土木工程材料答案

第一章思考题与习题
1.为什么土木工程材料大多数为复合材料？
2.材料的孔隙率、孔隙状态、孔隙尺寸对材料的性质有什么影响？
3.材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含水时对四者有什么影响？
4.称取堆积密度为1500kg/m3的干砂200g，将此砂装入容量瓶内，加满水并排尽气泡（砂已吸水
饱和），称得总质量为510g。

将此瓶内砂倒出，向瓶内重新注满水，此时称得总质量为386g，试计算砂的表观密度。

5.材料的脆性和弹性、韧性和塑性有什么不同?
6.脆性材料和韧性材料各有什么特点?
7.影响材料强度和断裂韧性的因素有哪些？
8.经测定，质量3.4kg，容积为10.0L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，为注满此筒共注入水4.27 kg。

将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6 kg （含筒的质量）。

求该石子的表观密度、绝干体积密度、质量吸水率、体积吸水率、绝干堆积密度、开口孔隙率？
9.含水率为10%的l00g湿砂，其中干砂的质量为多少克?
10.材料含水时对材料的性质有何影响?
11.某岩石在气于、绝于、吸水饱和情况下测得的抗压强度分别为172、178、168MPa。

求该岩石的
软化系数，并指出该岩石可否用于水下工程?
12.现有一块气干质量为2590g的红砖，其吸水饱和后的质量为2900g，将其烘干后的质量为2550g。

将此砖磨细烘干后取50g，其排开水的体积由李氏瓶测得为18.62cm3。

求此砖的体积吸水率、质量吸水率、含水率、体积密度、孔隙率及开口孔隙率，并估计其抗冻性如何？
13.现有甲、乙两相同组成的材料，密度为2.7g/cm3。

甲材料的绝干体积密度为1400kg/m3，质量
吸水率为17%；乙材料吸水饱和后的体积密度为1862kg／m3，体积吸水率为46.2%。

试求：（1）甲材料的孔隙率和体积吸水率?（2）乙材料的绝干体积密度和孔隙率?（3）评价甲、乙两材料。

指出哪种材料更宜作为外墙材料。

为什么?
14.材料的导热系数主要与那些因素有关？常温下使用的保温材料应具备什么样的组成与结构才能使
其导热系数最小？
15.影响材料耐久性的内部因素和外部因素各有哪些？1
第二章思考题与习题
1.岩石按地质形成条件分为几类?其主要特征有哪些?
2.试比较花岗岩、石灰岩、大理岩、砂岩的主要性质和用途有哪些异同点?
3.大理岩一般不宜用于室外装饰，但汉白玉、艾叶青等有时可用于室外装饰，为什么？
4.岩石的加工形式主要有哪几种?分别适合用于哪些工程?
第三章思考题与习题
1．什么是欠火砖、过火砖、红砖、青砖、内燃砖、烧结粉煤灰砖、烧结多孔砖、烧结空心砖、烧结普通砖?
2．为什么要用烧结多孔砖、烧结空心砖及新型轻质墙体材料替代烧结普通（黏土）砖?烧结多孔砖与烧结空心砖的孔形特点及其主要用途是什么?
3．按烧结程度将建筑陶瓷坯体分几种?其性质如何?。

4．什么是釉?其作用是什么?。

5．各品种建筑玻璃的特点是什么?主要应用有哪些?
6．铸石有什么优点?其主要应用有哪些?
7．岩棉、矿渣棉的主要特性及应用有哪些?
第四章思考题与习题
1.什么是气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料?二者有何区别?
2.用于内墙面抹灰时，建筑石膏与石灰比较具有哪些优点?为什么?
3.试比较石灰与石膏的硬化速度及强度，并分析其原因。

4.建筑石膏在使用时，为什么常常要加入动物胶或亚硫酸盐酒精废液?
5.过火石灰、欠火石灰对石灰的性能有什么影响?如何消除?
6.石灰本身不耐水，但用它配制的灰土或三合土却可用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位，为什
么?
7.什么是水玻璃的模数?使用水玻璃时为什么要用促硬剂?常用的促硬剂是什么?
8.水玻璃的主要性质和用途有哪些?
9.生产镁质胶凝材料制品时，常出现如下问题：（1）硬化太慢，（2）硬化过快，并容易吸湿返潮。

是
什么原因?如何改善?
10.什么是胶凝材料的凝结、硬化?什么是初凝、终凝?
11.建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外?
12.什么是生石灰的熟化（消解）?伴随熟化过程有什么现象?
13.某建筑的内墙使用石灰砂浆抹面，数月后墙面上出现了许多不规则的网状裂纹，同时个别部位还
有一部分凸出的呈放射状裂纹。

试分析上述现象产生的原因。

14.为什么石灰除粉刷外，均不可单独使用?
第五章思考题与习题
1.硅酸盐水泥熟料的矿物成分有哪些?它们相对含量的变化，对水泥性能有什么影响?
2.硅酸盐水泥水化后的主要产物有哪些?其形态和特性如何?
3.水泥石的组成有哪些?每种组成对水泥石的性能有何影响?
4.水泥石凝结硬化过程中为什么会出现体积安定性不良?安定性不良的水泥有什么危害? 如何处理?
5.在国家标准中，为什么要限制水泥的细度、初凝时间和终凝时间必须在一定范围内?
6.既然硫酸盐对水泥石有腐蚀作用，为什么在水泥生产过程中还要加入石膏?
7.硅酸盐水泥有哪些特性，主要适用于哪些工程?在使用过程中应注意哪些问题?为什么?
8.在水泥中掺入活性混合材料后，对水泥性能有何影响?
9.与硅酸盐水泥比较，掺混合材料的水泥在组成、性能和应用等方面有何不同？
10.矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥这三种水泥在性能及应用方面有何异同？
11.下列混凝土工程中，应优先选用哪种水泥?不宜选用哪种水泥?
（1）干燥环境的混凝土；（2）湿热养护的混凝上；（3）大体积的混凝土；（4）水下工程的混凝土；
（5）高强混凝土；（6）热工窑炉的基础；（7）路面工程的混凝土；（8）冬季施工的混凝土；
（9）严寒地区水位升降范围内的混凝土；（10）有抗渗要求的混凝土；（11）紧急抢修工程；
（12）经常与流动淡水接触的混凝土；（13）经常受硫酸盐腐蚀的混凝土；（14）修补建筑物裂缝。

12. 与硅酸盐水泥比较，高铝水泥在性能及应用方面有哪些不同?
13．道路硅酸盐水泥的主要性能与硅酸盐水泥有何不同？
14．快硬硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥在性能和应用上有哪些不同？
第六章思考题与习题
1.普通混凝土的主要组成有哪些?它们在硬化前后各起什么作用?
2.砂、石中的黏土、淤泥、石粉、泥块、氯盐等对混凝土的性质有什么影响?
3.为什么要限制砂、石中的活性氧化硅的含量?它对混凝土的性质有什么影响？
4.砂、石的粗细或粒径大小与级配如何表示?级配良好的砂、石有何特征?砂、石的粗细与级配对混
凝土的性质有什么影响?
5.配制高强混凝土时，宜采用碎石还是卵石?对其质量有何要求?
6.粗砂和中砂分别适合配制哪种混凝土?
7.配制混凝土时，为什么要尽量选用粒径较大和较粗的砂、石?
8.某钢筋混凝土梁的截面尺寸为300mm×400mm，钢筋净距为50mm，试确定石子的最大粒径?
9.取500g干砂，经筛分后，其结果见下表。

试计算该砂的细度模数，确定砂的粗细程度，绘出级
配曲线并指出该砂的级配是否合格?
10.甲、乙两种石子，各取干燥试样10.00kg。

经筛分后，两者的结果见下表。

试评定甲、乙两石子
的级配和最大粒径。

11.为什么不能说I、Ⅱ、Ⅲ砂区分别代表是粗砂区、中砂区、细砂区?
12.常用外加剂有哪些?各类外加剂在混凝土中的主要作用有哪些?
13.在高耐久性混凝土中，宜使用那些外加剂？为什么？
14.混凝土的和易性对混凝土的其他性质有什么影响?
15.影响混凝土拌合物流动性的因素有哪些?改善和易性的措施有哪些?
16.什么是合理砂率?影响合理砂率的因素有哪些?
17.如何确定或选择合理砂率?选择合理砂率的目的是什么?
18.影响混凝土强度的因素有哪些?提高混凝土强度的措施有哪些?
19.现有甲、乙两组边长为100、200mm的混凝土立方体试件，将它们在标准养护条件下养护28d，
测得甲、乙两组混凝土试件的破坏荷载分别为304、283、266kN，及676、681、788kN。

试确定甲、乙两组混凝土的抗压强度、抗压强度标准值、强度等级（假定混凝土的抗压强度标准差均为4.0MPa）。

20.干缩和徐变对混凝土性能有什么影响?减小混凝土干缩与徐变的措施有哪些?
21.提高混凝土耐久性的措施有哪些?
22.碳化对混凝土性能有什么影响?碳化带来的最大危害是什么?
23.配制混凝土时，为什么不能随意增加用水量或改变水灰比?
24.节约水泥用量的措施有哪些?
25.配制混凝土时，如何减少混凝土的水化热?
26.配制混凝土时，如何解决流动性和强度对用水量相矛盾的要求?
27.配制混凝土时，如何使混凝土避免产生较多的塑性开裂？
28.某建筑的一现浇混凝土梁（不受风雪和冰冻作用），要求混凝土的强度等级为C25，坍落度为
35mm～50mm。

现有32.5普通硅酸盐水泥，密度为3.1g/cm3，强度富余系数为1.10；级配合格的中砂，表观密度为2.60g/cm3；碎石的最大粒径为37.5mm，级配合格，表观密度为
2.65g/cm3。

采用机械搅拌和振捣成型。

试计算初步配合比。

29.为确定混凝土的配合比，按初步配合比试拌30L的混凝土拌合物。

各材料的用量为水泥9.63kg、
水5.4kg、砂18.99kg、石子36.84kg。

经检验混凝土的坍落度偏小。

在加入5%的水泥浆（水灰比不变）后，混凝土的流动性满足要求，黏聚性与保水性均合格。

在此基础上，改变水灰比，以
0.61、0.56、0.51分别配制三组混凝土（拌合时，三组混凝土的用水量、用砂量、用石量均相同），
混凝土的实测体积密度为2380kg/m3。

标准养护至28d的抗压强度分别为23.6、26.9、31.1MPa。

试求C20混凝土的实验室配合比。

30.某工地采用刚出厂的42.5普通硅酸盐水泥（水泥强度富余系数为1.13）和卵石配制混凝土，其
施工配合比为水泥336kg、水129kg、砂698kg、石子1260kg。

已知现场砂、石的含水率分别为3.5%、1%。

问该混凝土是否满足C30强度等级要求（ ＝5.0MPa）。

31.某寒冷地区高速公路（属于特重交通）工程，采用设超铺滑模摊铺机施工。

使用最大粒径为26.5mm
的连续级配碎石，级配合格，表观密度为2.68g/cm3；细度模数为2.55中砂，级配合格，表观密度为2.62g/cm3；掺量为1.2％高效减水剂的减水率为18％；采用42.5普通硅酸盐水泥，实测抗折强度为8.2MPa。

混凝土的弯拉强度标准差为0.40MPa。

试计算初步配合比。

32.轻集料混凝土与普通混凝土相比在性质和应用上有哪些优缺点?更宜用于哪些建筑或建筑部位?
33.加气混凝土和泡沫混凝土的主要性质和应用有哪些?
第七章 思考题与习题
1. 新拌砂浆的和易性包括哪些含义?各用什么表示?砂浆的保水性不良对其质量有何影响?
2. 砂浆的强度和哪些因素有关?强度公式如何?
3. 配制砂浆时，为什么除水泥外常常还要加入一定量的其它胶凝材料?
4. 某工程需要M7.5、稠度为70mm ～100mm 的砌筑砂浆，砌体砂浆缝为10mm 。

石灰膏的稠度
为12cm ，含水率为2%的砂的堆积密度为1450kg/m 3。

施工水平优良。

求：（1）确定砂的最大粒径，水泥强度等级；（2）计算砂浆的配合比。

水泥的强度富余系数取1.10。

5. 常用的装饰砂浆有哪些?各有什么特点?
6．干混砂浆有何优点？
第八章 思考题与习题
1. 冶炼方法和脱氧程度对钢材性能有什么影响?
2. 绘出低碳钢的应力-应变曲线图，并在图上标出s σ、b σ、δ，三者有何实际意义?
3. s σ、b σ、2.0σ、5δ、10δ、100δ、k A 、k α表示什么含义?
4. 什么是钢材的低温冷脆性和脆性临界温度?对钢材的使用有什么影响?
5. 什么是钢材的时效和时效敏感性?对钢材的使用有什么影响?
6. 影响钢材冲击韧性的因素有哪些?
7. 建筑钢材的基本组织有哪些?对钢材的性能有什么影响?钢材的化学成分对钢材的性能 有什么影
响?
8. 什么是钢材的冷加工强化?冷加工时效后钢材的性能有什么变化?冷加工时效的目的是什么?
9. 碳素结构钢的牌号如何表示?土木工程中如何选用碳素结构钢?哪些条件下不能选用沸腾钢？
10.Q235AF 、Q235Bb 、Q235C 、Q235D 在性能上有什么区别? Q235B 与Q215A 在性能上有什么
区别？
11.高强度低合金结构钢的主要用途及被广泛使用的原因是什么?
12.15MnV 、45Si2MnTi 各表示什么含义?
13.钢筋混凝土用热轧钢筋的级别如何划分?各级钢筋的主要性能如何?主要用途有哪些?
14.直径为12mm 的热轧钢筋，截取两根试样，测得的屈服荷载为42.4 kN 、41.1kN ；断裂荷载为
64.3 kN、63.1kN。

试件标距为60mm，断裂后的标距长度分别为71.3mm、71.8mm。

试确定
该钢筋的级别。

15.预应力混凝土用钢丝与钢绞线的主要优点有那些？
16.铝合金与铜合金在建筑上的主要用途有哪些?
第九章思考题与习题
1.从横切面上看，木材的构造及其与木材的性质有何关系?
2.针叶材和阔叶材在性能和用途上有何不同?
3.什么是木材的纤维饱和点及标准含水率?各有何实际意义?
4.解释木材干缩湿胀的原因?工程中如何消除或防止干缩湿胀带来的不利影响?
5.木材抗拉强度最高，而木材多用于受压或受弯构件，较少用于受拉构件，为什么？
6.影响木材强度的主要因素有哪些?
7.有哪些方法可用于防止木材腐朽?并分别说明原因?
8．胶合板有哪些优点?为什么?
第十章思考题与习题
1.合成树脂如何分类与命名?
2.热塑性树脂与热固性树脂在分子的几何形状、物理性质、力学性质和应用上有什么不同?
3.在同一图上分别绘出热塑性树脂、热固性树脂、合成橡胶的变形与温度的示意曲线，并由此说明
哪种适宜作防水卷材和防水密封材料?
4.常用合成纤维有那些？它们的主要应用有那些？
5.塑料的主要组成有哪些?其作用如何?常用建筑塑料制品有哪些?
6.合成高分子防水卷材有哪些优点?常用合成高分子防水卷材有哪些?
7.合成高分子防水涂料有哪些优点?常用合成高分子防水涂料有哪些?
8.合成高分子密封材料有哪些优点?常用合成高分子密封材料有哪些?
9.常用的建筑涂料有哪些?各有何优缺点?
10.在粘结结构材料或修补建筑结构（如混凝土、混凝土结构）时，一般宜选用哪类合成树脂胶粘剂?
为什么?
第十一章思考题与习题
1.石油沥青的主要组成和胶体结构，及其与石油沥青主要性质的关系如何?
2.石油沥青的黏性、塑性、温度感应性及大气稳定性的概念和表达方法?
3.石油沥青的牌号是根据什么划分的?牌号大小与沥青主要性能间的关系如何?
4.建筑工程中选用石油沥青牌号的原则是什么?在屋面防水及地下防潮工程中，应如何选择石油沥青
的牌号?
5.高聚物改性沥青的主要品种，常用高聚物改性材料及其对沥青主要性能的影响如何?
6.石油沥青油纸和油毡的标号如何划分?其主要用途有哪些?改性石油沥青防水卷材有何优点?其主
要用途有哪些?
7.沥青玛蹄脂的标号如何划分?性质及应用如何?掺入粉料及纤维材料的作用如何?
8.石油沥青基基层处理剂的主要品种、性质、应用及成膜条件如何?
9.沥青嵌缝油膏的性能要求及使用特点如何?
10.现有A、B、C三种石油沥青，其牌号不详，经性能检测结果如下表，试确定其牌号。

11.某工程欲配制沥青玛蹄脂，需软化点不低于85℃的混合石油沥青20t。

现有石油沥青10号的14t，
30号的4t，60号12t，并测出其软化点分别为90℃、72℃、47℃。

试计算三种牌号沥青各需多少吨?
12.高聚物改性沥青防水卷材与石油沥青纸胎防水油毡相比具有那些优点？两者的使用范围有哪些不
同？
第十二章思考题与习题
1. 已知50石油沥青的性能参数，在25℃时的针入度值为50（1/10mm），软化点为58℃。

应用Ph.普费公式计算该沥青的针入度指数（PI），并确定其胶体结构类型。

2. 何谓沥青混合料，沥青混凝土混合料？
3. 沥青混合料按组成结构可以分为哪几种类型，试述各种不同结构类型沥青混合料的结构形式及其路用性能。

4. 试述沥青混合料的强度构成原理。

5. 影响沥青混合料的结构强度的主要因素有哪些？
6. 对组成沥青混合料的各组成材料主要有哪些技术要求？
7. 简述我国现行热拌沥青混合料配合比组成的设计流程。

8. 试详述在沥青混合料配合比设计中，沥青最佳用量（OAC）是如何确定的。

9. 根据下表给出的测定结果，计算沥青混合料的各项体积特征参数。

已知沥青的相对密度为1.048。

习题参考答案
第一章
4.由题目可知，200g 干砂所占体积为133cm^3，在这一体积内，先放入200g 砂在加水排开空气的质量比单纯加水的质量大 510-386=124g ，也就是这部分质量为133+124=257g ，其中水57g ，体积为57cm^3，因此砂排
水体积为133-57=76cm^3,砂的表观密度为200/76=2.63g/cm^3
8． 2.62ρ'=g/cm 3，0d
ρ＝2530kg/m 3，m ω＝1.3%，v ω＝3.4％，p d ρ＝1500 kg/m 3，P a ＝3.4％。

9． m ＝90.9g 。

11. K w =0.94，可以。

12．v ω＝23.9％，m ω＝13.7%，m ω'＝1.6%，pd ρ＝1743 kg/m 3，P =35.2%，抗冻性较好（K s =0.68）。

13．（1）P 甲＝48.1%，v ω甲＝23.8％；（2）0d ρ乙＝1400kg/m 3，P 乙＝48.1%；（3）s K 甲=0.49，s K 乙
＝0.96。

第三章
4．f 压＝20.7 MPa ，f k ＝12.2 MPa ，MU15。

5．f 压＝21.4 MPa ，f kmin ＝14.1 MPa ，f 折＝10.0 MPa ，f 折min ＝5.5 MPa ，MU15。

第六章
8．d max ＝37.5mm 。

9．f 2.7μ＝，属于中砂；级配符合Ⅱ区，级配合格（级配曲线图略）。

10．甲、乙两石子的最大粒径均为31.5mm ，甲的级配符合5～31.5mm 级配，乙的级配符合16～
31.5mm 级配。

19．甲：f cu ＝27.0 MPa ，f cu,k ＝20.4 MPa ，C20；乙：f cu ＝17.9 MPa ，f cu,k ＝11.3 MPa ，C10。

28．（砂率s β取33％时）m c0＝366kg 、m w0＝175kg 、m s0＝606kg 、m g0＝1230kg ，W /C =0.478 29．（略去图）由f 28－C /W 图（线性关系）可得满足强度的灰水比C /W ＝1.84, m c ＝345kg 、
m w ＝188kg 、m s ＝628kg 、m g ＝1219kg 。

30．W /C =0.491， f cu,k =31.1MPa ，可以满足C30。

31．（弯拉强度变异系数C v 取0.075，坍落度S L 取40mm ，砂率s β取34％时）m c0＝340kg 、m w0
＝1117kg 、m s0＝690kg 、m g0＝1340kg ，高效减水剂1.2%。

第七章
4．（1）d max ＝2.5mm ，强度等级为32.5的水泥；（2）取胶凝材料总量m t ＝350kg 、m w ＝300kg
时，m c ＝217kg 、m a ＝133kg 、m s ＝1479kg 、w
271kg m '=。

第八章
14．s σ＝369MPa ，b σ＝563MPa ，5δ＝19.3%，HRB335。

第十一章
10．A 为60号，B 为100号，C 为10号。

11．[提示：应尽量多用10号或30号建筑石油沥青，以保证放水工程质量。

因此将4t 的30号石油沥青全部使用] 10号为13.48t ，30号为4t ，60号为2.52t 。

第十二章
1．针入度指数PI=0.62，在－2～+2之间，属于溶-凝胶沥青。

9．见下表。