东南大学土木工程材料期末试卷2014 (A卷 参考答案)-Final

第1页，共6页东南大学考试卷（A卷）课程名称土木工程材料考试学期13-14-3得分适用专业道桥渡、交通等专业考试形式闭卷考试时间长度120分钟一、名词解释（每题2分，共计10分）1.沥青饱和度：答：达到规定压实状态的沥青混合料中，矿料间隙中（扣除被集料吸收的沥青以外的）有效沥青结合料部分的体积在VMA中所占的百分率。2.气硬性胶凝材料：答：只能在空气中硬化，也只能在保持空气中保持或继续提高其强度的胶凝材料。3.陈伏：答：为消除过火石灰的危害，而将生石灰置于有较多清水的消化池中2~3周进行预先消化的过程。4.通过百分率：答：指集料通过某一特定筛孔是通过的集料质量与集料总质量之比。5.和易性（新拌混凝土）：在一定施工工艺与设备条件下，新拌混凝土能够形成均匀、密实稳定的混凝土结构的性能。二、单项选择题（每题1分，共计8分）1.粗集料的颗粒形状对混凝土的质量影响甚为重要，下列颗粒形状最好的是（D）。A．片状B．卵形C．针状D．立方体状2.在公路工程中，评定粗集料强度的主要技术指标是（A）。A.压碎值B.磨光值C.磨耗值D.冲击值3.关于普通水泥混凝土的叙述不正确的是（D）。A．气温越高，硬化速度越快B．抗折强度比抗压强度低C．与钢筋的膨胀系数大致相当D．一般情况下，强度与水灰比成正比4.评价道路石灰性能等级的主要指标是（B）。A.强度B.有效氧化钙＋氧化镁含量C.氧化钙含量D.体积安定性5.关于粗集料在水泥混凝土中的作用，下列叙述不正确的是（B）。学号姓名密封线自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效第2页，共6页A．起填充作用B．其化学作用C．减少水泥用量D．减少混凝土的体积收缩6.对于大体积混凝土工程，不宜采用的水泥为（A）。A．硅酸盐水泥B．矿渣水泥C．粉煤灰水泥D．火山灰水泥7.在水泥的生产过程中，纯熟料磨细时掺适量石膏，其目的是（A）。A．延缓水泥的凝结时间B．提高水泥的强度C．节约成本D．加快水泥的凝结时间8.沥青混合料动稳定度试验的实验温度为（A）。A．60℃B．50℃C．70℃D．35℃三、多项选择题（每题2分，多选、错选不得分，漏选得1分，共计8分）1.硅酸盐水泥的孰料矿物组成主要有（ABCD）。A．硅酸三钙B．硅酸二钙C．铝酸三钙D．铁铝酸四钙2.通常沥青混合料的组成结构有（ABC）。A.悬浮-密实结构B．骨架-空隙结构C．骨架-密实结构D．悬浮-空隙结构3.需要采用水泥标准稠度净浆的试验项目有（BD）。A．胶砂强度B．凝结时间C．细度D．安定性4.下列材料中可与硅酸盐水泥熟料掺配使用的活性混合材料有（BCD）。A．石灰B．粉煤灰C．火山灰D．粒化高炉矿渣四、填空题（每空1分，共计12分）1.按沥青混合料密实度分类，根据沥青混合料矿物级配组成及空隙率大小分为开级配、半开级配、及密级配沥青混合料。2.根据摩尔-库仑理论，沥青混合料的强度可用参数内摩擦角和粘聚力表征。3.用于表征新拌水泥混凝土工作性的试验指标包括坍落度和维勃稠度。4.在水泥混凝土中，细集料是指粒径小于4.75mm的矿料颗粒。5.材料的亲水性与憎水性可用浸润角表示，一般认为浸润角＜90°的材料为亲水性材料。根据材料被水润湿的程度，石油沥青属于憎水材料，水泥混凝土属于亲水材料。第3页，共6页五、简答题（共计34分）1、测试集料的毛体积密度试验中，为何需用拧干的湿毛巾轻轻擦干试件表面。（2分）答：擦干表面、不影响开口孔中的水分2、请说明普通硅酸盐水泥熟料在水化速度及对水泥硬化体强度贡献方面的差异？（5分）答：C3S:早期反应速度快，强度形成快，是水泥硬化体强度的主要组成部分；C2S：早期反应速度慢，后期强度高，是水泥硬化体强度的主要组成部分；C3A：早期反应速度快，强度形成快，对硬化体的强度贡献不大；C4AF：早期反应速度快，对硬化体的强度贡献不大。3、沥青的四组分分别是什么？试从沥青四组分在沥青老化前后的比例关系，说明沥青老化后，沥青三大指标及沥青标号的变化趋势。（8分）答：四组分：饱和分、芳香分、胶质、沥青质。沥青老化后，饱和分、芳香分在四组分中的含量下降，胶质、沥青质比例上升。沥青的针入度、延度下降，软化点上升，沥青标号有降低的趋势。4、简要说明改善沥青混合料高温稳定性的主要技术措施？（6分）答：（1）骨架密实级配（2）合适沥青品种及用量（3）集料表面特性（采用棱角性好、破裂面多、接近正方体的集料）（4）矿粉用量第4页，共6页5、试论述设计出具有优良使用性能的沥青混合料矿料级配所需具有的核心条件？（4分）答：（1）多级嵌挤（2）骨架密实（对于密级配沥青混合料）；骨架空隙（对于开级配沥青混合料）6、试阐述在沥青混合料的矿料级配中，为何每一筛孔孔径的集料通过量均给出波动范围？（6分）答：（1）集料生产过程存在变异性，粒径相同集料自身几何尺寸及表面特性非完全一致（2）由于就地取材，原材料（岩石）物理、化学性质存在差异（3）沥青混合料设计过程中，混合料的拌和与压实存在差异性（4）施工过程中，沥青混合料拌合楼设备导致的混合料存在变异性；混合料的离析、温度的非均匀性、摊铺及压实的非均匀性。（5）全国各地气候条件的不一致性（6）沥青混合料使用的路段交通条件的差异性7、简要说明低碳钢在受拉荷载作用下的变形发展情况？（3分）答：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段六、综合题（8分+8分+6分+6分，共计28分）1、试阐述水泥混凝土配合比设计的基本参数、基本要求，配合比设计的四个设计阶段是什么？它们分别完成什么设计任务（设计的核心目标）？（8分）答：基本参数：水灰比、单位体积用水量、砂率基本要求：强度、工作性、耐久性、经济性四个设计阶段：初步配合比设计、基准配合比设计、实验室配合比设计、工地配合比设计。初步配合比设计的核心目标：基于已有工程实践、工程实际要求及原材料技术性质，获得基于经验的配合比。第5页，共6页基准配合比设计的核心目标：实验验证初步配合比设计的配合比是否满足工作性要求，该配合比配制的水泥混凝土强度及耐久性是否满足要求未知。实验室配合比设计的核心目标：实验验证并调整得到满足强度、耐久性及工作性的配合比。工地配合比设计的核心目标：根据工地原材料的含水量等实际情况，对实验室配合比进行适当修正。2、试阐述沥青混合料马歇尔配合比设计方法设计的主要目标、主要设计参数，配合比设计共分几个阶段？（8分）答：主要设计目标：沥青混合料配合比设计的目标是确定适宜的工程级配范围和最佳沥青用量。马歇尔配合比设计方法的主要设计参数分为：力学参数及体积参数。力学参数：马歇尔稳定度及流值。体积参数：毛体积密度、空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度。配合比设计共分试验室配合比设计阶段、生产配合比设计阶段及生产配合比验证阶段。3、某混凝土试拌试样经调整后，各种材料的用量分别为水泥3.1kg，水1.86kg，砂6.24kg，碎石12.84kg，并测得拌合物的体积密度为2400kg/m3，(1)确定1m3混凝土中各种材料实际用量。（2分）(2)若工地用砂的含水率4％，碎石含水率1％，求施工配合比。（4分）答：（1）水泥用量为：32480310.031.86.3412.86（kg）依次可计算的水用量为186kg，砂：655.1kg，碎石：1328.9kg。（2）考虑砂石材料的实际含水量，1m3混凝土中所需加入的水为：186655.14%1328.91%146.5（kg）1m3混凝土中所需加入的砂为：655.1655.14%681.3（kg）1m3混凝土中所需加入的碎石为：1328.91328.91%1342.2（kg）所以施工配合比为：310.0(kg/m3):146.5(kg/m3):681.3(kg/m3):1342.2(kg/m3)4、试从沥青混合料的设计及生产过程等角度，阐述沥青密度指标的意义及其作用。（6分）热胀冷缩的原因，必须考虑高低温各种条件下沥青混合料中的沥青膨胀收缩问题，沥青密度是了解其膨胀量及收缩量的基本前提。作用：（1）防止沥青路面出现泛油及高温稳定性差等现象；（2）防止沥青路面出现明显的低温开裂现象；（3）采用沥青作为原材料，沥青密度指标是沥青路面裂缝修补及水泥混凝土路面填缝质量控制的关键；（4）沥青存储罐的设计。七、附加题（3分+3分，共计6分，附加题答对加分，答错或未答不扣分，本试卷卷面最第6页，共6页终成绩不大于100分.）1、试阐述沥青混合料孔隙率与沥青混合料高温性能及疲劳性能之间的关系。（3分）答：1）由于沥青的热胀冷缩属性，为保证夏天沥青路面不产生泛油现象，沥青混合料需留有一定空隙。2）为保证沥青混合料具有较好的高温稳定性，存在一个最佳空隙率，随气候交通条件不同，约在2%~6%之间波动。3）有一定合适的空隙率可保证沥青混合料具有较好的抗冻性。4）其他条件不变时，沥青混合料孔隙率越低，疲劳性能越好。2、试从生产流程及原材料组成等方面，简要阐述水泥与石灰评价指标的主要差异及引起这些差异的主要原因？（3分）答：水泥的原料：钙质材料及粘土质材料、助剂石灰的原料：石灰岩生产过程中，水泥的原料需磨碎再高温处理，随后还要将水泥熟料磨碎；生石灰的原料则不需要磨碎直接高温处理，因此石灰高温处理后仍存在CaCO3（石灰岩），这将影响生石灰性能，且生石灰中只有钙质材料，没有自硬性。因此，生石灰的主要评价指标包括了有效氧化钙+氧化镁含量及未消化残渣等。水泥具有碰水后的自硬性性质，因此，其有明确的水化速度要求（即凝结时间）及体积安定性要求等指标。