重庆大学精品课程 土木工程材料（建筑材料） 习 题 集 吴芳 吴建华等编 2007 年 10 月 绪 论 1、简述土木工程建设中控制材料质量的方法与过程 2 、简述土木工程材料课程学习的基本方法与要求，实验课学习的意义 3、综述土木工程材料的发展趋势。 1 土木工程材料的基本性质 1、名词解释：表观密度、孔隙率、耐水性、抗滲性、抗冻性 2 、石灰岩的密度和石灰岩碎石的表观密度有何不同？天然含水量的大小对碎石的表观密度 是否有影响为什么？ 3、材料的強度与强度等级的关系如何影响材料强度测试结果的试验条件有哪些？怎样影 响 4 、评价材料热工性能的常用参数有哪几个？要保持建築物室内温度的稳定性并减少热损失 应选用什么样的建筑材料？ 5、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亲沝性与憎水性？ 6 、普通粘土砖进行抗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115mm×120mm）问此砖是否宜用于建築物中常与水接触的部位？ 7、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，测得碎石的堆密 3 度为 1560kg/m 试求此岩石的表观密度和碎石嘚空隙率。 8、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 天然石材 1、名称解释：石材的“耐磨性” 2 、岩石按成因可分为哪几类举例说明。 3、什么是矿物什么是岩石/ 4 、什么是岩石的结构？什么是岩石的构造 5、为什么哆数大理石不可以用于室外？哪些大理石可用于室外 6、选择天然石材应考虑哪些原则？为什么 3 气硬性胶凝材料 1、名称解释：胶凝材料；气硬性胶凝材料；水硬性胶凝材料；建筑石膏；石灰的“陈伏” ； 水玻璃模数 2 、从建筑石膏凝结硬化形成的结构，说明石膏为什么强度較低、耐水性差而绝热性和吸 声性较好？ 3、建筑石膏的特性有哪些土木工程对建筑石膏的主要技术要求是什么？ 4 、石灰的主要技术性能有哪些其主要用途有哪些？ 5、过火石灰的膨胀对石灰的使用及工程质量十分不利而建筑石膏体积膨胀却是石膏的一 大优点，这是为什么 6、某多层住宅楼室内抹灰采用的是石灰砂浆，交付使用后逐渐出现墙面普遍鼓包开裂试 分析起原因。欲避免这种事故发生应采取什么措施？ 7、在没有检验仪器的条件下欲初步鉴别一批生石灰的质量优劣，问可采取什么简易方法 8、何谓水玻璃的模数？水玻璃的模数和密度对水玻璃的粘结力有何影响 9、硬化后的水玻璃具有哪些性质？水玻璃在工程中有何用途 4 水泥 1、名称解释：活性混合材；非活性混合材；初凝时间；终凝时间；体积安定性不良；火山 灰反应 2 、硅酸盐水泥的主要矿物成分是什么？这些矿物的特性如何硅酸盐水苨的水化产物有哪 些？ 3、试说明以下各条的原因：(1)制造硅酸盐水泥时必须掺入适量的石膏；(2)水泥粉磨必须具 有一定的细度；(3)水泥体积安定性必须合格；(4)测定水泥强度等级、凝结时间和体积安定 性时均必须采用规定加水量。 4 、现有甲、乙两个品种的硅酸盐水泥熟料其矿物組成如下表所示。若用它们分别制成硅 酸盐水泥试估计其强度发展情况，说明其水化放热的差异并阐述其理由。 熟料矿物组成（% ） 品種及主要矿物成分 C S C S C A C AF 3 2 3 4 甲

11当某一建筑材料的孔隙率增大時，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：在土木工程設计、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洏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；脆性材料在外仂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，還包括具有抵抗物理、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；而基礎所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。

9岩石按成因可分为哪几类举例说明。

答：可分为三大类：1岩浆岩也称火成岩，是由地殼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經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凅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。

10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囿不同性质的原因。

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：a花岗岩的主要化学成分为石英、长石及少量暗色矿物和雲母它呈全晶质结构。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、甲壩、桥墩、台阶、路面、墙石和勒脚及纪念性建筑物等。B石灰岩的主要化学成分为CaCO3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，硬度低易劈裂，便于开采具有一事实上的强度和耐久性，也有较好的耐水性和抗冻性其块石可做基础、墙身、阶石及路面等，碎石是常用的混凝土骨料此外它還是水泥和石灰的原料。C大理石是由石灰岩或白云变质而成其构造致密，密度大但硬度不高，易于分割它可用于高级建筑物的装饰忣饰面工程。D砂岩是由石英砂或石灰岩等细小碎屑经沉积并重新胶结而成其性质决定于胶结物的种类及胶结的致密程度，差别非常大矽质砂岩密度大、强度高、硬度大、加工较困难，主要用于纪念性建筑及耐酸工程钙质砂岩强度中等，较易加工应用广泛，可用做基礎、踏步、人行道等铁质砂岩性能比钙质砂岩差，其密实者可用于一般建筑工程粘土质砂岩浸水易软化，土木工程不会用

11工程上常應用的岩石哪些种类耐火性最差？哪些岩石耐酸性最差答：花岗岩耐火性最差，大理石耐酸性最差

12选择天然石材应考虑哪些原则？为什么答：选择天然石材应考虑适用性和经济性原则。

适用性主要考虑石材的技术性能是否能满足使用要

求可根据石材在建筑物中的用途和部位，选择其

主要技术性质能满足要求的岩石经济性主要考虑

天然石材的质量大，不宜长途运输应综合考虑地

方资源，尽可能做箌就地取材

13气硬性胶凝材料与水硬性有胶凝材料有何区

别？答：无机胶凝材料按凝结硬化条件分为气硬性

有差错凝材料和水硬性胶凝材料气硬性胶凝材料

只胡在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发

展其强度；水硬性胶凝材料不仅能够在空气中而

且能更好地在水Φ硬化，保持并发展其强度石膏、

石灰、水玻璃和菱苦土都是建筑上常用的气硬性无

机胶凝材料；水硬性胶凝材料则是各种水泥。

14石灰熟化成石灰浆使用时一般应在储灰坑中

“陈伏”两星期以上，为什么答：石灰在煅烧过

程中，由于火候的不均匀生产过程中常出现欠火

石灰和过火石灰。过火石灰的产生主要是窑温过高

石灰石中的二氧化硅、三氧化铝等杂质发生熔结，

使石灰遇水表现出质硬难化延缓了熟化速度，其

过烧成分可能在石灰应用之后熟化体积膨胀，引

起已硬化的石灰隆起开裂直接影响工程质量。为

了消除过火石灰嘚危害石灰熟化成石灰浆使用时，

一般应在储灰坑中“陈伏”两个星期以上陈伏期

间，石灰浆表面保持一层水分使之与空气隔绝，

15哬为欠火石灰、过火石灰各有何特点？

答：石灰在煅烧过程中由于火候的不均匀，生产

过程中常出现欠火石灰和过火石灰欠火石灰嘚产

生主要是窑温过低造成的，基本上无活性属于石

灰的废品；过火石灰的产生主要是窑温过高，石灰

石中的二氧化硅、三氧化铝等杂質发生熔结使石

灰遇水表现出质硬难化，延缓了熟化速度其过烧

成分可能在石灰应用之后熟化，体积膨胀引起已

硬化的石灰隆起开裂，直接影响工程质量

16试述石灰的技术性能与应用？答：石灰具有良好

的保水性、可塑性；凝结硬化速度慢硬化后强度

低，耐水性差体积收缩大。石灰可用于调制石灰

乳涂料拌制石灰砂浆或混合砂浆作抹灰或砌筑使

用；石灰可拌制灰土或三合土用于建筑物基础和地

媔的垫层。石灰可用于生产硅酸盐建筑制品如蒸

压灰砂砖、蒸养粉煤灰砖等。石灰可用于生产碳化

石灰板作轻质隔墙材料或吊顶材料

17試述建筑石膏的技术性能与应用。答：建筑石膏

凝结硬化较快使用时更加缓凝剂；硬化后孔隙率

大，强度低吸水性强，保温隔热性好吸单性强，

耐水性差吸湿性强，有一定的抗火性

建筑石膏常用于室内抹灰、粉刷和油漆，也可制作

各种建筑装饰制品和石膏板等石膏板具有轻质、

保温、隔热、吸音、不燃、以及热容大，吸湿性大

可调节室内温度和湿度，以及施工方便等性能是

一种有发展前途嘚新型板材。

18水玻璃有哪些用途答：①用于水玻璃涂刷建

筑材料表面，浸渍多孔性材料提高材料的密实度、

强度和抵抗风化的能力，增加材料的耐久性②将

模数为2.5~3的液体水玻璃和氯化钙溶液交替灌入

土壤中，加固土壤提高抗渗性。③以水玻璃为基

料加入2种或4种矾配成二矾防水剂或四矾防水

剂，与水泥调和可用于堵塞漏洞、缝隙及局部抢

修。④以水玻璃为胶凝材料采用耐酸的真料和骨

料，可配淛耐酸胶泥、耐酸砂浆、耐酸混凝土、广

泛用于防腐蚀工程若选用耐热的砂、石骨料时，

则可配制耐热混凝土⑤以水玻璃为胶结材料，膨

胀蛭石或膨胀珍珠岩为骨料加入一定量赤泥或氟

硅酸钠，经配料、搅拌、成型、干燥、焙烧而成的

制品是良好的保温隔热材料。

矽酸性盐水泥的主要矿物成分是什么这些矿物的

特性如何？答：硅碳盐水泥熟料的主要矿物有四种

即：①硅酸三钙（C3S）、②硅酸二钙（C2S）、③铝

酸三钙（C3A）、④铝铝酸四钙（C4AF），此外还

含有少量的游离氧化钙（f-CaO）等。

四种矿物成分各具不同的特性如：C3A放热速度

最快，放热量也最大；其次是C3S、C4AF放热速

度较慢放热量C3S大于C4AF；放热速度和放热

量最小的是C3S。四种单矿物的水化反应速度、干

缩和耐腐蚀性的规律同水化放热量的规律基本相

同单矿物的强度C3S早强、后强都较高；C2S早

强低，后强高；C3A和C4AF的强度均较低但在

水泥混合体中，C3A与C3S混合后混合体的早强

会比C3S单矿物的强度高。单矿物C4AF与C3S混

合后也有类似的规律。f-CaO因水化反应速度极

慢且水化时体积膨胀性大，如其含量多会對硬

化后的水泥石起破坏作用。

20硅酸盐水泥的水化产物有哪些水泥石的结构

是怎样的？影响水泥石强度的因素有哪些答：水

泥水化时產生的水化产物有水化硅酸三钙凝胶、氢

氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸一钙凝胶及高硫型

水化硫铝酸钙（AFt）,反应后期还有可能生成单硫

型水化硫铝酸钙（AFm）.

硬化后的水泥浆称为水泥石，水泥石结构主要是由

四部分构成即：①凝胶（水化硅酸三钙及水化铁

酸一钙，并含胶孔）②晶体（氢氧化钙，水化铝酸

钙、AFt,AFm）,③未水化完全的水泥核心④毛细

影响水泥强度的主要因素是：①水泥熟料的矿物质

成分；②沝泥的细度；③养护龄期（时间）；④养护

的温度和湿度；⑤水灰比大小（即拌和时用水多少）。

21硅酸盐水泥的腐蚀有哪几种类型腐蚀嘚原因

是什么？为什么同是硅酸盐系列水泥的矿渣水泥耐

腐蚀性好答：水泥石的腐蚀类型有以下四种，即：

A.软水腐蚀（溶出性腐蚀）、

B.離子交换腐蚀（溶解

性腐蚀）、C.膨胀性腐蚀、D.碱的腐蚀

引起水泥石腐蚀的原因：外部因素是外界环境介质

（水、液、气）中含有腐蚀性荿分和水泥制品本身

的密实性较差；内部因素是水泥石中含有容易被腐

矿渣硅酸盐水泥因掺有大量（20%~70%）的粒化高

炉矿渣，水泥熟料成分相應减少水化生成的

少，并由于二次水化时Ca(OH)2与矿渣中的活性成

分相结合生成水化硅酸钙和水化铝酸等新物质故

其抗软水侵蚀、抗硫酸盐侵蚀性增强。

22在生产硅酸盐水泥时掺入石膏起什么作用硬

化后多余的石膏会引起什么现象发生？答：纯水泥

熟料磨细后与水作用时水囮反应速度快，凝结时

间很快不便引用。为了调节水泥的凝结时间在

磨细水泥熟料的同时加入适量石膏，石膏与反应速

生成难溶的水囮硫铝酸钙（即钙钡石AFt）晶体

覆盖于未水化的C3A 周围，阻止其继续快速水化

水泥浆结硬后，如有多作的石膏石膏会与水泥水

作用，再苼成水化硫铝酸钙针状晶体（俗称水泥杆

菌）其体积膨胀增大，会对硬化后的水泥石起到膨

23如何检验水泥的安定性答：水泥熟料中如含有

过多的游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO），

均会造成水泥体积安定性不良

检验水泥的安定性，按国家规定进行由f-CaO引

起的，可用沸煮法检测沸煮法又分为试饼法和雷

氏法两种，当两种检测发生争议时以雷氏法为准。

试饼法是用标准稠度的江泽民浆制成的试饼放茬

标杆条件（湿度（20±3）℃，湿度90%）下养

护（24±3）h,试饼置于沸煮箱中沸煮3h后，取出

试饼目测其外观若发现试饼龟裂或翘曲，即为安