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《土木工程材料》复习题参考答案第一节.概述简答题1.材料的分类方法有哪些?答:按物质的属性(金属、无机非金属、有机、复合材料),按应用领域(航空航天材料、信息材料、生物材料、能源材料、轻纺材料、建筑材料等),按作用(结构材料,功能材料),按发展历史(传统材料,新型材料)。2.玻璃、复印纸、钢筋混凝土各属于哪类材料?答:无机非金属、有机、复合材料。3.材料科学的基本原理?举例说明。答:材料的组成、结构决定其性能。例:混凝土材料,通过调整原材料品种及配合比,可以获得具有不同强度、表观密度等性质的混凝土;通过抽孔、引气等措施改变其宏观结构,可改变其表观密度、渗透性等性质;通过控制微裂缝、水化程度,可改变其强度。4.开发新材料的基本思路?答:新材料可分为两类:一类是设法将以前从未结合在一起的元素结合成新材料;另一类是改进现有的材料。改进现有的材料可以有多种思路:根据使用的要求;工艺手段的进步;材料仿生;材料的复合化;材料设计。5.选用材料的基本原则?答:在选用材料的时候,应该充分了解有关材料的性能、工程应用的要求,再综合考虑各方面因素,做出有利于全局和长远发展的决定。在满足使用要求的基本前提下,做到物尽其用。6.建筑材料的分类?答:按组成,建筑材料分为金属、无机非金属、有机材料三大类以及它们的复合材料。按功能,分为结构材料、功能材料。按应用范围,分为砌体材料、墙体材料、屋面材料、路面材料等。7.我国技术标准的分级?答:我国的技术标准分为四级:国家标准(GB)、行业标准(建材JC,建工JG,交通JT,等等)、地方标准(DB)、企业标准(QB)。8.建筑材料学科的研究内容?答:材料性能研究及改进,产品开发,材料加工技术,材料检测技术,材料变形与断裂的理论研究,规范及标准,计算机技术等跨行业技术的融合。最终目标是按指定性能设计和制造新型材料。9.材料的组成是如何影响其性能的?答:对于材料研究而言,原子是材料的基本组成单位。原子间键合力的强弱,决定了材料的强度、熔点、导电性等性能。原子量的大小,决定了材料的密度。原子的外层电子,决定了材料的化学活性。10.材料的结构是如何影响其性能的?答:材料的宏观结构(孔结构、构造)与其强度、渗透性、保温性能等密切相关,在材料加工、材料宏观物理力学性能计算等方面有所应用;材料的细观结构(相组织、微裂缝等)与其使用性能(老化、断裂等)密切相关;材料的微观结构(晶体、非晶体)与其物理力学性能(强度、硬度、弹塑性、导热性等)密切相关。11.材料的性能与使用性能有何关系?答:材料在使用过程中,受到外加荷载、环境介质的作用,随着时间的增长,材料的组成、结构将发生变化,从而造成性能变化。所以,材料的性能与材料的使用性能有联系、又有区别。可以这样理解,材料的性能表示“标准状态”下、某一时刻的测试结果;材料的使用性能表示“实际使用条件”下、随着时间变化而造成的材料组成、结构的变化。12.与变形有关的材料性能包括哪些?答:弹性、塑性、粘性、蠕变、粘弹性、流变性、屈服、刚度、能量吸收等。13.与断裂有关的材料性能包括哪些?答:脆性、韧性、冲击、疲劳、腐蚀等。14.材料检测技术的内容答:在材料研究过程中,涉及的检测技术主要有:形貌观察、结构测定、化学成分分析、物理性能测定、力学性能测定、化学性能测定。15.材料科学的基本原理?举例说明。答:材料的组成、结构决定其性能。例:混凝土材料,通过调整原材料品种及配合比,可以获得具有不同强度、表观密度等性质的混凝土;通过抽孔、引气等措施改变其宏观结构,可改变其表观密度、渗透性等性质;通过控制微裂缝、水化程度,可改变其强度。第二节.材料的基本性质简答题1.材料的密度、表观密度、堆积密度是如何测定的?答:测定密度、表观密度、堆积密度时,重量指干燥至恒重时的重量(否则须注明含水情况);体积有不同含义:绝对密实状态下,应排除材料中任何孔隙(有孔隙材料应将其磨细、干燥后,用比重瓶测定。);自然状态下,应包含材料内部孔隙(用排水法测定);堆积状态下,应包含材料内部孔隙及颗粒间空隙(用容量筒测定)。2.什么是孔隙特征(也称孔结构)?答:有关材料内部孔隙的大小、形状、数量、分布、连通与否等,统称为孔隙特征。工程上主要指孔的大小及连通性。3.材料中的孔隙是如何影响材料性能的?答:孔隙率越大,表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、透水性、吸声性,降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能和耐久性。4.与水有关的材料性能有哪些?答:润湿角,亲水性、憎水性,吸水性(吸水率)、吸湿性(含水率),耐水性(软化系数),抗渗性(渗透系数、抗渗标号),抗冻性(抗冻标号)。5.与热有关的材料性能有哪些?答:导热性(导热系数,热阻),热容量(比热),热稳定性(热膨胀系数,耐热温度,软化点)等。6.导热系数受哪些因素的影响?简述原因。答:材料的组成(钢铁比木材易导热)、孔隙率(空气的导热系数很小)、含水率(水的导热系数比空气大)等。7.与声有关的材料性能有哪些?答:吸声性(吸声系数),隔声性(隔声量)。8.材料的力学性质有哪些?答:强度,弹性模量,延伸率,徐变(蠕变),韧性,硬度,耐磨性等。9.脆性材料的特点?答:脆性材料在外力作用下,无明显塑性变形而突然破坏。脆性材料承受冲击或振动荷载的能力很差。脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度。脆性材料中,裂缝容易扩展。10.材料的耐久性包括哪些内容?答:耐久性表示材料在长期使用过程中,能保持其原有性能而不变质、破坏的性质。材料在使用过程中所受的破坏作用包括:物理作用(外力、干湿交替、冷热变化、冻融循环)、化学作用(大气和环境水中的酸、碱、盐等有害物质的侵蚀,日光、紫外线的作用等)、生物作用(虫蛀、菌类腐朽)。耐久性是一种综合性质,包括:抗冻性、耐热性、耐光性、大气稳定性、抗化学腐蚀性等。11.材料的宏观结构包括哪些类型?举例说明:如何在材料加工中,利用改变宏观结构来改变材料的性能?答:材料的宏观结构包括:致密结构、多孔结构、纤维结构、层状结构、散粒材料、堆聚结构、复合材料等。例如,将材料加工成多孔结构,可提高保温性能、减轻自重。12.土木工程材料的耐久性主要包括哪些性能指标?举例说明:物理作用造成的材料耐久性破坏?答:耐水性、抗渗性、抗冻性、耐候性、耐化学腐蚀性等。例:干湿交替易使木地板产生翘曲、开裂。13.试分析:出厂检验合格的材料,为什么在使用一定时间后,性能会退化?答:材料在使用过程中,受到外加荷载、环境介质的作用,随着时间的增长,材料的组成、结构将发生变化,从而造成性能变化。所以,材料的性能与材料的使用性能有联系、又有区别。填空题1.材料的吸水性用吸水率表示,耐水性用软化系数表示,抗渗性用渗透系数或抗渗标号表示,抗冻性用抗冻标号表示,导热性用导热系数表示。2.选用墙体材料时,应选择导热系数较小,热容量较大的材料,才能使室内尽可能冬暖夏凉。3.普通粘土砖多为开口孔,若增大其孔隙率,则会使砖的密度不变,吸水率增大,抗冻性变差,强度降低,保温性能提高。4.材料的吸水性主要取决于孔隙率及孔隙特征。孔隙率较大,且具有细小而又连通孔隙的材料,其吸水率往往较大。5.小的闭孔对材料的保温、抗冻性能有利,对材料的强度性能不利。6.衡量材料抵抗变形能力的指标是弹性模量;衡量材料轻质高强性能的指标是比强度。7.脆性材料承受冲击或振动荷载破坏作用的能力很差。8.材料在使用环境中,除受荷载作用外,还会受到周围环境的物理、化学、生物等因素的作用而影响其耐久性。9.材料的密实度降低,则其抗冻性不一定降低。10.1m3自然状态下的某种材料,质量为2100kg,孔隙体积占25%,其密度是2.8g/cm3。11.含水率为5%的中砂2000g,其干燥时的质量为1905g。12.某材料的表观密度为1800kg/m3,密度为2000kg/m3,其孔隙率为10%。13.在工程上,润湿角大于90度的材料称为憎水性材料。14.衡量材料塑性变形能力的指标是延伸率;衡量材料在潮湿空气中吸收水分的性能指标是含水率。15.材料的结构可分为三个层次:宏观结构例如混凝土中的孔洞,细观结构例如混凝土中的微裂纹,微观结构例如混凝土中的水化产物。16.材料的结构可分为三个层次,宏观结构的尺寸范围在10-3m以上,细观结构的尺寸范围在10-3~10-6m,微观结构的尺寸范围在10-6~10-10m。17.从材料组成的角度考虑,原子间键合力的强弱,决定了材料的强度。计算题1.一块普通粘土砖,外形尺寸240*115*53(mm),从室外取来称得重量为2550g,烘干后称得重量为2500g,吸水饱和后称得重量为2900g,其密度为2.7g/cm3。求该砖的表观密度、孔隙率、吸水率、含水率。答:表观密度ρ0=2500/(24*11.5*5.3)=1.709g/cm3孔隙率P=(1-1.709/2.7)*100%=36.7%吸水率Wm=(2900-2500)/2500*100%=16%含水率W含=(2550-2500)/2500*100%=2%2.将卵石洗净并吸水饱和后,用布擦干表面,称得重量为1005g,将其装入总重量为1840g的盛满水的广口瓶内,称得重量为2475g,经烘干后称得重量为1000g。该试验可求得卵石的哪些数据?分别是多少?答:吸水率Wm=(1005-1000)/1000*100%=0.5%表观密度ρ0=1000/(1840+1005-2475)=2.70g/cm3第三节.无机气硬性胶凝材料简答题1.胶凝材料的定义?答:通过自身的物理化学反应,该材料由浆体变成坚硬的固体,并能将散粒材料或块状材料胶结成一个整体。建筑用胶凝材料按组成分为两大类:有机胶凝材料,无机胶凝材料。无机胶凝材料按硬化条件分为两类:气硬性胶凝材料,水硬性胶凝材料。2.石膏的分类?答:石膏胶凝材料的种类有:建筑石膏、高强石膏、无水石膏水泥、高温煅烧石膏。建筑工程中最常用的是建筑石膏。3.石膏的几种名称及其含义?答:生产石膏胶凝材料的原料是:天然二水石膏(又称软石膏或生石膏,主要成分CaSO4·2H2O,用于生产建筑石膏、高强石膏。)、天然无水石膏(又称硬石膏,主要成分CaSO4,用于生产硬石膏水泥及用作水泥调凝剂。)、化工石膏(含CaSO4·2H2O的化工副产品,经适当处理后可代替天然二水石膏,如:磷石膏、氟石膏、脱硫排烟石膏等)。石膏胶凝材料包括:建筑石膏(又称熟石膏,主要成分为β型半水石膏(β-CaSO4·0.5H2O)),高强石膏(又称α石膏,主要成分为α型半水石膏(α-CaSO4·0.5H2O)),无水石膏水泥(又称硬石膏水泥,主要成分为不溶性硬石膏(CaSO4)),高温煅烧石膏(又称地板石膏、水硬石膏,主要成分为CaSO4、CaO)。4.石膏的凝结硬化机理?答:建筑石膏与适量水混合,成为具有一定流动性和可塑性的石膏浆。此时,半水石膏与水反应,生成二水石膏并放出热量。二水石膏从过饱和溶液中不断以胶体微粒析出,半水石膏不断水化,浆体中水分逐渐减少,使浆体失去可塑性,产生凝结;随着水分进一步减少,石膏胶体凝聚并逐渐转变成晶体,晶体长大并相互搭接、交错、连生,使浆体产生强度并不断增长,称为硬化。无水石膏水泥(又称硬石膏水泥)是将硬石膏加入适量激发剂共同磨细所制得。激发剂使不溶性硬石膏遇水后表面生成不稳定的复杂水化物,这些水化物随后分解成二水石膏和含水盐类,二水石膏再不断结晶析出使浆体凝结硬化。5.建筑石膏的性能特点?答:生产能耗低,凝结硬化快,硬化后体积微膨胀,孔隙率较大,具有调节室内湿度的作用,防火性能良好,耐水性、抗冻性差,塑性变形大,不宜用作结构材料,宜用作室内装饰材料。6.工业附产石膏有哪些种类?答:按产出行业和品种,我国目前产生的工业附产石膏分为9种:烟气脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、氟石膏、钛石膏、添加剂石膏。7.考古发现,古罗马现存建筑上的石灰砂浆强度比现代的石灰砂浆强度高,是否表明古代的石灰砂浆配制技术比现代的好?试分析原因。答:石灰产生强度,包括两方面:结晶、碳化。碳化过程很慢,因此通常忽略不计
本文标题:土木工程材料复习题答案
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