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1、土木工程材料复习题答案13页精选文档土木工程材料复习题参考答案第一节 概述简答题1. 材料的分类方法有哪些？答：按物质的属性（金属、无机非金属、有机、复合材料），按应用领域（航空航天材料、信息材料、生物材料、能源材料、轻纺材料、建筑材料等），按作用（结构材料，功能材料），按发展历史（传统材料，新型材料）。2. 玻璃、复印纸、钢筋混凝土各属于哪类材料？答：无机非金属、有机、复合材料。3. 材料科学的基本原理？举例说明。答：材料的组成、结构决定其性能。例：混凝土材料，通过调整原材料品种及配合比，可以获得具有不同强度、表观密度等性质的混凝土；通过抽孔、引气等措施改变其宏观结构，可改变其表观密度、渗透

2、性等性质；通过控制微裂缝、水化程度，可改变其强度。4. 开发新材料的基本思路？答：新材料可分为两类:一类是设法将以前从未结合在一起的元素结合成新材料；另一类是改进现有的材料。改进现有的材料可以有多种思路：根据使用的要求；工艺手段的进步；材料仿生；材料的复合化；材料设计。5. 选用材料的基本原则？答：在选用材料的时候，应该充分了解有关材料的性能、工程应用的要求，再综合考虑各方面因素，做出有利于全局和长远发展的决定。在满足使用要求的基本前提下，做到物尽其用。6. 建筑材料的分类？答：按组成，建筑材料分为金属、无机非金属、有机材料三大类以及它们的复合材料。按功能，分为结构材料、功能材料。按应用范围，

3、分为砌体材料、墙体材料、屋面材料、路面材料等。7. 我国技术标准的分级？答：我国的技术标准分为四级：国家标准（GB）、行业标准（建材JC，建工JG，交通JT，等等）、地方标准（DB）、企业标准（QB）。8. 建筑材料学科的研究内容？答：材料性能研究及改进，产品开发，材料加工技术，材料检测技术，材料变形与断裂的理论研究，规范及标准，计算机技术等跨行业技术的融合。最终目标是按指定性能设计和制造新型材料。9. 材料的组成是如何影响其性能的？答：对于材料研究而言，原子是材料的基本组成单位。原子间键合力的强弱，决定了材料的强度、熔点、导电性等性能。原子量的大小，决定了材料的密度。原子的外层电子，决定了材

4、料的化学活性。10. 材料的结构是如何影响其性能的？答：材料的宏观结构（孔结构、构造）与其强度、渗透性、保温性能等密切相关，在材料加工、材料宏观物理力学性能计算等方面有所应用；材料的细观结构（相组织、微裂缝等）与其使用性能（老化、断裂等）密切相关；材料的微观结构（晶体、非晶体）与其物理力学性能（强度、硬度、弹塑性、导热性等）密切相关。11. 材料的性能与使用性能有何关系？答：材料在使用过程中，受到外加荷载、环境介质的作用，随着时间的增长，材料的组成、结构将发生变化，从而造成性能变化。所以，材料的性能与材料的使用性能有联系、又有区别。可以这样理解，材料的性能表示“标准状态”下、某一时刻的测试结果

5、；材料的使用性能表示“实际使用条件”下、随着时间变化而造成的材料组成、结构的变化。12. 与变形有关的材料性能包括哪些？答：弹性、塑性、粘性、蠕变、粘弹性、流变性、屈服、刚度、能量吸收等。13. 与断裂有关的材料性能包括哪些？答：脆性、韧性、冲击、疲劳、腐蚀等。14. 材料检测技术的内容答：在材料研究过程中，涉及的检测技术主要有：形貌观察、结构测定、化学成分分析、物理性能测定、力学性能测定、化学性能测定。15材料科学的基本原理？举例说明。答：材料的组成、结构决定其性能。例：混凝土材料，通过调整原材料品种及配合比，可以获得具有不同强度、表观密度等性质的混凝土；通过抽孔、引气等措施改变其宏观结构，

6、可改变其表观密度、渗透性等性质；通过控制微裂缝、水化程度，可改变其强度。第二节 材料的基本性质简答题1. 材料的密度、表观密度、堆积密度是如何测定的？答：测定密度、表观密度、堆积密度时，重量指干燥至恒重时的重量（否则须注明含水情况）；体积有不同含义：绝对密实状态下，应排除材料中任何孔隙（有孔隙材料应将其磨细、干燥后，用比重瓶测定。）；自然状态下，应包含材料内部孔隙（用排水法测定）；堆积状态下，应包含材料内部孔隙及颗粒间空隙（用容量筒测定）。2. 什么是孔隙特征（也称孔结构）？答：有关材料内部孔隙的大小、形状、数量、分布、连通与否等，统称为孔隙特征。工程上主要指孔的大小及连通性。3. 材料中的孔

7、隙是如何影响材料性能的？答：孔隙率越大，表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、透水性、吸声性，降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能和耐久性。4. 与水有关的材料性能有哪些？答：润湿角，亲水性、憎水性，吸水性（吸水率）、吸湿性（含水率），耐水性（软化系数），抗渗性（渗透系数、抗渗标号），抗冻性（抗冻标号）。5. 与热有关的材料性能有哪些？答：导热性（导热系数，热阻），热容量（比热），热稳定性（热膨胀系数，耐热温度，软化点）等。6. 导热系数受哪些因素的影响？简述原因。答：材料的组成（钢铁比木材易导热）、孔隙率（空气的导热系数很小）、含水率（水的导热系数比空气大）等。7. 与声

8、有关的材料性能有哪些？答：吸声性（吸声系数），隔声性（隔声量）。8. 材料的力学性质有哪些？答：强度，弹性模量，延伸率，徐变（蠕变），韧性，硬度，耐磨性等。9. 脆性材料的特点？答：脆性材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏。脆性材料承受冲击或振动荷载的能力很差。脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度。脆性材料中，裂缝容易扩展。10. 材料的耐久性包括哪些内容？答：耐久性表示材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、破坏的性质。材料在使用过程中所受的破坏作用包括：物理作用（外力、干湿交替、冷热变化、冻融循环）、化学作用（大气和环境水中的酸、碱、盐等有害物质的侵蚀，日光、紫外线的作用等）、

9、生物作用（虫蛀、菌类腐朽）。耐久性是一种综合性质，包括：抗冻性、耐热性、耐光性、大气稳定性、抗化学腐蚀性等。11.材料的宏观结构包括哪些类型？举例说明：如何在材料加工中，利用改变宏观结构来改变材料的性能？答：材料的宏观结构包括：致密结构、多孔结构、纤维结构、层状结构、散粒材料、堆聚结构、复合材料等。例如，将材料加工成多孔结构，可提高保温性能、减轻自重。12土木工程材料的耐久性主要包括哪些性能指标？举例说明：物理作用造成的材料耐久性破坏？答：耐水性、抗渗性、抗冻性、耐候性、耐化学腐蚀性等。 例：干湿交替易使木地板产生翘曲、开裂。13试分析：出厂检验合格的材料，为什么在使用一定时间后，性能会退化？

10、答：材料在使用过程中，受到外加荷载、环境介质的作用，随着时间的增长，材料的组成、结构将发生变化，从而造成性能变化。所以，材料的性能与材料的使用性能有联系、又有区别。填空题1材料的吸水性用 吸水率 表示，耐水性用 软化系数 表示，抗渗性用 渗透系数或抗渗标号 表示，抗冻性用 抗冻标号 表示，导热性用 导热系数 表示。2选用墙体材料时，应选择导热系数较 小 ，热容量较 大 的材料，才能使室内尽可能冬暖夏凉。3普通粘土砖多为开口孔，若增大其孔隙率，则会使砖的密度 不变 ，吸水率 增大 ，抗冻性 变差 ，强度 降低 ，保温性能 提高 。4材料的吸水性主要取决于 孔隙率 及 孔隙特征 。 孔隙率 较大，

11、且具有 细小而又连通 孔隙的材料，其吸水率往往较大。5. 小的闭孔对材料的 保温 、 抗冻 性能有利，对材料的 强度 性能不利。6. 衡量材料抵抗变形能力的指标是 弹性模量 ；衡量材料轻质高强性能的指标 是 比强度 。7. 脆性材料承受 冲击或振动荷载 破坏作用的能力很差。8材料在使用环境中，除受荷载作用外，还会受到周围环境的 物理 、 化学 、 生物 等因素的作用而影响其耐久性。9材料的密实度降低，则其抗冻性 不一定降低 。10 1m3自然状态下的某种材料，质量为2100kg，孔隙体积占25，其密度 是 2.8 g/cm3。11含水率为5的中砂 2000g，其干燥时的质量为 1905 g。1

12、2某材料的表观密度为1800kg/m3，密度为 2000kg/m3，其孔隙率为 10% 。13在工程上， 润湿角大于90度 的材料称为憎水性材料。14衡量材料塑性变形能力的指标是 延伸率 ；衡量材料在潮湿空气中吸 收水分的性能指标是 含水率 。15材料的结构可分为三个层次：宏观结构例如 混凝土中的孔洞 ，细观结构例如 混凝土中的微裂纹 ，微观结构例如 混凝土中的水化产物 。16材料的结构可分为三个层次，宏观结构的尺寸范围在 10-3m以上 ，细观结构的尺寸范围在 10-310-6m ，微观结构的尺寸范围在 10-610-10m 。17从材料组成的角度考虑， 原子间键合力的强弱 ，决定了材料的强

13、度。计算题1 一块普通粘土砖，外形尺寸240*115*53（mm），从室外取来称得重量为2550g，烘干后称得重量为2500g，吸水饱和后称得重量为2900g，其密度为2.7g/cm3。求该砖的表观密度、孔隙率、吸水率、含水率。答：表观密度0 = 2500/（24*11.5*5.3）= 1.709 g/cm3孔隙率 P = (1-1.709/2.7)*100% = 36.7%吸水率 Wm = (2900-2500)/2500*100% = 16%含水率 W含 = （2550-2500）/2500*100% = 2%2 将卵石洗净并吸水饱和后，用布擦干表面，称得重量为1005g，将其装入总重量为

14、1840g的盛满水的广口瓶内，称得重量为2475g，经烘干后称得重量为1000g。该试验可求得卵石的哪些数据？分别是多少？答：吸水率 Wm = (1005-1000)/1000*100% = 0.5%表观密度0 = 1000/（1840+1005-2475）= 2.70 g/cm3第三节 无机气硬性胶凝材料简答题1. 胶凝材料的定义？答：通过自身的物理化学反应，该材料由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒材料或块状材料胶结成一个整体。建筑用胶凝材料按组成分为两大类：有机胶凝材料，无机胶凝材料。无机胶凝材料按硬化条件分为两类：气硬性胶凝材料，水硬性胶凝材料。2. 石膏的分类？答：石膏胶凝材料的种类有：

15、建筑石膏、高强石膏、无水石膏水泥、高温煅烧石膏。建筑工程中最常用的是建筑石膏。3. 石膏的几种名称及其含义？答：生产石膏胶凝材料的原料是：天然二水石膏（又称软石膏或生石膏，主要成分CaSO42H2O，用于生产建筑石膏、高强石膏。）、天然无水石膏（又称硬石膏，主要成分CaSO4，用于生产硬石膏水泥及用作水泥调凝剂。）、化工石膏（含CaSO42H2O的化工副产品，经适当处理后可代替天然二水石膏，如：磷石膏、氟石膏、脱硫排烟石膏等）。石膏胶凝材料包括：建筑石膏（又称熟石膏，主要成分为型半水石膏（ - CaSO4 0.5H2O），高强石膏（又称石膏，主要成分为型半水石膏（ -CaSO4 0.5H2O）

16、 ），无水石膏水泥（又称硬石膏水泥，主要成分为不溶性硬石膏（ CaSO4 ），高温煅烧石膏（又称地板石膏、水硬石膏，主要成分为CaSO4、CaO）。4. 石膏的凝结硬化机理？答：建筑石膏与适量水混合，成为具有一定流动性和可塑性的石膏浆。此时，半水石膏与水反应，生成二水石膏并放出热量。二水石膏从过饱和溶液中不断以胶体微粒析出，半水石膏不断水化，浆体中水分逐渐减少，使浆体失去可塑性，产生凝结；随着水分进一步减少，石膏胶体凝聚并逐渐转变成晶体，晶体长大并相互搭接、交错、连生，使浆体产生强度并不断增长，称为硬化。无水石膏水泥（又称硬石膏水泥）是将硬石膏加入适量激发剂共同磨细所制得。激发剂使不溶性硬石膏

17、遇水后表面生成不稳定的复杂水化物，这些水化物随后分解成二水石膏和含水盐类，二水石膏再不断结晶析出使浆体凝结硬化。5. 建筑石膏的性能特点？答：生产能耗低，凝结硬化快，硬化后体积微膨胀，孔隙率较大，具有调节室内湿度的作用，防火性能良好，耐水性、抗冻性差，塑性变形大，不宜用作结构材料，宜用作室内装饰材料。6. 工业附产石膏有哪些种类？答：按产出行业和品种，我国目前产生的工业附产石膏分为9种：烟气脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、盐石膏、味精石膏、铜石膏、氟石膏、钛石膏、添加剂石膏。7考古发现，古罗马现存建筑上的石灰砂浆强度比现代的石灰砂浆强度高，是否表明古代的石灰砂浆配制技术比现代的好？试分析原因。答

18、：石灰产生强度，包括两方面：结晶、碳化。碳化过程很慢，因此通常忽略不计。而古建筑上的碳化作用显著。8有关石灰的几种名称及其含义？答：生产石灰的原料是：石灰石（有效成分CaCO3）；石灰石经煅烧生成生石灰（有效成分CaO）；煅烧温度过高将生成过火石灰（表面有釉状烧结、密度较大、熟化很慢）；生石灰经消解生成消石灰（即熟石灰，有效成分Ca(OH)2）；消石灰经碳化生成石灰石。9工地上使用生石灰时，为什么要进行熟化？答：生石灰消解时，放出大量的热，同时体积增大12倍。生石灰中存在的过火石灰，消解速度很慢，因此石灰浆在熟化时需陈伏两周以上。10石灰用于墙面抹灰时，为什么一般要掺入砂、纸筋、麻刀等材料？答

19、：石灰在硬化过程中，体积显著收缩，易产生干缩裂缝。第四节 水泥简答题1. 水泥的分类？答：按组成，水泥分为：硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐三大系列水泥。按性能和用途，水泥分为：通用水泥、专用水泥、特种水泥。2. 我国常用的6种水泥是什么？答：我国的常用水泥有6大品种：硅酸盐水泥（型硅酸盐水泥（又称纯硅酸盐水泥，代号P）、型硅酸盐水泥（代号P）、普通硅酸盐水泥（简称普通水泥、普硅水泥，代号PO）、矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥，代号PS）、火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥，代号PP）、粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥，代号PF）、复合硅酸盐水泥（简称复合水泥，代号PC）。3. 水泥的组成？答：水泥由熟

20、料、石膏、混合材磨细而成。硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成：硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）、铁铝酸四钙（C4AF）。4. 什么是活性混合材？答：活性混合材磨细后与石灰、石膏拌合，加水后既能在水中又能在空气中硬化。常用的活性混合材有：粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等。5. 活性混合材的活性如何评价？答：活性混合材的活性成分是CaO、活性SiO2。高炉矿渣的活性用质量系数表征。质量系数=（CaO+MgO+Al2O3）/（SiO2+MnO），质量系数大于1.2的为活性矿渣，小于1.2的为非活性矿渣。实际应用中，以活性指数将粒化高炉矿渣粉分为三级（S75、S95、S105）。活性

21、指数=试验样品（水泥和矿渣粉按质量比1：1组成）与对比样品（42.5号硅酸盐水泥）的同龄期（7天、28天）胶砂（灰砂比1：3，水灰比0.5，40*40*160mm试样）抗压强度之比。按细度、需水量比、烧失量、含水量、三氧化硫含量等质量指标，低钙粉煤灰（CaO含量2500kg/m3），普通混凝土（19002500 kg/m3），轻质混凝土（5001900 kg/m3），特轻混凝土（500 kg/m3）。按用途分为：结构混凝土，保温隔热混凝土，防水混凝土，耐热混凝土，耐酸混凝土，耐油混凝土，防辐射混凝土，海工混凝土，道路混凝土，修补混凝土等几十种。按施工工艺分为：浇注混凝土，碾压混凝土，真空混凝土

22、，喷射混凝土，泵送混凝土，水下浇注混凝土等。按原材料的构成分为：水泥混凝土，硅酸盐混凝土，石膏混凝土，石灰混凝土，粘土混凝土，水玻璃混凝土，沥青混凝土，硫磺混凝土，聚合物混凝土，加气混凝土，纤维混凝土等几十种。按强度分为：普通混凝土（100 MPa）。按拌合物稠度分为：干硬性混凝土（坍落度=0cm，VB30秒），塑性混凝土（坍落度=18cm），大流动性混凝土（坍落度=1015cm），流态混凝土（坍落度16cm）等。按拌合物中水泥用量多少分为：富混凝土、贫混凝土。按配筋情况分为：素混凝土，钢筋混凝土，纤维混凝土，钢管混凝土等。2. 混凝土的组成与结构？答：混凝土的组成材料包括：胶凝材料（水泥、活

23、性混合材）、骨料（砂、石）、增强材料（钢筋、纤维等）、外加剂（减水剂、引气剂、膨胀剂、早强剂等）、水。混凝土是一种堆聚结构的复合材料。砂、石骨料起骨架作用，水泥石起胶结、填充作用，自由水失去后留下孔隙。混凝土的结构包括三个组成部分：水泥石、骨料、过渡区。混凝土的结构具有不均匀性、复杂性。3. 建筑工程对混凝土的基本要求？答：和易性、强度、耐久性、经济性。4. 砂的筛分析有何意义？答：砂的筛分析试验用以测定砂的颗粒级配和粗细程度。砂的颗粒级配表示砂中大小颗粒搭配的情况，用级配区表示（区、区、区）。级配反映了砂的空隙率，级配好指大小颗粒互相填充形成空隙率小的搭配。砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒混

24、合在一起的平均粗细程度，用细度模数表示（细度模数越大，砂越粗）。砂的粗细程度反映砂的比表面积大小。较理想的砂为：含有较多粗颗粒，并以适当的中颗粒及少量细颗粒填充其空隙，则可达到空隙率及总表面积均较小。 用一套孔径为5.00、2.50、1.25、0.630、0.315、0.160mm的标准筛（依次编号1、2、3、4、5、6），从大到小依次由上向下叠起，将500g通过10 mm筛的干砂试样装入最上层筛内，由粗到细依次过筛，称得余留在各筛上的砂重量，由此计算出各筛上的累计筛余百分率（依次为1、2、3、4、5、6），按公式：f = （2+3+4+5+6-5*1）/（100-1）计算出细度模数f（精确至

25、0.01）。为直观，可将筛分析数据以筛孔尺寸为横坐标、累计筛余百分率为纵坐标画出筛分曲线。 5. 粗骨料最大粒径有何限制？答：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4。对于混凝土实心板，骨料最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不得超过50。对于泵送混凝土，骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。对于高强混凝土，粗骨料的最大粒径不宜超过20mm或16mm。对于容量小于0.8 m3的搅拌机，骨料最大粒径不得超过80 mm，以免打烂叶片。6. 砂率的含义？答：砂在骨料中所占比例称为砂率。砂、石配合比例适当，可使砂石混合

26、骨料的空隙率很小（节省水泥）、总表面积较小（减少需水量）、和易性好。7. 混凝土中掺加掺合料的意义？答：混凝土矿物掺合料包括工业废渣（粉煤灰、磨细矿渣、硅粉）、天然岩矿（火山灰、沸石粉）。在混凝土中使用矿物掺合料，最初的目的是为了充分利用天然资源、处理废料、节约水泥，而目前已认识到，它们具有提高混凝土强度、改善和易性、降低水化热、降低渗透性、改善抗冻性和耐腐蚀性等作用。8. 混凝土外加剂的分类？答：按功能分为五类：改善新拌混凝土流变性能（减水剂、泵送剂），调节混凝土凝结硬化性能（早强剂、缓凝剂、速凝剂），调节混凝土含气量（引气剂、加气剂、泡沫剂），改善混凝土耐久性（阻锈剂、防冻剂），为混凝土提供特殊性能（膨胀剂、防水剂）。9. 新拌混凝土的性质？答：混凝土拌合物的性质包括：和易性（工作性）、含气量、水灰比、水泥含量、凝结时间等。和易性是一项综合性