发布时间 : 星期四 文章土木工程材料习题集答案（新）更新完毕开始阅读
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（1）岩浆岩（火成岩）：由地壳内部熔融岩浆上升冷却而形成。通常又分为深成岩、喷出岩、火山岩三类。深成岩的特性是：密度大、抗压强度高、吸水性小和抗冻性好。土木工程常用的深成岩有花岗岩、辉长岩、正长岩等；喷出岩的结构与特性由喷出的岩浆层的厚薄所决定，较厚时近似于深成岩，较薄时近似于多孔的火山岩。土木工程常用的喷出岩有玄武岩、辉绿岩、安山岩等；火山岩都是轻质多孔结构的材料，土木工程常用的火山岩有浮石、火山凝灰岩等。
（2）沉积岩（水成岩）：由露出地表的母岩经长期风化、搬运、沉积等作用，在地表或距地表不太深处形成。又分为机械沉积岩、化学沉积岩、生物沉积岩三类。与岩浆岩相比，其特性是：密度较小，孔隙率和吸水率较大，强度较低，耐久性较差。土木工程常用的沉积岩有石灰岩、砂岩、页岩等。
（3）变质岩：由岩浆岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成。又分为正变质岩（由岩浆岩变质而成）和副变质岩（由沉积岩变质而成）两类。其中沉积岩变质后性能变好，结构致密，坚固耐久，如石灰岩变质为大理岩，硅质砂岩变质为石英岩；而岩浆岩经变质后，产生了片状结构，性能变差，如花岗岩变质成的片麻岩，易产生分层剥落，使耐久性降低。
2、矿物是在地壳中受各种不同地质作用所形成的具有一定化学成分和结构特征的单质或化合物。岩石是由各种不同的地质作用所形成的天然矿物的集合体。
岩石的结构是指其矿物的结晶程度、晶粒的相对大小、晶体形状及矿物之间的结合关系等所反映出的岩石构成特征，即矿物与矿物之间的各种特征。
岩石的构造是指组成岩石的矿物集合体的大小、形状、排列和空间分布等所反映出的岩石的构成特征，即矿物集合体之间的各种特征。
3、因为大理石的主要矿物成分为方解石、白云石，主要化学成分为CaCO3和MgCO3等碱性物质，易受酸雨以及空气中的酸性氧化物（CO2、SO2等）的侵蚀，从而使其失去表面光泽，甚至出现麻面斑点等现象。故大多数大理石的抗风化性较差，不宜用作建筑物的室外装饰材料。而只有少数较致密、纯净的大理石（如汉白玉、艾叶青等），性能比较稳定，可用于室外建筑装饰。
4、在土木工程设计和施工中，应根据适用性和经济性的原则选用石材： （1）适用性：主要考虑石材的技术性能是否满足使用要求。根据石材在建筑物中的用途和部位，选择其主要技术性质能满足要求的岩石。如承重用的石材（基础、勒脚、柱和墙等）主要应考虑其强度等级、耐久性、抗冻性等技术性能；围护结构用的石材应考虑是否具有良好的绝热性能；用作地面、台阶等的石材应坚韧耐磨；装饰用的构件（饰面板、栏杆和扶手等）需考虑石材本身的色彩与环境的协调及可加工性，用于室外时尚应考虑其抗风化性，用于室内时则须考虑其放射性等；对处在高温、高湿且严寒等特殊条件下的构件，还要分别考虑所用石材的耐久性、耐水性、抗冻性及耐化学侵蚀性等。
（2）经济性：主要考虑天然石材的密度大、不宜长途运输，应综合考虑地方资源，尽可能做到就地取材。
5、石材选用应根据建筑物的类型、使用要求和环境条件等，满足适用、经济和美观等方面的要求。
用于室内的饰面石材，主要应考虑其花纹、颜色和光泽等装饰性能，颜色以明快亮丽为主，用作地面的石材还应考虑其耐磨性。室内墙面优先选用大理石，室内地面可选用大理石或花岗岩，但用于室内的花岗岩须选择放射性水平较低的。
室外墙面的饰面石材，其颜色应能满足设计要求，要有良好的抗风化性和耐久性，用作地面的石材还应坚韧耐磨。外墙面与广场地面的饰面可选用花岗石、石英石，墙面浮雕可选用质纯、结构致密、耐风化的大理石品种（汉白玉、艾叶青等）。大理石硬度不大易于加工、装饰性强，是工艺美术、雕塑等艺术造型的上乘材料。
6、采用的石材可能是普通大理石。由于学校所在城市污染较严重，酸雨较多，普通大理石主要成分为CaCO3，孔隙率较高（汉白玉、艾叶青除外），易被酸侵蚀，耐风化性能差，所以在较短时
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间内石材表面在酸作用下就产生腐蚀，导致失光。经过几年物理化学作用后，易产生裂纹甚至剥落。通过对这种石材分析后，证实是孔隙率高的普通大理石。
8 金属材料习题解答
一、名词解释
1、沸腾钢：脱氧不完全，浇筑后有大量CO气体逸出，引起钢夜激烈沸腾的钢。
2、镇静钢：脱氧充分，铸锭时钢夜平静凝固的钢。
3、偏析：指某些化学成分在钢中分布不均匀，富集于某些区域的现象，对钢的质量影响很大。 4、屈服点：钢材试样在受拉过程中，应力基本保持不变而应变显著增加时的应力，也称屈服强度，用σs表示。
5、抗拉强度：钢材受拉破坏时所能达到的最大应力，常用σb表示。 6、屈强比：钢材的屈服强度与抗拉强度的比值。
7、伸长率：钢筋拉伸试验时，试样拉断后，标距的伸长值与原始标距长度的百分率。 8、冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载作用的能力。
9、冷脆性及脆性临界温度：钢材的冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始下降缓和，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材的冷脆性，此时的温度称为脆性临界温度。
10、时效与时效敏感性：随着时间的延长，钢材呈现出强度和硬度提高，塑性和韧性降低的现象称为时效。因时效作用导致钢材性能改变程度的大小称为时效敏感性。
11、疲劳破坏：在交变应力的反复作用下，钢材往往在工作应力远小于抗拉强度时断裂的现象。
12、冷弯性能：钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 13、冷加工强化：将钢材在常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使其产生塑性变形，从而提高屈服强度，但塑性和韧性相应降低的现象。
14、时效处理：将经过冷加工强化后的钢材在常温下存放15~20d，或加热至100~200°C并保持一定时间，其强度和硬度进一步提高，塑性和韧性进一步降低，这一过程称为时效处理。前者称为自然时效，后者称为人工时效。 二、判断题
1×；2√；3√；4×；5√；6√；7√；8√；9√；10×；11×；12√；13√；14√；15√； 三、填空题
1、低碳钢、中碳钢、高碳钢、低碳钢；2、低合金钢、中合金钢、高合金钢、低合金钢；3、沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢；4、弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段；5、屈服点、抗拉强度、伸长率、 屈服点；6、抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性、硬度、冷弯、焊接、冷加工及时效强化、热处理；7、时效；8、大、小；9、P、S、O、N、H、冷脆、热脆；10、7.珠光体、铁素体、珠光体、珠光体、铁素体、强度、硬度、塑性、韧性；11、含碳量、强度、硬度、塑性、韧性、可焊性；12、屈服强度、抗拉强度、伸长率；13、屈服点为235MPa的A级沸腾钢、屈服点为345MPa的D级镇静钢；14、化学腐蚀、电化学腐蚀、采用耐候钢、金属覆盖、非金属覆盖；15、差、涂防火涂料、用不燃性板材包裹、用混凝土包裹 四、选择题
1（D）提示：钢含碳量在2.06%以下。炼钢的目的就是通过冶炼使生铁中的含碳量降低到2.06%以下，其他杂质含量也降低到允许范围之内，以改善其技术性能，提高质量。碳含量会增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低冲击韧性和可焊性，特别是低温冲击韧性的降低更显著。
2、（A）提示：钢材是一种抗拉强度与抗压强度比较相近的材料，经冷拉后其强度与硬度提高，而塑性、韧性降低。钢材的可焊性受含碳量及含硫量的影响，当二者含量高时，则不可焊接。钢材的晶体组成结构为金属键型，决定了其耐火性差（比混凝土耐火性低），受火作用时会发生显著的变
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形，使结构破坏。
3（A）提示：碳素钢根据含碳量分为：低碳钢（含碳量小于0.25%）、中碳钢（含碳量0.25%~0.60%）和高碳钢（含碳量0.6% ~2.06%）。
4（B）提示：伸长率是反映钢材塑性变形能力大小的指标。 5（D）提示：检测碳素结构钢，不必做硬度试验。
6（C）提示：冲击韧性反映钢材抵抗冲击荷载的能力，用冲击试验来测定。
7（C）提示：冷弯试验反映钢材处于不利变形条件下的塑性，可揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。
8（D）提示：钢材经冷加工强化及时效处理后，屈服点大幅度提高，而塑性和韧性降低，弹性模量基本不变。
9（B）提示：低合金高强度结构钢中合金元素总量应小于5%。
10（D）提示：工程使用钢筋时，应检测的项目是屈服点、抗拉强度、伸长率和冷弯。
11（B）提示：含碳量高将增加焊接的硬脆性，含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性。 12（D）提示：疲劳破坏是钢材在交变荷载反复作用时在低应力状态下突然发生的脆性断裂破坏的现象，所以危害极大，往往造成灾难性的事故。
13（D）提示：建筑用碳素钢的含C量均＜0.8%，其基本组织为铁素体和珠光体。当含碳量增大时，珠光体含量增大，铁素体相应减少，因而钢的强度、硬度提高，但塑性和韧性则相应下降。
14（A）提示：冷拉钢筋由于冷加工强化，其塑性和韧性较差，容易发生脆断。 15（D）提示：因为氯离子会破坏钢筋的保护膜，加速钢筋的锈蚀。
16（A）提示：热轧钢筋随级别增大，则其强度增大，而塑性、韧性和可焊性降低。
17（D）提示：Q235-A适用于只承受静荷载作用的结构；Q235-B适用于承受动荷载的普通焊接结构；Q235-C适用于承受动荷载的重要焊接结构；Q235-D适用于低温下承受动荷载的重要焊接结构。
18（Ｄ）提示：钢材经冷加工后，其强度提高，塑性和韧性降低而变得硬、脆，使用时应注意其性能的变化。
19（D）提示：在大跨度或重荷载作用下的预应力混凝土结构中，宜选用钢绞线。因为其强度高、长度大无接头、柔性好可曲线布置。
20（D）提示：钢结构表面刷防锈漆通常采用刷两道漆：底漆和面漆。常用底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧底漆等。面漆有灰铅漆、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。 五、问答题
1、沸腾钢脱氧不充分，碳和有害杂质磷、硫等的偏析较严重，钢的致密程度较差，使钢的冲击韧性和可焊性较差，特别是低温冲击韧性的降低更显著。但由于成本较低、产量较高，可用于一般的建筑结构中。
镇静钢脱氧充分，偏析程度小，质量均匀，结构致密，钢的冲击韧性和可焊性等较沸腾钢好，可用于承受冲击荷载或其它重要的结构。
2、钢材受力达到屈服点后，塑性变形迅速增大，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。故钢结构设计中一般以屈服点作为强度取值的依据。
3、屈强比是钢材的屈服点与抗拉强度的比值，屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，因而结构的安全性愈高；但屈强比太小，则反映钢材不能被有效利用，造成浪费。
4、钢材经冷加工强化后，屈服点提高，抗拉强度不变，塑性、韧性、弹性模量降低，脆性增大。再经时效处理后，屈服点进一步提高，抗拉强度也提高，塑性、韧性进一步降低，脆性还将增大，弹性模量基本恢复。实际使用中应注意其性能的变化。
工程中对钢筋进行冷加工及时效处理的主要目的是为了节省钢材。例如，钢筋经冷拉后，屈服点可提高20%～30%，长度增加4%～10%，一般可节约钢材10%～20%。此外，冷拉还兼有调直和除锈的作用。
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5、由于对钢筋冷拉可提高其屈服强度，而塑性变形能力有所降低，因此工地上常对强度偏低而塑性偏大的低碳盘条钢筋进行冷拉，提高强度，降低塑性，以提高钢筋的利用率。
6、建筑钢材的含碳量不大于0.8%，当含碳量增大时，钢材的强度、硬度提高，塑性、韧性降低，可焊性降低（含碳量大于0.3%时，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。
7、建筑钢材的主要检验项目有：（1）拉伸试验：测定钢材的屈服点、抗拉强度和伸长率，反映钢材的力学强度和塑性；（2）冷弯试验：反映钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是对钢材质量和焊接质量的一种较严格的检验；（3）冲击试验：测定钢材抵抗冲击荷载的能力，反映钢材的韧性。
8、碳素结构钢随着牌号的增大，含碳量增大，其强度增大，但塑性和韧性降低，冷弯性和可焊性逐渐降低。
9、Q235号碳素结构钢被广泛应用于建筑工程中，主要是由于它的机械强度较高，塑性、韧性、可焊性及可加工性等综合性能好，且冶炼方便，成本较低。
Q235号钢按质量分为四个等级，其中A、B级为普通质量钢，适合一般的钢结构工程，C、D级为优质钢，适合受动荷载作用的重要焊接结构，其中D级适用于处于低温下的重要结构。
10、低合金高强度结构钢与碳素结构钢相比具有轻质高强，抗冲击性强，塑性、韧性、可焊性和冷加工性好，易于加工与施工，耐腐蚀性、耐低温性好，使用寿命长等一系列良好的综合性能，可节约钢材，具有显著的经济效益。因此，低合金高强度结构钢广泛用作高层及大跨度建筑的主体结构材料。
11、热轧钢筋按屈服强度划分牌号，按外形分为光圆钢筋和带肋钢筋两种类型，是建筑工程中用量最大的钢材品种之一。
（1）热轧光圆钢筋分为HPB235和HPB300两个牌号，由Q235和Q300碳素结构钢轧制而成。其强度较低，但塑性、韧性、焊接性和冷加工性好，广泛用作普通中小型钢筋混凝土结构的主要受力钢筋和构造筋等。
（2）热轧带肋钢筋分为普通型（直径6～25mm）和细晶粒型(直径28～50mm)两种，各有三个牌号，即普通型为：HRB335、HRB400、HRB500；细晶粒型为：HRBF335、HRBF400、HRBF500。带肋钢筋加强了钢筋与混凝土之间的握裹力，可有效防止混凝土与配筋之间发生相对位移。
其中，HRB335和HRB400由低合金镇静钢和半镇静钢轧制而成，以硅、锰为主要强化元素，其强度较高，塑性和可焊性均较好，广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的主筋，经冷拉处理后也可作预应力钢筋。
而HRB500由中碳低合金镇静钢轧制而成，除以硅、锰为主要合金元素外，还加入钒或钛作为固溶弥散强化元素，使之在提高强度的同时保证塑性和韧性。主要用作预应力钢筋。但其可焊性较差，如需焊接，应采用适当的焊接方法和焊后热处理工艺，以保证焊接接头及其热影响区不产生淬硬组织，不发生脆性断裂。 六、计算题
1、解：
钢筋的屈服强度为：
?s,1?Fs,1A?42.4?1031?3.14?1224?375(MPa)，?s,2?Fs,2A?41.5?1031?3.14?1224?367(MPa)
钢筋的抗拉强度为： ?b,1?Fb,1A?62.0?1031?3.14?1224?548(MPa)，?b,2?Fb,2A?61.6?1031?3.14?1224?545(MPa)
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