土木工程材料复习题及答案

习题一答案

一、名词解释

1.材料的空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率。P3 2.堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。P2 3.软化系数：材料在饱和吸水状态下的抗压强度与材料在干燥状态下抗压强度的比值。P7

4.比强度：单位体积质量的材料强度，等于材料的强度与表观密度的比值，是衡量材料是否轻质、高强的指标。P4 5.硬度：材料抵抗较硬物质刻划或压入的能力。P6 6.润湿边角：当固体材料与水接触时，在材料、水以及空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润湿边角。P6 二、填空题

1、材料的吸湿性是指材料在 潮湿空气中吸收水分 的性质。P7 2、材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的 冻融循环次数 来表示。P8

3、水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为亲水性。P6

4、当孔隙率相同时，分布均匀而细小的封闭孔隙含量愈大，则材料的吸水率 愈小、保温性能 愈好 耐久性 愈好 。当材料的孔隙率增大时，则其密度 不变 ，松散密度 变小 ，强度 降低 ，吸水率 不一定 ，抗渗性 不一定 ，抗冻性 不一定 。

5、在水中或长期处于潮湿状态下使用的材料，应考虑材料的 耐水性 。 6、材料的吸水性用 吸水率 表示，吸湿性用 含水率 表示 。 7、材料耐水性的强弱可以用 软化系数 表示，材料耐水性愈好。该值愈 大 。

8、称取松散密度为l400kg／m3的干砂200 g，装入广口瓶中。再把瓶中注满水，这时称重为500 g。已知空瓶加满水时的重量为377 g，

则该砂的表观密度为 2.60g/m3 ，空隙率为 46.2% 。

9、同种材料的孔隙率愈 小 ，材料的强度愈高；当材料的孔隙率一定时， 封闭 孔隙愈多，材料的绝热性愈好。

10、目前我国常用的标准有 国家标准， 行业标准，地方和企业标准。 三、选择题

1、孔隙率增大，材料的 ② 降低。

① 密度 ② 表观密度 ③ 憎水性 ④ 抗冻性 2、材料在水中吸收水分的性质称为 ① 。

① 吸水性 ② 吸湿性 ③耐水性 ④ 渗透性 3、普通混凝土标准试件经28 d标准养护后测得抗压强度为22.6 MPa，同时又测得同批混凝土水饱和后的抗压强度为21.5 MPa，干燥状态测得抗压强度为24.5 MPa，该混凝土的软化系数为 ④ 。 ①0.96 ②0.92 ③0.13 ④0.88

4、材料的抗渗性指材料抵抗 ③ 渗透的性质。 ①水 ②潮气 ③压力水 ④饱和水

5、有一块砖重2625 g，其质量含水率为5％，该湿砖所含水量为 ④ 。

①131.25 g ②129.76 g ③130.34 g ④125 g

6、材料的耐水性指材料 ③ 而不破坏，其强度也不显著降低的性质。

①在水作用下 ②在压力水作用下 ③长期在水作用下 ④长期在湿气作用下

7、碎石的密度为p，表观密度为P0，松散密度P0’，则存在下列关系 ① 。

①ρ>ρ0>ρ，0 ②ρ0>ρ>ρ，0 ③ρ，0>ρ0 >ρ 8、材料吸水后，将使材料的 ④ 提高。

①耐久性 ②强度及导热系数 ③密度 ④表观密度和导热系数

9、通常材料的软化系数为 ② 时，可以认为是耐水的材料。

①>0.95 ②>0．85 ③>0．75

10、含水率为5％的砂220kg，将其干燥后的重量是 ② kg。 ①209 ②209．52 ③210

11、材质相同的A，B两种材料，已知表观密度ρ0A>ρ0B，则A材料的保温效果比B材料 ② 。 ①好 ②差 ③差不多

12、当某一建筑材料的孔隙率增大时，其吸水率 ④ 。 ①增大 ②减小 ③不变化 ④不一定增大，也不一定减小 四、是非判断题(对的划√，不对的划×)，并改正错误

1、某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。( × )（弹塑性材料）

2、材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。（ √ ） 3、在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。（ × ） （吸湿性）

4、含水率为4％的湿砂重100g，其中水的重量为4g。(×)（3.85g） 5、热容量大的材料导热性大，受外界气温影响室内温度变化比较快。 ( × )(小)（慢）

6、材料的孔隙率相同时，连通粗孔者比封闭微孔者的导热系数大。( √ )

7、从室外取重为G1的砖一块，浸水饱和后重为G2，烘干后重为G3，则砖的质量吸水率为Wm=（G2- G3）/ G1。( × )（Wm=（G2- G3）/ G3）

8、同一种材料。其表观密度越大，则其孔隙率越大。 ( × ) (小) 9、将某种含水的材料，置于不同的环境中，分别测得其密度，其中以干燥条件下的密度为最小。 ( × )（密度不变）

10、吸水率小的材料，其孔隙率最小。 ( × ) （还与孔隙特征有关） 11、材料的抗冻性与材料的孔隙率有关，与孔隙中的水饱和程度无关。 (× ) (有关) 五、问答题

1 材料的孔隙对材料的影响可从几方面分析。

① 孔隙的多少 ② 孔隙的特征

2、何谓材料的强度?影响材料强度的因素有哪些?

材料的强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。

1）.材料的组成、结构与构造：包括化学组成、矿物组成和相组成，结合键类型（金属、共价、离子、分子、氢），宏观构造（位错、裂隙、夹杂及以上的不均匀程度等）。

2）.孔隙率与孔隙特征：材料的孔隙率愈大，则强度愈小。对于同一品种的材料，其强度与孔隙率之间存在近似直线的反比关系。一般表观密度大的材料，其强度也大。

3）.试件的形状和尺寸：受压时，立方体试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同材料采用小试件测得的强度较大试件高。

4）.加荷速度：当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。 5）.试验环境的温度、湿度：温度高、湿度大时，试件会有体积膨胀，材料内部质点距离加大，质点间的作用力减弱，测得的强度值偏低。

6）.受力面状态：受力面的平整度，润滑情况等。试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。

3、如何区别亲水性材料和憎水性材料?

当材料与水接触时可以发现，有些材料能被水润湿，有些材料则不能被水润湿，前者称材料具有亲水性，后者称具有憎水性。材料被水湿润的情况可用润湿边角θ表示。当材料与水接触时，在材料、水以及空气三相的交点处，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润湿边角，θ角愈小，表明材料愈易被水润湿。实验证明，当θ≤90°时，材料表面吸附水，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称亲水性材料。当θ＞90°时，材料表面不吸附水，此称憎水性材料。当θ= 0°时，表明材料完全被水润湿，称为铺展。

4、材料的耐久性都包括那些内容?

材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称之为耐久性，它是一种复杂的、综合的性质,包括材料的抗冻性、耐热性、抗渗性和

耐腐蚀性、耐水性、抗风化性能、抗老化性能、抗化学侵蚀性等。

六、计算题

1、 某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为172 MPa、178 MPa、168 MPa。该岩石可否用于水下工程。 答：该岩石的软化系数为

其软化系数大于0.85，所以该岩石可用于水下工程。

2. 某砖在干燥状态下的抗压强度f0为20MPa，当其在吸水饱和状态下抗压强度f1为14MPa，请问此砖是否适宜用于潮湿环境的建筑物。 答： 该砖的软化系数为

因长期受水浸泡或处于潮湿环境的重要建筑物必须是用软化系数不低于0.85的材料建造，受潮较轻或次要建筑物的材料软化系数不宜低于0.75，故不适宜选用。

3、已知碎石的表观密度为2.65 g／cm3，堆积密度为1.50 g／cm3，求2.5 m3松散状态的碎石，需要多少松散体积的砂子填充碎石的空隙?若已知砂子的堆积密度为1.55 g／cm3．求砂子的重量为多少? 答：空隙率p’=（1-1.50/2.65）×100%=43.4% 需要砂子：43.4%×2.5=1.085 m3

1.085 m3×1550kg／m3=1682 kg

习题二

一、名词解释

1、 弹性模量: 钢材受力初期，应力与应变成比例地增长，应力与应变之比为常数，称为弹性模量。

2、 屈服强度: 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到塑性阶段后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。

3、沸腾钢：炼钢时用锰铁脱氧，脱氧很不完全，钢液冷却时有大量的一氧化碳气体逸出，引起钢液沸腾，故称沸腾钢。

4、合金钢：在炼钢过程中，有意识地加入一种或多种能改善钢材性能的合金元素而制得的钢种。

5、屈服强度：是指钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑性变形时所对应的应力。

6、伸长率：是指钢材拉伸试验中，钢材试样的伸长量占原标距的百分率。

7、冲击韧性：是指钢材抵抗冲击荷载的能力。

8、冷弯性能：是钢材在常温条件下承受规定弯曲程度的弯曲变形的能力，并且是显示钢材缺陷的一种工艺性能。

9、时效：指经冷拉后的钢筋经过一段时间后其屈服强度和抗拉强度将继续随时间而提高的过程。 二、填空题

1 ＿屈服强度＿和极限抗拉强度＿是衡量钢材强度的两个重要指标。 2 钢材热处理的工艺有：＿淬火、正火、退火、|回火。

3 按冶炼时脱氧程度分类钢可以分成：＿沸腾钢，＿镇静钢 ,半镇静钢和特殊镇静钢。其中 镇静钢 钢脱氧完全， 沸腾钢 钢脱氧很不完全。

4、钢的基本组织主要有 渗碳体、珠光体、奥氏体和 铁素体 四种。

5、对冷加工后的钢筋进行时效处理，可用 自然 时效和 人工 时效两种方法，经冷加工时效处理后的钢筋，其 强度 进一步提高， 塑性和韧性 有所降低。

6、Q235一A·F钢叫做 屈服点为235MPa的A级沸腾钢 ，Q235表示 屈服强度 ，A表示 质量等级 ，F表示 沸腾钢 。

7、碳素结构钢随着钢牌号的 增大 ，其含碳量 增加 ，强度 增大 ，塑性和韧性 降低 ，冷弯性逐渐 变差 。 8、钢材的技术性质主要有两个方面，其力学性能包括： 强度 、 塑性 、 韧性 和 硬度 ；工艺性能包括： 焊接和 冷弯性能 。

9对钢筋的冷加工方法有 冷拉 及 冷拔 ，钢筋冷加工后 强度 提高，故可达到 节省钢筋 目的。

10、钢材当含碳质量分数提高时，可焊性 变差 ，含 S、P、O、N元素较多时可焊性变差；钢中杂质含量多时对可焊性 有不利影响。 11、一般情况下，在动荷载状态、焊接结构或严寒低温下使用的结构，往往限制使用 沸腾钢。

12、根据国家标准《低合金高强度结构钢》》(GBl591—94)的规定，低合金高强度结构钢共 5 个牌号．低合金高强度结构钢的牌号由 代表钢材屈服强度的字母Q 、和 屈服点数值 、 质量等级 三个要素组成。

13、根据锈蚀作用的机理。钢材的锈蚀可分为 化学锈蚀 和 电化学锈蚀两种。

三、选择题

1 钢材抵抗冲击荷载的能力称为（ ② ）。

① 塑性 ② 冲击韧性 ③ 弹性 ④ 硬度

2、钢结构设计时，碳素结构钢以（①）强度作为设计计算取值的依据。

①σs ②σb ③ σ

0.2

④σp

3、随着钢材含碳质量分数的提高( ② )。

①强度、硬度、塑性都提高 ②强度提高，塑性降低 ③强度降低。塑性提高 ④强度、塑性都降低

4、预应力混凝土用热处理钢筋是用(① )经淬火和回火等调质处理而成的。

①热轧带肋钢筋 ②冷轧带肋钢筋 ③热轧光圆钢筋 5、钢与铁以含碳质量分数(④ )％为界，含碳质量分数小于这个值时为钢；大于这个值时为铁。

①0．25 ②0．60 ③O．80 ④2．0

6、吊车梁和桥梁用钢，要注意选用( ② )较大，且时效敏感性小的钢材．

①塑性 ②韧性 ③脆性

7、低合金结构钢具有(①② ③④)等性能。

①较高的强度 ②较好的塑性 ③可焊性 ④较好的抗冲击韧性 ⑤较好的冷弯性

四、是非判断题(对的划√，不对的划×)，并改正错误

1 屈强比愈小，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，结构的安全性愈高。( √ )

2 一般来说，钢材硬度愈高，强度也愈大。( √ )

3钢材中含磷则影响钢材的热脆性，而含硫则影响钢材的冷脆性。(×)（冷、热）

4钢材的伸长率表明钢材的塑性变形能力，伸长率越大，钢材的塑性越好。 (√ )

5钢材冷拉是指在常温下将钢材拉断，以伸长率作为性能指标。

( × )

冷拉是冷加工的一种工艺。

6钢材在焊接时产生裂纹。原因之一是钢材中含磷较高所致。 ( √ )

7建筑钢材的基本组织主要是珠光体和渗碳体，其间随着含碳质量分数的提高，则珠光体增加，渗碳体减少。( × )（含碳量不大于0.8%时，基本组织为铁素体和珠光体，含碳量增大时，珠光体含量增大，铁素体则相应减少，因而强度、硬度随之提高，但塑性和冲击韧性相应下降）

8某厂生产钢筋混凝土梁，配筋需用冷拉钢筋，但现有冷拉钢筋不够长，因此将此钢筋对焊接长使用。 ( × )

9钢材的回火处理总是紧接着退火处理进行的。（淬火） ( × )

10钢材的腐蚀主要是化学腐蚀，其结果是钢材表面生成氧化铁等而失去金属光泽。 ( × )（电化学腐蚀） 五、问答题

1 碳素结构刚如何划分牌号？牌号与性能之间与何关系？

答：碳素结构钢的牌号按顺序由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值（Ｎ/mm2）、质量等级符号(A、B、C、D)、脱氧程度符号(F、B、Z、TZ)等四部分组成。

Q235—A·F和Q235—D均为Ｑ235碳素结构钢，是建筑中应用最多的碳素钢。二者性能差别主要表现在质量等级和脱氧程度上。按硫、磷含量多少来衡量，Q235—D磷、硫含量均少于Q235—A·F, 质量较好，按脱氧程度衡量Q235—D为ＴＺ震静钢，质量最好，Q235—A·F 为沸腾钢。Q235—A·F钢，仅适用于承受间接动荷载的静荷载的结构。而Q235—D可适用于动荷载作用或处在低温环境下的工作条件。 [评注] 碳素结构钢分五个牌号，即Ｑ195、Q215、Q235、Q255和Q275。各牌号钢又按其硫、磷含量由多至少分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四个质量等级。

2、 为什么用材料的屈服点而不是其抗拉强度作为结构设计时取值的依据？

答：屈服强度和极限抗拉强度是衡量钢材强度的两个重要指标。极限

抗拉强度是试件能承受的最大应力。在结构设计中，要求构件在弹性变形范围内工作，即使少量的塑性变形也应力求避免，所以规定以钢材的屈服强度作为设计应力的依据。抗拉强度在结构设计中不能完全利用，但屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）却有一定的意义。屈强比越小，结构的安全性越高。

3、 伸长率表示钢材的什么性质?如何计算?对同一种钢材来说，δδ

10哪个值大？为什么？

5

和

答：伸长率（δ）表示钢材的塑性变形能力。钢材在使用中，为避免正常受力时在缺陷处产生应力集中发生脆断，要求其塑性良好，即具有一定的伸长率，可以使缺陷处应力超过σs时，随着发生塑性变形使应力重分布，而避免结构物的破坏。

[评注] 常温下将钢材加工成一定形状，也要求钢材要具有一定塑性（伸长率）。但伸长率不能过大，否则会使钢材在使用中发生超过允许的变形值。

L1?L0?100% 计算： L0δ5和δ10分别表示l0=5d 和l0=10d 时的伸长率。对同一种钢材δ5>

??δ由于在塑性变形时颈缩处的伸长较大，故当原始标距与试件的直10。

径之比愈大，则颈缩处伸长中的比重愈小，因而计算的伸长率会小些。 同时，生产中可能存在缺陷。

4、简述钢材的化学成分对钢材性能的影响。 答：P73-74

5、工程中常对钢筋进行冷拉、冷拔或时效处理的主要目的是什么? 答：在常温下将钢材进行机械加工，使其产生塑性变形，以提高其屈服强度的过程称为冷加工强化。机械加工方法主要是对钢筋进行冷拉和冷拔。冷轧主要在钢厂进行。

时效处理是将经过冷加工的钢材，在常温下存放15～20天，或者加热到100～200ｏＣ，并保持2小时以内，这个过程称为时效处理。常温放置称为自然时效，加热处理称为人工时效。

冷拉并时效处理后的钢筋，其屈服点提高２０％～２５％，抗拉强度也有提高，塑性和韧性降低较大，弹性模量基本恢复。 节约钢材，简化施工工序

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