土木工程材料题目解答

目 录

第一章 土木工程材料的基本性质 ................................................................................................. 2 第二章 金属材料 ............................................................................................................................. 5 第三章 石材 ..................................................................................................................................... 8 第四章 无极气硬性胶凝材料 ......................................................................................................... 9 第五章 水泥 ................................................................................................................................... 11

第一章 土木工程材料的基本性质

1-1 名词解释

1)密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 2)表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量。 3)堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。 4)孔隙率：材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。

5)空隙率：散粒材料堆积体积中，颗粒间孔隙体积所占的百分率。 6）质量吸水率:材料在吸水饱和时，内部所吸水分的质量占材料干质量的百分率；体积吸水率:材料在吸水饱和时，其内部所吸水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。

7）含水率:材料内部所含水量的质量占材料干质量的百分率。

8）比强度:按单位体积质量计算的材料强度指标，其值等于材料强度与其表观密度之比。

1-2其石灰岩的密度为2.62g/cm3，孔隙率为1.20%，今将该石灰岩破碎成碎石，其堆积密度为1580kg/m3，求碎石的表观密度和空隙率。

?=已知：

mm'?0='=1580kg/m3。P0?(V0?V)/V0?100%=1.20%，=2.62g/cm3，

V0V'''求?0?m/V0，P0?(V0?V)V0

解 V0=1mV，V0'='； (1-P0)?0?0?m(1-P0)/V=?(1-P0)?2.59g/cm3

'?0P?(V?V)/V=1-V/V=1-?39%

?0'0'0'0'01-3一块烧结普通砖的外形尺寸为240mm×115mm×53mm，吸水饱和后为2940g。烘干至恒重为2580g，今将该砖磨细并烘干后取出50g用李氏瓶测得其体积为18.58cm3.求该砖的密度，表观密度，孔隙率，质量吸水率，开口孔隙率及闭口的孔隙度。

表观体积V0=24?11.5?5.3=1462.8cm， 密度?=m50==2.691g/cm3， V18.5833表观密度?0?m/V0=2580/1462.8=1.764g/cm，

孔隙率P0?1-V/V0=(1-?0/?)?100%=34.6%， 质量吸水率Wm?mb-mgmg?100%?2940-25802580?100%?13.95%

开口孔隙率Pkk=

VkkVwmw1===Wv 式中Vkk-材料开口孔隙体积， V0V0?wV0Pkk=VkkVwmb-mg12940-25801====24.6%， V0V0?wV011462.8VbkV0-V-Vkk?VV==1--kk=1-0-Pkk式中：Vbk-材料闭口孔隙V0V0V0V0?闭口孔隙率Pbk=体积。

Pbk=VbkV0-V-Vkk?VV1.764==1--kk=1-0-Pkk=1--0.246=9.8%。 V0V0V0V0?2.6911-4称河砂500g,烘干至恒重时质量为494g,求此河砂含水率。

Wh?ms-mgmg?100%?500-494494?100%?1.21%。

1-5某材料的体积吸水率为10%，密度为3.0g/cm3,烘干后的表观密度为1500kg/m3。求该材料的质量吸水率，开口空隙率，闭口孔隙率，并评估该材料的抗冻性。

已知：体积吸水率：

mb-mg1mw+mg-mg1mw1Wv=== （1）

V0?wV0?wV0?wmb-饱和状态材料质量，mg-干燥状态材料质量，?w-水的密度，V0-材料自然状

态体积。 密度：?=mgV （2），

V-干燥材料在绝对密实状态下的体积。 表观密度（体积密度）：?0=mgV0 （3）

求：质量吸水率，开口孔隙率，闭口孔隙率。 质量吸水率：Wm=mb-mgmg?100%=mw+mg-mgmg=mw （4）， mg由式（1）： mw=WvV0?w ，由式（3）mg=V0?0，带入式（4）： 得到 Wm=mwWvV0?wWv?w==。 mgV0?0?0V0=V+Vbk+Vkk

Vbk-材料闭口孔隙体积， Vkk-材料开口孔隙体积。

开口孔隙率Pkk=VkkVwmw1===Wv V0V0?wV0VbkV0-V-Vkk?VV==1--kk=1-0-Pkk V0V0V0V0?闭口孔隙率Pbk=或Pbk=VbkV0-V-VkkV0-VVkk==-=P0-Pkk。 V0V0V0V01-6影响材料的吸水性的主要因素有哪些？材料含水对其哪些性质有影响？影响如何？

答：材料的吸水性与材料本身亲水还是憎水有关，也与其孔隙率的大小及孔隙特征有关。材料含水对其表观密度、导热性、抗冻性、强度等性质有影响。它使材料的表观密度增加、导热性增大，强度降低，抗冻性变差等。（展开解释） 1-7石灰岩的密度和石灰岩碎石的表观密度有何不同？天然含水量的大小对碎石的表观密度是否有影响？为什么？

答：石灰岩的密度是指石灰岩干燥材料的质量与绝对密实状态体积的比值。石灰岩碎石的表观密度是指石灰岩碎石材料自然状态质量与体积的比值。

天然含水量的大小对碎石的表观密度有影响。天然含水量越大，一般情况下表观密度越大，自然状态下单位体积的质量会变大；当然达到饱和状态下自然体积也会变化。

第二章 金属材料

2-1 含碳量对热轧碳素钢性质有何影响

碳是决定钢材性能的主要元素，它对钢材的强度、塑性、韧性等机械力学性能。当碳含量在0.8%以下时，随着碳含量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降；但当碳含量大于10.%时，随着碳含量增加，钢材的强度反而下降，这是由于呈网状分布于珠光体晶界上的渗碳体，使钢变脆。钢中碳含量增加，还会使钢的可焊性变差，冷脆性和时效敏感性增加，使得钢耐候性变差。 2-2 钢材中的有害化学元素主要有哪些，它们对钢材的性能各有何影响？

硫：降低钢材机械性能，使得钢材可焊性，冲击韧性，疲劳性和耐腐蚀性降低，另外还存在对钢铁在1000摄氏度以上进行锻打的时候，会导致热脆（开裂）（高温热脆）。

磷：主要溶于铁素体起强化作用。磷含量增加，钢材的强度和硬度增加，塑性和韧性显著降低。特别温度越低，对塑性和韧性的影响越大，从而加大钢材的冷脆性（低温冷脆）。

氧：主要存在于非金属夹杂物中，少量溶于铁素体内。非金属夹杂物显著降低钢材的机械性能，特别是韧性，氧有促进时效倾向的作用。同时造成钢材低熔点和钢的可焊性变差。

氮的影响和碳，磷相似。

2-4碳素钢的牌号由小变大，钢的碳含量，有害杂质，性能有何变化？

碳素钢牌号由小变大，钢的碳含量增加，有害杂质含量基本不变，强度增加，塑性和韧性降低，冷弯性能变差。

2-5 钢筋混凝土用钢的主要种类，等级和适用范围。

热轧带肋钢筋：HPB300，HRB335，HRB400，HRB500，其中HPB300，HRB335，HRB400用于普通的钢筋混凝土结构受力筋，HRB500强度高，可焊性和塑性差，可用作预应力钢筋。

预应力螺纹钢筋：适用于预应力混凝土结构。

冷轧带肋钢筋：CRB550适用于非预应力混凝土受力主筋，预应力混凝土的非预应力筋，CRB650，CRB800，CRB970，CRB1170，预应力混凝土的预应力筋。

钢丝，钢绞线：中强度预应力钢丝（光圆，螺旋肋），消除应力钢丝（光圆，

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