土木工程材料-材料科学与物质结构基础知识

1、土木工程材料材料科学与物质结构基础知识大纲要求：材料的组成：化学组成、矿物组成及其对材料性质的影响；微观结构及其对材料性质的影响：原子结构、离子键、金属键、共价键和范德华 （玻璃体）；材料的宏观结构及其对材料性质的影响； 两种元素化合形成离子化合物，其阴离子将（）. 单选题 *A.A.获得电子(正确答案) B.失去电子C.既不获得电子也不失去电子与别的阴离子共用自由电子答案解析：两种元素化合形成离子化合物，其阴离子获得电子，带负电荷，阳离子失去电子，带正电荷。下列矿物中仅含有碳元素的是（）. 单选题*A.A.石膏B.芒硝C.石墨(正确答案)D.石英答案解析：石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳

2、原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。A 膏是单斜晶系矿物，是主要化学成分为硫酸钙（CaSO4）的水合物；B 项，芒硝是由一种分布很广泛的硫酸盐矿物经加工精制而成的结晶体；D SiO2。在组成一定时，为了是材料的导热系数降低，应（）. 单选题 *A.A.提高材料的孔隙率(正确答案) B.提高材料的含水量C.增加开口的比例D.提高材料的密实度答案解析：孔隙率是指材料中孔隙体积占总体积的比率；由于密闭空气的导热系数很小，材料的孔隙率较大时，其导热系数越小。弹性体受拉应力时，所受应力与纵向应变之比称为（）. 单选题 *A.A.弹性模量(正确答案)

3、B.泊松比C.体积模量剪切模量答案解析：考察弹性模量的概念，在弹性状态下，材料的应力与应变之间是线性变化，其比值就是弹性模量；泊松比是指的材料横向应变与纵向应变的比值的绝对 （某一点三个主应力的平均值）之间的关系的一个物理量。材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为（）. 单选题 *A.A.密度(正确答案) B.表观密度C.密实度D.堆积密度答案解析：密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量，也称实际密度；表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量；堆积密度是指散粒状材料（粉 状、粒状或纤维状等）反映了材料的致密程度。对于同一种材料，各种密度参数的大小排列为（）. 单选题 *密度密度堆积

4、密度表观密度密度表观密度堆积密度(正确答案C.堆积密度密度表观密度表观密度堆积密度密度答案解析：密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量；表观密度是指材料在+积密度是指散粒材料在堆积状态下单位体积的质量，其计算所用体积为实际体积+ 内部孔隙体积+外部空隙体积；所以对于同一种材料，各种密度参数的排列为：密度表观密度堆积密度。脆性材料的断裂强度取决于（）. 单选题 *A.A.材料中的最大裂纹长度(正确答案) B.材料的最小裂纹长度C.材料中的裂纹数量材料中的裂纹密度答案解析：在外力作用下，任意一个结构单元上主应力面的拉应力足够大时，尤其在高应力集中的特征点（如内部和表面的缺陷和裂纹）附近的单元上

5、，所受到的局部拉应力为平均应力的数倍时，此时过分集中的拉应力如果超过材料的临界拉应力值。将会产生裂纹或缺陷 的扩展，导致脆性断裂。材料开裂越大，可承受拉应力的受力面积越小，此时应力集中越严重，材料越容易发生脆性断裂，因此材料中的最大裂纹长度决定了脆性材料的断裂强度。下列材料中属于韧性材料的是（）. 单选题*A.A.烧结普通砖B.石材C.高强混凝土D.木材(正确答案)答案解析：韧性材料是指，在断裂前有较大形变、断裂时断面常呈现不能恢复的外延形变，其应力-应变关系成非线性，且需消耗大量断裂能的材料，如木材、建筑钢材（软钢）等。与之对应的是脆性材料，它是指当外力达到一定限度后，材料突然破坏且无明显塑

6、性变形，如烧结普通砖、石材、高强混凝土、玻璃等。土木工程中使用的大量无机非金属材料，叙述错误的是（）. *A.A.亲水性材料B.脆性材料C.主要用于承压构件D.完全弹性材料(正确答案)答案解析：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，变形能完全消失的性质称为弹性，材料的这种可恢复的变形称为弹性变形；当外力除去后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，材料的这种不能恢复的变形称为塑性变形。D 项，完全的弹性材料是没有的，大部分固体材料在受力不大时，表现为弹性变形， 当外力达一定值时，则出现塑性变形。一般来说，同一组成、不同表观密度的无机非金属材料，表观密度大者的是（）. 单选题 *A.A

7、.强度高(正确答案) B.强度低C.孔隙率大空隙率大答案解析：表观密度指材料在自然状态下单位体积的质量。同一组成、不同表观密度的无机非金属材料，表观密度越大，强度越高，孔隙率越小，空隙率越小。脆性材料的特征是（）. 单选题 *A.A.破坏前无明显变形(正确答案) B.抗压强度与抗拉强度均较高C.抗冲击破坏时吸收能量大D.受力破坏时，外力所做的功大答案解析：脆性与韧性的区别在于破坏前没有或有明显变形、受力破坏吸收的能量低或高。材料的孔隙率增加，特别是开口孔隙率增加时，会使材料的性能发生如下变化（）. 单选题 *抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性提高抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性提高抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性降低(

8、正确答案C.密度、导热系数、软化系数提高密度、导热系数、软化系数降低答案解析：孔隙率是指材料中孔隙体积占总体积的比例。AB 两项，孔隙率相同的加时，其抗渗性降低。CD两项，密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量，与孔隙率无关；材料的孔隙率较大时，其导热系数较小，但若孔隙粗大或贯 下列与材料的孔隙率没有关系的是（）单选题 *A. A. 强 度 B.绝热性C.密度(正确答案)D.耐久性答案解析：密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，与孔隙率无关。A的影响，孔隙率越大，强度越低。B项，绝热性是指物体本身能阻止热量的传递、独立发生变化的过程和作用，导热系数或热阻是评定材料保温绝热性能的主要

9、指 标，通常孔隙率越大、表观密度越小，导热系数越小。D项，耐久性是指材料抵抗材料的孔隙率降低，则其（）. 单选题 *密度增大而强度提高密度增大而强度提高表观密度增大而强度提高(正确答案C.密度减小而强度降低D.表观密度减小而强度降低答案解析：材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。所以密度与孔隙率无关；孔隙率降低，即材料的密实度增大，表观密度增大，而强度提高。2.6g/cm310%的孔隙率，其表观密度为（）. 单选题 *A.2340kg/m3A.2340kg/m3(正确答案)B.2680kg/m3 C.2600kg/m3 D.2364kg/

10、m3答案解析：密度的公式为：=m/V，孔隙率的公式为：P=1-0/，则表观密度0=(1P)=(110%)2.6=2.34g/cm3=2340kg/m3。材料吸水率越大，则（）. 单选题 *A.A.强度越低 B.C.D.毛细孔越多(正确答案)答案解析：如果材料具有较多细微连通孔隙的材料，其吸水率较大；而具有粗大孔隙的材料，虽水分容易渗入也仅能润湿孔壁表面，不易在孔内存留，其吸水率并不高；致密材料和仅有闭口孔是不吸水的。2.4g/cm31.8g/cm3，该多孔材料的孔隙率单选题 *A.20%A.20%B.25%B.25%(正确答案C.30%D.35%解析：材料的孔隙率：2.6g/cm310%的孔隙

11、率，其表观密度为（）. 单选题 *孔隙率 P=1-表观密度/密度，表观密度=（1P）密度=（110%）A.2340kg/cm3(正确答案A.2340kg/cm3(正确答案)B.2680kg/cm3C.2600kg/cm3 D.2364kg/cm3答案解析：孔隙率 P=1-表观密度/密度，表观密度=（1P）密度=（110%）2.6=2.34g/cm3=2340kg/cm3。材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为（）. 单选题 *A.A.密度(正确答案) B.表观密度C.密实度D.堆积密度答案解析：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度；材料在自然状态下，单位体积的质量称为表观密度；散粒材

12、料在堆积状态下，单位体积的质量称为堆积密度。材料中固体体积占自然状态体积的百分比称为密实度。吸声材料的孔隙特征应该是（）. 单选题*A.A.均匀而密闭B.小而密闭C.小而连通、开口(正确答案)D.大而连通、开口答案解析：吸声材料凭借自身的多孔性、薄膜作用或共振作用而对人射声能具有吸收作用。靠从表面至内部许多细小的敞开孔道使声波衰减的多孔材料的构造特征 不起吸声作用。微孔向外敞开，使声波易于进入微孔内。轻质无机材料吸水后，该材料（）. *A.A.密实度增加B.绝热性提高C.导热系数增大(正确答案)D.孔隙率降低答案解析：轻质无机材料是一种新型复合材料，它以耐碱玻璃纤维作增强材，硫铝酸盐低碱度水泥

13、为胶结材并掺入适宜集料构成基材，通过喷射、立模浇铸、挤出、流浆等工艺制成的新型无机复合材料，以取代石子、沙子等，可以大大减轻重量。A 项，密实度是指材料的固体物质部分的体积占总体积的比例，吸水后总体积几乎不变，因此密实度不变；B 项，吸水后，材料绝热性能降低；C 项，因为水的导热系数比空气大，所以吸水后材料的导热系数增大；D 项，孔隙率指材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体的百分比，吸水后孔隙率不变。憎水材料的润湿角（）. 单选题 *A.90A.90(正确答案)B.90C.45D.180答案解析：0表示90，表示水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子间的吸引力。材料的软化系数是指（）. 单选题

14、 *吸水率与含水率之比吸水率与含水率之比材料饱水抗压强度与干燥压强度之比(正确答案C.材料受冻后抗压强度与受冻前抗压强度之比D.材料饱水弹性模量与干燥弹性模量之比答案解析：材料长期处于水的作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为材料的耐水性，一般用软化系数表示。材料软化系数是指材料吸水饱和的抗压强度与干燥抗压强度之比。耐水材料的软化系数应大于（）. 单选题*A.0.8A.0.8B.0.85(正确答案C.0.9D.1.0答案解析：材料长期处于水的作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为材料的耐水性，一般用软化系数表示。软化系数的取值范围在 01 之间，其值越大， 表明材料的耐水性越好。软化系

15、数大于等于 0.85 的材料为耐水材料。材料积蓄热量的能力称为（）. 单选题 *导热系数导热系数热容量(正确答案)温度D.D.传热系数答案解析：热容量是指在规定方式下，通常是在定压定容条件下，使某体系温度升高 1 度所需的热量。单位质量的热容量称为这个物质的比热，所以热容量=物体质量比热。这种性质称为（）. *A.A.弹性B.塑性C.脆性(正确答案)D.韧性答案解析：外力作用于材料并达到一定限度后，材料无明显塑性变形而发生突然破A 项，弹性是指在外力作用下，材料产生变形，外力取消后B 项，塑性是指材料在外力作用下D 项，韧性是指在冲破坏的性质。具有以下哪种微观结构或者材质的特性不属于晶体？（）

16、. *A.A.结构单元在三维空间规律性排列B.非固定熔点(正确答案)C.材料的任一部分都具有相同的宏观性质D.在适当的环境中能自发形成封闭的几何多面体答案解析：B 项，晶体具有一定的熔点且多具良好的导电性与导热性，这是其与晶体的主要差异。A 项，晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离重复出现。C 项，晶体具有均匀性和各向异性，即晶体内部各个部分的宏观性质是相同的，但晶体中不同 的方向上具有不同的物理性质。D 项，晶体具有自限性，能自发地形成封闭几何多面体。100g10g，此材料的吸水率等于（）选题 *A.10% B.8% C.7%A.10% B.8% C.7%D.11.1%(

17、正确答案)答案解析：材料在水中能吸收水分，从水中取出后，能保持水分的能力称为吸水性，通常由质量吸水率表示。材料的吸水率=吸收水重/材料干燥质量=10/(10010)100%=11.1%。组成一定时，为使材料的导热系数降低，应（）. 单选题 *A.A.提高材料的孔隙率(正确答案) B.提高材料的含水率C.增加开口大孔的比例D.提高材料的密实度答案解析：0.023W/(mK)0.58W/(mK)，在组成一定时，增加空气含量（即提高孔隙率，降低密实度）土木工程中使用的大量无机非金属材料，下列叙述错误的是（）. 单选题 *A.A.亲水性材料B.脆性材料C.主要用于承压构件D.完全弹性材料(正确答案)答

18、案解析：无机非金属材料容易被水润湿，为亲水性材料；不能承受冲击荷载作用，为脆性材料，故适合于做承压构件；不是完全弹性材料。00之间存在下列关系（）. 单选题*A.00 A.00 ) C.00D.00答案解析：通常，由于孔隙的存在，使表现密度 0 小于密度 而由于孔隙和空隙的同时存在，使堆积密度 0 小于表现密度。材料的耐水性可用软化系数表示，软化系数是（）. 单选题 *吸水后的表观密度与干表观密度之比吸水后的表观密度与干表观密度之比饱水状态的抗压强度与干燥状态的抗压强度之比(正确答案C.饱水后的材料质量与干燥质量之比饱水后的材料体积与干燥体积之比答案解析：软化系数是饱水状态的抗压强度与干燥状态

19、的抗压强度之比。3%500g，其中所含的水量为（）. 单选题 *A.15gA.15gB.14.6g(正确答案C.20gD.13.5g答案解析：5%100g，其中所含水的质量为（）g单选题 *A.1005%=5A.1005%=5B.(100-5)5%=4.75B.(100-5)5%=4.75C.100-100/(1+0.05)(正确答案) D.100=5.26答案解析：含水率=水重/干砂重，湿砂重=水重+干砂重。35.500g 潮湿的砂经过烘干后，质量变为 475g，其含水率为（） 单选题 *A.5.0%A.5.0%B.5.26%(正确答案C.4.75%D.5.50%答案解析：无。材料孔隙中可能存在三种介质：水、空气、冰，其导热能力顺序为（） 单选题*水水冰空气冰水空气(正确答案C.空气水冰冰水答案解析：材料传导热量的性质称为导热性。表征导热性的指标是导热系数。导热系数越小，表示材料越不容易导热。冰的导热系数为 2.20W/(mK)，水的导热系数为 58W/(mK)，空气的导热系数为 0.023W/(mK)，所以其导热能力为：冰水空气。一般情况下，导热能力为：固体液体气体。绝热材料的导热系数与含水率的关系是（）单选题 *A.A.含水率越大导热系数越小B.导热系数与含水率无关C.含水率越小导热系数越小(正确答案)D.D.含水率越小导热系数越