土木工程材料课后习题及答案.pdf

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”。 1 表观密度 0 ：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： 0 P 1 100% 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。 2 4 ．材料的耐水性、吸水性、吸湿性、抗冻性、 导热性、热容、抗渗性的含义是什么？ 参考答案： 耐水性： 材料抵抗水破坏作用的能力称为耐水性，即材料经水浸泡 后，不发生破坏，同时强度也不显著降低的性质。指标：软化系数 吸水性：材料与水接触时其毛细管会吸收水分的性质。指标：吸水 率 吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质。指标：平衡含水率 抗冻性：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不被 破坏，强度也不严重降低的性质。指标：抗冻等级，其划分取决于 材料在一定条件下经受冻融而不被破坏的次数。 导热性：当材料两面存在温度差时，热量会从温度较高的一面传导 到温度较低的一面的性质。指标：导热系数 热容：某块材料在温度