土木工程材料(湖南大学、天津大学、同济大学、东南大学-合编)课后习题答案

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。

水泥生产硅酸盐水泥的主要原料有哪些？答：生产硅酸盐水泥的主要原料有石灰质原料和黏土质原料两大类，此外再辅助以少量的校正原料。

石灰质原料可采用石灰石、泥灰岩、白垩等，主要提供 CaO。

黏土质原料可采用黏土、黄土、页岩等，主要提供 SiO2 、Al2O3 、以及少量的 Fe2O3。

为什么在硅酸盐水泥的时候要掺入适当的石膏？答：石膏有缓凝剂的作用，缓解水泥凝结。

简述硅酸盐水泥的主要矿物成分及其对于水泥性能的影响答：硅酸三钙（凝结硬化速度快，水化放热量多，强度高）、硅酸二钙（凝结硬化速度慢，水化放热量慢，强度早期低、后期高）、铝酸三钙（凝结硬化速度最快，水化放热量最多，强度低）、铁铝酸四钙（凝结硬化速度快，水化放热量中等，强度低）硅酸盐水泥的主要水化产物有哪几种？水泥石的结构如何？答：主要有凝胶和晶体两类，凝胶又水化硅酸钙、水化铁酸钙；晶体有氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。

水泥石结构有水泥水化产物、未水化完的水泥颗粒、孔隙和水。

简述水泥细度对于水泥性质的影响，如何检验？答：细度是指水泥颗粒的粗细程度，颗粒越细，与水反应的表面积就越大，因而水化反应较快且较完全，早期强度和后期强度都较高，但在空气中的硬化收缩性较大，磨细成本也较高。

水泥颗粒过粗，则不利于水泥活性的发挥。

主要用筛选法和比表面积（勃氏法）检验。

造成硅酸盐水泥体积安定性不良的原因有哪几种？如何检验？答：一般由于熟料中所含游离氧化钙过多，也可能是由于熟料中游离氧化镁过多或水泥中石膏过多所致。

用煮沸法检验，测试方法可用饼法或雷氏法。

简述硅酸盐水泥的强度发展规律以及影响因素答：水化时间越久，强度越大，28 天时强度约约三天时的两倍。

水泥的强度主要取决于水泥的矿物组成和细度。

在下列的混凝土工程中应分别选用哪种水泥，并说明理由A.紧急抢修的工程或军事工程B.高炉基础C.大体积混凝土坝和大型设备基础D.水下混凝土工程E.海港工程F.蒸汽养护的混凝土预制构件G.现浇混凝土构件H.高强混凝土I.混凝土地面和路面J.冬季施工的混凝土K.与流水接触的混凝土L.水位变化区的混凝土M.耐热接触的混凝土N.有搞渗要求的混凝土答：根据教材中所述各种水泥的性质及其应用范围，以上各项混凝土工程中，应分别选用的水泥为：A ．选用高铝潺潺经，快硬水泥。

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）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：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。

例如花岗岩、辉绿岩、火山首凝灰岩等。

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ρ：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。

⼟⽊⼯程材料课后习题及答案⼟⽊⼯程材料课后习题答案⼟⽊⼯程材料概述及基本性质思考题与习题：⼀、填空1、建筑材料按化学成分可分为有机材料、⽆机材料、复合材料三⼤类。

2、建筑材料按使⽤功能可分为结构材料、功能材料两⼤类。

3、我国建筑材料标准分为：国家标准、部委⾏业标准、地⽅标准、企业标准四类，国家标准代号为： GB ，企业标准代号为Q 。

4、材料标准表⽰由标准名称，标准分类，标准编号，颁布年份四部分组成。

5、《蒸压加⽓混凝⼟砌块》（GB/T11969－1997）中，各字母和数字的含意为：GB : 国家标准， T : 推荐标准，11969 : 标准编号，1997 : 颁布年份。

6、某材料的密度为 2.5，表观密度为 1.8，该材料的密实度为 72% ，孔隙率为28% 。

7、⽔可以在材料表⾯展开，即材料表⾯可以被⽔浸润，这种性质称为材料的亲⽔性。

8、材料的吸⽔性⼤⼩⽤吸⽔率表⽰，吸湿性⼤⼩⽤含⽔率表⽰。

9、含⽔率为5％的湿砂1000g中，含⼲砂 952.38 g，⽔ 47.62 g。

10、材料的耐⽔性⽤软化系数表⽰，耐⽔材料的K R≥ 0.85 。

11、⼀般来说，材料含⽔时⽐其⼲燥时的强度低。

12、墙体受潮后，其保温隔热性会明显下降，这是由于材料受潮后导热系数明显增⼤的缘故。

13、当某材料的孔隙率增⼤时，下表中的性质将如何变化。

（增⼤↑，下降↓，不变－，不定？）14、某钢材直径10mm，拉伸破坏荷载为31.5KN，该钢材的抗拉强度为 401.07MPa 。

15、材料的弹性模量反映了材料抵抗变形的能⼒。

16、材料在使⽤环境中，除受荷载作⽤外，还会受到物理作⽤、化学作⽤和⽣物作⽤等周围⾃然因素的作⽤影响其耐久性。

⼆、是⾮判断题（对的打∨，错的打×）1、含⽔率为2％的湿砂重100g，其中⽔的重量为2g。

（）2、热容量⼤的材料导热性⼤，受外界⽓温影响时室内温度变化较快。

（）3、材料的孔隙率相同时，连通粗孔⽐封闭微孔的导热系数⼤。

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%。

《土木工程材料》复习思考题参考答案第1章 复习思考题一、填空题1. 宏观，细观，微观2. 51.53. 小，大4. 最大冻融循环次数5. 软化系数，0.85二、选择题1. B ；2. A ；3. D ；4. C ；5. B ；6. D三、简答题1．答：当某种材料的孔隙率增大时，下表内其他性质如何变化？（用符号表示：↑增大、↓下降、─不变、？不定）2. 答：脆性材料——在外力作用下达到破坏荷载时的变形值很小，破坏时有突发性；抗压强度远大于抗拉强度，可高达数倍甚至数十倍；承受冲击或震动荷载的能力很差，适宜承受静压力，用于受压部位。

韧性材料——在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大能量，同时产生较大变形，特别是塑性变形大，破坏前有明显预兆；抗拉强度接近或高于抗压强度。

适合承受拉力或动载，对于承受冲击荷载和有抗震要求的结构，应具有较高的韧性。

3. 答：提高材料的耐久性，对保证工程结构长期处于正常使用的状态，减少维护费用，延长使用年限、节约材料，具有十分重要的意义。

材料的耐久性与其抗渗性有直接关系，改善抗渗性的措施均有利于提高材料的耐久性。

如生产制备材料时，尽量增大其密实度，提高强度；改善内部孔隙结构，减少连通性孔隙；做好防水措施，对于亲水性材料，表面用憎水材料覆盖或涂层等。

四、计算题1．解：填充1m 3卵石需用砂子的体积大小等于卵石的孔隙体积。

//001550(1)100%(1)100%41.5%2650g P ρρ=-⨯=-⨯= /31.0*0.415s g V P m ==2．一块烧结普通砖的外形尺寸为240mm ⨯115mm ⨯53mm ，吸水饱和后重2940g ，烘干至恒重为2580g 。

将该砖磨细并烘干后取50g ，用李氏瓶测得其体积为18.58 cm 3。

试求该砖的密度、表观密度、孔隙率、质量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。

解：砖的密度：350 2.69/18.58m g cm V ρ=== 砖的表观密度：3002580 1.76/2411.5 5.3m g cm V ρ===⨯⨯ 砖的孔隙率：0 1.76(1)100%(1)100%34.6%2.69P ρρ=-⨯=-⨯= 砖的质量吸水率：129402580100%100%14.0%2580m m m w m --=⨯=⨯= 砖的开口孔隙率：360100%24.6%2411.5 5.3k v P w ==⨯=⨯⨯ 砖的闭口孔隙率：34.6%24.6%10.0%b k P P P =-=-=3． 解：① 甲材料的孔隙率：0 1.4(1)100%(1)100%48.1%2.7P ρρ=-⨯=-⨯= 体积吸水率： 0140017%23.8%1000V m w W W ρρ==⨯=② 设乙材料的总体积为1m 3，则吸收水的体积为0.462m 3。

《土木工程材料》习题与难题解答1简答题1 测定含大量开口孔隙的材料表观密度时，直接用排水法测定其体积，为何该材料的质量与所测得的体积之比不是该材料的表观密度？解答：表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量.所谓自然状态下的体积包含材料内的孔隙。

而直接将含大量开口孔隙的材料放入水中,部分水进入材料的开口孔隙中，故，所测得的体积已不是材料在自然状态下的体积。

正确的做法是将材料表面涂蜡将其密封，然后方能用排水法测定其自然状态下的体积。

2相同组成材料的性能为何不一定是相同的？解答：例如同是二氧化硅成分组成的材料，蛋白石是无定型二氧化硅,石英是结晶型二氧化硅。

它们的分子结构不同，因而它们的性质不同。

3 孔隙率越大，材料的抗冻性是否越差？解答：材料的孔隙包括开口孔隙和闭口孔隙两种，材料的孔隙率则是开口孔隙率和闭口孔隙率之和.材料受冻融破坏主要是因其孔隙中的水结冰所致。

进入孔隙的水越多，材料的抗冻性越差。

水较难进入材料的闭口孔隙中。

若材料的孔隙主要是闭口孔隙,即使材料的孔隙率大，进入材料内部的水分也不会很多。

在这样的情况下，材料的抗冻性不会差.名词解释1 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。

填空题1 材料的吸湿性是指材料在＿空气中吸收水分＿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＿冻融循环次数＿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＿亲水性＿。

选择题1 孔隙率增大，材料的＿B＿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＿.A 吸水性B 吸湿性C 耐水性D 渗透性判断题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。

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。