第2章石料与集料
本章导学
学习目的：
石材与集料是土木工程的基本材料，集料由石材加工而成。通过与地质学的对比学习，了解石材的物理、化学性质与原始岩石之间的关系，工程中如何根据地质学知识进行现场勘查，对岩石进行初选。同时，对集料的轧制过程有所了解，分析轧制方法、集料的外形特性及集料等级的优选，为工程服务。
教学要求：
结合工程地质中有关岩石的形成规律的讲解，分析岩石的种类及其不同的物理、化学性质的成因；重点对比石材与集料的物理、力学性质的概念差异；深刻理解集料的级配的概念，例题讲解级配设计的要求、方法；通过现代教学手段演示石材、集料的基本物理力学试验，并进行实际操作。
2.1 常用的天然岩石
2.1.1岩浆岩
1)岩浆岩的形成及种类
岩浆岩的形成
岩浆岩又称火成岩，是地壳内的熔融岩浆在地下或喷出地面后冷凝而成的岩石。根据不同的形成条件，岩浆岩可分为以下三种：（1）深成岩深成岩是地壳深处的岩浆在受上部覆盖层压力的作用下经缓慢冷凝而形成的岩石。其结晶完整、晶粒粗大、结构致密。具有抗压强度高、孔隙率及吸水率小、表观密度大、抗冻性好等特点。土木工程常用的深成岩有花岗岩、正长岩、橄榄岩、闪长岩等。
（2）喷出岩喷出岩是岩浆喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下而形成的岩石。由于其大部分岩浆来不及完全结晶，因而常呈隐晶（细小的结晶）或玻璃质（非晶质）结构、当喷出的岩浆
形成较厚的岩层时，其岩石的结构与性质类似深成岩；当形成较薄的岩层时，由于冷却速度快及气压作用而易形成多孔结构的岩石，其性质近似于火山岩。土木工程常用的喷出岩有辉绿岩、玄武岩、安山岩等。
（3）火山岩火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中而急速冷却后形成的岩石。有多孔玻璃质结构且表观密度上的散粒状火山岩，如火山灰、火山渣、浮石等；也有因散粒状火山岩堆积而受到覆盖层压力作用并凝聚成大块的胶结火山岩，如火山凝灰岩等。
岩浆岩的种类
岩浆岩的矿物成分是岩浆化学成分的反映。岩桨岩化学成分相当复杂，但含量高、对岩石的矿物成分影响最大的是SiO2。根据SiO2的含量，岩浆岩可分为下面几类：
1．酸性岩类(SiO2含量＞65%)
矿物成分以石英、正长石为主，并含有少量的黑云母和角闪石。岩石的颜色浅，密度小。常见的酸性岩类有花岗岩、花岗斑岩、流纹岩等。
2．中性岩类(SiO2含量65-52% )
矿物成分以正长石、斜长石、角闪石为主，并含有少量的黑云母及辉石。岩石的颜色比较深，密度比较大。常见的中性岩类有正
长岩、正长斑岩、粗面岩、闪长岩、闪长斑岩、宝山岩等。
3．基性岩类(SiO2含量52-45%)
矿物成分以斜长石、辉石为主，含有少量的角闪石及橄榄石。岩石的颜色深，密度也比较大。常见的基性岩类有辉长岩、辉绿岩、玄武岩等。
4．超基性岩类（SiO2＜45%）
矿物成分以橄榄石、辉石为主，其次有角闪石，一般不含硅铝矿物。岩石的颜色很深，密度很大。
2)常用的岩浆岩
花岗岩
花岗岩是岩浆岩中分布较广的一种岩石，主要由
长石、石英和少量云母（或角闪石等）组成，具有致
密的结晶结构和块状构造。其颜色一般为灰白、微黄、
淡红等；由于结构致密，其孔隙率和吸水率很小，表
观密度大于2700kg/m3；抗压强度达120—25Mpa；抗冻性达100—200次冻融循环；耐风化，使用期约为75—200年；对硫酸和硝酸的腐蚀具有较强的抵抗性。表面经琢磨加工后光泽美观，是优良的装饰材料。在土木工程中花岗岩常用于作基础、闸坝、桥墩、台阶、路面、墙石和勒脚及纪念性土建结构物等。但在高温作用下，由于
花岗岩内的石英膨胀将石材引起破坏，其耐火性不好。
玄武岩、辉绿岩
玄武岩是喷出岩中最普通的一种，
颜色较深，常呈玻璃质或隐晶质结构，
有时也呈多孔状或斑形构造。硬度高，
脆性大，抗风化能力强，表观密度为
2900—3500 kg/m3，抗压强度为100—500Mpa，常用作高强混凝土的骨料，道路路面的抗滑表层等。
辉绿岩主要由铁、铝硅酸盐组成，具有较高的耐酸性。常用作高强混凝土的骨料、耐酸混凝土骨料、道路路面的抗滑表层等。其熔点为1400—1500℃，可作铸石的原料，所制得的铸石结构均匀致密且耐酸性好，是化工设备耐酸衬里的良好材料。
火山灰、浮石、火山凝灰岩
火山灰是颗粒粒径小于5mm的粉状火山岩。它具有火
山灰活性，即在常温和有水的情况下可与石灰（CaO）
反应生成具有水硬性胶凝能力的水化物。因此，可作
水泥的混合材及混凝土的掺和料。浮石粒径大于5mm并具有多孔构造（海绵状或泡沫状火山玻璃）的火山岩。其表观密度小，一般为300—600 kg/m3，可作轻质混凝土
的骨料。
主要岩浆岩的矿物成分及性质可参见表2.1
主要岩浆岩矿物成分及性质表2.1
2.1.2沉积岩
沉积岩的形成和种类
沉积岩又名水成岩，是由地表的
各类岩石经自然界的自然风化、风力
搬运、流水冲刷等作用后再沉积（压实、相互胶结、重结晶等）而形成的岩石，主要存在于地表及不太深的地下。其特征是呈层状构造，外观多层理，表观密度小，孔隙率和吸水率较大，强度较低，
耐久性较差。沉积岩是地壳表面分布最广的一种岩石，虽然它的体积只占地壳的5％，但是露出面积约占陆地表面积的75%。根据沉积岩的生成条件，可分为机械沉积岩、化学沉积岩、生物有机沉积岩。
常用的沉积岩
(1)石灰岩
俗物灰石或青石。主要化学成分为CaCO3。主要矿物成分是方解石。但常含有白云石、菱镁硬矿、石英、蛋白石、含水量铁矿物及粘土等。因此，石灰的化学成分、矿物组成、致密程度以及物理性质等差别甚大.
石灰岩通常为灰白色、浅白色，常因含有杂质而呈现深灰、灰黑、浅黄、浅红，表观密度为2600—2800kg/m3，抗压强度为20—160Mpa，吸水率为2%—10%。
石灰石来源广、硬度低、易劈裂、便于开采，具有一定的强度和耐入性，因而广泛用于土木工程中。
块石可作基础、墙身、阶石及路面等，
碎石是常用的水泥混凝土和沥青混凝土
的骨料。此外，它也是生产水泥和石灰
的主要原料。
（2）砂岩
砂岩主要是由石英砂或石灰岩等细小碎屑经沉积并重新胶结而成的岩石。它的性质决定于胶结物的种类及胶结物的种类及胶结的致密程度。以氧化硅胶结而成为硅质砂岩；以碳酸钙胶结而成为石灰质砂岩；还有铁质砂岩和粘土质砂岩。砂岩的主要矿物为石英，次要矿物有长石、云母及粘土等，致密的硅质砂岩其性能接近于花岗岩，密度大、强度高、硬度大、加工较困难，可用于纪念性土木工程及耐酸工程等；钙质砂岩的性质类似于石灰岩，抗压强度为60—80Mpa，加工较易，应用较广，可作基础、踏步、人行道等，但不耐酸的侵蚀；铁质砂岩的性能比钙质砂岩差，其密实者可用于一般土木工程工程；粘土质砂岩浸水易软化，土木工程中一般不用。
2.1.3变质岩
变质岩的形成及种类
变质岩是地壳中原有的各类岩石，在地层的压力或温度作用下，原岩石在固体状态下发生再结晶作用，其矿物成分、结构构造以至化学成分发生部分或全部改变而形成的新岩石。一般由岩浆岩变质而成的称正变质岩，如片麻岩等；由沉积岩变质而成的称副变质岩，如大理石、石英岩等。
常用的变质岩
（1）大理岩
大理岩又称大理石，是由石灰岩或白
云经高温高压作用，重新结晶变质而成。
表观密度为2500～2700kg/m3,抗压强度为
50～140Mpa，耐用年限为30～100年。
大理石构造致密，密度大，但硬度不
大，易于分割。纯大理石常呈雪白色，含
有杂质时，呈现黑、红、黄、绿等各种色彩。锯切、雕刻性能好，磨光后非常美观，可用于高级土木工程物的装饰工程。我国的汉白玉、丹东绿切花白、红奶油、墨玉等大理石均为世界著名高级土木工程装饰材料。
（2）石英岩
石英岩是由硅质砂岩变质而成，晶体结构。岩体均匀致密，抗压强度大（250～400Mpa），耐久性。但硬度大、加工困难。常用作耐磨耐酸的装饰材料。
（3）片麻岩是由花岗岩变质而成，其矿物成分与花岗岩相似，呈片状构造，因而各个方向的物理、力学性质不同。在垂直于解理（片层）方向有较高的抗压强度，可达120～200Mpa。沿解理方向
易于开采加工，但在冻融循环过程中易肃落分离成片状，故抗冻性差，易于风化。常用作碎石、块石及人行道石板等。
2.2天然石材的技术性质、加工类型及选用原则
2.2.1技术性质
天然石材的技术性质可分为物理性质、力学性质、化学性质与工艺性质。
天然石材因生成条件各异，常含有不同种类的杂质，矿物成分会有所变动，所以，即使是同一类岩石，它们的性制裁敢可能有很大差别。因此，在使用时，都必须进行检验和鉴定，以保证工程质量。常用天然石材的性能可参见表2－2。
1物理性质
1）石材的真实密度（简称密度）
由于石材含有一定的孔隙（包括开口孔隙和闭口孔隙），因此，
孔隙考虑方式的不同，其密度的计算结果也不同图2－1。
（1）石材的真实密度（简称密度）（True Density）
图2－1 石材组成结构示意图
a）石材组成结构外观示意图 b）石材的质量与体积示意图真实密度是指材料在规定条件（105℃±5℃烘干至恒重，温度20℃）绝对密实状态下（绝对密度状态是指不包括任何孔隙在内的体积）单位体积所具有的质量，按下式计算：
（2－1a）
式中：ρ——真实密度（g/cm3）；
m s——材料矿质实体的质量（g）；
V s——材料矿质实体的体积（cm3）。
【真实密度的测定原理】在测定有孔隙的石材密度时，应把石材磨成细粉以排除其内部孔隙，在105?5℃烘干至恒重，冷却后称
得其质量；然后在密度瓶中加水煮沸后，使水分充分进入闭口空隙中，冷却后再将水注满，称得其质量；倒出石材与水的混合液，洗净后注满水，再称得质量，石材的真实相对密度为：
其中：γ——石材的真实相对密度，即石材的密度与4℃纯水密度之比称相对密度，是一个无量纲的物理量；
m1——烘干试样的重量（g）；
m2——瓶与水的合质量（g）；
m3——瓶、水与试样的总质量（g）。
由于在不同水温条件下水的密度不同，石材水中称得的重量也不同，因此石材的密度必须考虑不同水温条件下水的密度影响。不同水温条件下水的密度和水温修正系数见表2－3，再按式（2－1b）计算石材的真实密度。
（2－1b）
式中：ρ——石材的真实密度（g/cm3）；
αT——试验温度T时的水温修正系数，见表2－3；
ρT——试验温度T时水的密度，见表2－3；
ρw——4℃时水的密度，（1.00g/cm3）。
不同水温时水的密度ρT和水温修正系数αT表2－3
在测量某些较致密的不规则的散粒石材（如卵石、砂等）的实际密度时，常直接用排水法测其绝对体积的近似值（颗粒内部的封闭孔隙体积无法排除），这时所求的真实密度为似密度。
2)毛体积密度
毛体积密度（Bulk Density）
毛体积密度是单位体积（含材料的实体矿物及不吸水的闭口孔隙，能吸水的开口空隙在内的体积）所具有的质量，按下式计算：
（2－2a）
式中：ρb——堆积密度（kg/m3）；
m s、V s、V n——意义同式（2.2）；
V i——材料吸水的开口孔隙的体积（cm3或m3）。
【毛体积密度的测定原理】测试原理及过程同表观密度，但应按下式计算石材的毛体积相对密度为：
其中：m3——石材饱水后在空气中的质量（g）；其它符号同前。
同样应考虑不同水温条件下水的密度对石材密度的影响。由材料的毛体积相对密度及温度条件计算石材的毛体积密度用式（2－2b）。
（2－2b）
式中：符号及数据同前。
3）表观密度
表观密度（Apparent Density）
表观密度是单位体积（含石材的实体矿物及不吸水的闭口孔隙，但不包括能吸水的开口空隙在内的体积）所具有的质量，按下式计算：
（2－3a）
式中：ρa——表观密度（g/cm3或kg/m3）；
m s、V s——意义同式（2－1）；
V n——材料不吸水的闭口孔隙的体积（cm3或m3）。
【表观密度的测定原理】把材料在105℃±5℃烘干至恒重，冷却后称得质量；然后在水中浸泡24h，并轻轻搅拌石材，使附着在石材表面的气泡逸出，然后在静水天平上称出饱水的材料在水中的质量。取出浸水试件并用纱布擦去试件表面水分后称其在空气中的饱和面干质量，按下式计算石材的表观相对密度为：
其中：m1——材料的烘干质量（g）；
m2——材料饱水后在水中的质量（g）。
同样应考虑不同水温条件下水的密度对石材密度的影响。由材料的表观相对密度及温度条件计算石材的表观密度用式（2－2’）。
（2－3b）
式中：符号及数据同前。
天然石材根据表观密度大小可分为：
轻质石材表观密度≤1800kg/m3；
重质石材表观密度＞1800kg/m3。
表观密度的大小常间接反映石材的致密程度与孔隙多少。在通常情况下，同种石材的表观密度愈大，则抗压强度愈高，吸水率小，耐久性强、导热性好。
4）吸水性
石材在浸水状态下吸入水分的能力为吸水性。吸水性的大小，以吸水率表示。吸水率有质量吸水率和体积吸水率。
质量吸水率：石材所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分数，按下式计算：
（2－4）
式中：W——石材的质量吸水率（%）；
m3——石材饱水后在空气中的质量（g）；
m1——石材的烘干质量（g）。
体积吸水率：石材吸收水分的体积占干燥自然体积的百分数，是材料体积内被水充实的程度。按下式计算：
（2－5）
式中：P ——石材的体积吸水率（%）；
V2——石材在饱水时，水的体积（cm3）；
V1——干燥石材在自然状态下的体积（cm3）；
ρ——水的密度（g/ cm3）；
其它符号同前。
质量吸水率与体积吸水率存在如下关系：
(2－6)
【石材吸水率的测定原理】测试原理及过程同表观密度。
吸水率低于1.5%的岩石称为低吸水性岩石，介于1.5%～3.0%的称为中吸水性岩石，高于3.0%的称高吸水性岩石。
岩浆深成岩以及许多变质岩，它们的孔隙率者很小，故而吸水率也很小，例如花岗岩的吸水率通常小于0.5%。沉积岩由于形成条
件、密实程度与胶结情况有所不同，因而孔隙率与孔隙特征的变动很大，这导致石材吸水率的波动也很大，例如致密的石灰岩，它的吸水率可小于1%，而多孔贝壳石灰岩可高达15%。
5）耐水性、抗冻性、耐热性、坚固性
耐水性
石材的耐水性以软化系数（见式1－11）表示。岩石中含有较多的粘土或易溶物质时，软化系数则较小，其耐水性较差。根据软化系数大小。可将石材分为高、中、低三个等给级。软化系数＞0.90为高耐水性，软化系数在0.75～0.90之间为中耐水性，软化系数在0.6～0.75之间为低耐水性，软化系数＜0.60者不允许用于重要土木工程物中。
抗冻性
材料在饱水状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性。通常采用-15℃的温度（水在微小的毛细管中低于-15℃才能冻结）冻结后，再在20℃的水中融化，这样的过程为一次冻融循环。
材料经多次冻融交替作用后，表面将出现剥落、裂纹，产生质量损失，强度也将会降低。因为，材料孔隙内的水结冰时体积膨胀将引起材料的破坏。
根据能经受的冻融循环次数，可将石材分为：5、10、15、25、50、100及200等标号。根据经验，吸水率＜0.5%的石材具有抗冻性，可不进行抗冻试验。
耐热性
耐热性与其化学成分及矿物组成有关。含有石膏石材，在100℃以上时就开始破坏；含有碳酸镁的石材，温度高于725℃会发生破坏；含有碳酸钙的石材，温度达827℃时开始破坏。由石英与其它矿物所组成的结晶石材如花岗岩等，当温度达到700℃以上时，由于石英受热发生膨胀，强度迅速下降。石材的耐热性与导热性有关，导热性主要与其致密程度有关。重质石材的热导率可达 2.91～3.49W/（m?K）之间。具有封闭孔隙的石材，导热性较差。
坚固性
坚固性(Soundness)是采用硫酸钠侵蚀法(JTJ 054T0212)来测定。该法是将烘干并已称量过的规则试件，浸入饱和的硫酸钠溶液中经20h后，取出置于105?5℃的烘箱中烘4h。然后取出冷却至室温，这样作为一个循环。如此重复若干个循环。最后用蒸馏水沸煮洗净，烘干称量．与直接冻融法同样方法计算其质量损失率。此方法的机理是基于硫酸钠饱和溶液浸入石材孔隙后，经烘干、硫酸钠结晶体积膨胀，产生有如水结冻相似的作用，使石材孔隙周壁受到张应力，
经过多次循环，引起石材破坏。坚固性是测定石材耐候性的一种简易、快速的方法。有设备条件的单位应采用直接冻融法试验。
2.2.2加工类型
1）砌筑用石材、颗粒状石
砌筑用石材
砌筑用石材分为毛石、料石两类。
毛石（又称片石或块石）是由爆破直接得到的石块。按其表面的平整程度分为乱毛石和平毛石两类：
（1）乱毛石是形状不规则的毛石。一般在一个方向的尺寸达300—400mm，质量约为20—30kg的石块，强度不小于10Mpa，软化系数不应小于0.75。常用于砌筑基础、勒脚、墙身、堤坝、挡土墙等，也可作毛石混凝土的骨料。
（2）平毛石是乱毛石略经加工而成的石块。形状较整齐，表面粗糙，其中部厚度不应小于200mm。
料石（又称条石）系由人工或机械开采也的较规则拼略加凿琢而成的六面体石块。按料石表面工的平整程度可分为以下四种：（1）毛料石一般不加工或仅稍加修整，为外形大致方正的石块。其厚度不小于200mm，长度常为厚度的1.5—3倍，叠砌面凹凸深度
第1章土木工程材料的基本性 1当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变 答：当材料的孔隙率增大时，各性质变化如下表： 密度表观密度强度吸水率搞冻性导热性 2材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别答： 3材料的孔隙率和空隙率的含义如何如何测定了解它们有何意义 答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。 4亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性 答：材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。 例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。 例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。 5普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为 207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位 答： 6塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变 答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。 7材料的耐久性应包括哪些内容 答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。 8建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质 答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。 第2章天然石材 1岩石按成因可分为哪几类举例说明。 答：可分为三大类： 造价工程师执业资格考试：建设工程技术与计量（安装）工程材料安装工程常用材.. 2 1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。例如花岗岩、辉绿岩、火山首凝灰岩等。2) 沉积岩，又称为水成岩，是由地表的各类岩石经自然界的风化作用后破坏后补水流、冰川或风力搬运至不同地主，再经逐层沉积并在覆盖层的压力作用或天然矿物胶结剂的胶结作用下，重新压实胶结而成的岩石。例如，页岩、菱镁矿，石灰岩等。3) 变质岩，是地壳中原有的各类岩石在地层的压力或温度作用下，原岩石在固体状态下发生变质作用而形成的新岩石。例如，大理石、片麻岩等。 2比较花岗岩、石灰岩、大理岩、砂岩的性质和用途，并分析它们具有不同性质的原因。答：这几种石材性质不同的于它们的化学成分和结构的差别：花岗岩的主要化学成分为石英、长石及少量暗色矿物和云母，它呈全晶质结构。花岗岩表观密度大，抗压强度高，抗冻性好，刻水率小，耐磨性好，耐久性高，但耐火性差。它常用于基础、甲坝、桥墩、台阶、路面、墙石和勒脚及纪念性建筑物等。石灰岩的主要化学成分为CaCO 3，主要矿物成分为方解石，但常含有白云石、菱镁矿、石英、蛋白石等， 因此，石灰岩的化学成分、矿物组分、致密程度以及物理性质差别很大。石灰岩来源广，硬
第二章土木工程材料的基本性质 复习思考题 2、哪些因素影响保温隔热材料的导热性？ 答：（1）材料的组成和结构一般来说，金属材料的导热系数比非金属材料的大；无机材料的导热系数较有机材料的大。对于各向异性材料，导热系数随导热方向不同而改变。 （2）材料的孔隙率一般而言，孔隙率越大，导热系数越小。大孔、连通空隙由于空气在其内的对流换热，导热系数较大。封闭的小孔由于空气在其内的对流换热小，故导热系数最小，即对绝热最有利。 （3）材料的含水率由于水的导热系数远远大于空气的导热系数，故含水率越大，导热系数越大。这也是绝热材料在施工、使用中必须保持干燥的原因。 （4）此外，温度也有一定的影响，温度增高，导热系数增大。 第三章无极气硬性胶凝材料 复习思考题 4、为什么石灰特别适用与水泥和砂制成混合砂浆？ 答：生石灰与水作用生成的熟石灰Ca(OH)2粒子的尺寸非常小，对水的吸收能力较强，故在Ca(OH)2颗粒的表面吸附有一层厚的水膜，即石灰浆体具有良好的保水性和可塑性。利用这一性质来改善水泥砂浆的和易性，提高工程质量。 第四章水泥 复习思考题 8、什么是活性混合材料和非活性混合材料？掺入硅酸盐水泥中能起到什么作用？ 答：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应生成水硬性的水化物，并能够逐渐凝结硬化产生强度的混合材料称为活性混合材料。 常温下不能与氢氧化钙和水发生水化反应或反应很弱，也不能产生凝结硬化的混合材料称为非活性混合材料。 活性混合材料在水泥中可以起到调节强度等级、降低水化热、增加水泥产量，同时还可改善水泥的奶腐蚀性和增进水泥的后期强度等作用。而非活性混合材料在水泥中仅起到调节强度等级、降低水化热和增加水泥产量、降低成本等作用。 第五章普通混凝土 复习思考题 2、混凝土中水泥的用量是不是越多越好？ 答：混凝土强度与水泥用量没有直接关系。 一般情况下，当单位用水量不变时，水泥用量增加可以提高混凝土的强度，因为水灰比降低了。 但如果保持水灰比不变，增加水泥用量对强度增加没有贡献，水泥用量过多往往会因水泥浆过多而造成混凝土拌合料的粘聚性和保水性下降，出现分层、离析和泌水，从而使混凝土的强度受损，并显著增加变形使混凝土易产生干裂和预应力值损失。水泥用量过多还会造成水化热升高，这对大体积工程极为不利。
土木工程材料习题集 目录 0 绪论 (2) 1土木工程材料的基本性质 (3) 2气硬性胶凝材料 (10) 3水泥 (15) 4混凝土 (23) 5建筑砂浆 (43) 6墙体材料 (46) 7天然石材 (50) 8金属材料 (52) 9合成高分子材料……………………………………………………………10木材…………………………………………………………………………11沥青与防水材料……………………………………………………………12绝热材料与吸声材料………………………………………………………13建筑装饰材料………………………………………………………………习题解答 0 绪论习题解答………………………………………………………………1土木工程材料的基本性质习题解答……………………………………… 2气硬性胶凝材料习题解答………………………………………………… 3水泥习题解答………………………………………………………………
4混凝土习题解答…………………………………………………………… 5建筑砂浆习题解答………………………………………………………… 6墙体材料习题解答………………………………………………………… 7天然石材习题解答………………………………………………………… 8金属材料习题解答………………………………………………………… 9合成高分子材料习题解答………………………………………………… 10木材习题解答………………………………………………………………11沥青与防水材料习题解答…………………………………………………12绝热材料与吸声材料习题解答………………………………………… 13建筑装饰材料习题解答…………………………………………………… 0 绪论 学习指导 一、内容提要 本章主要介绍土木工程材料的定义、分类、作用、发展趋势与技术标准以及本课程的学习目的与任务。 二、基本要求 了解土木工程材料的定义、分类、与发展趋势，领会土木工程材料标准化的意义及表示方法。 三、重、难点提示 1、重点提示：土木工程材料的分类。 2、难点提示：土木工程材料的产品及应用的技术标准。
《土木工程材料》课程教学大纲 一、课程的性质和学习目的 1、本课程的性质和任务 《土木工程材料》是土木工程专业的一门重要专业技术基础课, 是直接为土木工程实际问题服务的一门重要的学科。 《土木工程材料》是研究土木工程用材料结构、性能、标准及相互关系的一门科学，并且研究如何选用和组配复合材料。通过本课程的学习，使学生掌握各种材料内部组成、结构、技术性能、技术标准及其相互关系。培养学生合理选用和组配新型复合材料的能力。 2、课程的基本要求： （1）掌握砂石材料、水泥、水泥混凝土、沥青混合料的组成结构、技术性质及其关系；掌握矿质混合料、水泥混凝土、沥青混合料配合比设计； （2）熟悉石灰、沥青及钢材的组成结构、技术性质及技术要求； （3）了解各种外加剂的性能；了解部分新建筑材料的技术性能及发展趋向； （4）了解石灰、水泥凝结硬化原理；沥青混凝土强度理论；集料的级配理论；沥青乳化机理。 （5）了解土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用、了解建筑功能材料的主要类型及特点。 3、本课程与其他课程的关系 在学习本课程之前, 应学完《数学》、《物理》、《化学》、《材料力学》、《工程地质》等课程，以便同学在学习本课程的过程中充分运用过去学过的知识。它是后续专业课的基础。二、本课程学习和考核的内容 绪论（2学时） 教学内容：土木工程材料发展概况，土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 教学目标：了解土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；明确本课程在本专业中的地位，了解本课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 重点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，土木工程材料的发展概况。 难点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用 （一）土木工程材料的基本性质（2学时） 教学内容：材料学的基本理论，材料的物理性质、力学性质、材料的耐久性。 教学目标：了解材料学的基本理论，掌握材料的物理性质、力学性质，掌握材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用，掌握材料耐久性的基本概念。 重点：材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用。 难点：材料的物理性质。 （二）天然石料（2学时） 教学内容：岩石的组成与分类、岩石的力学性能与测试方法、常用石料品种
《土木工程材料》思考题答案 绪论 1、土木工程材料的研究在现代建筑业中有何意义？ （1）建材在基建总费用中占很大比例（总投资的60%）（2）建筑形式、结构设计、施工方法等受建材品种、质量的制约（3）建材量大面广，涉及资源、能源、环境等各方面，具有综合的、巨大的社会经济效益。 2、土木工程材料可分为哪几类？ 按组成：金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料；按作用：结构材料、功能材料；按使用部位：墙体材料、屋面材料、地面材料等。 3、选用土木工程材料的基本原则是什么？ （1）就地取材，选用技术成熟、经济实用的建材（2）遵照有关政策法规，合理使用利废、节能的新材料，淘汰粘土砖等落后传统建材（3）综合考虑材料性能、施工进度、热工及抗震等建筑性能要求、工程投资等因素。总之，要做到：价廉物美、满足使用要求、综合效益好。 4、对于传统土木工程材料与新品种材料的使用应抱什么态度？ 传统建材有长久的历史、广泛的应用，但面临社会的发展、技术进步更新，也暴露出不足和落后，应结合地区特点、工程性质、市场规律进行合理利用和改进。新型建材既存在技术成熟、经济可行方面的问题，也面临人们观念更新、设计与施工、销售配套等问题，因此，既不要盲目照搬，也不要消极保守，应积极而慎重地推广使用。 第一章土木工程材料的基本性质 1、材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含水后对它们有何影响？ （1）定义、测试方法；（2）大小：ρ> ρ’> ρ0 > ρ0’ （3）适用对象：块材，散粒状；（4）影响因素：孔隙率、含水率。 2、试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性及吸声性的影响？ 孔隙率越大，表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、透水性、吸声性，降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能和耐久性。细小的开孔能提高材料的吸声性。 3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g，浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、吸水率、干表观密度。W含=（2700-2600）/2600*100% W吸=（2850-2600）/2600*100%
1 第二章土木工程材料练习题 姓名学号班级 （一）判断5*2=10＇ 1、砂是一种常用的砌筑材料。广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。 2、既能在空气中又能在水中硬化的称为气、水硬性胶凝材料，如水泥。 3、功能材料是承受荷载作用的材料。 4、水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的凝结。 5、陶瓷是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料 （二）名词解释题4*6=24＇ 1、土木工程材料； 2、天然砂； 3、硅酸盐水泥； 4、绿色建材。 （三）单项选择题10*2=20＇ 1、水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的（）。 A、初凝； B、终凝； C、凝结； D、硬化。 2、按表观密度为（）时称为重混凝土。 A、>2900 kg／m3； B、<1950kg／m3； C、1950~2 600 kg／m3； D、>2600 kg／m3。 3、（）是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成的。 A、混凝土； B、砂浆； C、钢筋混凝土； D、三合土。 4、对建筑物主要起装饰作用的材料称（），其应具有装饰功能、保护等功能 A、装饰材料； B、装饰功能； C、装饰效果； D、建筑材料。 5、只能在空气中硬化的称为（）胶凝材料，如石膏、石灰。 A、水硬性； B、湿硬性； C、气硬性； D、干硬性。 6、建材行业是土木工程产业的基础，建材行业为适应今后经济不断增长和可持续发展战略的需要就必须走（）之路。 A、科技建材； B、高强建材； C、绿色建材； D、高性能建材。 7、将不易传热的材料，即对热流有显著阻抗性的材料或材料复合体称为（）。 A、绝热材料； B、吸声材料； C、装饰材料； D、保温材料。 8、预应力混凝土预应力的产生，按（）可分为机械法、电热法和化学法。 A、张拉钢筋的方法； B、施加预应力的顺序； C、先张法； D、后张法。 9、（）不仅有采光和防护的功能，而且是良好的吸声、隔热及装饰材料。 A、玻璃； B、陶瓷； C、水泥； D、红砖。 10、（）具有很多优点，如轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低等特点。 A、钢材； B、水泥； C、混凝土； D、木材。 （四）多项选择题6*4=24＇ 1、按其产源不同，天然砂可分为（）。 A、河砂 B、海砂 C、山砂 D、石屑。 2、天然石材。包括：（）。 A、毛石； B、料石； C、饰面石材； D、色石渣； E、石子。 3、影响木材强度的主要因素为（）。 A、含水率； B、温度； C、荷载作用时间； D、木材的缺陷。 4、钢材品质均匀致密，（）强度都很高。 A、抗拉； B、抗压； C、抗弯； D、抗剪切。 5、按施工工艺不同，又分为（）等。 A、喷射混凝土； B、泵送混凝土； C、振动灌浆混凝土； D、高强混凝土。 6、常用的吸声材料有：（）。 A、无机材料； B、有机材料； C、多孔材料； D、纤维材料。 （五）简答题2*11=22＇ 1、特种混凝土有哪些？ 2、绿色建材的基本特征有哪些？
《土木工程材料》综合复习资料 第一章 一、选择题 1、孔隙率增大，材料的＿＿降低。 A 密度 B 表观密度 C 憎水性 D 抗冻性 2、材料在水中吸收水分的性质称为＿＿。 A 吸水性 B 吸湿性 C 耐水性 D 渗透性 3、材料的耐水性一般可用＿＿来表示。 A 渗透系数 B 抗冻性 C 软化系数 D 含水率 4、弹性材料具有＿＿的特点。 A 无塑性变形 B 不变形 C 塑性变形小 D 恒定的弹性模量 5、材料的比强度是＿＿。 A 两材料的强度比 B 材料强度与其表观密度之比 C 材料强度与其质量之比 D 材料强度与其体积之比 二、是非判断题 1、某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。 2、某材料含大量开口孔隙，直接用排水法测定其体积，该材料的质量与所测得的体积之比即为该材料的表观密度。 3、材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。 4、在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。 5、材料的抗渗性与材料的开口孔隙率关系不大。 6、材料的冻融破坏主要是由于材料的水结冰造成的。 三、填空题 1、材料的质量与其自然状态下的体积比称为材料的＿＿。 2、材料的吸湿性是指材料在＿＿的性质。 3、材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的＿＿来表示。 4、水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为＿＿。 5、孔隙率越大，材料的导热系数越＿＿，其材料的绝热性能越＿＿。
四、名词解释 1、密度 2、材料的空隙率 3、堆积密度 4、表观密度 5、材料的弹性 五、问答题 1、某水泥厂生产普通硅酸盐水泥,现改产火山灰硅酸盐水泥,原包装袋未变,客户投诉水泥重量不够,请分析原因。 2、生产材料时，在组成一定的情况下，可采取什么措施来提高材料的强度和耐久性？ 3、决定材料耐腐蚀性的内在因素是什么？ 4、北方某住宅楼冬季施工，使用了尿素作混凝土的防冻剂。住户入住后闻到一股氨味，请分析原因。 六、计算题 1、质量为3.4kg，容积为10L的容量筒装满绝干石子后的总质量为18.4kg。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此筒功注入水4.27kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6kg（含筒重）。求该石子的吸水率，表观密度，堆积密度，开口孔隙率。 2、某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为172、178、168MPa。该岩石可否用于水下工程。 3、某岩石的密度为2.75g/cm3，孔隙率为1.5％；今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为1560kg/m3。试求此岩石的表观密度和碎石的空隙率。 第二章 一、选择题 1、钢材伸长率δ10表示＿＿C。 A直径为10mm钢材的伸长率 B 10mm的伸长 C 标距为10倍钢筋直径时的伸长率 ２、钢材抵抗冲击荷载的能力称为＿B＿。 A 塑性 B 冲击韧性 C 弹性 D 硬度 3、钢的含碳量为＿A＿。
《土木工程材料》课程题库及参考答案
2015.6.18 绪论部分 一、名词解释 1、产品标准 2、工程建设标准 参考答案： 1、产品标准：是为保证产品的适用性，对产品必须达到的某些或全部要求所指定的标准。其 围包括：品种、规格、技术性能、试验法、检验规则、包装、储藏、运输等。建筑材料产品，如各种水泥、瓷、钢材等均有各自的产品标准。 2、工程建设标准：是对基本建设中各类的勘察、规划设计、施工、安装、验收等需要协调统一 的事项所指定的标准。与选择和使用建筑材料有关的标准，有各种结构设计规、施工及验收规等。 二、填空题 1、根据组成物质的种类及化学成分，将土木工程材料可以分为、和三类。 2、我国的技术标准分为、、和四级。 参考答案： 1、无机材料、有机材料、复合材料； 2、标准、行业标准、地标准、企业标准 三、简答题 1、简述土木工程材料的发展趋势。
2、实行标准化的意义有哪些？ 3、简述土木工程材料课程学习的基本法与要求以及实验课学习的意义。 参考答案： 1、土木工程材料有下列发展趋势： 1）高性能化。例如研制轻质、高强、高耐久、优异装饰性和多功能的材料，以及充分利用和发挥各种材料的特性，采用复合技术，制造出具有特殊功能的复合材料。 2）多功能化。具有多种功能或智能的土木工程材料。 3）工业规模化。土木工程材料的生产要实现现代化、工业化，而且为了降低成本、控制质量、便于机械化施工，生产要标准化、大型化、商品化等。 4）生态化。为了降低环境污染、节约资源、维护生态平衡，生产节能型、利废型、环保型和保健型的生态建材，产品可再生循环和回收利用。 2、实行标准化对经济、技术、科学及管理等社会实践有着重要意义，这样就能对重复性事物和概念达到统一认识。以建筑材料性能的试验法为例，如果不实行标准化，不同部门或单位采用不同的试验法。则所得的试验结果就无可比性，其获得的数据将毫无意义。所以，没有标准化，则工程的设计、产品的生产及质量的检验就失去了共同依据和准则。由此可见，标准化为生产技术和科学发展建立了最佳秩序，并带来了社会效益。 3、土木工程材料课程具有容繁杂、涉及面广、理论体系不够完善等特点，因此学习时应在首先掌握材料基本性质和相关理论的基础上，再熟悉常用材料的主要性能、技术标准及应用法；同时还应了解典型材料的生产工艺原理和技术性能特点，较清楚地认识材料的组成、结构、构造及性能；必须熟悉掌握常用土木工程材料的主要品种和规格、选择及应用、储运与管理等面的知识，掌握这些材料在工程使用中的基本规律。
第二章建筑钢材 一、名词解释 1．钢材的屈服点[中国人民解放军后勤工程学院2015年] 答：钢材的屈服点是指钢材在受载过程中，其应力超过弹性极限后，在外力几乎不增加的情况下，产生显著塑性变形时的最小应力值。又称屈服极限、屈服强度或流动极限。有些材料没有明显的屈服阶段，通常规定对应于残余应变为0.2%时的应力值为规定屈服极限，用2.0 表示，以便在工程设计中应用。 2．钢材的时效强化[中国人民解放军后勤工程学院2013年] 答：钢材的时效强化是指将经过冷加工后的钢材于常温下存放15～20天，或加热到100～200℃并保持一定时间（前者称自然时效，后者称人工时效），使钢材的屈服点进一步提高，抗拉强度稍见增长，塑性和韧性继续有所降低的过程。 3．电化学腐蚀[中国人民解放军后勤工程学院2014年] 答：电化学腐蚀是指金属在潮湿气体以及导电液体（电解质）中，由于电子流动而引起的腐蚀。这是由于两种不同电化学势的金属之间的电势差，使负极金属发生溶解的结果。就钢材而言，当凝聚在钢铁表面的水分中溶入二氧化碳或硫化物气体时，即形成一层电解质水膜，钢铁本身是铁和铁碳化合物，以及其他杂质化合物的混合物。它们之间形成以铁为负极，以碳化铁为正极的原电池，由于电化学反应生成铁锈。 4．钢材的硬度
答：钢材的硬度是指钢材表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。测定钢材硬度的方法有布氏法、洛氏法和维氏法，较常用的为布氏法和洛氏法。 5．冷弯性能 答：冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。钢材的冷弯性能指标用试件在常温下所能承受的弯曲程度表示。弯曲程度则通过试件被弯曲的角度和弯心直径对试件厚度（或直径）的比值来区分。试验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度（或直径）的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。按规定的弯曲角和弯心直径进行试验时，试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。 二、填空题 1．钢材的化学成分中，______、______元素、______元素为有害元素。[中国人民解放军后勤工程学院2014年] 【答案】磷；硫；氮 【解析】磷含量提高，塑性和韧性显著下降。温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大。磷使钢材变脆的作用，使它显著影响钢材的可焊性；呈非金属的硫化物夹杂物存在于钢中，降低各种力学性能，硫化物所造成的低熔点，使钢在焊接时易产生热裂纹，显著降低可焊性。氮能使钢材强度提高，使塑性和韧性显著下降。溶于铁素体中的氮可加剧钢材的时效敏感性和冷脆性、降低可焊性。因此，磷；硫；氮均为有害元素。 2．钢材的力学性能指标主要有______、______、______、______；钢材的工艺性能有______、______。[中国人民解放军后勤工程学院2014年]
土木工程材料习题集与参考答案 第一章土木工程材料的基本性质 1. 试述材料成分、结构和构造对材料性质的影响？ 参考答案： 材料的成分对性质的影响：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会影响材料的物理力学性质。材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。值得注意的是，材料中某些成分的改变，可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。 材料的结构对性质的影响：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。可分为微观结构和细观结构。材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。 材料的构造对性质的影响：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。不同材料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。 总之，材料的组成、结构与构造决定了材料的性质。材料的组成、结构与构造的变化带来了材料世界的千变万化。 2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在？ 参考答案： 密度 ：是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末，再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称“真密度”。
表观密度0 ρ：是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。 孔隙率P ：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。 相互关系： %10010????? ??-=ρρP 密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其内部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。 3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？ 参考答案： 对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会发生变化，如：孔隙处的应力集中。 对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙率大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。 对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。 对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。 对导热性的影响：如果材料内微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热性能就好。如果材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。
第1章土木工程材料的基本性 （1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？ 答：当材料的孔隙率增大时，各性质变化如下表： （2） 答： （3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？ 答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比： P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比： 了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。 （4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？ 答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。 例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。 例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。 （5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？ 答： （6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？ 答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。 （7）材料的耐久性应包括哪些内容？ 答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。 （8）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？ 答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。 第2章天然石材 （1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。
第四章水硬性胶凝材料——水泥 一、名词解释 1．硅酸盐水泥[南京航空航天大学2010年] 答：硅酸盐水泥是指由硅酸盐水泥熟料，0～5％石灰石或粒化高炉矿渣及适量石膏组成的混合料。 2．水泥凝结时间 答：水泥凝结时间是指水泥可塑浆体逐渐固化的过程所需的时间。水泥加水拌合开始形成具有流动性的粗分散体系，随着水化反应的进行，水化产物不断增多，逐渐形成凝聚结构而固化。它分初凝和终凝两个阶段，从加水开始至达到初凝、终凝状态的相当时间，称初凝时间和终凝时间。中国标准规定了凝结时间的检测方法。凝结时间的长短直接影响混凝土的施工操作，是水泥的主要品质指标。硅酸盐水泥中铝酸三钙含量的多少对该性能影响较大。 3．水硬性胶凝材料 答：水硬性胶凝材料是指加水拌成浆体后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的无机胶凝材料。这类材料又通称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。广泛用于工业与民用建筑、地下、海洋、原子能工程及国防工程等。 4．水泥标准稠度用水量 答：水泥标准稠度用水量是指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的水量。
5．水泥体积安定性 答：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，会使水泥混凝土构筑物产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严重事故，此即体积安定性不良。 二、填空题 1．生产硅酸盐水泥的原料，主要是和两类，生产水泥的基本工序用四个字概括为。 【答案】石灰质原料；黏土质原料；两磨一烧 【解析】硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料和黏土质原料两类。石灰质原料主要提供CaO，黏土质原料主要提供SiO2、Al2O3及少量Fe2O3。硅酸盐水泥生产的大体步骤是：先把几种原材料按适当比例配合后在磨机中磨成生料；然后将制得的生料入窑进行煅烧；再把烧好的熟料配以适当的石膏（和混合材料）在磨机中磨成细粉，即得到水泥，即“两磨一烧”。 2．造成水泥体积安定性不良的原因是水泥中所含的、、过量。 【答案】游离氧化钙；游离氧化镁；石膏 【解析】熟料中所含的游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，熟化很慢，在水泥已经硬化后才进行熟化，这时体积膨胀，引起不均匀的体积变化，使水泥石开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙，体积约增大1.5倍，也会引起水泥石开裂。因此游离氧化钙；游离氧化镁；石膏过量会造成水泥体积安定性不良。
土木工程材料习题集与参考答案 第一章 土木工程材料的基本性质 1. 试述材料成分、结构和构造对材料性质的影响 参考答案： 材料的成分对性质的影响：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会 影响材料的物理力学性质。材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。值得注意的是，材料中某些成分的改变，可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。 材料的结构对性质的影响：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。可分为微观结构和细观 结构。材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。 材料的构造对性质的影响：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。不同材 料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。 总之，材料的组成、结构与构造决定了材料的性质。材料的组成、结构与构造的变化带来了材料 世界的千变万化。 2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在 参考答案： 密度ρ：是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm 的粉末，再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称“真密度”。 表观密度0ρ：是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。 孔隙率P ：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。 相互关系： %10010????? ??-=ρρP 密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其内部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。 3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响 参考答案： 对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会
第一章计算题 1、某材料的密度为2.60g/cm 3，干燥表观密度cm 3为1600kg/m 3，现将重954g 的该材料浸入水中，吸水饱和时的重为1086g 。求该材料的孔隙率、重量吸水率、开口孔隙率和闭口孔隙率。 解：P=(1-ρ0/ρ)×100%=(1-1600/2600) ×100%=38.5%, Wm=(m 1-m)/m ×100%=(1086-954)/954×100%=13.84% 由ρ0=m/V 0，得1.6=954/V0, V0=954/1.6=596.25(cm 3), 由V k =(1086-954)/1.0=132(cm 3) 得P k =V k /V 0×100%=132/596.25×100%=22.14%, P b =P-P k =38.5%-22.14%=16.36%. 2、碎石的密度为2.65g/cm 3，松散堆积密度为1.68Kg/L ，视密度为2.61g/cm 3，求该碎石的空隙率和孔隙率。 解：P 空=V 空/ V 堆=（1-ρ 堆/ρ表）×100%=（1-1680/2610）×100%=35.6%, P 孔=V 孔/ V 自=（1-ρ表/ρ）×100%=（1-2610/2650）×100%=1.5%。 对于密实的碎石，由于开口孔很少，这里就忽略不计了。 3、普通粘土砖进行抗压试验，干燥状态时的破坏荷载为207KN ，饱水时的破坏荷载为172.5KN 。若受压面积F=11.5cm ×12cm ，问此砖能否在常与水接触的部位使用? 解：因为Kr=材料在吸水饱和状态下的强度/材料在干燥状态下的强度=（172.5/（11.5cm ×12cm ）/（207/（11.5cm ×12cm ）=172.5/207=0.83＜0.85， 所以该砖不能用于常与水接触的部位。 4、一质量为4.10kg 、体积为10.0L 的容积筒，内部装满最大粒径为20mm 的绝干碎石，称得总质量为19.81kg 。向上述装石子的容量筒内注水，待石子吸水饱和后再注满水，称得此时的总质量为23.91kg 。将此吸水饱和的石子用湿布擦干表面，称得石子的质量为16.02kg 。求该碎石的堆积密度、质量吸水率、表观密度、视密度和空隙率？ 解： 3/15710 .101.481.19m kg V m =-==堆堆ρ。
2015-2016学年第一学期土木工程材料期末试卷（含答案） (考试时间100分钟，满分100分) 姓名_____ 专业______ 得分_______ 题号 一（10 分）二（15 分） 三（20 分） 四（15 分） 五（20 分） 六（20 分） 得分 一、名词解释（每小题2分，共10分） 1.表观密度 2.孔隙率 3.碱-骨料反应 4.矿物掺合料 5.混凝土的耐久性 二、判断题（下列你认为对的打“√”，你认为错的打“×”，每小题1分，共15分） 1.材料的含水率越高，表观密度越大。（） 2.材料的孔隙率越大，吸水率越高。（） 3.具有粗大或封闭孔隙的材料，其吸水率小，而具有细小或连通孔隙的材料，其吸水率大。（） 4.材料的抗渗性主要取决于材料的密实度和孔隙特征。（） 5.气硬性胶凝材料，既能在空气中硬化又能在水中硬化。（）
6.三合土可用于建筑物基础、路面和地面的垫层。（） 7.水玻璃硬化后耐水性好，因此可以涂刷在石膏制品的表面，以提高石膏制品的耐久性。（） 8.安定性不良的水泥应作为废品处理，不得用于任何工程。（） 9.强度不合格的水泥应作为废品处理。（） 10.混凝土用砂的细度模数越大，则该砂的级配越好。（） 11.维勃稠度值越大，测定的混凝土拌合物流动性越小。（） 12.高铝水泥的水化热大，不能用于大体积混凝土施工。（） 13.粒化高炉矿渣是一种非活性混合材料。（） 14.钢材经冷拉强化处理后，其强度和塑性显著提高。（） 15.石油沥青的软化点越低，温度稳定性越小。（） 三、单项选择题（从四个选项中选出一个正确答案，每小题1分，共20分） 1.某一材料的下列指标中为常数的是（）。 A 密度 B 表观密度（容重） C 导热系数 D 强度2．评价材料抵抗水的破坏能力的指标是（）。 A.抗渗等级 B.渗透系数 C.软化系数 D.抗冻等级 3. 检验水泥中f-CaO是否过量常是通过（）。 A.压蒸法 B.长期温水中 C.沸煮法 D.水解法 4. 炎热夏季大体积混凝土施工时,必须加入的外加剂是（）。 A.速凝剂 B.缓凝剂 C.CaSO4 D.引气剂 5.混凝土用砂尽量选用（）的砂，从而节约水泥。 A.中砂 B.粒径较大，级配良好 C.细砂 D.粗砂
***大学**学院2013 —2014 学年第2 学期 课程考核试题 考核课程土木工程材料（ A 卷）考核班级 学生数印数考核方式闭卷考核时间120 分钟 一、填空题（每空1分，共计12分） 1、根据石灰的硬化原理，硬化后的石灰是由碳酸钙和两种晶体组成。 2、材料导热系数越小，则材料的导热性越，保温隔热性能越。常将导热系数的材料称为绝热材料。 3、混凝土的抗侵蚀性主要取决于的抗侵蚀。 4、测定塑性混凝土和易性时, 常用表示流动性, 同时还观察黏聚性和。 5、砂浆的流动性以沉入度表示，保水性以来表示。 6、钢材的拉伸实验中，其拉伸过程可分为弹性阶段、、、颈缩阶段。 7、冷拉并时效处理钢材的目的是和。 二、单项选择题（每小题2分，共计40分） 1、在常见的胶凝材料中属于水硬性的胶凝材料的是。 A、石灰 B、石膏 C、水泥 D、水玻璃 2、高层建筑的基础工程混凝土宜优先选用。 A、硅酸盐水泥 B、普通硅酸盐水泥 C、矿渣硅酸盐水泥 D、火山灰质硅酸盐水泥 3、在受工业废水或海水等腐蚀环境中使用的混凝土工程，不宜采用。 A、普通水泥 B、矿渣水泥 C、火山灰水泥 D、粉煤灰水泥 4．某工程用普通水泥配制的混凝土产生裂纹，试分析下述原因中哪项不正确。 A、混凝土因水化后体积膨胀而开裂 B、因干缩变形而开裂 C、因水化热导致内外温差过大而开裂 D、水泥体积安定性不良 5、配制混凝土用砂、石应尽量使。 A、总表面积大些、总空隙率小些 B、总表面积大些、总空隙率大些 C、总表面积小些、总空隙率小些 D、总表面积小些、总空隙率大些 6、在100g含水率为3%的湿沙中，其中水的质量为。
第四章 水泥混凝土 4.1 复习笔记 【知识框架】 混凝土中各组成材料的作用 水泥 混凝土的组成材料 细骨料 粗骨料 混凝土组成材料的技术要求 骨料含水状态 混凝土拌和及养护用水 混凝土外加剂 矿物掺和料 和易性的概念 测定方法及指标 混凝土拌合物的和易性 流动性的选择 影响因素 改善措施 脆性断裂 立方体抗压强度 立方体抗压标准强度与强度等级 混凝土的强度 抗拉强度 普通混凝土的主要技术性质 抗折强度 轴心抗压强度 影响混凝土强度的因素 化学收缩 干湿变形 混凝土的变形性能 温度变形 在荷载作用下的变形 混凝土的耐久性 耐久性概念 提高混凝土耐久性的措施 普通混凝土的质量控制 混凝土配合比设计的基本要求 混凝土配合比设计中的三个参数 混凝土配合比设计的基本资料 普通混凝土的配合比设计 设计步骤 配合比的试配、调整与确定 掺减水剂混凝土配合比设计 其他品种混凝土 水泥混凝土
【重点难点归纳】 混凝土是由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。按胶凝材料的组成，混凝土可分为水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、聚合物水泥混凝土等。水泥混凝土是以水泥、骨料和水为主要原材料，也可加入外加剂和矿物掺合料等材料，经拌合、成型、养护等工艺制作的、硬化后具有强度的工程材料。 混凝土常按照表观密度的大小分类，分述见表4-1。 表4-1 混凝土的分类 此外，混凝土具有许多优点和一些缺点，其分述如表4-2。
表4-2 混凝土的优缺点 一般对混凝土质量的基本要求是：具有符合设计要求的强度；具有与施工条件相适应的施工和易性；具有与工程环境相适应的耐久性。 一、混凝土的组成材料 普通混凝土（简称混凝土）是由水泥、砂、石和水所组成；为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和矿物掺合料。 1．混凝土中各组成材料的作用 （1）砂、石（骨料）起充填作用、限制水泥石变形、提高强度、增加刚度和抗裂性等骨架作用。 （2）水泥浆起充填作用。硬化前，水泥浆起润滑作用，硬化后将起粘接作用。 2．混凝土组成材料的技术要求 混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的，也与施工工艺（搅拌、输送方式、成型、养护）有关。 （1）水泥 ①水泥品种选择（见表4-3） 表4-3 水泥品种选择
土木工程材料各章习题集 第一章材料的基本性质 一、填空 1、当材料的体积密度与密度相同时，说明该材料绝对密实。 2、材料的耐水性用软化系数表示。 3、对于开口微孔材料，当其孔隙率增大时，材料的密度不变。 4、软化系数大于0.85 材料认为是耐水的。 5、对于开口微孔材料,当其孔隙率增大时，材料的吸水性增强。 6、评价材料是否轻质高强的指标为比强度。 7、对于开口微孔材料,当其孔隙率增大时，材料抗冻性降低。 8、脆性材料最宜承受压力。 9、材料的亲水性与憎水性用润湿边角来表示，大于90°为憎水 10、当材料的孔隙率一定时，孔隙尺寸愈小，保温性能愈好。 11、材料的吸湿性用含水率来表示。 12、材料的弹性模量反映材料的抵抗变形的能力。 13、含水率为1%的湿砂202克，其中含水为 2 克。 14、材料的强度的确定视材料的种类的不同面而不同，对于韧性材料是以J/mm2 作为指标的。 15、选择建筑物围护结构的材料时，应选用导热系数较_小的材料，保证良好的室内气候环境。 16、材料的强度的确定视材料的种类的不同面而不同，对于脆性材料是以抗压强度作为强度的。 17、保温隔热材料应选择导热系数小的材料。 18、一般来说，材料含水时比其于燥时的强度低。 19、比强度是衡量材料轻质高强的指标。 20、材料的开口孔隙率越大，则材料的吸声性越好。 二、名词解释 1、密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。 2、表观密度材料在自然状态下，单位体积内的质量。 3、堆积密度是指粉状、粒状或纤维状材料在堆积状态下，单位体积所具有的质量。 4、孔隙率指材料孔隙体积占自然状态下总体积的百分比。 5、密实度指与孔隙率对应的概念，即材料的实体体积占自然状态下总体积的百分比。 6、空隙率是指散粒材料在某容器的堆积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。 7、吸湿性指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。W 8、吸水性指材料与水接触时吸收水分的性质。 9、耐水性指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。10、软化系数饱和吸水状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比。11、抗渗性材料抵抗压力水或液体渗透的性质。12、抗冻性材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质。13、强度材料在外力作用下抵抗破坏的能力。14、比强度材料强度与其体积密度之比称为比强度。15、弹性指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质。16、塑性指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质。17、脆性指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。18、韧性指在冲击或震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。19、硬度指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。20、耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力。 三、判断 1、对于任何一种材料，其密度都大于其体积密度。（×） 2、将某种含孔材料分别置于不同的环境中，所测得密度值中以干燥状态下的密度值最小。（×） 3、材料的含水率越高，其表观密度越大。（×） 4、具有粗大或封闭孔隙的材料，其吸水率小，而具有细小或连通孔隙的材料吸水率大。（√）