土木工程材料叶青课后答案.docx
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土木工程材料叶青课后答案
《土木工程材料》课程教学指导书
简写版
Ⅰ《土木工程材料》课程教学大纲
1.课程的性质、目的和任务
本课程是土木工程类专业学生的专业基础课,它与公共基础课及专业紧密衔接,起着承上启下的作用。
本课程的教学目的在于使学生掌握主要土木工程材料的性质、用途和使用方法以及检测和质量控制方法,并了解土木工程材料的性质与材料结构的关系,以及性能改善的途径。
通过本课程的学习,应能针对不同工程合理选用材料,并能与后续课程密切配合,了解材料与设计参数及施工措施选择的相互关系。
2.考试目的与要求
主要检验对土木工程材料基本性质及各项特性的掌握程度,以及对材料性质的影响因素,合理选用土木工程材料的要求及实验检验方法的掌握程度。
要求:
概念明确;分析讨论切题;基本计算方法准确,数据处理符合标准。
每一章节中要求“(重点)掌握”部分为重点,占考试内容的主要部分。
“一般掌握”部分以基本概念为主。
“了解”部分主要是拓宽土木工程材料的知识面。
3.课程的基本要求
§0绪论
了解土木工程材料的发展、地位、分类和标准等。
熟练掌握数值修约规则。
§1土木工程材料的基本性质
1.熟练掌握土木工程材料的基本力学性质。
2.掌握土木工程材料的基本物理性质、测定和计算方法。
3.掌握土木工程材料的耐久性基本概念。
4.了解土木工程材料的基本组成、结构和构造,了解组成、结构和构造与材料性能的关系。
通过材料基本性质的学习,要求了解材料科学的一些基本概念,并掌握材料各项基本力学性质、物理性质、化学性质、耐久性质等材料性质的意义,以及它们之间的相互关系和在工程实践中的意义。
§2石材
1.了解岩石的形成与分类,了解常用的天然岩石。
2.了解岩石的技术性质、加工类型和选用原则。
§3气硬性胶凝材料
1.了解石膏、石灰、水玻璃等气硬性胶凝材料的硬化机理、性质及使用要点。
2.了解石膏、石灰、水玻璃的主要用途。
§4水泥
1.熟悉硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其与水泥性能之间的关系,了解通用硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化机理,熟练掌握通用硅酸盐水泥的技术性能要求、检测方法及选用原则。
2.了解其他水泥品种及其性质和使用特点。
(自学)
§5水泥混凝土
1.掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用(包括砂、石、水泥、水、掺合料及外加剂);熟练掌握各种组成材料各项性质的要求,测定方法及对混凝土性能的影响。
2.熟练掌握混凝土拌和物的性质及其测定和调整方法。
3.熟练掌握硬化混凝土的力学性质,变形性质和耐久性质及其影响因素。
4.熟练掌握普通混凝土的配合比设计方法。
5.了解混凝土技术的新进展及其发展趋势。
(自学)
6.了解其它品种混凝土的特性及应用。
(自学)
§6砂浆
1.掌握砌筑砂浆的性质、组成、检测方法及其配比设计方法。
2.熟悉抹面砂浆的主要品种性能要求。
了解其他砂浆。
§7聚合物材料(建筑塑料、涂料与胶粘剂)
1.熟悉合成聚合物材料的性能特点及主要聚合物材料的品种。
2.熟悉土木工程中合成聚合物材料的主要制品及应用(包括塑料及其型材、涂料、粘结剂等)。
§8沥青材料和防水材料
1.掌握沥青材料的基本组成,工程性质及测定方法,了解沥青的改性及主要沥青制品及其用途。
2.掌握防水材料的主要类型及性能特点。
§9热拌沥青混合料
熟悉沥青混合料的组成材料、组成结构、矿质混合料的组成设计、热拌沥青混合料的配合比设计。
§10建筑钢材
1.了解建筑钢材的冶炼、加工与分类。
2.重点掌握建筑钢材的力学性能和工艺性能,掌握化学成分对钢材性能的影响。
3.了解建筑钢材的强化机理及强化方法。
4.重点掌握土木工程中常用建筑钢材的分类及其选用原则。
§11墙体与屋面材料
1.掌握常用砌体材料(烧结普通砖、多孔砖和空心砖)的性质和应用特点。
2.了解其它墙体与屋面材料。
§12木材(自学)
1.了解木材的宏微观结构;
2.掌握木材的物理、力学性能,了解防腐、防火措施。
3.了解木材的应用。
§13绝热材料与吸声材料
1.了解保温、隔热材料的主要类型及性能特点。
2.了解吸声、隔声材料的主要类型及性能特点。
§14其它土木工程材料
1.掌握装饰材料的基本功能与选择
2.了解装饰用面砖、板材、玻璃、卷材和涂料。
§15土木工程材料试验(下列试验必做)
1.水泥标准稠度用水量测定、安定性检验和水泥胶砂强度。
2.砂的筛分析、表观密度和堆积密度实验。
3.混凝土的拌制、和易性、体积密度、抗压强度和配合比确定实验。
4.砖抗压强度实验(演示)。
5.钢筋拉伸实验(演示)。
6.沥青三大指标实验。
7.沥青混合料(演示)。
Ⅱ《土木工程材料》辅导材料
§0绪论
例题0-1:
全数值比较法和修约值比较法的示例与比较
项目
极限数值
测定值或其计算值
按全数值比较是否符合要求
修约值
按修约值比较是否符合要求
中碳钢的硅的质量分数%
≤0.5
0.452
符合
0.5
符合
0.500
符合
0.5
符合
0.549
不符合
0.5
符合
0.551
不符合
0.6
不符合
盘条直径mm
10.0±0.1
(不含-0.1)
9.94
符合
9.9
不符合
9.86
不符合
9.9
不符合
10.06
符合
10.1
符合
10.05
符合
10.0
符合
例题0-2:
现测得普通水泥的28d抗折破坏荷载分别为:
3330、3800、4000N。
试计算抗折强度。
解:
抗折强度(计算精确至0.1MPa)测定结果取三块试样的平均值,当三个强度值中有超过平均值的±10%时,应予剔除后再取平均值作为抗折强度实验结果。
Ff/N
3330
3800
4000
ff/MPa
7.8
8.9
9.4
f3平均=8.7。
(9.4-8.7)/8.7=8.04%=8%<10%,(8.7-7.8)/8.7=10.34%=10%≤10%。
没有超过10%
结果
28d抗折强度=8.7MPa
ff=1.5FfL/(bh2)=1.5Ff×100/(40×402)=1.5×3330×100/(40×402)=7.8MPa
§1土木工程材料的基本性质
例题1-1:
当某一材料(如烧结粘土砖)的孔隙率及孔隙特征发生变化时,下表内的其它性质将如何变化(用符号填写:
↑增大,↓下降,=不变,?
不定)?
孔隙率P
密度
体积密度
强度
吸水性
吸湿性
抗冻性
抗渗性
导热性
吸声性
P↑
=
↓
↓
↑
↑
↓
↓
↓
↑
P
一定
PK↑
=
=
↓
↑
↑
↓
↓
↑
↑
PB↑
=
=
↑
↓
↓
↑
↑
↓
↓
例题1-2:
某岩石的密度为2.70g/cm3,孔隙率为1.9%;今将该岩石破碎为碎石,测得碎石的堆积密度为1450kg/m3,空隙率为45.9%。
试求此岩石的体积密度和碎石的表观密度。
解:
由孔隙率P=1-ρ0/ρ=1-ρ0/2.70=1.9%,得此岩石的体积密度ρ0=2.65g/cm3,
由空隙率P’=1-ρ’0/ρ’=1-1450/ρ’=45.9%,得此碎石的表观密度ρ’=2680kg/m3。
例题1-3:
某石材在气干、绝干(105℃烘干)、水饱和条件下测得的抗压强度分别为74、80、65MPa,求该石材的软化系数,并判断该石材可否用于水下工程。
解:
软化系数=65/80=0.81不能用于水下工程
土木工程中将K软>0.85的材料,称为耐水材料。
在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时,必须选用K软>0.85的材料。
例题1-4:
称取堆积密度为1480kg/m3的干砂300g,将此砂装入500mL的容量瓶(已有约250mL水)内,并排尽气泡,静止24h小时后加水到刻度,称得总重量为850g;将瓶内砂和水倒出,再向瓶内重新注水到刻度,此时称得总重量为666g。
再将砂敲碎磨细过筛(0.2mm)烘干后,取样55.01g,测得其排水体积V排水为20.55cm3。
试计算该砂的空隙率。
解:
密度ρ=m/V=55.01/20.55=2.68g/cm3,ρ’=300×1/(300+666-850)=2.59g/cm3,
空隙率P’=1-ρ’0/ρ’=1-1.48/2.59=42.9%。
例题1-5:
今有湿砂(湿润状态)100.0kg,已知其含水率为8.8%,则其干燥质量是多少?
解:
由W含=(m含-m)/m得到,m=m含/(1+W含)=100.0/(1+8.8%)=91.9kg。
例题1-6:
材料的孔隙和体积形式有哪几种?
材料各密度与孔隙之间有什么关系?
答:
材料的孔隙形式:
①按孔隙尺寸大小,分为微孔、细孔和大孔三种;②按孔隙之间是否相互连通,分为孤立孔和连通孔;③按孔隙与外界是否连通,分为与外界连通的开口孔和与外界不连通的闭口孔。
材料的体积形式:
①材料绝对密实体积,②材料绝对密实体积+闭口孔隙体积,③自然状态下的体积,④散粒状材料的总体积。
材料各密度与孔隙之间有什么关系
密度ρ=m/V;材料绝对密实体积,无孔。
表观密度(例如,砂的表观密度)ρ’=m/(V+VB)=m/V排;材料绝对密实体积+闭口孔隙体积。
(毛)体积密度(例如,砖的表观密度)ρ0=m*/(V+VB+VK);自然状态下的体积。
松堆密度ρ0’=m*/(V+VB+VK+VV);散粒状材料的总体积。
例题1-7:
什么是材料的耐水性,用什么表示?
在材料选用时有什么要求?
答:
材料长期在饱和水作用下,强度不显著降低的性质称为耐水性。
用软化系数表示。
土木工程中将K软>0.85的材料,称为耐水材料。
在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时,必须选用K软>0.85的材料。
用于受潮较轻或次要结构物的材料,其值不宜<0.75。
例题1-8:
什么是材料的导热性?
用什么表示?
如何利用孔隙提高材料的保温性能?
答:
材料传导热量的能力称为导热性。
用导热系数表示。
导热系数与材料的物质组成、微观结构、孔隙率、孔隙特征、湿度、温度和热流方向等有着密切的关系。
由于密闭空气的导热系数很小(0.023W/(m.K)),当材料的孔隙率较大并多数为细小的闭口孔时,其导热系数较小;但当孔隙粗大或贯通时,由于对流作用,材料的导热系数反而增加。
例题1-9:
什么是材料的强度和强度等级?
影响材料强度的因素有哪些?
答:
材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度,并以单位面积上所能承受的荷载大小来衡量。
由于各种材料的强度差别甚大,在土木工程材料中按其强度值的大小所划分的若干个等级,即为强度等级。
影响材料强度的主要因素:
①材料的组成,②材料的结构,③含水状态,④温度,⑤试件形状和尺寸,⑥加荷速度,⑦试件表面性状。
例题1-10:
什么是材料的耐久性?
通常用哪些性质来反映?
答:
材料的耐久性是指在环境的多种因素作用下,能经久不变质、不破坏,长久地保持其性能的性质。
通常用诸如抗冻、抗渗、抗碳化、抗风化、抗老化、大气稳定、耐化学腐蚀性等来反映。
此外,材料的强度、抗渗性、耐磨性等与材料的耐久性有着密切的关系。
例题1-11:
材料的宏观构造对其性质有什么影响?
答:
材料的构造是指材料的宏观组织状况,是指具有特定性质的材料结构单元相互组合和搭配的情况。
如具有特定构造的蜂窝板,是由不同性质的材料经特定组合而形成的一种复合材料,这种构造赋予蜂窝板良好的隔热保温、隔声吸声、坚固耐久等整体功能和综合性质。
例题1-12:
今有一种粗骨料的干燥质量为1000g、在水中(吸水饱和)的
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- 土木工程 材料 课后 答案