自然：常温下放置15d 到20d 。人工：加温至100℃到200℃保持两小时）冷拔：常温下对直径小于10mm 的Ⅰ级光面钢筋，使其多次通过比其直径小0.5到1mm 的拔丝模，拔后强度可提高40％到60％，塑韧性降低。
冷加工强化处理后性能的改变：产生塑性变形，屈服点明显提高，而塑性、韧性和弹性模量明显降低。通常冷加工变形越大，则强化越明显，即屈服强度提高很多，而塑性和韧性下降也越大。原因：钢材在冷加工变形时，发生晶粒变形、破碎和晶格扭曲，从而导致刚才屈服强度提高，塑性降低。另外，冷加工产生的内应力使钢材弹性模量降低。
碳素结构钢牌号：碳素结构钢以屈服点为主，划分成五个牌号，其表示方法为：屈服点等级—质量等级·脱氧程度屈服点等级：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275（Q 表示屈服点，数值为屈服强度值）质量等级：按冲击韧性划分：***—不要求冲击韧性。 B级—要求＋20℃冲击韧性。 C级—要求0℃冲击韧性。 D级—要求—20℃冲击韧性。脱氧程度：F （沸腾钢）b （半镇静钢）Z （镇静钢）TZ （特殊镇静钢）随着牌号的增大，对刚才屈服强度和抗拉强度的要求增高，对伸长率的要求降低。性能差异：Q195钢 强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好。主要用于轧制薄板和盘条等。Q215钢 用途与Q195钢基本相同，由于其强度稍高，还大量用作管坯、螺栓等。 Q235钢 强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号。Q235钢大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等。 Q255钢 强度高，塑性和韧性稍差，不易冷弯加工，可焊性较差。Q255钢的应用范围不如Q235钢广泛，主要用做铆接或栓接结构，以及钢筋混凝土的配筋。 Q275钢 强度、硬度较高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性和可焊性差。因此，Q275钢不宜在建筑结构中使用，主要用于制造轴类、农具、耐磨零件和垫板等。
钢中S 、P 的危害：S 是钢中最为有害的元素，它能明显提高钢的热脆性，大大降低钢的热加工性和可焊性，同时还会降低钢的冲击韧性、疲劳强度及耐蚀性。P 可明显增加钢的冷脆性，使钢在低温下的冲击韧性大为降低，还能使钢的冷弯性能降低，可焊性变差。但P 可提高钢材的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性。
石油沥青的组分：油分、树脂和地沥青质。油分：赋予沥青流动性；树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质则决定沥青的耐热性、粘结性和脆性，其含量愈多，软化点愈高，粘性愈大，愈硬脆。
粘结性：反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。指标：针入度。
塑性：指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后的外形不变的性质。指标：延度。
温度敏感性：指石油沥青的粘结性和塑性?**露壬 刀 浠 男阅堋Ｖ副辏喝砘 恪?br />
大气稳定性：指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。指标：蒸发损失、针入度比。
沥青牌号与性质的关系：同种沥青，牌号越大，针入度越大，延度越大，软化点越小。
木材的纤维饱和点：湿木材在空气中干燥时，当自由水蒸发完毕而吸附水尚处于饱和时的状态。此时的含水率成为饱和点含水率，约30％。
木材强度的大小排序：顺纹抗拉强度>抗弯强度>顺纹抗压强度
试题 土木工程材料试题（试卷含答案）
一、 填空题（每空 1分，共计20分）
1．材料的亲水性与憎水性用（?????? ）来表示，材料的吸湿性用（????? ）来表示。材料的吸水性用（??????? ）来表示。
2．石膏的硬化时体积是（?????? ），硬化后孔隙率较（????? ）。
3．石灰浆体在空气中硬化，是由（??????? ）作用和（??????? ）作用同时进行的过程来完成，故石灰属于（????? ）胶凝材料。
4．硅酸盐水泥熟料中四种矿物成分的分子式是（?? ?）、（??? ）、（?? ）、（??? ）。
5．混凝土的合理砂率是指在（???? ）和（??????? ）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（?? ?）表示，保水性用（??????? ）来表示。
7．钢结构设计时碳素结构钢以（???????? ）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（?? ）、（?? ）、（??????? ）。
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
2．普通硅酸盐水泥
3．碱骨料反应
4．钢的冷弯性能
5．沥青的温度敏感性
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？
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。
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）
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土木工程材料试题答案
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一、填空题（每空 1分，共计20分）
1、润湿边角??? 含水率?? 吸水率
2、膨胀的?? 大
3、结晶? 碳化? 气硬性
4、C3A?C2S?C3S?? C4AF
5、用水量? 水泥用量
6、沉入度? 分层度
7、屈服
8、油分? 树脂? 地沥青质
二、（正确的在题干括号内划‘√’，错误的划‘×’。每小题2分，。共16分）
1、×?? 2、×?3、√?? 4、√?? 5、×?6、×?7、√?? 8、×
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、0%—5%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、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、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、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0.52280，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
土木工程材料知识点 最终版 (2011-05-22 13:07:09)
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密度：材料在绝对密实的状态下单位体积的质量。
表观密度（容重）：材料在自然状态下单位体积的质量。
堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。
孔隙率：指材料内部空隙体积占材料总体积的百分率。
密实度：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率。
空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率。
填充率：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。
吸湿性：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率为指标。
吸水性：材料在水中吸水的性质，以吸水率为指标。
质量吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时质量的百分率。
体积吸水率：材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率。体积吸水率等于质量吸水率乘以干表观密度。
耐水性：材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的的性质。
耐水性指标：软化系数。
抗冻性与孔隙率大小、孔隙率特征的联系：孔隙率越大，开孔越多，连通孔越多，吸水性越高，抗冻性越低。材料受冻融破坏主要是因为其孔隙中的水结冰所致（体积增大约9％）材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。
生石灰消解的特征：放热量大且放热迅速，体积膨胀，膨胀率可达1-2.5倍。
陈伏：将石灰浆置于消化池中2-3周。期间石灰浆表面保持一层水，防止发生碳化反应。
陈伏的目的：使生石灰充分水化完成，消除过火石灰的危害。
建筑石膏的特性：1. 凝结硬化快2. 硬化时体积微膨胀3. 硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低。4. 隔热、吸声性良好。5. 防火性能良好。6. 具有一定的调温调湿性。7. 耐水性和抗冻性差。8. 加工性能好。
硅酸盐水泥的生产：将石灰石、粘土、铁矿粉按比例混合磨细制成生料，在约1450摄氏度下煅烧制成熟料，再加入石膏一起磨细。
掺入石膏的目的，过量的后果：水泥粉磨时掺入适量石膏，可调节水泥的凝结硬化速度。若不掺入石膏或石膏掺入量不足时，水泥会发生瞬凝的现象。过量则促使水泥凝结加快，会在后期引起水泥石的膨胀而开裂破坏，造成水泥石安定性不良。
石膏的量取决于水泥中铝酸三钙的含量和是高中三氧化硫的含量，同时与水泥细度及熟料中三氧化硫的含量有关，石膏掺量一般为水泥质量的3％-5％
熟料的矿物组成（化学式和简写符号）：硅酸三钙（36%-60%）硅酸二钙（15%-37%）铝酸三钙（7%-15%）铁铝酸四钙（10%-18%）硅酸盐水泥的特性：水化凝结硬化快，强度高，尤其早起强度要高；水化热大；耐腐蚀性差；抗冻性好，干缩小；耐热性差。
硅酸盐水泥的技术标准：细度要求其比表面积大于300m2/kg，凝结硬化时间规定：初凝不早于45min 终凝时间不迟于6h30min
体积安定性：指水泥在凝结硬化过程中，企业所得税税率体积变化的均匀性。
体积安定性不良的原因：水泥中有过多的游离CaO 、个人所得税税率MgO 或掺入了过多的石膏，这些物质与水反应天生物体积膨胀。
水泥强度等级的划分：采用软练胶砂法测定，将水泥和标准砂按1:3混合，用水灰比为0.5，按规定方法制成40mm*40mm*160mm的试件，带模在湿气中养护24h 后，再脱模放在标准温度的水中养护，分别测定3d 和28d 抗压强度和抗折强度，根据测定结果确定强度等级。
活性混合材料：在一定条件下自身具有水化凝结能力。
非活性混合材料：自身不具有水化凝结能力。
几种掺混合材料的水泥的共性和异性（矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥）：共性：凝结硬化慢；早期强度低，后期强度增长较快；水化热较低；抗冻性差；耐蚀性较好了；耐热性较好。异性：矿渣水泥：干缩性大，泌水性大；火山灰水泥：干缩性大，抗渗性较好；粉煤灰水泥：干缩性较小，抗裂性较好。复合水泥：与所掺两种或两种以上混合材料的种类、掺量有关，其特性基本上与以上三种水泥相似。
水泥石腐蚀的原因：1、水泥石中有易被腐蚀的成分2、水泥中含有较多的毛细通道3、水泥石长期与腐蚀介质接触。
水泥石腐蚀的防治：1、根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种。2、提高水泥石的密实度，改善水泥石结构的抗腐蚀能力。3、加做保护层，避免介质的腐蚀作用。
混凝土各组成材料的作用：砂、石对混凝土起骨架作用，水泥和水组成水泥浆，包裹在骨料的表面并填充在骨料的空隙中。在混凝土拌合物中，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝土硬化后起胶结作用把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材。
混凝基本质量要求：强度、耐久性、和易性、经济性。
级配：指不同粒径颗粒的分布情况。砂的级配好说明填充率高。
砂的粗细程度指标：细度模数。
房建中石子的最大粒径：小于结构最小截面尺寸的1/4 钢筋最小净间隔的3/4 砼实心板厚的1/2，且小于50mm
合理砂率：在用水量和水灰比一定的条件下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持良好粘聚性和保水性的最小砂率。此时，水泥用量最少。
和易性：混凝土拌合料易于施工操作，并能达到质量均匀，成型密实状态的性质。包含流水性、粘聚性、保水性。
和易性指标：以流动性指标为指标，即坍落度、维勃稠度。
影响砼和易性的因素：1、水泥浆的量：单位体积拌合物内，水泥浆愈多，拌合物的流动性愈大。2、水灰比：水灰比增大，水泥浆自身流动性增加，故拌合物流动性增大，强度减小，耐久性减小。3、砂率：一方面是砂形成的砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力，在拌合物中起润滑作用，所以在一定的砂率范围内随砂率增大，润滑作用愈加明显，流动性可以提高；另一方面在砂率增大的同时，骨料的总表面积必随之增大，需要润湿的水分增多，在一定用水量的条件下，拌合物流动性降低，所以当砂率增大到一定范围后，流动性反而随砂率增加而降低。另外，砂率不宜过小，否则还会使拌合物粘聚性和保水性变差，产生离析、流江等现象。4、其他：水泥品种和细度、是否掺入外加剂、骨料的种类、温度、时间等。
如何提高砼的和易性：1、选用级配好的砂石。2、增加水泥用量，减小砂率和用水量。3、适当添加合适的外加剂。
混凝土立方体抗压强度：指按标准方法制作养护的边长为150mm 的立方体试
件，在标准养护条件下（温度20±3℃，相对湿度90％以上或置于水中）
混凝土强度等级的划分：把普通混凝土按立方体抗压强度标准划分为C7.5 C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60等12个等级。混凝土立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作养护的边长为150mm 的立方体试件，在28d 龄期，用标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。
混凝土中砂的质量要求：1、砂的粗细程度和颗粒级配。一般认为处于2区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配置混凝土最理想的级配区。2、砂中有害物质的含量少于规定值。3、坚固性符合规定。4、含泥量，泥块含量和石粉含量符合规定。
影响混凝土抗压强度的因素：1、水泥强度等级和水灰比的影响。拌制砼拌合物时为了获得必要的流动性，常需要加入较多的水，多余的水所占空间在砼硬化后成为毛细孔，使混凝土密实度降低，强度下降，在水泥强度等级相同的条件下，水灰比越小，水泥石的强度越高，胶结能力越强，从而使砼强度也提高。2、骨料的影响：骨料经风化作用而强度降低时，则用其配制的混凝土强度也较低；骨料表面粗糙，则与水泥石粘结力较大，但达到同样流动性时，需水量大，随着水灰比变大，强度降低。3、龄期：混凝土在正常养护条件下，其强度将随龄期的增长而增长。4、养护湿度和温度的影响。5：其他因素。（1）施工质量（2）是否加入外加剂（3）构件尺寸：尺寸100*100*100强度换算系数0.95 尺寸150*150*150强度换算系数1 尺寸200*200*200强度换算系数1.05
耐久性：要求混凝土在长期使用环境条件的作用下，能抵抗内、外不利影响，而保持其使用性能的性质。
混凝土耐久性的指标：以抗冻性指标为指标，即抗冻等级。
提高混凝土耐久性的措施：1、根据工程情况合理选用水泥品种。2、控制砼的水灰比不超过规定的值，控制1m³砼中水泥用量不少于规定值。3、在砼中加入提高耐久性的外加剂。4、提高施工质量。5、采用质量好的骨料。
水泥在砼中的作用：1、在拌合料中起润滑的作用。2、凝结硬化后起胶凝的作用。
混凝土的碱-骨料反应：指混凝土中含有活性二氧化硅的骨料与所用水泥中的碱（氧化钠和氧化钾）在有水的条件下发生反应，形成碱-硅酸凝胶，此硅酸凝胶吸水肿胀并导致混凝土胀裂的现象。原因：水泥中含碱量较高、骨料中含有活性二氧化硅、有水存在。预防措施：采用低碱水泥，对骨料进行检测，不用含活性二氧化硅的骨料，掺用引气剂，减小水灰比及掺加火山灰质混合材料等。
徐变：混凝土承受持续荷载时，随时间的增长而增加的变形。
混凝土的配合比：指混凝土中各组成材料的质量比例。
混凝土配合比设计的基本要求：1、满足结构设计要求的混凝土强度等级。2、满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性。3、满足环境和使用条件要求的混凝土耐久性。4、在满足上述要求的前提下，通过各种方法（特别是节约水泥）以降低混凝土成本，符合经济性原则。从现象上看混凝土配合比设计知识通过计算确定四种组成材料（水泥、水、砂、石）的用量，实质上则是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的
三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。三大参数与混凝土配合成分的关系：水灰比是水和水泥的比例关系，在组成材料已定的情况下，对混凝土的强度和耐久性和易性起着关键作用。水灰比小，强度高，耐久性好。单位用水量，1m³砼拌合物中水的用量。在水灰比已定的情况下，反映了水泥浆与骨料的比例关系，是控制混凝土拌合物流动性的主要因素。为了节约水泥和改善耐久性，在满足流动性的前提下，尽可能取较小单位用水量。砂率，砂占砂石总质量的百分率。是表示细骨料（砂）和粗骨料（石）的比例关系，对混凝土拌合物的和易性，特别是其中的粘聚性和保水性有很大影响。在保证和易性要求的前提下宜取最小值，利于节约水泥。
钢的冶炼：铁矿石（氧化铁）脱氧制成生铁（高炉炼铁），再进一步出去碳和杂质（氧化转炉炼钢法）
钢的分类：1、按化学成分：碳素钢（又分为低、中、高碳钢）合金钢（又分为低、中、高合金钢）2、按冶炼时脱氧程度分类：镇静钢、沸腾钢、半镇静钢。3、按品质（杂质含量）分类：普通质量钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。4、按用途分类：结构钢、工具钢、轴承钢等。
沸腾钢、镇静钢、半镇静钢的区别：沸腾钢：气泡多，组织致密度差，化学偏折严重，力学性质差；镇静钢之相反；半镇静钢介于以上二者之间。
钢材的力学性能：拉伸性：拉伸是钢材的主要受力形式，所以拉伸性能是表示钢材性能和选用钢材的重要指标。韧性：抗冲击破坏能力的性质。硬度：指抵抗硬物压入表面的能力。
钢的塑性指标：伸长率。韧性指标：冲击韧性值。
钢材设计控制指标：屈服强度。
屈强比：屈服强度与抗拉强度的比值。屈强比的意义：反映钢材利用率和安全可靠程度的一个指标。屈强比越小，结构安全可靠度越高。但是屈强比过小，钢的强度利用率低。
影响钢的力学性能的因素冷加工：指钢材在再结晶温度下（一般为常温）进行的机械加工，如冷拉、冷轧、冷拔、冷扭和冷冲等加工。冷拉：在常温时对钢筋拉伸，使拉应力超过屈服强度，小于抗拉强度，然后卸载，再经过时效处理。
（时效处理：自然：常温下放置15d 到20d 。人工：加温至100℃到200℃保持两小时）冷拔：常温下对直径小于10mm 的Ⅰ级光面钢筋，使其多次通过比其直径小0.5到1mm 的拔丝模，拔后强度可提高40％到60％，塑韧性降低。
冷加工强化处理后性能的改变：产生塑性变形，屈服点明显提高，而塑性、韧性和弹性模量明显降低。通常冷加工变形越大，则强化越明显，即屈服强度提高很多，而塑性和韧性下降也越大。原因：钢材在冷加工变形时，发生晶粒变形、破碎和晶格扭曲，从而导致刚才屈服强度提高，塑性降低。另外，冷加工产生的内应力使钢材弹性模量降低。
碳素结构钢牌号：碳素结构钢以屈服点为主，划分成五个牌号，其表示方法为：屈服点等级—质量等级·脱氧程度屈服点等级：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275（Q 表示屈服点，数值为屈服强度值）质量等级：按冲击韧性划分：***—不要求冲击韧性。 B级—要求＋20℃冲击韧性。 C级—要求0℃冲击韧性。 D级—要求—20℃冲击韧性。脱氧程度：F （沸腾钢）b （半镇静钢）Z （镇静钢）TZ （特殊镇静钢）随着牌号的增大，对刚才屈服强度和抗拉强度的要求增高，对伸长率的要求降低。性能差异：Q195钢 强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好。主要用于轧制薄板和盘条等。Q215钢 用途与Q195钢基本相同，由于其强度稍高，还大量用作管坯、螺栓等。 Q235钢 强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号。Q235钢大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等。 Q255钢 强度高，塑性和韧性稍差，不易冷弯加工，可焊性较差。Q255钢的应用范围不如Q235钢广泛，主要用做铆接或栓接结构，以及钢筋混凝土的配筋。 Q275钢 强度、硬度较高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性和可焊性差。因此，Q275钢不宜在建筑结构中使用，主要用于制造轴类、农具、耐磨零件和垫板等。
钢中S 、P 的危害：S 是钢中最为有害的元素，它能明显提高钢的热脆性，大大降低钢的热加工性和可焊性，同时还会降低钢的冲击韧性、疲劳强度及耐蚀性。P 可明显增加钢的冷脆性，使钢在低温下的冲击韧性大为降低，还能使钢的冷弯性能降低，可焊性变差。但P 可提高钢材的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性。
石油沥青的组分：油分、树脂和地沥青质。油分：赋予沥青流动性；树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质则决定沥青的耐热性、粘结性和脆性，其含量愈多，软化点愈高，粘性愈大，愈硬脆。
粘结性：反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。指标：针入度。
塑性：指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后的外形不变的性质。指标：延度。
温度敏感性：指石油沥青的粘结性和塑性?**露壬 刀 浠 男阅堋Ｖ副辏喝砘 恪?br />
大气稳定性：指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。指标：蒸发损失、针入度比。
沥青牌号与性质的关系：同种沥青，牌号越大，针入度越大，延度越大，软化点越小。
木材的纤维饱和点：湿木材在空气中干燥时，当自由水蒸发完毕而吸附水尚处于饱和时的状态。此时的含水率成为饱和点含水率，约30％。
木材强度的大小排序：顺纹抗拉强度>抗弯强度>顺纹抗压强度
试题 土木工程材料试题（试卷含答案）
一、 填空题（每空 1分，共计20分）
1．材料的亲水性与憎水性用（?????? ）来表示，材料的吸湿性用（????? ）来表示。材料的吸水性用（??????? ）来表示。
2．石膏的硬化时体积是（?????? ），硬化后孔隙率较（????? ）。
3．石灰浆体在空气中硬化，是由（??????? ）作用和（??????? ）作用同时进行的过程来完成，故石灰属于（????? ）胶凝材料。
4．硅酸盐水泥熟料中四种矿物成分的分子式是（?? ?）、（??? ）、（?? ）、（??? ）。
5．混凝土的合理砂率是指在（???? ）和（??????? ）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（?? ?）表示，保水性用（??????? ）来表示。
7．钢结构设计时碳素结构钢以（???????? ）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（?? ）、（?? ）、（??????? ）。
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
2．普通硅酸盐水泥
3．碱骨料反应
4．钢的冷弯性能
5．沥青的温度敏感性
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？
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。
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）
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土木工程材料试题答案
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一、填空题（每空 1分，共计20分）
1、润湿边角??? 含水率?? 吸水率
2、膨胀的?? 大
3、结晶? 碳化? 气硬性
4、C3A?C2S?C3S?? C4AF
5、用水量? 水泥用量
6、沉入度? 分层度
7、屈服
8、油分? 树脂? 地沥青质
二、（正确的在题干括号内划‘√’，错误的划‘×’。每小题2分，。共16分）
1、×?? 2、×?3、√?? 4、√?? 5、×?6、×?7、√?? 8、×
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、0%—5%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、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、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、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0.52280，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