土木工程材料基本性质习题

材料的基本性质
本章提要
本章主要介绍了建筑材料的分类等基本感念，及材料的基本物理、力学、化学性质和有关参数。

名词解释
1．密度、相对密度．
2．表观密度
3．堆积密度
4．密实度
5．孔隙率
6．填充率
7．空隙率
8．亲水性、憎水性
9．吸水性
10．吸水率、质量吸水率、体积吸水率
11．吸湿性
12．耐水性
13．抗冻性
14．抗渗性
15．导热性
16．热容量、比热
17．软化系数
18．保温、隔热、绝热
19．强度、硬度
20．比强度
21．弹性、塑性
22．弹性变形、塑性变形
23．脆性、韧性
是非题
1．将某种含孔的材料，置于不同湿度的环境中，分别测得其ρ，其中干燥条件下的密度最小。

（）
2．具有粗大孔隙的材料，其吸水率较大，具有细微和连通孔隙的材料，其吸水率较小。

（）3．软化系数越小的材料，其耐水性越好。

（）4．吸水率小的材料，其孔隙率也小。

（）5．材料的抗冻性仅与材料的孔隙率有关，与孔隙中的水饱和程度无关。

（）6．材料的孔隙率越大，材料的抗冻性就越差，强度越高。

（）7．材料受潮或冰冻后，其导热系数变小，但如果是粗大或连通的孔隙，尽管孔隙率很大，其导热系数反而增大。

（）8．在进行材料抗压强度试验时，大试件较小试件的试验结果偏大。

（）9．材料在进行强度试验时，加载速度快者较慢者的试验结果偏小。

（）
选择题
1．当材料的润湿边角θ为（）时称增水材料。

（A）>90。

（B）≦90. (C) 0。

2．通常材料的软化系数为（）时，可以认为是耐水的材料。

（A）>0.85 （B）<0.85 (C) =0.85
3. 含水率为5%的砂220kg，将其干燥后砂的重量为（）kg。

（A）209 （B）209.52 （C）210
4. 颗粒材料的密度为ρ，表现密度为ρ0，堆积密度为ρ’则（）。

（A）ρ>ρ’>ρ0 (B) ρ0>ρ>ρ’ (C) ρ>ρ0>ρ’
5．含水率为6%的湿砂重100g，其中含水量（）。

（A）100*6%=6g （B）（100-6）*6%=5.6g （C）100-100/（1+0.06）=5.7g
6. 材质相同的A、B两种材料，已知表现密度ρ0A>ρ0B则A材料的保温性较（）。

（A）好（B）差（C）差不多
填空题
1．材料密度是指材料在_________状态下单位体积的质量，常以________表示。

材料表观密度是指材料在_______状态下单位体积的质量，常以________、_______单位表示。

2．称取堆积密度为1400kg/m3的干砂200g，装入广口瓶中，再把瓶子注满水，这时称为500g，已知空瓶装满水的重量为377g，则该砂的表现密度为________，空隙率为_____。

3．材料的吸水性大小用_______表示，吸湿性大小用______表示。

4．材料的耐水性是指材料在长期饱和水作用下，_____不显著降低的性质。

5．材料的耐水性强弱可以用__________来表示，其值=R饱/R干，材料的耐水性越差，该值越_____。

6．量取10L气干状态下的卵石，称重为14.5kg，又取500g烘干的卵石，放入装有500ml水的量筒中，静置24h后，水面升高为685ml，则该卵石的堆积密度_____、表现密度_____、空隙率_____。

7．同种材料的空隙率越小，材料的强度越_____。

当材料的孔隙率一定时，_____孔隙多，材料绝热性越好。

8．当材料的空隙率增大时，则其ρ_____，ρ0_____，R_____，吸水率_____，抗渗性_____，抗冻性_____，导热性_____。

9．影响材料强度试验结果的主要因素有__________，__________，__________及__________等。

10. 材料抗压强度试验时，大试件测得的强度值偏低，而小试件相反，其原因是__________、
__________。

简答题
1．何谓材料的密度、表观密度和堆积密度？如何计算？
2．何谓材料的密实度和孔隙率？两者有什么关系？
3．材料的亲水性和憎水性在建筑工程中有什么实际意义？在使用上有什么区别？
4．材料的质量吸水率和体积吸水率有何不同？两者存在什么关系？
5．何谓材料的吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性和抗冻性？各用什么指标表示？
6．软化系数是反映材料什么性质的指标？为什么要控制这个指标？
7．弹性材料和塑性材料有何不同？
8．何谓材料的强度？根据外力作用方式不同各种强度如何计算？其单位如何表示？
9．何谓材料耐久性？应包括哪些内容？
10．如何区别亲水性材料和憎水性材料？
11．孔隙率和空隙率有何区别？
12．为什么材料的实际强度较理论强度低许多？
13．建筑物的屋面、外墙、基础所使用材料各应具备哪些性质？
14．影响材料强度测试结果的试验条件有哪些？
15．在有冲击、振动荷载的部位宜使用哪种性质的材料？为什么？
16．当材料自高温下冷却后，有时成为结晶体，有时呈玻璃态，何故？两者在性质上有何不同？
17．影响材料抗渗性的因素有哪些？如何改善材料的抗渗性？
18．影响材料抗冻性的因素有哪些？如何改善材料的抗冻性？
19．材料孔隙内的充水程度（即水饱和度）对材料的抗冻性影响很大，常用它来评估材料的抗冻性，试证明在水饱和状态下水饱和度K s =V sw /V p =V k /V p =P k /P=W v /P 。

20．何谓材料的导热性和热容量？它们用什么表示？有何实用意义？影响导热系数的因素有哪些？
21．某工程需要一高性能保温材料（常温下使用），如何从组成、结构上进行选择？
22．材料的强度与强度等级（或标号）的关系如何？
23．材料的弹性与塑性、脆性与韧性有什么不同？
24．脆性材料、韧性材料有何特点？各适合承受哪种外力？
25．影响材料吸水率的因素有哪些？含水对材料的哪些性质有影响？影响如何？
26．材料的构造与成分对其性质有什么影响？
27．什么是弹性变形、塑性变形？塑性材料是否有弹性变形？
28．什么是材料的抗冻性？
29．何谓材料的耐久性？
30．本章所述各性质之间有何内在联系？互相有何影响？
31．比重试验，对其试验结果的精度要求，有如下几种不同的说法：
要求准确至 0.01g/cm 3
要求计算到 0.01 g/cm 3
要求精确到 0.01 g/cm 3
试问三者的精度要求是否一致？哪一种说法较为妥当？
计算题
1．称取堆积密度为1400kg/cm 3的干砂200g ，装入瓶中，再把瓶子注满水，这时称重为500g ，已知空瓶加满水时的重量为377g ，试求表观密度及空隙率。

2．含水率为5%的砂220kg ，将其干燥，问干砂重多少？
3．普通粘土砖进行抗压试验，浸水饱和后的破坏荷载为224kN ，干燥状态的破坏荷载为248kN （受压面积为mm 120115⨯2）求此砖的软化系数。

4．从室外取来质量为2700g 的一块烧结普通砖，浸水饱和后的质量为2850g ，而绝干时的质量为2600g ，试计算此砖的含水率、质量吸水率、表观密度、孔隙率。

（普通砖标准尺寸为mm 53115240⨯⨯3）。

5．配制砼的卵石，表观密度为3/7.2cm g ，干燥后的堆积密度为3/58.1cm g ，试求卵石的空
隙率。

配制砼时，砂的用量（按松散体积）以卵石空隙体积 1.2倍计算，问每m 3卵石需砂多少m 3？
6．某工地砂、石试样，经干燥后称取砂910g ，碎石936g ，用排水法测其体积分别为364ml 和360ml ，砂和碎石的堆积密度分别为1450 kg/cm 3和1550kg/cm 3，试求：
（1）砂、石的空隙率分别为多少？
（2）若砂正好填满石子空隙，则理论砂率多少？（设砂、石均不吸水，且砂率
g s s P m m m S +=） 7．某石灰岩的比重为3/7.2cm g ，孔隙率为1.2%，将该石灰岩破成碎石，碎石的容重为1.58g/cm 3，
求此碎石的空隙率。

8．设：
A --砂石料烘干后重量（g ）；
B --砂石颗粒吸水饱和后在空气中的重量（g ）；
C --砂石颗粒吸水饱和后在水中的重量（g ）。

试说明： C B A -与C A A
-两者的区别。

（假定颗粒中所有孔隙均能吸水并被水充满）
9．材料相同但尺寸不同的试件（如下图所示），试比较它们在下列条件下所测得的抗压强度值的大小。

（1）当试件直接与压力机加压板接触（加压板的横向变形小于试件的横向变形）时。

（2）当试件端部涂蜡后再放置于压力机加压板之间（蜡的横向变形大于试件的横向变形）时。

（3）比较在（1）（2）条件下，同一尺寸试件的抗压强度值大小。

10．假定材料由原子排列而成，无结构上的任何缺陷，材料的理论抗拉强度（m σ）、表面张力
（r ）、弹性模量（E ）及平衡状态下原子间距（r Q ）之间，有如下关系式： Q m r Er
=σ；已知某种岩石的5107⨯=E kg/cm 2，4103-⨯=Q r cm ，r =4102-⨯ kg/cm ，试估算此种岩石的理论抗拉强度。

而石料的实际强度却远小于这个数值，试说明其原因。