土木工程材料學(xué)習(xí)指導(dǎo)`典型題解析和習(xí)題doc-wenkub

　

【正文】 率 ,稱(chēng)為平衡含水率。 (2)吸濕性 材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱(chēng)為吸濕性。 質(zhì)量吸水率與體積吸水率存在下列關(guān)系： WV ／ Wm =ρ／ ρ 水 材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。 :材料在吸水飽和時(shí)，所吸收水分的質(zhì)量占材 料干質(zhì)量的百分率。時(shí)，如圖 （ a）所示，水分子之間的內(nèi)聚力小于水分子與材料之間的相互吸引力，材料表面吸附水分，能被水潤(rùn)濕，材料表現(xiàn)出親水性； （ 3） 當(dāng)潤(rùn)濕邊角 θ ＞ 90176。 散粒材料的空隙率與填充率的關(guān)系為： P′＋ D′= 1。 3)材料的填充率與空隙率 （ 1）填充率 散粒狀材料在某堆積體積中 ,被其顆粒填充的程度，按下式計(jì)算： %100%100 0000 ?????? ??VVD ＝ （ 2）空隙率 空隙率是指散粒材料（如砂、石等）顆粒之間的空隙體積占材料堆積體積的百分率。 2)材料的密實(shí)度與孔隙率 (1)密實(shí)度 密實(shí)度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度 ,按下式計(jì)算 : %100%100 00 ??? ??VVD ＝ (2)孔隙率 孔隙率是指材料體積內(nèi) ,孔隙體積所占的比例。在烘干狀態(tài)下 的表觀密度 ,稱(chēng)為干表觀密度。 在測(cè)定有孔隙材料的密度時(shí) ,應(yīng)把材料磨成細(xì)粉 ,干燥后 ,用李氏瓶測(cè)定其密實(shí)體積。微觀結(jié)構(gòu)的尺寸范圍在 10－ 10～ 10－ 6m。如對(duì)天然巖石 可分為礦物、晶體顆粒、非晶體組織 。 2)材料的結(jié)構(gòu) (1)宏觀結(jié)構(gòu) 材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡能夠分辨的粗大組織 ,其尺寸在 10－ 3m 級(jí)以上。 SiO2)含量高 ,則水泥硬化速度較快 ,強(qiáng)度較高。 (1)化學(xué)組成 化學(xué)組成是指構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物的種類(lèi)和數(shù)量。 3— 1材料按其化學(xué)組成可以分為哪幾種 ?( ) 、有機(jī)材料 、非金屬材料 、 高分子材料、瀝青材料、金屬材料 、有機(jī)材料、復(fù)合材料 3— 2 某棟普通樓房建筑造價(jià) 1000 萬(wàn)元 ,據(jù)此估計(jì)建筑材料費(fèi)用大約為下列哪一項(xiàng) ?（ ） 萬(wàn)元 — 600萬(wàn)元 4— 1簡(jiǎn)述土木工程建設(shè)中控制材料質(zhì)量的方法與過(guò)程。 1— 2企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)只能適用于本企業(yè)。 ⑤相應(yīng)的功能性 ,如隔熱、防水 ,隔聲等。 典型題解 析 【 例 121】 土木工程對(duì)材料一般有 哪些 要求 ？ 4 解： 土木工程材料是土木工程的物質(zhì)基 礎(chǔ) ,土木工程材料費(fèi)用一般要占土木工程總造價(jià)的 50%左右 ,有的高達(dá) 70%。 ③節(jié)約能源。 ①按化學(xué)成分可分為無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料和復(fù)合材料 3大類(lèi)。土木工程對(duì)材料一般有如下要求 : ①必須具備足夠的強(qiáng)度 ,能安全地承受設(shè)計(jì)荷載 。 1 目 錄 目錄 ????????????????????????????????? 1 第 1章 緒 論 ???????????????????????????? 3 ?????????????????????????????? 3 ????????????????????????????? 3 ???????????????????????????????? 4 第 2章 材料的基本性質(zhì) ???????????????????????? 5 ?????????????????????????????? 5 ????????????????????????????? 11 ???????????????????????????????? 13 第 3章 天然石材 ??????????????????????????? 20 ?????????????????????????????? 20 ????????????????????????????? 24 ????????????? ??????????????????? 25 第 4章 無(wú)機(jī)膠凝材料 ????????????????????????? 29 ?????????????????????????????? 29 ????????????????????????????? 54 ???????????????????????????????? 62 第 5 章 水泥 混凝土 ??????????????????????????? 75 ???????????????????????????? ?? 75 ???????????????????????????? 114 ????????????????????????????? ?? 124 第 6 章 砌筑材料 ??????????????????????????? 141 ????????????????????????????? 141 ???????????????????????????? 149 ??????????????????????????????? 152 第 7 章 鋼 材 ???????????????????????????? 157 ????????????????????????????? 157 ?????????????? ?????????????? 168 ??????????????????????????????? 171 第 8 章 瀝青材料 ?????????????????????????? 179 ????????????????????????????? 179 ???????? ???????????????????? 190 ??????????????????????????????? 192 第 9 章 瀝青混合料 ?????????????????????????? 197 ?????? ??????????????????????? 197 ???????????????????????????? 210 ??????????????????????????????? 211 第 10 章 合成高分子材料 ?????????????? ????????? 215 2 ????????????????????????????? 215 ???????????????????????????? 227 ??????????????????????????????? 228 第 11 章 功能材料 ?????????????????????????? 232 ????????????????????????????? 232 ???????????????????????????? 240 ??????????????????????????????? 242 《土木工程材料》模擬試卷 ??????????????????????? 249 3 第 1 章 緒 論 學(xué)習(xí)指導(dǎo) 土木工程材料指土木工程中使用的各種材料及制品。 ②材料自身的質(zhì)量以輕為宜 ,以減小下部結(jié)構(gòu)和地基的負(fù)荷； ③具有與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性 ,以減少維修費(fèi)用 。 ②按使用功能可分為承重和非承重材料、保溫和隔熱材料、吸聲和隔聲材料、防水材料、裝飾材料等 ③按用途可分為結(jié)構(gòu)材料、墻體材料、屋面材料、地面材料、飾面材料 ,以及其他用途的材 料等。 ④提高經(jīng)濟(jì)效益。土木工程對(duì)材料一般有如下要求 : ①必須具備足夠的強(qiáng)度 ,能安全地承受設(shè)計(jì)荷載 。 【 評(píng) 】 土木工程材料是土木工程的物質(zhì) 糧食。 12 按照化學(xué)成分分類(lèi) ,材料可以分為 、 和 。 4— 2簡(jiǎn)述土木工程材料課程學(xué)習(xí)的基本方法與要求 ,實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)的意義。 (2)礦物組成 將無(wú)機(jī)非余屬材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)、特定的物理力學(xué)性能的組成結(jié)構(gòu)稱(chēng)為礦物。 (3)相組成 材料中具有相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱(chēng)為相。 按其孔隙特征可分為 :致密結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)、微孔結(jié)構(gòu)。對(duì)鋼鐵可分為鐵素體、滲 碳 體、珠光體。在微觀結(jié)構(gòu)層次上 ,材料可分為晶體、玻璃體、膠體。在測(cè)量某些致密材料 (如卵石等 )的密度時(shí) ,直接以塊狀材料為試樣 ,以排液置換法測(cè)量 其體積 ,材料中部分與外部不連通的封閉孔隙無(wú)法排除 ,這時(shí)所求得的密度稱(chēng)為近似密度。 （ 3）體積密度（工程稱(chēng)容重） 體積密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。用下式表示 : 孔隙率 ％）％＝（）（ 10011001%100 0000 ???????? ??VVV VVP 00 Vm?? 7 即 D+P＝ 1或密實(shí)度 +孔隙率＝ l 材料內(nèi)部孔隙的構(gòu)造 ,可分為連通的與封閉的 2 種。用公式表示如下： ％）％＝（）（ 10011001%100 00000 00 ????????????? ??VVV VVP 式中 0? —— 顆粒狀材料的表觀密度， kg/m3； 0?? —— 顆粒狀材料的堆積密度， kg/m3。 4）親水性與憎水性 潤(rùn)濕是水被材料表面吸附的過(guò)程。時(shí)，如圖 （ b）所示，水分子之間的內(nèi)聚力大于水分子與材料之間的相互吸引力，則材料表面不易吸附水分，不能被水潤(rùn)濕，材料表現(xiàn)出憎水性。用公式表示如下 ： ％＝干干濕 100m ??m mmW 式中 Wm—— 材料的質(zhì)量吸水率， %； m 濕 —— 材料在飽和水狀態(tài)下的質(zhì)量， g； m 干 —— 材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量， g。對(duì)于細(xì)微連通孔隙 ,孔隙率愈大 ,則吸水 率愈大 。潮濕材料在干燥的空氣中也會(huì)放出水 分 .此稱(chēng)還濕性。具有微小開(kāi)口孔隙 的材料 ,吸濕性特別強(qiáng)。材料吸水后會(huì)導(dǎo)致其自身質(zhì)量 增大 ,絕熱性降低 ,強(qiáng)度和耐久性將產(chǎn)生不同程度的下降。材料的耐水性用軟 化系數(shù)表示 ,如下式 : 干飽軟 ＝ ffK 式中 K 軟 —— 材料的軟化系數(shù)； ? 飽 —— 材料在飽和水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度， MPa； ? 干 —— 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度， MPa。 在設(shè)計(jì)長(zhǎng)期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)時(shí) ,必須選用 K 軟 0. 85的建筑材料。 如 P P P8等分別表示材料能承受 、 、 8MPa 的水壓而不滲水。抗?jié)B性也是檢驗(yàn)防水材料質(zhì)量的重要指標(biāo)。用符號(hào)“ Fn”表示 ,其中 n即為最大凍融循環(huán)次數(shù) ,如 F2 F50等。材料的變形能力大、強(qiáng)度高、軟化系數(shù)大時(shí) ,其抗凍性較高。 9)材料導(dǎo)熱性能 當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時(shí) ,熱量將由溫度高的一側(cè)通過(guò)材料傳遞到溫度低的一側(cè) ,材料的 這種傳導(dǎo)熱量的能力 ,稱(chēng)為導(dǎo)熱性。 材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈小 ,表示其絕熱性能愈好。材料的導(dǎo)熱系數(shù)大小與其組成、結(jié)構(gòu)、孔隙率、孔隙特征、溫度、濕度、熱流方向有關(guān)。K） ； Q—— 材料吸收或 放出的熱量， J； m—— 材料的質(zhì)量， kg； T2－ T1—— 材料加熱或冷卻前后的溫差， K。 （ 1） 材料的強(qiáng)度 材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。 一般孔隙率越大的材料強(qiáng)度越低 ,其強(qiáng)度與孔隙率具有近似直線的比例關(guān)系。因此 ,磚、石材、混凝土等多用在房屋的墻和基礎(chǔ)。 (2)彈性與塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形 ,當(dāng)外力取消后 ,能夠完全恢復(fù)原來(lái)形狀的性質(zhì)稱(chēng)為彈性 ,這 種完全恢復(fù)的變形稱(chēng)為彈性變形 (或瞬時(shí)變形 )。混凝土在受力后 ,彈性變形及塑性變形同時(shí)產(chǎn)生。 在沖擊、振動(dòng)荷載作用下 ,材料能夠吸收較大的能量 ,同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不致破 壞的性質(zhì)稱(chēng)為韌性 (沖擊韌性 )。 侵蝕破壞作用類(lèi)型包括 :物理作用、化學(xué)作用、生物作用。 ③適當(dāng)改變成分 ,進(jìn)行憎水處理 ,防腐處理。計(jì)算式中ρ — 密度；ρ 0— 材料的表觀密度；ρ ， — 材料的堆積密度。 解 ： 該磚的吸水率為 %1002550 25 5 02900%100 ?????? ggbm M MMW 該磚的密度為 表觀密度為 300 / 2550 cmgVm ?????? 孔隙率為 % 0 ????? ??P 【 評(píng) 】 質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比。與材料在氣干狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度無(wú)關(guān)。 當(dāng)材料的潤(rùn)濕邊角θ為（ ）時(shí)，稱(chēng)為憎水性材料。 解 ： B 90186。 習(xí) 題 11 密度 12體積 密度 13 堆積密度 14 密實(shí)度 15 孔隙率