湖南大学等四校合编《土木工程材料》(第2版)【课后习题】(第九章 木材)【圣才出品】

第一章土木工程材料的基本性质1.1复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、材料科学的基本理论1．材料科学与工程土木工程材料学是材料科学与工程的一个组成部分。

材料是指工程上把能用于结构、机器、器件或其他产品的具有某些性能的物质。

材料的性能决定于材料的组成、结构和构造。

2．材料的组成（见表1-1）表1-1材料的组成注：自然界中的物质可分为气相、液相、固相三种形态。

3．材料的结构和构造（1）材料的结构（见表1-2）表1-2材料的结构分类（2）材料的构造①材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元的相互搭配情况。

②材料科学是实验科学，为了准确把握真实材料的性能，必须要进行测试试验。

二、材料的基本物理性质1．材料的密度、表观密度与堆积密度（见表1-3）表1-3材料的密度、表观密度与堆积密度2．孔隙率孔隙率是指材料的体积内，孔隙体积所占的比例。

按下式计算：即D＋P=1或密实度＋孔隙率=1。

（1）孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。

材料内部孔隙的构造，可分为连通与封闭两种。

连通孔隙不仅彼此连通而且与外界连通，而封闭孔不仅彼此封闭且与外界相隔绝。

（2）孔隙可按其孔径尺寸的大小分为极微细孔隙、细小孔隙和粗大孔隙。

在孔隙率一定的前提下，孔隙结构和孔径尺寸及其分布对材料的性能影响较大。

3．材料的填充率与空隙率（1）填充率。

指在某堆积体积中，被散粒材料的颗粒所填充的程度。

按下式计算：（2）空隙率。

指在某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体积所占的比例。

按下式计算：即D′＋P′=1或填充率＋空隙率=1。

（3）空隙率的应用。

空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间互相填充的程度。

空隙率可作为控制混凝土骨料的级配及计算砂率的依据。

4．材料与水相关的性质（1）材料的亲水性与憎水性①土木工程中的建、构筑物常与水或大气中的水汽相接触。

水分与不同的材料表面接触时，其相互作用的结果是不同的。

②如图1-1，在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角（θ）称为润湿边角。

第1章土木工程材料的基本性（1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？答：当材料的孔隙率增大时，各性质变化如下表：（2）材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别？答：（3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。

（4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。

例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。

例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。

（5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：（6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。

（7）材料的耐久性应包括哪些内容？答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。

（8）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。

第2章天然石材（1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。

答：可分为三大类：首凝灰岩等。

2)沉积岩，又称为水成岩，是由地表的各类岩石经自然界的风化作用后破坏后补水流、冰川或风力搬运至不同地主，再经逐层沉积并在覆盖层的压力作用或天然矿物胶结剂的胶结作用下，重新压实胶结而成的岩石。

第二章建筑钢材一、名词解释1．钢材的屈服点[中国人民解放军后勤工程学院2015年]答：钢材的屈服点是指钢材在受载过程中，其应力超过弹性极限后，在外力几乎不增加的情况下，产生显著塑性变形时的最小应力值。

又称屈服极限、屈服强度或流动极限。

有些材料没有明显的屈服阶段，通常规定对应于残余应变为0.2%时的应力值为规定屈服极限，用2.0 表示，以便在工程设计中应用。

2．钢材的时效强化[中国人民解放军后勤工程学院2013年]答：钢材的时效强化是指将经过冷加工后的钢材于常温下存放15～20天，或加热到100～200℃并保持一定时间（前者称自然时效，后者称人工时效），使钢材的屈服点进一步提高，抗拉强度稍见增长，塑性和韧性继续有所降低的过程。

3．电化学腐蚀[中国人民解放军后勤工程学院2014年]答：电化学腐蚀是指金属在潮湿气体以及导电液体（电解质）中，由于电子流动而引起的腐蚀。

这是由于两种不同电化学势的金属之间的电势差，使负极金属发生溶解的结果。

就钢材而言，当凝聚在钢铁表面的水分中溶入二氧化碳或硫化物气体时，即形成一层电解质水膜，钢铁本身是铁和铁碳化合物，以及其他杂质化合物的混合物。

它们之间形成以铁为负极，以碳化铁为正极的原电池，由于电化学反应生成铁锈。

4．钢材的硬度答：钢材的硬度是指钢材表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。

测定钢材硬度的方法有布氏法、洛氏法和维氏法，较常用的为布氏法和洛氏法。

5．冷弯性能答：冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。

钢材的冷弯性能指标用试件在常温下所能承受的弯曲程度表示。

弯曲程度则通过试件被弯曲的角度和弯心直径对试件厚度（或直径）的比值来区分。

试验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度（或直径）的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。

按规定的弯曲角和弯心直径进行试验时，试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。

二、填空题1．钢材的化学成分中，______、______元素、______元素为有害元素。

第九章木材一、名词解释1．木材纤维饱和点答：木材纤维饱和点是指木材细胞腔内的自由水全部失去，而细胞壁中的吸着水处于饱和状态时的含水率。

由于木材的化学组分基本相同，故各种树种的木材纤维饱和点的含水率变化不大，大致介于23%～31%，取决于木材中可抽提物的数量与成分，木材的物理-力学性质大多随纤维饱和点以下含水率的增减而变化。

而木材含水率在纤维饱和点以上时，木材的许多性质近于不变。

二、填空题1．管胞在树木中起______和______的作用；木质素的作用是将______、______粘结在一起，构成坚韧的细胞壁，使木材具有强度和硬度。

【答案】支承；输送养分；纤维素；半纤维素【解析】木材细胞因功能不同可分为管胞、导管、木纤维、髓线等多种。

管胞在树木中起支承和输送养分的作用；木质素的作用是将纤维素、半纤维素粘结在一起，构成坚韧的细胞壁，使木材具有强度和硬度。

2．木材中的水可分为______和______两种，其中______与木材的强度和尺寸变化有关。

【答案】自由水；吸附水；吸附水【解析】木材中的水可分为自由水和吸附水两种，是存在于细胞腔和细胞间隙自由水中的水。

木材干燥时，自由水首先蒸发。

自由水的含量影响木材的表观密度、燃烧性和抗腐蚀性。

吸附水是存在于细胞壁中的水分。

木材受潮时，细胞壁首先吸水。

吸附水含量的变化是影响木材强度和湿胀干缩的主要因素。

3．木材由于构造的各向异性，各方向的胀缩变形不同，其中______向最小，______向居中，______向最大。

【答案】纵；径；弦【解析】木材由于构造的各向异性，各方向的胀缩变形不同，其中纵向（纤维方向）最小，径向居中，弦向最大。

4．将木材破碎浸泡，研磨成浆，加入一定量粘合剂，经热压成型，干燥处理而制成的人造板材，称之为（）。

A．胶合板B．纤维板C．刨花板D．大芯板【答案】B【解析】胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的人造板；纤维板是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，经破碎、浸泡、研磨成浆，然后经热压成型、干燥等工序制成的一种人造板材；刨花板是由木材或其他木质纤维素材料制成的碎料，施加胶粘剂后在热力和压力作用下胶合成的人造板；大芯板是由两片单板中间胶压拼接木板而成的人造板。

土木工程材料第二版课后习题答案土木工程材料的基本性第一章（1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？（2）材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别？答：（3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。

（4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。

例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。

例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。

（5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：（6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。

（7）材料的耐久性应包括哪些内容？答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。

（8）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。

第1章天然石材（1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。

答：可分为三大类：1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。

第一部分课后习题第一章土木工程材料的基本性质1-1．当某一建筑材料的孔隙率增大时，表1-1内的其他性质将如何变化（用符号填写：↑增大，↓下降，—不变，？不定）？表1-1孔隙率密度表观密度强度吸水率抗冻性导热性↑—↓↑↑↑↓1-2．烧结普通砖进行抗压试验，测得浸水饱和后的破坏荷载为185kN，干燥状态的破坏荷载为207kN（受压面积为115mm×120mm），问此砖的饱水抗压强度和干燥抗压强度各为多少？是否适宜用于常与水接触的工程结构物？答：（1）饱和抗压强度：。

（2）干燥抗压强度：'207'15115120F kNf MPaA mm mm===⨯。

（3）软化系数：。

由于0.89＞0.85，属于耐水性材料，适宜用于常与水接触的工程结构物。

1-3．块体石料的孔隙率和碎石的孔隙率各是如何测试的？了解它们各有何工程意义？答：（1）为测定块体石料的孔隙体积，可将准备好的干燥试样，放在密封容器内，自试样中抽出空气，在一定真空度下使试样被液体所饱和。

完全充满孔隙空间的液体体积等于试样的孔隙体积。

为了精确地测量孔隙体积可利用压缩的氦，它具有超流性，能深入微细的孔中。

（2）碎石的孔隙率可用如前所述可将液态氦或其他介质充入孔隙中，以求得孔隙体积，一般采用试验与计算相结合的方法，先测出干燥材料的密度（ρ）与表观密度（0ρ），然后按下式计算孔隙率：（3）了解孔隙率对于在不同工程或工程的不同部位选择材料具有重要意义，例如对于保温隔热或吸声材料，材料应具有较大的孔隙率，而对于高强度或不透水的材料，则应具有很低孔隙率，知道了上述特点能够方便指导我们科学合适的选用土木工程材料。

1-4．某岩石的密度为2.75g／cm3，孔隙率为1.5％；今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为1560kg／m3。

试求此岩石的表观密度和碎石的空隙率。

答：由孔隙率的公式可得：表观密度为：ρ=（1-P）×ρ＝(1-1.5%)×2.75＝2.71g/cm3；则碎石空隙率P为：=1-（1.56/271）=42.4%。

第四章水泥混凝土一、名词解释1．骨料的坚固性[中国人民解放军后勤工程学院2015年]答：骨料的坚固性是指骨料在气候、外力或其他物理因素作用下抵抗破碎的能力。

通常用硫酸盐浸泡法来检验颗粒抵抗膨胀应力的能力。

按标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52—2006）规定，砂的坚固性用硫酸钠溶液检验，试样经5次循环后其质量损失应符合相关规定。

有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土用砂或有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土用砂，其坚固性质量损失率应小于8％。

2．混凝土掺合料[中国人民解放军后勤工程学院2015年]答：混凝土掺合料是指为了改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级，在混凝土拌合时掺入天然的或人工的能改善混凝土性能的粉状矿物质。

常用的混凝掺合料土掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰类物质，尤其是粉煤灰、超细粒化电炉矿渣、硅灰等应用效果良好。

3．混凝土弹性模量[中国人民解放军后勤工程学院2015年]答：混凝土弹性模量是指混凝土在弹性变形范围内，应力增量对相应的应变增量的比值。

又称混凝土弹性系数。

在静力受压弹性模量试验中，使混凝土的应力在1／3f cp水平下经过多次反复加荷和卸荷，最后所得应力-应变曲线与初始切线大致平行，这样测出的变形模量称为弹性模量。

混凝土的弹性模量随其骨料与水泥石的弹性模量而异。

由于水泥石的弹性模量一般低于骨料的弹性模量，所以混凝土的弹性模量一般略低于其骨料的弹性模量。

混凝土的弹性模量还与钢筋混凝土构件的刚度有关系，一般建筑物须有足够的刚度，在受力下保持较小的变形，才能发挥其正常使用功能，因此所用混凝土须有足够高的弹性模量。

4．立方体抗压强度标准值[西安建筑科技大学2013年]答：立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的强度总体分布中具有不低于95%保证率的抗压强度值，又称混凝土立方体抗压标准强度，以f cu，k表示。

第一章 土木工程材料的基本性质1.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】 一、材料科学的基本理论 1．材料科学与工程 土木工程材料学是材料科学与工程的一个组成部分。

材料是指工程上把能用于结构、机器、器件或其他产品的具有某些性能的物质。

材料的性能决定于材料的组成、结构和构造。

2．材料的组成（见表1-1）表1-1 材料的组成 材料科学与工程 化学组成材料科学的基本理论 材料的组成 矿物组成相组成宏观结构材料的结构和构造 细观结构 微观结构材料的密度、表观密度与堆积密度 材料的密实度与孔隙率材料的基本物理性质 材料的空隙率与填充率 亲水性与憎水性 材料与水相关的性质 水性与吸湿性耐水性 理论强度强度材料的基本力学性质 弹性与塑性脆性与韧性材料科学的耐久性 土木工程材料的基本性质注：自然界中的物质可分为气相、液相、固相三种形态。

3．材料的结构和构造（1）材料的结构（见表1-2）表1-2 材料的结构分类（2）材料的构造①材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元的相互搭配情况。

②材料科学是实验科学，为了准确把握真实材料的性能，必须要进行测试试验。

二、材料的基本物理性质1．材料的密度、表观密度与堆积密度（见表1-3）表1-3 材料的密度、表观密度与堆积密度2．孔隙率孔隙率是指材料的体积内，孔隙体积所占的比例。

按下式计算：即D＋P=1或密实度＋孔隙率=1。

（1）孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。

材料内部孔隙的构造，可分为连通与封闭两种。

连通孔隙不仅彼此连通而且与外界连通，而封闭孔不仅彼此封闭且与外界相隔绝。

（2）孔隙可按其孔径尺寸的大小分为极微细孔隙、细小孔隙和粗大孔隙。

在孔隙率一定的前提下，孔隙结构和孔径尺寸及其分布对材料的性能影响较大。

3．材料的填充率与空隙率（1）填充率。

指在某堆积体积中，被散粒材料的颗粒所填充的程度。

按下式计算：（2）空隙率。

指在某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体积所占的比例。

第九章 木 材9.1 复习笔记【知识框架】按树种分类木材的分类 按材种分类木材的分类与构造 木材的宏观构造木材的构造 木材的显微构造木材的化学性质密度与表观密度木材的物理性质 吸湿性与含水率木材的技术性质 湿胀干缩其他物理性质抗压强度木材的强度 抗拉强度抗弯强度抗剪强度 影响木材强度的主要因素木材的韧性木材的硬度和耐磨性木材的规格和等级标准木材在建筑上的应用木材的应用 木材的综合加工利用木材的腐蚀木材的防腐木材的腐蚀与防腐 木材的防虫木材的防火 木材【重点难点归纳】一、木材的分类与构造1．木材的分类（见表9-1-1）表9-1-1 木材的分类2．木材的构造木材的性质取决于木材的构造（结构）。

（1）木材的宏观构造木材的宏观构造是指用肉眼或借助放大镜所能观察到的构造特征。

①由于木材构造的不均匀性，研究木材各种性能时，必须从不同方向观察其宏观结构。

一般可从木材的横向、径向、弦向三个切面进行剖析研究。

a．横切面。

与树干主轴垂直的切面。

可观察到若干以髓心为中心同心圆的年轮（生长轮）以及木髓线。

b．径切面。

通过树心，与树干平行的纵切面。

年轮在这个面上呈互相平行的带状。

c．弦切面。

与树心有一定距离，与树干平行的纵切面。

年轮在这个面上成“V”字形。

②按横切面可以将木材分为树皮、髓心和木质部三个主要部分：a．树皮。

指木材外表面的整个组织，起保护树木作用。

厚的树皮有外层（外皮）和内层（韧皮）。

b．髓心。

又称树心，为树干中心的松软部分。

易腐朽，强度低，故一般不用。

髓线是指由髓心呈放射状横向分布的纤维。

各种树木的髓线宽窄不同，针叶树的髓线目力不易辨别，阔叶树髓线发达，有的目力可辨。

髓线与周围连接较差，木材干燥时，易沿此开裂。

c．木质部。

指树皮与髓心之间的部分，它是木材的主体，也是工程上使用的主要部分。

d．年轮。

指从横切面上看在木材的木质部有深浅相同的同心圆环。

一般，树木每年生长一圈。

同一年轮内有深浅两部分。

春天生长的木质，色浅，质软，称为春材；夏秋两季生长的木质，色深，质硬，称为夏材。

第四章水泥混凝土4-1．普通混凝土的组成材料有哪几种？在混凝土硬化前后各起何作用？答：（1）普通混凝土的主要组成材料有水泥、细骨料、砂、粗骨料、石和水。

另外还常加入适量的掺合料和外加剂。

（2）在混凝土中，水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。

在混凝土硬化前水泥浆起润滑作用。

赋予拌合物一定的流动性、粘聚性便于施工。

在硬化后则起到了将砂、石胶结为一个整体的作用，使混凝土具有一定的强度、耐久性等性能。

砂、石在混凝土中起骨架作用，可以降低水泥用量，减小干缩、提高混凝土的强度和耐久性。

4-2．何谓骨料级配？如何判断某骨料的级配是否良好？答：（1）骨料级配是指骨料中不同粒径颗粒的组配情况。

（2）骨料级配良好的标准是骨料空隙率及总表面面积均较小；在W/C一定时，达到相同和易性，最省水及水泥的骨料级配。

4-3．对混凝土用砂为何要提出级配和细度要求？两种砂的细度模数相同，其级配是否相同？反之，如果级配相同，其细度模数是否相同？答：（1）级配是为了保证各粒级都有合适的颗粒搭配，降低孔隙率。

良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。

这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标。

（2）细度是为了混凝土和易性。

比表面积小，但是孔隙率大，需要较多的水泥浆填充，流动性差。

太细的话，比表面积大，需要大量的水泥浆来包裹砂子颗粒，水泥用量多，粘性大，流动性不好。

水泥最终使用是要加水硬化的，如果太粗则水化程度不完全，如果太细则水化速度太快而且造成混凝土早期强度太快，会产生裂缝或后期强度不够等。

（3）细度模数M=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/(100-A1)，A1、A2、A3、A4、A5、A6是累计筛余百分数，沙的级配是由累计筛余百分数确定的，所以级配相同，细度模数相同。

反之细度模数相同，级配未必相同。

第一章土木工程材料的基本性质1-1．当某一建筑材料的孔隙率增大时，表1-1内的其他性质将如何变化（用符号填写：↑增大，↓下降，—不变，？不定）？表1-1孔隙率密度表观密度强度吸水率抗冻性导热性↑—↓↑↑↑↓1-2．烧结普通砖进行抗压试验，测得浸水饱和后的破坏荷载为185kN，干燥状态的破坏荷载为207kN（受压面积为115mm×120mm），问此砖的饱水抗压强度和干燥抗压强度各为多少？是否适宜用于常与水接触的工程结构物？答：（1）饱和抗压强度：。

（2）干燥抗压强度：'207'15115120F kNf MPaA mm mm===⨯。

（3）软化系数：。

由于0.89＞0.85，属于耐水性材料，适宜用于常与水接触的工程结构物。

1-3．块体石料的孔隙率和碎石的孔隙率各是如何测试的？了解它们各有何工程意义？答：（1）为测定块体石料的孔隙体积，可将准备好的干燥试样，放在密封容器内，自试样中抽出空气，在一定真空度下使试样被液体所饱和。

完全充满孔隙空间的液体体积等于试样的孔隙体积。

为了精确地测量孔隙体积可利用压缩的氦，它具有超流性，能深入微细的孔中。

（2）碎石的孔隙率可用如前所述可将液态氦或其他介质充入孔隙中，以求得孔隙体积，一般采用试验与计算相结合的方法，先测出干燥材料的密度（ρ）与表观密度（0ρ），然后按下式计算孔隙率：（3）了解孔隙率对于在不同工程或工程的不同部位选择材料具有重要意义，例如对于保温隔热或吸声材料，材料应具有较大的孔隙率，而对于高强度或不透水的材料，则应具有很低孔隙率，知道了上述特点能够方便指导我们科学合适的选用土木工程材料。

1-4．某岩石的密度为2.75g／cm3，孔隙率为1.5％；今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为1560kg／m3。

试求此岩石的表观密度和碎石的空隙率。

答：由孔隙率的公式可得：表观密度为：ρ=（1-P）×ρ＝(1-1.5%)×2.75＝2.71g/cm3；则碎石空隙率P为：=1-（1.56/271）=42.4%。

一、金属的微观结构及钢材的化学组成
任何材料的宏观性能都取决于该材料的组成物质及其微观结构。
1．金属的微观结构概述
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（1）金属的晶体结构
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①固体金属是晶体或晶粒的聚集体。其中，各原子或离子之间以金属键的方式结合。
化物所造成的低熔点，使钢在焊接时易产生热裂纹，显著降低可焊性。硫也有强烈的偏析作 用，增加了危害性。
③氧是钢中的有害元素。 a.主要存在于非金属夹杂物中，少量溶于铁素体中。非金属夹杂物会降低钢的力学性能， 特别是韧性。 b.氧还有促进时效倾向的作用，某些氧化物的低熔点也使钢的可焊性变坏。根据脱氧程 度的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和介于二者之间的半镇静钢。 ④氮主要嵌溶于铁素体中，也可呈化合物形式存在。 a.氮能使钢材强度提高，使塑性和韧性显著下降。 b.溶于铁素体中的氮可加剧钢材的时效敏感性和冷脆性、降低可焊性。 在上述元素中，硫、磷、氧、氮是有害元素，其含量应予限制。
钢材的防火
钢材的防火和防腐蚀
钢材被腐蚀的主要原因
钢材的锈蚀与防止
防止钢材腐蚀的措施
碳素结构钢
建筑钢材的主要钢种
建筑钢材的品种与选用
低合金高强结构钢
钢筋
常用建筑钢材
型钢
【重点难点归纳】
建筑钢材是指用于钢筋混凝土结构的钢筋、钢丝和用于钢结构的各种型钢，以及用于围
护结构和装修工程的各种深加工钢板和复合板等。
格畸变。
②线缺陷。指在金属晶体中某晶面间原子排列数目不相等，在晶格中形成缺列，这种晶
体缺陷称为“位错”。位错分为刃型位错和螺形位错。金属晶体中缺陷增加会使强度增加，
同时又会使塑性下降。

土建土木工程材料（第二版）课后题答案（苏达根主编版）第一单元建筑材料的基本性质一、填空题1．材料的吸湿性是指材料在________的性质。

2．材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的________来表示。

3．水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为________。

4．材料地表观密度是指材料在________状态下单位体积的质量。

答案：1．空气中吸收水分2．冻融循环次数3．亲水性4．自然二、单项选择题1．孔隙率增大，材料的________降低。

A、密度B、表观密度C、憎水性D、抗冻性2．材料在水中吸收水分的性质称为________。

A、吸水性B、吸湿性C、耐水性D、渗透性答案：1、B 2、A三、是非判断题1．某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。

错2．材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。

对3．在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。

错4．材料的软化系数愈大，材料的耐水性愈好。

对5．材料的渗透系数愈大，其抗渗性能愈好。

错四、名词解释1．材料的空隙率：材料空隙率是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积(开口孔隙与间隙之和)占堆积体积的百分率2．堆积密度：是指粉状或粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。

五、问答题1．生产材料时，在组成一定的情况下，可采取什么措施来提高材料的强度和耐久性？答案：主要有以下两个措施：（1）降低材料内部的孔隙率，特别是开口孔隙率。

降低材料内部裂纹的数量和长度；使材料的内部结构均质化。

（2）对多相复合材料应增加相界面间的粘结力。

如对混凝土材料，应增加砂、石与水泥石间的粘结力。

2．决定材料耐腐蚀性的内在因素是什么？答：决定材料耐腐蚀的内在因素主要有（1）材料的化学组成和矿物组成。

如果材料的组成成分容易与酸、碱、盐、氧或某些化学物质起反应，或材料的组成易溶于水或某些溶剂，则材料的耐腐蚀性较差。

第一章土木工程材料的基本性质一、名词解释1．材料的孔隙率[中国人民解放军后勤工程学院2015年]答：材料的孔隙率是指材料的体积内，孔隙体积所占的比例。

又称气孔率、孔隙度。

是衡量材料多孔性或紧密程度的一种指标。

以材料中孔隙体积占总体积的百分数表示。

即P+D=1，式中：P为孔隙率；D为密实度；V0为材料在自然状态下的体积，或称表观体积，cm3或m3；V为材料在绝对密实状态下的体积，cm3或m3；0ρ为表观密度，g/cm3；ρ为密度，g/cm3。

材料中的孔隙体积包括开口孔隙（与外界相连通）和闭口孔隙（与外界相隔绝）的体积。

孔隙尺寸、形状、孔分布及孔隙率的大小对材料的性能，如表观密度、强度、湿涨干缩、抗渗、吸声、绝热等的影响很大。

对散粒材料而言，在自然堆积状态下，颗粒之间尚有孔隙存在，为反映其堆积的密实程度，常用空隙率表示。

2．材料堆积密度[中国人民解放军后勤工程学院2014年]答：材料堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。

又称体积密度，松密度，毛体密度，简称堆密度。

按下式计算：，式中：0ρ'为堆积密度，kg／m3；m为材料在一定容器内的质量，kg；0V'为材料的堆积体积，即装入容器的容积，m3，是包含颗粒间的空隙和颗粒内部孔隙在内的总体积。

按自然堆积体积计算的密度称为松堆密度；以振实体积计算则称紧堆密度。

3．材料密实度[中国人民解放军后勤工程学院2013年]答：材料密实度是指材料体积内固体物质充实的过程。

又称紧密度。

按下式计算：，式中：D为密实度；V为绝对体积；V0为表观体积；ρ、0ρ分别为材料的密度、表观密度。

含有孔隙的固体材料的密实度小于1.它与材料的技术性能如强度、耐久性、抗冻性、导热性等都有密切关系。

4．亲水性材料[中国人民解放军后勤工程学院2015年]答：亲水性材料是指当湿润边角θ≤90°时，水分子之间的内聚力小于水分子与材料表面分子之间的相互吸引力，并具有亲水性的材料。

第十章建筑功能材料一、名词解释1．导热系数[中国人民解放军后勤工程学院2014年]答：导热系数是指在稳定传热条件下，当材料层单位厚度内的温差为1℃时，在1h内通过1m2表面积的热量。

计算公式为：。

二、填空题1．建筑防水卷材主要有______防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、______防水卷材等。

[中国人民解放军后勤工程学院2014年]【答案】沥青；合成高分子【解析】建筑防水卷材主要有沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材等。

2．合成高分子防水涂料主要有______、______、______等。

[中国人民解放军后勤工程学院2014年]【答案】聚氨酯防水涂料；丙烯酸酯防水涂料；环氧树脂防水涂料【解析】合成高分子防水涂料主要有聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料、环氧树脂防水涂料等。

3．评价绝热材料的基本参数是______。

[西安建筑科技大学2013年]【答案】导热系数【解析】评价绝热材料的基本参数是导热系数，导热系数是指在稳定传热条件下，1m 厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在1h内通过1平方米面积传递的热量。

导热系数能说明材料本身热量传导能力的大小。

4．空气、冰、水的导热系数λ空气、λ冰、λ水各不相同，其导热系数的大小关系为______。

[西安建筑科技大学2012年]【答案】λ冰>λ水>λ空气【解析】冰的导热系数最大，水的导热系数次之，空气最小。

三、单选题1．影响材料的吸声性能的主要因素不包括（）。

[中国人民解放军后勤工程学院2013年]A．与声波的方向有关B．与声波的频率有关C．与材料中的气孔有关D．与声音的大小有关【答案】D【解析】材料的吸声性能与声波的方向、声波的频率和材料中的气孔有关。

2．保温隔热材料的导热系数与下列因素的关系，以下不正确的是（）。

A．容量较小的材料，其导热系数也较小B．材料吸湿受潮后，其导热系数减少C．材料的温度升高以后，其导热系数就增大D．对于各向异性的材料，当热流平行于纤维的延伸方向时，其导热系数就增大【答案】B【解析】影响保温隔热材料导热系数的因素有：①构成材料的导热系数受自身物质的化学组成和分子结构影响。

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”。

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、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。

2-8单元1-1、砂类土和粘性土各有那些典型的形成作用？ 【答】土在其形成过程中有各种风化作用共同参与，它们同时进行。

砂类土主要是由于温度变化、波浪冲击、地震引起的物理力使岩体崩解、破碎形成。

粘性土主要是岩体与空气、水和各种水溶液相互作用形成。

2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm 3的环刀内，称得总质量为72.49g ，经105℃烘干至恒重为61.28g ，已知环刀质量为32.54g ，土粒比重为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图，按三相比例指标的定义求解）。

解：3/84.17.2154.3249.72cm g V m =-==ρ%3954.3228.6128.6149.72=--==S W m m ω 3/32.17.2154.3228.61cm g V m S d =-==ρ 069.149.1021.11===S V V V e 2-3、某原状土样的密度为1.85g/cm 3，含水量为34%，土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）。

解：（1）VV m WV s sat ρρ⋅+=W S m m m += SW m m =ω 设1=S m ρω+=∴1VW S S S V m d ρ=WS W S S S d d m V ρρ⋅=⋅=∴1()()()()()()3W S S WS SW W satcm /87g .1171.20.341171.285.1d 11d 11d 111d 11111=+⨯+-⨯=++-=+++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+-++=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-++=∴ρωρωρωρωρρωρρωρρρωρW S d 有（2）()3'/87.0187.1cm g VV V V V V V m V V m W sat W V Ssat WV W V W S S W S S =-=-=+-=-+-=-=ρρρρρρρρρ （3）3''/7.81087.0cm kN g =⨯=⋅=ργ 或3'3/7.8107.18/7.181087.1cmkN cm kN g W sat sat sat =-=-==⨯=⋅=γγγργ2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm 3，含水量9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e 和相对密实度Dr ，并评定该砂土的密实度。