土木工程材料課后習題及答案

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1、土木工程材料習題集與參考答案第一章土木工程材料的基本性質1.試述材料成分、結構和構造對材料性質的影響？參考答案：材料的成分對性質的影響：材料的組成及其相對含量的變化，不僅會影響材料的化學性質，還會影響材料的物理力學性質。材料的成分不同，其物理力學性質有明顯的差異。值得注意的是，材料中某些成分的改變，可能會對某項性質引起較大的改變，而對其他性質的影響不明顯。材料的結構對性質的影響：材料的結構是決定材料物理性能的重要因素。可分為微觀結構和細觀結構。材料在微觀結構上的差異影響到材料的強度、硬度、熔點、變形、導熱性等性質，可以說材料的微觀結構決定著材料的物理力學性能。材料的構造

2、對性質的影響：材料的構造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料間的搭配。不同材料適當搭配形成的復合材料，其綜合性能優(yōu)于各個單一材料。材料的內部孔隙會影響材料的強度、導熱性、水滲透性、抗凍性等?？傊?，材料的組成、結構與構造決定了材料的性質。材料的組成、結構與構造的變化帶來了材料世界的千變萬化。2．試述材料密度、表觀密度、孔隙率的定義、測定方法及相互關系。密度與視密度的區(qū)別何在？參考答案：密度：是指材料在密實狀態(tài)下單位體積的質量。測定方法：將材料磨細成粒徑小于0.25mm的粉末，再用排液法測得其密實體積。用此法得到的密度又稱“真密度”。52表觀密度：是指材料在自然狀態(tài)下單位體積

3、的質量。測定方法：對于外形規(guī)則的塊體材料，測其外觀尺寸就可得到自然體積。對于外觀不規(guī)則的塊體材料，將其加工成規(guī)則的塊體再測其外觀尺寸，或者采用蠟封排液法。孔隙率：材料中的孔隙體積與總體積的百分比。相互關系：密度與視密度區(qū)別：某些散粒材料比較密實，其內部僅含少量微小、封閉的孔隙，從工程使用角度來說，不需磨細也可用排液法測其近似的密實體積，這樣測得的密度稱為“視密度”。3．孔隙率及孔隙特征對材料的表觀密度、強度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導熱性等性質有何影響？參考答案：對表觀密度的影響：材料孔隙率大，在相同體積下，它的表觀密度就小。而且材料的孔隙在自然狀態(tài)下可能含水，隨著含水

4、量的不同，材料的質量和體積均會發(fā)生變化，則表觀密度會發(fā)生變化。對強度的影響：孔隙減小了材料承受荷載的有效面積，降低了材料的強度，且應力在孔隙處的分布會發(fā)生變化，如：孔隙處的應力集中。對吸水性的影響：開口大孔，水容易進入但是難以充滿；封閉分散的孔隙，水無法進入。當孔隙率大，且孔隙多為開口、細小、連通時，材料吸水多。對抗?jié)B性的影響：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并連通開口時，材料具有較高的滲透性；如果孔隙率小，孔隙封閉不連通，則材料不易被水滲透。對抗凍性的影響：連通的孔隙多，孔隙容易被水充滿時，抗凍性差。對導熱性的影響：如果材料內微小、封閉、均勻分布的孔隙多，則導熱系數就小，

5、導熱性差，保溫隔熱性能就好。如果材料內孔隙較大，其內空氣會發(fā)生對流，則導熱系數就大，導熱性好。524．材料的耐水性、吸水性、吸濕性、抗凍性、導熱性、熱容、抗?jié)B性的含義是什么？參考答案：耐水性：材料抵抗水破壞作用的能力稱為耐水性，即材料經水浸泡后，不發(fā)生破壞，同時強度也不顯著降低的性質。指標：軟化系數吸水性：材料與水接觸時其毛細管會吸收水分的性質。指標：吸水率吸濕性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質。指標：平衡含水率抗凍性：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經受多次凍融循環(huán)作用而不被破壞，強度也不嚴重降低的性質。指標：抗凍等級，其劃分取決于材料在一定條件下經受凍融而不被破壞的次數。導

6、熱性：當材料兩面存在溫度差時，熱量會從溫度較高的一面?zhèn)鲗У綔囟容^低的一面的性質。指標：導熱系數熱容：某塊材料在溫度升降1K時所放出或吸收的熱量。指標：C（熱容）＝c（比熱容）?m（材料質量）抗?jié)B性：材料抵抗壓力水或液體滲透的性質。指標：滲透系數5．材料的導熱系數、比熱容和熱容與建筑物的使用功能有什么關系？參考答案：材料的導熱系數小，建筑物的保溫隔熱性能就好。如果建筑物圍護結構的熱容越大，則在氣溫變化較大時，能較好地保持室內溫度。6．試述材料的彈性、朔性、脆性和彈性磨量的意義？參考答案：彈性：當撤去外力或外力恢復到原狀態(tài)，材料能夠完全恢復原來形狀的性質。塑性：當撤去外力或

7、外力恢復到原狀態(tài)，材料仍保持變形后的形狀和尺寸，并不產生裂縫的性質。52脆性：是材料在外力作用下不產生明顯變形而突然發(fā)生破壞的一種性能。彈性模量：晶體材料如金屬材料表現為線彈性，一些非晶體材料如玻璃等也表現為線彈性，其應力與應變之比為常數，比值稱為彈性模量，它是衡量材料抵抗外力使其變形能力的一個指標。7．影響材料強度試驗結果的因素有哪些？強度與強度等級是否不同，試舉例說明。參考答案：試驗條件對材料強度試驗結果有較大的影響，其中主要有試件的形狀和尺寸、試驗機的加載速度、試驗時的溫度和濕度，以及材料本身的含水狀態(tài)等。強度與強度等級不一樣。強度