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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。
土木工程材料第二版(湖南大学、天津大学、同济大学、东南大学_合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：密度表观密度强度吸水率搞冻性导热性材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别？答：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。
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。
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，问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：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。
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。
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，是地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。
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。
第六章 砌筑材料6.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】 一、砌墙砖 虽然当前出现各种新型墙体材料，但砖价格便宜，又能满足建筑功能要求，因此，砌墙砖仍是当前主要墙体材料。
目前工程中用砌墙砖按生产工艺分两类，一类是通过焙烧工艺制得，称为烧结砖，另一类是通过蒸养或蒸压工艺制得，称为蒸养砖或蒸压砖。
砌墙砖的形式有实心砖、多孔砖和空心砖。
烧结普通砖 烧结砖 烧结多孔砖和烧结空心砖砌墙砖 蒸养砖混凝土路面砖 主要技术性质普通混凝土小型空心砌块 混凝土砌块的应用砌块 加气混凝土砌块石膏砌块 火成岩 石材的分类 沉积岩变质岩 表观密度吸水性耐水性石材的技术性质 抗冻性砌筑用石材 耐火性抗压强度硬度耐磨性毛石料石石材的应用 石板广场地坪、路面、庭院小径用石材砌筑材料1．烧结砖目前墙体材料使用最多的是烧结普通砖、烧结多孔砖和烧结空心砖。
按生产原料烧结普通砖分为黏土砖、页岩砖、煤矸石砖和粉煤灰砖等几种。
（1）烧结普通砖①生产工艺烧结黏土砖生产工艺过程流程一般是：采土——配料调制——制坯——干燥——焙烧——成品。
焙烧是生产全过程中最重要的环节。
砖坯在焙烧过程中，控制温度是关键，以免出现欠火砖或过火砖。
欠火砖烧成温度过低，孔隙率大，强度变低，耐久性变差。
过火砖烧成温度过高，砖尺寸不规整。
欠火砖色浅，声哑，过火砖色较深、声清脆。
②主要技术性质根据国家标准《烧结普通砖》（GB 5101—2003）规定，烧结普通砖主要技术要求包括尺寸、外观质量、强度等级等，并规定产品中不允许有欠火砖、酥砖和螺旋纹砖，分述见表6-1。
砖的检验方法按照国家标准《砌墙砖试验方法》（GB／T 2542—2003）规定进行。
表6-1 烧结普通砖的主要技术性质③烧结普通砖应用烧结普通砖具有较高强度，多孔结构有良好绝热性、透气性和稳定性。
黏土砖有良好耐久性，原料广泛、生产工艺简单，是应用历史最久、使用范围最广的建筑材料之一。
烧结普通砖主要用作墙体材料，优等品用于清水墙建筑，一等品和合格品用于混水墙建筑。
第三章无机胶凝材料一、名词解释1．水硬性胶凝材料[中国人民解放军后勤工程学院2014年]答：水硬性胶凝材料是指加水拌成浆体后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的无机胶凝材料。
这类材料又通称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。
广泛用于工业与民用建筑、地下、海洋、原子能工程及国防工程等。
2．胶凝材料[中国人民解放军后勤工程学院2013年]答：胶凝材料是指在物理化学作用下能胶结其他材料并从浆状体变成坚硬的具有一定机械强度的物质。
又称胶结材。
可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。
无机胶凝材料按硬化条件可分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料两种。
前者通常称为水泥，它拌水后既能在空气中又能在水中硬化，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、无熟料水泥等；后者只能在空气中硬化，故又称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏、镁质胶凝材料、耐酸胶结料等。
有机胶凝材料如沥青和各种树脂等，是工程建设中品种数量多、应用面宽的最基本的重要建筑材料。
3．过火石灰[中国人民解放军后勤工程学院2015年]答：过火石灰是指烧制过程中因煅烧温度偏高或煅烧时间过长而活性较低的一种石灰。
又称过烧石灰。
表面呈黑灰色，坚硬有裂缝。
氧化钙晶体尺寸较大体积收缩明显，表现密度2.20g/cm3以上。
消化缓慢。
用在建筑物抹灰层和硅酸盐制品中，因继续消化而产生体积膨胀，致使表面剥落或发生涨裂破坏。
4．水泥的终凝时间[中国人民解放军后勤工程学院2015年]答：水泥的终凝时间是指水泥凝结时从加水拌和起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。
中国标准规定，凝结时间测定仪试针垂直自由沉入净浆，当下沉不超过1～0.5mm时为终凝。
普通水泥的终凝时间不得迟于10h。
水泥终凝时间太长，使施工期延长。
5．水泥凝结时间[中国人民解放军后勤工程学院2014年]答：水泥凝结时间是指水泥可塑浆体逐渐固化的过程所需的时间。
水泥加水拌合开始形成具有流动性的粗分散体系，随着水化反应的进行，水化产物不断增多，逐渐形成凝聚结构而固化。
第五章砂浆一、名词解释1．绝热砂浆[中国人民解放军后勤工程学院2014年]答：绝热砂浆是指采用水泥、石灰、石膏等胶凝材料与膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒、陶砂或聚苯乙烯泡沫颗粒等轻质多孔材料，按一定比例配制的砂浆。
绝热砂浆质轻，且具有良好的绝热保温性能。
其导热系数约为0.07～0.10W／（m·K），可用于屋面隔热层、隔热墙壁、冷库以及工业窑炉、供热管道隔热层等处。
如在绝热砂浆中掺入或在绝热砂浆表面喷涂憎水剂，则这种砂浆的保温隔热效果会更好。
2．砌筑砂浆答：砌筑砂浆是指将砖、石材、砌块等粘结成整体以承受荷载的砂浆。
又称砌筑胶砂，它起着粘结砖、石及砌块构成砌体，传递荷载，协调变形的作用。
其强度的大小影响所砌成砌体的承载能力。
常用的有混合砂浆、石灰砂浆和水泥砂浆，其强度等级为M2.5、M5、M7.5、M10、M15及M20。
二、填空题1．建筑砂浆的强度与所使用的底面有很大关系，用于不吸水底面的砂浆强度，主要取决于水泥强度和______。
[西安建筑科技大学2014年]【答案】水灰比【解析】用于不吸水底面（如密实的石材）的砂浆抗压强度，与混凝土相似，主要取决于水泥强度和水灰比；用于吸水底面（如砖或其他多孔材料）的砂浆，即使用水量不同，但因底面吸水且砂浆具有一定的保水性，经底面吸水后，所保留在砂浆中的水分几乎是相同的，因此砂浆的抗压强度主要取决于水泥强度及水泥用量，而与砌筑前砂浆中的水灰比基本无关。
2．评定砂浆保水性优劣的指标是______。
[西安建筑科技大学2013年]【答案】砂浆保水率和分层度【解析】砂浆的保水性可用保水率和分层度来检验和评定。
分层度大于30mm的砂浆，保水性差，容易离析，不便于保证施工质量；分层度接近于0的砂浆，其保水性太强，在砂浆硬化过程中容易发生收缩开裂。
3．建筑水泥砂浆硬化体抗压强度试验时，采用尺寸为______的立方体试件，在______，相对湿度______条件下（填具体的温湿度条件），养护______天，取抗压强度平均值确定。
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。
