土木工程材料课后习题及答案
上传者:蒋进|上传时间:2015-04-28|密次下载
土木工程材料课后习题及答案
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?: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
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、??0?P???1?????100%??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,能较好地保持室内温度。
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。
3
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
级范围。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,用李氏瓶测得其体积为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:
??50?2.646(g/cm3)18.9
卵石的视密度:
4
V?790?1000?1409?381(cm3)1 1000???2.625(g/cm3)381
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:
??m1?m972
m?100%??873
873?100%?11.34%
V?873 .59?337.0(cm3
密实体积:2)
孔隙体积:480?337?143(cm3)
开口孔隙体积:972?873?99(cm3)
闭口孔隙体积:143?99?44(cm3) 99
开口孔隙率:480?100%?20.6% 44
闭口孔隙率:480?100%?9.17%
5
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