工程材料习题集与答案

土木工程材料习题集与参考答案

1 土木工程材料的基本性质

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ρ：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”。

表观密度0ρ：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：%10010⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ρρP

密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其部仅含少量微小、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。如果材料孔隙较大，其空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。

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：某块材料在温度升降1K时所放出或吸收的热量。

指标：C（热容）＝c（比热容）•m（材料质量）

抗渗性：材料抵抗压力水或液体渗透的性质。指标：渗透系数

5．材料的导热系数、比热容和热容与建筑物的使用功能有什么关系？

参考答案：材料的导热系数小，建筑物的保温隔热性能就好。如果建筑物围护结构的热容越大，则在气温变化较大时，能较好地保持室温度。

6．试述材料的弹性、朔性、脆性和弹性磨量的意义？

参考答案：弹性：当撤去外力或外力恢复到原状态，材料能够完全恢复原来形状的性质。

塑性：当撤去外力或外力恢复到原状态，材料仍保持变形后的形状和尺寸，并不产生裂缝的性质。

脆性：是材料在外力作用下不产生明显变形而突然发生破坏的一种性能。

弹性模量：晶体材料如金属材料表现为线弹性，一些非晶体材料如玻璃等也表现为线弹性，其应力与应变之比为常数，比值称为弹性模量，它是衡量材料抵抗外力使其变形能力的一个指

标。

7．影响材料强度试验结果的因素有哪些？强度与强度等级是否不同，试举例说明。

参考答案：试验条件对材料强度试验结果有较大的影响，其中主要有试件的形状和尺寸、试验机的加载速度、试验时的温度和湿度，以及材料本身的含水状态等。

强度与强度等级不一样。强度是一个具体值，而强度等级是一个等级围。如：混凝土的强度等级为C30，那么属于C30强度等级的混凝土的实际强度值有可能是30MPa或与30MPa接近的强度值。

8．某地红砂岩，已按规定将其磨细，过筛。烘干后称取50g，用氏瓶测得其体积为18.9cm3。另有卵石经过清洗烘干后称取1000g，将其浸水饱和后用布擦干。又用广口瓶盛满水，连盖称得其质量为790g，然后将卵石装入，再连盖称得其质量为1409g，水温为25℃，求红砂岩及卵石的密度或视密度，并注明哪个是密度或视密度。

参考答案：红砂岩的密度：

)

/

(

646

.2

9.

18

50

3

cm

g

=

=

ρ

卵石的视密度：

)

(

381

1

1409

1000

790

3

cm V=

-

+

=

)

/

(

625

.2

381

1000

3

cm

g

=

=

ρ

9．某多孔材料的密度为2.59g/cm3。取一块称得其干燥时质量为873g，同时量得体积为480cm3。浸水饱和后取出擦干表面水分称得质量为972g。求其质量吸水率、闭口孔隙率及开口孔隙率。

参考答案：质量吸水率：

%

34

.

11

%

100

873

873

972

%

100

1=

⨯

-

=

⨯

-

=

m

m

m

β

密实体积：

)

(0.

337

59

.2

873

3

cm V=

=

孔隙体积：

)

(

143

337

4803

cm

=

-

开口孔隙体积：

)

(

99

873

9723

cm

=

-

闭口孔隙体积：

)

(

44

99

1433

cm

=

-

开口孔隙率：

%

6.

20

%

100

480

99

=

⨯

闭口孔隙率：

%

17

.9

%

100

480

44

=

⨯

2 无机胶凝材料

1、什么是气硬性胶凝材料？什么是水硬性胶凝材料？

参考答案：气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且只能在空气中保持或发展其强度，如石膏、石灰等；

水硬性胶凝材料则不仅能在空气中而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度，如水泥。

2、为什么说石膏是有发展前途的建材？

参考答案：石膏的主要优点是原料丰富、生产能耗低、不污染环境等，作为一种绿色建材已大量用于室的空间分隔和装饰；建筑石膏硬化时体积略有膨胀，这一性能使得石膏制品表明光滑细腻线条清晰，具有很好的装饰艺术效果；建筑石膏还具有隔热、保温、不燃、不蛀、隔声、可锯、可钉、污染小等良好性能，所以石膏是很有发展前途的建材。

3、石膏制品有哪些？