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土木工程材料习题集与参考答案第一章土木工程材料的基本性质1. 试述材料成分、结构和构造对材料性质的影响？ 参考答案： 材料的成分对性质的影响：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会影响材料的物理力学性质。材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。值得注意的是，材料中某些成分的改变，可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。材料的结构对性质的影响：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。可分为微观结构和细观结构。材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。材料的构造对性质的影响：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。不同材料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。 总之，材料的组成、结构与构造决定了材料的性质。材料的组成、结构与构造的变化带来了材料 世界的千变万化。 2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在？ 参考答案： 密度?：是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末，再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称“真密度”。 表观密度0? ：是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。 孔隙率P：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。 相互关系： %10010???? ?? ??? ????P 密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其内部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。 3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？ 参考答案： 对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会发生变化，如：孔隙处的应力集中。 对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙率大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。 对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。 对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。 对导热性的影响：如果材料内微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热性能就好。如果材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。 4．材料的耐水性、吸水性、吸湿性、抗冻性、导热性、热容、抗渗性的含义是什么？ 参考答案： 18 构造上的不均匀，使得其各方向的湿胀干缩不一样，同时其力学性能也具有明显的方向性。 2、何谓木材平衡含水率、纤维饱和点含水率？并说明区别这些概念意义何在？ 参考答案： 当木材长时间处于一定温度和湿度的空气中，则会达到相对稳定的含水率，亦即水分的蒸 发和吸收趋于平衡， 这时木材的含水率称为平衡含水率。 当木材细胞腔和细胞间隙中的自由水完全 脱去为零，而细胞壁吸附水尚为饱和，此时木材的含水率称为纤维饱和点含水率。当木材的含水率在纤维饱和点以上变化时，只会引起木材质量的变化，而对强度和胀缩没有影响。 3、试述木材含水率的变化对其强度、变形、导热、表观密度和耐久性等性能的影响？ 参考答案：木材的强度随其含水率的变化而异，含水率在纤维饱和点以上变化时，木材强度不变，在 纤维饱和点以下时，随含水率降低；木材还具有明显的湿胀和干缩变形性能；木材的表观密度随木材孔隙率和含水率变化而不同；当木材的含水率在30～60％之间时，真菌和昆虫很容易生长和繁殖。 4、为什么木材多用来做承受顺纹抗压和抗弯的构件，而不宜做受拉构件？ 参考答案：木材的顺纹抗压强度较高，仅次于顺纹抗拉和抗拉强度，且木材的疵病对其影响较小。木 材的抗弯强度很高，为顺纹抗压强度的1.5～2倍，因此在土建工程中应用很广。木材的顺纹抗拉强度虽然是木材各种力学强度中最高的，但其强度值波动范围大，木材的疵病如木节、斜纹、裂缝等都会使顺纹抗拉强度显著降低，同时木材受拉杆件连结处应力复杂，这是顺纹抗拉强度难以被