土木工程材料课后习题解答

土木工程材料课后习题解答第一章土木工程材料的基本性质习题1.什么是材料的密度、表观密度和堆积密度？2.材料的孔隙率和空隙率有何区别？3.某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174MPa、178MPa、165MPa。求该石材的软化系数，并判断该石材是否耐水？4.材料的吸水性和吸湿性有何不同？

解答1.-密度：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。公式为\(\rho=m/V\)，其中\(\rho\)为密度，\(m\)为质量，\(V\)为绝对密实体积。-表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。公式为\(\rho_0=m/V_0\)，\(V_0\)为表观体积，包含材料实体体积和闭口孔隙体积。-堆积密度：散粒材料在堆积状态下，单位体积的质量。公式为\(\rho_0'=m/V_0'\)，\(V_0'\)为堆积体积，包含材料实体体积、闭口孔隙体积和开口孔隙体积及颗粒间空隙体积。2.-孔隙率：材料中孔隙体积与总体积之比。公式为\(P=(V_0-V)/V_0\times100\%\)，\(P\)为孔隙率，\(V_0\)为表观体积，\(V\)为实体体积。-空隙率：散粒材料在堆积体积中，颗粒间空隙体积与堆积体积之比。公式为\(P'=(V_0'-V_0)/V_0'\times100\%\)，\(P'\)为空隙率，\(V_0'\)为堆积体积，\(V_0\)为表观体积。-区别：孔隙率针对单一材料，反映材料内部孔隙情况；空隙率针对散粒材料堆积状态，反映颗粒间空隙情况。3.软化系数\(K=f_b/f_g\)，其中\(f_b\)为饱水抗压强度，\(f_g\)为干燥抗压强度。-这里\(f_b=165MPa\)，\(f_g=178MPa\)，则软化系数\(K=165/178\approx0.93\)。-一般认为软化系数大于0.85的材料为耐水材料，该石材软化系数约为0.93，所以该石材耐水。4.-吸水性：材料吸收水分的性质，用吸水率表示，吸水率有质量吸水率和体积吸水率。质量吸水率是指材料吸收水分的质量与干燥材料质量之比；体积吸水率是指材料吸收水分的体积与干燥材料自然状态下体积之比。-吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质，用含水率表示，含水率是指材料所含水分质量与干燥材料质量之比。

第二章气硬性胶凝材料习题1.石灰的熟化过程有哪些特点？2.建筑石膏的凝结硬化原理是什么？3.水玻璃的模数对其性能有何影响？4.为什么石灰和石膏不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用？

解答1.石灰的熟化过程特点：-放热：熟化过程中会放出大量的热。-体积膨胀：熟化时体积会显著膨胀。-速度快：熟化速度较快，生石灰与水反应迅速。2.建筑石膏的凝结硬化原理：-建筑石膏加水拌合后，首先是半水石膏溶解于水，很快形成饱和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏。-二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多，所以很快从过饱和溶液中析出，形成二水石膏的胶体微粒。-随着水分的蒸发，这些胶体微粒逐渐凝聚、结晶，使浆体失去可塑性而产生强度，继续干燥则强度不断增长。3.水玻璃模数越大，其粘结性越强、强度越高、耐水性越好，但溶液的粘度增大，不利于施工操作。模数越小，粘结性、强度、耐水性相对较弱，但溶液粘度小，便于施工。4.石灰在长期潮湿和受水浸泡环境中，会因氢氧化钙溶解流失，导致强度降低，甚至破坏。石膏硬化后主要成分是二水石膏，遇水会溶解，强度丧失，所以不宜在这样的环境中使用。

第三章水泥习题1.通用硅酸盐水泥的定义是什么？2.硅酸盐水泥的凝结时间有什么要求？为什么？3.影响水泥安定性的因素有哪些？4.某工程用水泥，经检验其初凝时间为45min，终凝时间为6h30min，该水泥是否合格？5.矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的共性和特性有哪些？

解答1.通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。2.硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min。-初凝时间过早，会影响混凝土的搅拌、运输和浇筑；终凝时间过迟，会影响混凝土的施工进度和模板周转等。3.影响水泥安定性的因素主要有水泥中游离氧化钙、游离氧化镁过多，以及石膏掺量过多。4.该水泥初凝时间为45min，满足不得早于45min的要求；终凝时间为6h30min，即390min，满足不得迟于390min的要求，所以该水泥合格。5.-共性：-早期强度低，后期强度增长较快。-对养护温度敏感，适合蒸汽养护。-耐腐蚀性较好。-特性：-矿渣水泥：抗冻性差、耐热性好、泌水性大。-火山灰水泥：抗渗性好、干缩性大、耐磨性差。-粉煤灰水泥：干缩性较小、抗裂性较好、抗碳化能力较差。

第四章混凝土习题1.什么是混凝土的和易性？包括哪些方面？2.影响混凝土和易性的因素有哪些？3.如何提高混凝土的强度？4.某混凝土配合比设计中，已知单位用水量为180kg，水灰比为0.6，砂率为33%，每立方米混凝土假定重量为2400kg。试求每立方米混凝土中水泥、砂、石的用量。5.混凝土耐久性包括哪些内容？如何提高混凝土耐久性？

解答1.混凝土的和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（搅拌、运输、浇筑、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能。包括流动性、粘聚性和保水性。2.影响混凝土和易性的因素：-水泥浆的数量：数量越多，流动性越大。-水泥浆的稠度：稠度越大，流动性越小。-砂率：存在合理砂率，使和易性最佳。-组成材料性质：如水泥品种、骨料粒径、形状等。-外加剂：能改善和易性。-时间和温度：时间延长、温度升高，和易性变差。3.提高混凝土强度的方法：-采用高强度等级水泥。-降低水灰比。-采用级配良好的骨料。-加强养护。-掺入外加剂和掺合料。4.已知水灰比\(W/C=0.6\)，单位用水量\(W=180kg\)，则水泥用量\(C=W/(W/C)=180/0.6=300kg\)。-每立方米混凝土假定重量为\(2400kg\)，则砂石总重量为\(2400-180-300=1920kg\)。-砂率为\(33\%\)，则砂用量\(S=1920\times33\%=633.6kg\)。-石用量\(G=1920-633.6=1286.4kg\)。5.混凝土耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化、碱-骨料反应等。-提高混凝土耐久性的措施：-选择合适水泥品种。-控制水灰比和水泥用量。-选用质量良好、级配合理的骨料。-掺入外加剂。-加强施工质量控制，保证振捣密实、养护良好。

第五章建筑钢材习题1.钢材的主要力学性能指标有哪些？2.什么是钢材的屈强比？其大小对钢材使用有何影响？3.钢材的冷加工和时效对钢材性能有何影响？4.某钢筋的拉伸试验结果如下：屈服强度\(f_y=300MPa\)，抗拉强度\(f_u=450MPa\)，伸长率\(\delta=25\%\)。试计算该钢筋的屈强比，并判断其质量是否合格？5.建筑钢材的选用应考虑哪些因素？

解答1.钢材的主要力学性能指标有屈服强度、抗拉强度、伸长率、冲击韧性、硬度等。2.屈强比是指屈服强度与抗拉强度之比，即\(f_y/f_u\)。-屈强比小，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性大，结构安全性高，但钢材利用率低；屈强比大，钢材利用率高，但超过屈服点工作时的可靠性降低，结构安全性变差。3.钢材冷加工会使钢材产生塑性变形，屈服强度提高，塑性和韧性降低。时效会使钢材的强度、硬度提高，塑性和韧性进一步降低。4.屈强比\(f_y/f_u=300/450=0.67\)。-仅根据这些数据不能判断钢筋质量是否合格，还需结合相关标准对钢筋的其他性能及规格要求进行综合判断。5.建筑钢材选用应考虑的因素：-结构类型、荷载性质和大小。-工作环境条件，如温度、湿度、腐蚀性介质等。-钢材的强度、塑性、韧性等力学性能。-钢材的加工性能，如可焊性、冷弯性能等。-经济性，包括成本、供应情况等。

第六章木材习题1.木材按树种分为哪几类？2.木材的优缺点有哪些？3.木材的干燥方法有哪些？4.什么是木材的纤维饱和点？它对木材性质有何影响？5.简述木材防腐、防火的方法。

解答1.木材按树种分为针叶树和阔叶树。2.-优点：质轻强度较高、弹性韧性好、加工性能好、导热系数小、装饰性好。-缺点：构造不均匀、各向异性、湿胀干缩大、易燃易腐。3.木材的干燥方法有自然干燥、人工干燥（如窑干、蒸汽干燥、真空干燥等）。4.木材的纤维饱和点是指木材中所含水分由自由水和吸附水组成，当自由水蒸发完毕，而吸附水仍处于饱和状态时的含水率。-纤维饱和点是木材许多性质变化的转折点，含水率在纤维饱和点以上变化时，木材强度不变；含水率在纤维饱和点以下变化时，木材强度随含水率降低而提高，体积随含水率降低而收缩。5.-防腐方法：干燥处理、防腐剂处理、涂料覆盖、与地面隔离等。-防火方法：防火涂料处理、浸注防火剂、难燃处理等。

第七章墙体材料习题1.砖的种类有哪些？2.烧结普通砖的技术要求有哪些？3.加气混凝土砌块的特点和应用范围是什么？4.简述石膏空心条板的优点。5.墙面装饰材料有哪些类型？

解答1.砖的种类有烧结砖（如烧结普通砖、烧结多孔砖、烧结空心砖）、非烧结砖（如蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖）等。2.烧结普通砖的技术要求有尺寸偏差、外观质量、强度等级、抗风化性能等。3.加气混凝土砌块的特点：质轻、保温隔热性能好、吸音性能好、可加工性好、防火性能好。-应用范围：适用于框架结构和低层建筑的非承重墙体，也可用于保温隔热要求较高的墙体。4.石膏空心条板的优点：质量轻、强度较高、防火性能好、隔音隔热性能好、可加工性好、安装方便、成本较低。5.墙面装饰材料类型：-抹灰类：如水泥砂浆、混合砂浆等。-贴面类：如陶瓷面砖、大理石板等。-涂料类：如乳胶漆、溶剂型涂料等。-裱糊类：如壁纸、墙布等。-铺钉类：如木质装饰板、金属装饰板等。

第八章屋面及地下防水工程材料习题1.常用的屋面防水材料有哪些？2.石油沥青的三大指标是什么？3.防水卷材的铺贴方向如何确定？4.防水涂料的分类有哪些？5.地下防水工程对卷材防水层的基层有哪些要求？

解答1.常用的屋面防水材料有卷材防水（如SBS防水卷材、APP防水卷材等）、涂料防水（如丙烯酸防水涂料、聚氨酯防水涂料等）、刚性防水（如防水混凝土、防水砂浆）等。2.石油沥青的三大指标是针入度、延度、软化点。3.防水卷材铺贴方向：-屋面坡度小于3%时，卷材宜平行屋脊铺贴。-屋面坡度在3%-15%时，卷材可平行或垂直屋脊铺贴。-屋面坡度大于15%或屋面受震动时，沥青防水卷材应垂直屋脊铺贴，高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材可平行或垂直屋脊铺贴。4.防水涂料分类：-按成膜物质种类分为有机涂料、无机涂料、有机-无机复合涂料。-按稀释剂分为溶剂型、水乳型、反应型。5.地下防水工程对卷材防水层基层要求：-基层应牢固，无裂缝、松动、起砂等缺陷。-基层表面应平整，其平整度用2m靠尺检查，最大空隙不应超过5mm，且每米长度内不得多于1处。-基层应干燥，含水率应符合设计要求。-基层阴阳角应做成圆弧形或45°坡角。

第九章绝热材料与吸声材料习题1.什么是绝热材料？其导热系数与哪些因素有关？2.常用的绝热材料有哪些类型？3.吸声材料的吸声性能用什么指标表示？4.影响吸声材料吸声性能的因素有哪些？5.举例说明绝热材料和吸声材料在建筑中的应用。

解答1.绝热材料是指能阻滞热流传递的材料，又称热绝缘材料。-导热系数与材料的化学组成、微观结构、孔隙率、湿度、温度等因素有关。2.常用绝热材料类型：-无机绝热材料：如岩棉、矿渣棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩、泡沫玻璃等。-有机绝热材料：如聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、酚醛泡沫塑料等。