土木工程材料课后习题及问题详解.doc

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1、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

2、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

3、.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: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:材料中的孔隙体积与总体积的百分比。相互关系: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

4、、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

5、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

6、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

7、: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

8、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

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