土木工程材料習題集與參***
第一章土木工程材料的基本性質
1. 試述材料成分、結構和構造對材料性質的影響？
參***：
材料的成分對性質的影響：材料的組成及其相對含量的變化，不僅會影響材料的化學性質，還會影響材料的物理力學性質。材料的成分不同，其物理力學性質有明顯的差異。
值得注意的是，材料中某些成分的改變，可能會對某項性質引起較大的改變，而對其他性質的影響不明顯。
材料的結構對性質的影響：材料的結構是決定材料物理效能的重要因素。可分為微觀結構和細觀結構。
材料在微觀結構上的差異影響到材料的強度、硬度、熔點、變形、導熱性等性質，可以說材料的微觀結構決定著材料的物理力學效能。
材料的構造對性質的影響：材料的構造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料間的搭配。不同材料適當搭配形成的複合材料，其綜合性能優於各個單一材料。
材料的內部孔隙會影響材料的強度、導熱性、水滲透性、抗凍性等。
總之，材料的組成、結構與構造決定了材料的性質。材料的組成、結構與構造的變化帶來了材料世界的千變萬化。
2．試述材料密度、表觀密度、孔隙率的定義、測定方法及相互關係。密度與視密度的區別何在？
參***：
密度：是指材料在密實狀態下單位體積的質量。測定方法：將材料磨細成粒徑小於0.25mm的粉末，再用排液法測得其密實體積。用此法得到的密度又稱「真密度」。
表觀密度[', 'altimg': '', 'w': '22', 'h':
'27'}]：是指材料在自然狀態下單位體積的質量。測定方法：
對於外形規則的塊體材料，測其外觀尺寸就可得到自然體積。對於外觀不規則的塊體材料，將其加工成規則的塊體再測其外觀尺寸，或者採用蠟封排液法。
孔隙率：材料中的孔隙體積與總體積的百分比。
相互關係：
[1\\frac}\\end×100\\%', 'altimg': '', 'w': '155', 'h': '50'}]
密度與視密度區別：某些散粒材料比較密實，其內部僅含少量微小、封閉的孔隙，從工程使用角度來說，不需磨細也可用排液法測其近似的密實體積，這樣測得的密度稱為「視密度」。
3．孔隙率及孔隙特徵對材料的表觀密度、強度、吸水性、抗滲性、抗凍性、導熱性等性質有何影響？
參***：
對表觀密度的影響：材料孔隙率大，在相同體積下，它的表觀密度就小。而且材料的孔隙在自然狀態下可能含水，隨著含水量的不同，材料的質量和體積均會發生變化，則表觀密度會發生變化。
對強度的影響：孔隙減小了材料承受荷載的有效面積，降低了材料的強度，且應力在孔隙處的分布會發生變化，如：孔隙處的應力集中。
對吸水性的影響：開口大孔，水容易進入但是難以充滿；封閉分散的孔隙，水無法進入。當孔隙率大，且孔隙多為開口、細小、連通時，材料吸水多。
對抗滲性的影響：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，並連通開口時，材料具有較高的滲透性；如果孔隙率小，孔隙封閉不連通，則材料不易被水滲透。
對抗凍性的影響：連通的孔隙多，孔隙容易被水充滿時，抗凍性差。
對導熱性的影響：如果材料內微小、封閉、均勻分布的孔隙多，則導熱係數就小，導熱性差，保溫隔熱性能就好。如果材料內孔隙較大，其內空氣會發生對流，則導熱係數就大，導熱性好。
4．材料的耐水性、吸水性、吸濕性、抗凍性、導熱性、熱容、抗滲性的含義是什麼？
參***：
耐水性： 材料抵抗水破壞作用的能力稱為耐水性，即材料經水浸泡後，不發生破壞，同時強度也不顯著降低的性質。指標：軟化係數
吸水性：材料與水接觸時其毛細管會吸收水分的性質。指標：吸水率
吸濕性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質。指標：平衡含水率
抗凍性：材料在吸水飽和狀態下，能經受多次凍融迴圈作用而不被破壞，強度也不嚴重降低的性質。指標：抗凍等級，其劃分取決於材料在一定條件下經受凍融而不被破壞的次數。
導熱性：當材料兩面存在溫度差時，熱量會從溫度較高的一面傳導到溫度較低的一面的性質。指標：導熱係數
熱容：某塊材料在溫度公升降1k時所放出或吸收的熱量。
指標：c（熱容）＝c（比熱容）m（材料質量）
抗滲性：材料抵抗壓力水或液體滲透的性質。指標：滲透係數
5．材料的導熱係數、比熱容和熱容與建築物的使用功能有什麼關係？
參***：材料的導熱係數小，建築物的保溫隔熱性能就好。如果建築物圍護結構的熱容越大，則在氣溫變化較大時，能較好地保持室內溫度。
6．試述材料的彈性、朔性、脆性和彈性磨量的意義？
參***：
彈性：當撤去外力或外力恢復到原狀態，材料能夠完全恢復原來形狀的性質。
塑性：當撤去外力或外力恢復到原狀態，材料仍保持變形後的形狀和尺寸，並不產生裂縫的性質。
脆性：是材料在外力作用下不產生明顯變形而突然發生破壞的一種效能。
彈性模量：晶體材料如金屬材料表現為線彈性，一些非晶體材料如玻璃等也表現為線彈性，其應力與應變之比為常數，比值稱為彈性模量，它是衡量材料抵抗外力使其變形能力的乙個指標。
7．影響材料強度試驗結果的因素有哪些？強度與強度等級是否不同，試舉例說明。
參***：
試驗條件對材料強度試驗結果有較大的影響，其中主要有試件的形狀和尺寸、試驗機的載入速度、試驗時的溫度和濕度，以及材料本身的含水狀態等。
強度與強度等級不一樣。強度是乙個具體值，而強度等級是乙個等級範圍。如：
混凝土的強度等級為c30，那麼屬於c30強度等級的混凝土的實際強度值有可能是30mpa或與30mpa接近的強度值。
8．某地紅砂岩，已按規定將其磨細，過篩。烘乾後稱取50g，用李氏瓶測得其體積為18.9cm3。
另有卵石經過清洗烘乾後稱取1000g，將其浸水飽和後用布擦乾。又用廣口瓶盛滿水，連蓋稱得其質量為790g，然後將卵石裝入，再連蓋稱得其質量為1409g，水溫為25℃，求紅砂岩及卵石的密度或視密度，並註明哪個是密度或視密度。
參***：
紅砂岩的密度：
[=2.646(g/cm^)', 'altimg': '', 'w': '221', 'h': '43'}]
卵石的視密度：
[=381(cm^)', 'altimg': '', 'w': '302', 'h': '43'}]
[=2.625(g/cm^)', 'altimg': '', 'w': '226', 'h': '43'}]
9．某多孔材料的密度為2.59g/cm3。取一塊稱得其乾燥時質量為873g，同時量得體積為480cm3。
浸水飽和後取出擦乾表面水分稱得質量為972g。求其質量吸水率、閉口孔隙率及開口孔隙率。
參***：
質量吸水率：
[m}×100\\%=\\frac×100\\%=11.34\\%', 'altimg': '', 'w': '367', 'h': '46'}]
密實體積：[=337.0(cm^)', 'altimg': '', 'w': '199', 'h': '43'}]
孔隙體積：[)', 'altimg': '', 'w': '195', 'h': '22'}]
開口孔隙體積：[)', 'altimg': '', 'w': '182', 'h': '22'}]
閉口孔隙體積：[)', 'altimg': '', 'w': '171', 'h': '22'}]
開口孔隙率：[×100\\%=20.6\\%', 'altimg': '', 'w': '149', 'h': '43'}]
閉口孔隙率：[×100\\%=9.17\\%', 'altimg': '', 'w': '150', 'h': '43'}]
第二章無機膠凝材料
1、什麼是氣硬性膠凝材料？什麼是水硬性膠凝材料？
參***：氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，並且只能在空氣中保持或發展其強度，如石膏、石灰等；水硬性膠凝材料則不僅能在空氣中而且能更好地在水中硬化，保持並發展其強度，如水泥。
2、為什麼說石膏是有發展前途的建材？
參***：石膏的主要優點是原料豐富、生產能耗低、不汙染環境等，作為一種綠色建材已大量用於室內的空間分隔和裝飾；建築石膏硬化時體積略有膨脹，這一效能使得石膏製品表明光滑細膩線條清晰，具有很好的裝飾藝術效果；建築石膏還具有隔熱、保溫、不燃、不蛀、隔聲、可鋸、可釘、汙染小等良好效能，所以石膏是很有發展前途的建材。
3、石膏製品有哪些？
參***：建築石膏製品的種類較多，主要有：紙面石膏板、空心石膏條板、纖維石膏板、石膏砌塊和裝飾石膏製品等。
4、過火石灰、欠火石灰對石灰效能有什麼影響？如何消除？
參***：欠火石灰的產漿量較低，質量較差；欠火石灰的密度較大，表面常被黏土雜質溶化時所形成的玻璃釉狀物包覆，因而消解很慢，在工程中過火石灰顆粒往往會在正常石灰硬化後繼續吸濕消解而發生體積膨脹，降低石灰品質，影響工程質量。消除方法有：
將石灰經陳伏處理後再使用於工程，控制煅燒溫度在1000℃～1200℃之間，岩塊尺寸不宜過大。
5、水玻璃的模數、濃度與效能有何關係？
參***：水玻璃中氧化矽和氧化鈉的分子數比稱為水玻璃的模數，模數愈大，水玻璃的黏度和粘結力愈大，也愈難溶解於水；同一模數水玻璃溶液濃度越高，則粘結力也越大。
6、水玻璃的硬化有何特點？
參***：水玻璃能與空氣中的二氧化碳反應生產無定形的矽酸凝膠，隨著水分的揮發乾燥，無定形矽酸脫水轉變成二氧化矽而硬化。由於空氣中二氧化碳較少，反應進行很慢，因此水玻璃在實際使用時常加入促硬劑以加速硬化。
7、為什麼菱苦土在使用時不能單獨用水拌和？
參***：菱苦土是以天然菱鎂礦（主要成分為碳酸鎂）為主要原料，經煅燒後磨細而得到的以氧化鎂為主要成分的白色或淺黃色粉末，當其單獨與水拌和時會生產不溶於水的氫氧化鎂，而且氧化鎂也不溶於水，一般常用氯化鎂（mgcl2·6h2o）水溶液作為調和劑，摻量為菱苦土的50％～60％，生成一種易溶於水的氧氯化鎂復鹽(xmgo·y mgcl2·8h2o)和氫氧化鎂。
8、判斷石膏、石灰、水玻璃與鎂氧水泥是氣硬性膠凝材料的理由是什麼？
參***：石膏、石灰、水玻璃與鎂氧水泥的硬化過程只能在空氣中完成，並且也只能在空氣中保持或發展其強度。
9、生產矽酸鹽水泥的主要原料有哪些？
參***：主要原料有：石灰質原料（如石灰石）、黏土質原料（如黏土、頁岩）、少量鐵粉、適量石膏。
10、生產矽酸鹽水泥為什麼要摻入適量石膏？
參***：水泥熟料中的矽酸三鈣與水反應十分迅速，使得水泥熟料加水後迅速凝結，導致來不及施工。所以為調節水泥的凝結時間，通常在水泥中加入適量石膏，這樣，水泥加水後石膏迅速溶解與水化鋁酸鈣發生反應，生產針狀的晶體（3cao·al2o3·3caso4·31h2o，又稱為鈣釩石）沉積在水泥顆粒表面形成保護膜，延緩了水泥凝結時間。
11、試述矽酸鹽水泥的主要礦物成分及其對水泥效能的影響？
參***：矽酸鹽水泥熟料中，c3a的水化和凝結硬化速度最快，但水化鋁酸鈣的強度不高；c3s和c4af的水化速度較快，凝結硬化速率也較快，c3s的水化產物強度高，c4af的水化產物強度不高；c2s水化反應速度最慢，凝結硬化速率也慢，強度早期低，後期高。
12、矽酸鹽水泥的主要水化產物有哪幾種？水泥石的結構如何？
水泥石主要由固體（水泥水化產物及未水化的殘存水泥核心）和孔隙組成。凝膠是由尺寸很小的凝膠微粒與位於膠粒之間的凝膠孔組成，膠粒的比表面積大，可強烈地吸附一部分水分，此水分與填充膠孔的水分稱為凝膠水；毛細孔中的水分稱為毛細水，毛細水的結合力較弱，脫水溫度較低，脫水後形成毛細孔。
13、試述水泥細度對水泥性質的影響？怎樣檢驗？
參***：水泥細度直接影響到水泥的水化和凝結硬化。水泥顆粒越細，比表面積越大，則使水泥熟料的化學活性發揮得越快，表現為水泥的水化反應速度快，凝結硬化也快，但過細的水泥不宜久存，硬化時收縮比較大。
細度的檢驗方法通常用篩分法或比表面積法來測定，篩分法以80um方孔篩的篩餘量表示，比表面積法以1kg質量材料所具有的總表面積（m2/kg）來表示。
土木工程材料課後習題及答案
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土木工程材料課後習題答案
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土木工程材料複習題
一 解釋下列名詞與符號 每小題3分，共30分 材料的空隙率 2 3 矽酸鹽水泥 4 水泥的水化 5 砂子的顆粒級配 6 瀝青的針入度 二 何為鋼材疲勞強度？建築鋼材疲勞強度是如何確定的？5分 三 試說明矽酸鹽水泥的凝結硬化過程。其水化與凝結硬化分幾個階段15分 四 據圖說明混凝土在荷載作用下的破壞過...