土木工程材料叶青课后答案.docx

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土木工程材料叶青课后答案

《土木工程材料》课程教学指导书

简写版

Ⅰ《土木工程材料》课程教学大纲

1.课程的性质、目的和任务

本课程是土木工程类专业学生的专业基础课，它与公共基础课及专业紧密衔接，起着承上启下的作用。

本课程的教学目的在于使学生掌握主要土木工程材料的性质、用途和使用方法以及检测和质量控制方法，并了解土木工程材料的性质与材料结构的关系，以及性能改善的途径。

通过本课程的学习，应能针对不同工程合理选用材料，并能与后续课程密切配合，了解材料与设计参数及施工措施选择的相互关系。

2.考试目的与要求

主要检验对土木工程材料基本性质及各项特性的掌握程度，以及对材料性质的影响因素，合理选用土木工程材料的要求及实验检验方法的掌握程度。

要求：

概念明确；分析讨论切题；基本计算方法准确，数据处理符合标准。

每一章节中要求“（重点）掌握”部分为重点，占考试内容的主要部分。

“一般掌握”部分以基本概念为主。

“了解”部分主要是拓宽土木工程材料的知识面。

3.课程的基本要求

§0绪论

了解土木工程材料的发展、地位、分类和标准等。

熟练掌握数值修约规则。

§1土木工程材料的基本性质

1.熟练掌握土木工程材料的基本力学性质。

2.掌握土木工程材料的基本物理性质、测定和计算方法。

3.掌握土木工程材料的耐久性基本概念。

4.了解土木工程材料的基本组成、结构和构造，了解组成、结构和构造与材料性能的关系。

通过材料基本性质的学习，要求了解材料科学的一些基本概念，并掌握材料各项基本力学性质、物理性质、化学性质、耐久性质等材料性质的意义，以及它们之间的相互关系和在工程实践中的意义。

§2石材

1.了解岩石的形成与分类，了解常用的天然岩石。

2.了解岩石的技术性质、加工类型和选用原则。

§3气硬性胶凝材料

1.了解石膏、石灰、水玻璃等气硬性胶凝材料的硬化机理、性质及使用要点。

2.了解石膏、石灰、水玻璃的主要用途。

§4水泥

1.熟悉硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其与水泥性能之间的关系，了解通用硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化机理，熟练掌握通用硅酸盐水泥的技术性能要求、检测方法及选用原则。

2.了解其他水泥品种及其性质和使用特点。

（自学）

§5水泥混凝土

1.掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用（包括砂、石、水泥、水、掺合料及外加剂）；熟练掌握各种组成材料各项性质的要求，测定方法及对混凝土性能的影响。

2.熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。

3.熟练掌握硬化混凝土的力学性质，变形性质和耐久性质及其影响因素。

4.熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。

5.了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。

（自学）

6.了解其它品种混凝土的特性及应用。

（自学）

§6砂浆

1.掌握砌筑砂浆的性质、组成、检测方法及其配比设计方法。

2.熟悉抹面砂浆的主要品种性能要求。

了解其他砂浆。

§7聚合物材料（建筑塑料、涂料与胶粘剂）

1.熟悉合成聚合物材料的性能特点及主要聚合物材料的品种。

2.熟悉土木工程中合成聚合物材料的主要制品及应用（包括塑料及其型材、涂料、粘结剂等）。

§8沥青材料和防水材料

1.掌握沥青材料的基本组成，工程性质及测定方法，了解沥青的改性及主要沥青制品及其用途。

2.掌握防水材料的主要类型及性能特点。

§9热拌沥青混合料

熟悉沥青混合料的组成材料、组成结构、矿质混合料的组成设计、热拌沥青混合料的配合比设计。

§10建筑钢材

1.了解建筑钢材的冶炼、加工与分类。

2.重点掌握建筑钢材的力学性能和工艺性能，掌握化学成分对钢材性能的影响。

3.了解建筑钢材的强化机理及强化方法。

4.重点掌握土木工程中常用建筑钢材的分类及其选用原则。

§11墙体与屋面材料

1.掌握常用砌体材料（烧结普通砖、多孔砖和空心砖）的性质和应用特点。

2.了解其它墙体与屋面材料。

§12木材（自学）

1.了解木材的宏微观结构；

2.掌握木材的物理、力学性能，了解防腐、防火措施。

3.了解木材的应用。

§13绝热材料与吸声材料

1.了解保温、隔热材料的主要类型及性能特点。

2.了解吸声、隔声材料的主要类型及性能特点。

§14其它土木工程材料

1.掌握装饰材料的基本功能与选择

2.了解装饰用面砖、板材、玻璃、卷材和涂料。

§15土木工程材料试验（下列试验必做）

1.水泥标准稠度用水量测定、安定性检验和水泥胶砂强度。

2.砂的筛分析、表观密度和堆积密度实验。

3.混凝土的拌制、和易性、体积密度、抗压强度和配合比确定实验。

4.砖抗压强度实验（演示）。

5.钢筋拉伸实验（演示）。

6.沥青三大指标实验。

7.沥青混合料（演示）。

Ⅱ《土木工程材料》辅导材料

§0绪论

例题0-1：

全数值比较法和修约值比较法的示例与比较

项目

极限数值

测定值或其计算值

按全数值比较是否符合要求

修约值

按修约值比较是否符合要求

中碳钢的硅的质量分数%

≤0.5

0.452

符合

0.5

符合

0.500

符合

0.5

符合

0.549

不符合

0.5

符合

0.551

不符合

0.6

不符合

盘条直径mm

10.0±0.1

（不含－0.1）

9.94

符合

9.9

不符合

9.86

不符合

9.9

不符合

10.06

符合

10.1

符合

10.05

符合

10.0

符合

例题0-2：

现测得普通水泥的28d抗折破坏荷载分别为：

3330、3800、4000N。

试计算抗折强度。

解：

抗折强度（计算精确至0.1MPa）测定结果取三块试样的平均值，当三个强度值中有超过平均值的±10％时，应予剔除后再取平均值作为抗折强度实验结果。

Ff/N

3330

3800

4000

ff/MPa

7.8

8.9

9.4

f3平均=8.7。

（9.4－8.7）/8.7=8.04%=8%＜10%，（8.7－7.8）/8.7=10.34%=10%≤10%。

没有超过10％

结果

28d抗折强度=8.7MPa

ff=1.5FfL/（bh2）=1.5Ff×100/（40×402）=1.5×3330×100/（40×402）=7.8MPa

§1土木工程材料的基本性质

例题1-1：

当某一材料（如烧结粘土砖）的孔隙率及孔隙特征发生变化时，下表内的其它性质将如何变化（用符号填写：

↑增大，↓下降，=不变，？

不定）？

孔隙率P

密度

体积密度

强度

吸水性

吸湿性

抗冻性

抗渗性

导热性

吸声性

P↑

=

↓

↓

↑

↑

↓

↓

↓

↑

P

一定

PK↑

=

=

↓

↑

↑

↓

↓

↑

↑

PB↑

=

=

↑

↓

↓

↑

↑

↓

↓

例题1-2：

某岩石的密度为2.70g/cm3，孔隙率为1.9%；今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为1450kg/m3，空隙率为45.9%。

试求此岩石的体积密度和碎石的表观密度。

解：

由孔隙率P=1－ρ0/ρ=1－ρ0/2.70=1.9%，得此岩石的体积密度ρ0=2.65g/cm3，

由空隙率P’=1－ρ’0/ρ’=1－1450/ρ’=45.9%，得此碎石的表观密度ρ’=2680kg/m3。

例题1-3：

某石材在气干、绝干（105℃烘干）、水饱和条件下测得的抗压强度分别为74、80、65MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。

解：

软化系数=65/80=0.81不能用于水下工程

土木工程中将K软＞0.85的材料，称为耐水材料。

在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，必须选用K软＞0.85的材料。

例题1-4：

称取堆积密度为1480kg/m3的干砂300g，将此砂装入500mL的容量瓶（已有约250mL水）内，并排尽气泡，静止24h小时后加水到刻度，称得总重量为850g；将瓶内砂和水倒出，再向瓶内重新注水到刻度，此时称得总重量为666g。

再将砂敲碎磨细过筛（0.2mm）烘干后，取样55.01g，测得其排水体积V排水为20.55cm3。

试计算该砂的空隙率。

解：

密度ρ=m/V=55.01/20.55=2.68g/cm3，ρ’=300×1/（300+666-850）=2.59g/cm3，

空隙率P’=1－ρ’0/ρ’=1－1.48/2.59=42.9%。

例题1-5：

今有湿砂（湿润状态）100.0kg，已知其含水率为8.8％，则其干燥质量是多少？

解：

由W含=（m含－m）/m得到，m=m含/（1+W含）=100.0/（1+8.8%）=91.9kg。

例题1-6：

材料的孔隙和体积形式有哪几种？

材料各密度与孔隙之间有什么关系？

答：

材料的孔隙形式：

①按孔隙尺寸大小，分为微孔、细孔和大孔三种；②按孔隙之间是否相互连通，分为孤立孔和连通孔；③按孔隙与外界是否连通，分为与外界连通的开口孔和与外界不连通的闭口孔。

材料的体积形式：

①材料绝对密实体积，②材料绝对密实体积＋闭口孔隙体积，③自然状态下的体积，④散粒状材料的总体积。

材料各密度与孔隙之间有什么关系

密度ρ=m/V；材料绝对密实体积，无孔。

表观密度（例如，砂的表观密度）ρ’=m/（V+VB）=m/V排；材料绝对密实体积＋闭口孔隙体积。

（毛）体积密度（例如，砖的表观密度）ρ0=m*/（V+VB+VK）；自然状态下的体积。

松堆密度ρ0’=m*/（V+VB+VK+VV）；散粒状材料的总体积。

例题1-7：

什么是材料的耐水性，用什么表示？

在材料选用时有什么要求？

答：

材料长期在饱和水作用下，强度不显著降低的性质称为耐水性。

用软化系数表示。

土木工程中将K软＞0.85的材料，称为耐水材料。

在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，必须选用K软＞0.85的材料。

用于受潮较轻或次要结构物的材料，其值不宜＜0.75。

例题1-8：

什么是材料的导热性？

用什么表示？

如何利用孔隙提高材料的保温性能？

答：

材料传导热量的能力称为导热性。

用导热系数表示。

导热系数与材料的物质组成、微观结构、孔隙率、孔隙特征、湿度、温度和热流方向等有着密切的关系。

由于密闭空气的导热系数很小（0.023W/（m.K）），当材料的孔隙率较大并多数为细小的闭口孔时，其导热系数较小；但当孔隙粗大或贯通时，由于对流作用，材料的导热系数反而增加。

例题1-9：

什么是材料的强度和强度等级？

影响材料强度的因素有哪些？

答：

材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度，并以单位面积上所能承受的荷载大小来衡量。

由于各种材料的强度差别甚大，在土木工程材料中按其强度值的大小所划分的若干个等级，即为强度等级。

影响材料强度的主要因素：

①材料的组成，②材料的结构，③含水状态，④温度，⑤试件形状和尺寸，⑥加荷速度，⑦试件表面性状。

例题1-10：

什么是材料的耐久性？

通常用哪些性质来反映？

答：

材料的耐久性是指在环境的多种因素作用下，能经久不变质、不破坏，长久地保持其性能的性质。

通常用诸如抗冻、抗渗、抗碳化、抗风化、抗老化、大气稳定、耐化学腐蚀性等来反映。

此外，材料的强度、抗渗性、耐磨性等与材料的耐久性有着密切的关系。

例题1-11：

材料的宏观构造对其性质有什么影响？

答：

材料的构造是指材料的宏观组织状况，是指具有特定性质的材料结构单元相互组合和搭配的情况。

如具有特定构造的蜂窝板，是由不同性质的材料经特定组合而形成的一种复合材料，这种构造赋予蜂窝板良好的隔热保温、隔声吸声、坚固耐久等整体功能和综合性质。

例题1-12：

今有一种粗骨料的干燥质量为1000g、在水中（吸水饱和）的