篇一：中南 土木工程材料课后习题及答案
土木工程材料习题集与参考答案
第一章 土木工程材料的基本性质
2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在？ 参考答案：
密度?：是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末，再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称“真密度”。
?表观密度0：是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外
观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。
孔隙率P：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。
相互关系：
?0???P??1????100%???
密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其内部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。
4．材料的耐水性、吸水性、吸湿性、抗冻性、导热性、热容、抗渗性的含义是什么？
参考答案：
耐水性： 材料抵抗水破坏作用的能力称为耐水性，即材料经水浸泡后，不发生破坏，同时强度也不显著降低的性质。指标：软化系数
吸水性：材料与水接触时其毛细管会吸收水分的性质。指标：吸水率
吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质。指标：平衡含水率
抗冻性：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不被破坏，强度也不严重降低的性质。指标：抗冻等级，其划分取决于材料在一定条件下经受冻融而不被破坏的次数。
导热性：当材料两面存在温度差时，热量会从温度较高的一面传导到温度较低的一面的性质。指标：
导热系数
热容：某块材料在温度升降1K时所放出或吸收的热量。
指标：C（热容）＝c（比热容）?m（材料质量）
抗渗性：材料抵抗压力水或液体渗透的性质。指标：渗透系数
7．影响材料强度试验结果的因素有哪些？强度与强度等级是否不同，试举例说明。
参考答案：
试验条件对材料强度试验结果有较大的影响，其中主要有试件的形状和尺寸、试验机的加载速度、试验时的温度和湿度，以及材料本身的含水状态等。
强度与强度等级不一样。强度是一个具体值，而强度等级是一个等级范围。如：混凝土的强度等级为
C30，那么属于C30强度等级的混凝土的实际强度值有可能是30MPa或与30MPa接近的强度值。
第二章无机胶凝材料
1、什么是气硬性胶凝材料？什么是水硬性胶凝材料？
参考答案：气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且只能在空气中保持或发展其强度，如石膏、石灰等；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度，如水泥。
4、过火石灰、欠火石灰对石灰性能有什么影响？如何消除？
参考答案：欠火石灰的产浆量较低，质量较差；欠火石灰的密度较大，表面常被黏土杂质溶化时所形成的玻璃釉状物包覆，因而消解很慢，在工程中过火石灰颗粒往往会在正常石灰硬化后继续吸湿消解
而发生体积膨胀，降低石灰品质，影响工程质量。消除方法有：将石灰经陈伏处理后再使用于工程，控制煅烧温度在1000℃～1200℃之间，岩块尺寸不宜过大。
10、生产硅酸盐水泥为什么要掺入适量石膏？
参考答案：水泥熟料中的硅酸三钙与水反应十分迅速，使得水泥熟料加水后迅速凝结，导致来不及施工。所以为调节水泥的凝结时间，通常在水泥中加入适量石膏，这样，水泥加水后石膏迅速溶解与水化铝酸钙发生反应，生产针状的晶体（3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O，又称为钙钒石）沉积在水泥颗粒表面形成保护膜，延缓了水泥凝结时间。
11、试述硅酸盐水泥的主要矿物成分及其对水泥性能的影响？
参考答案：硅酸盐水泥熟料中，C3A的水化和凝结硬化速度最快，但水化铝酸钙的强度不高；C3S和C4AF的水化速度较快，凝结硬化速率也较快，C3S的水化产物强度高，C4AF的水化产物强度不高；C2S水化反应速度最慢，凝结硬化速率也慢，强度早期低，后期高。
12、硅酸盐水泥的主要水化产物有哪几种？水泥石的结构如何？
参考答案：主要水化产物是：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。水泥石主要由固体（水泥水化产物及未水化的残存水泥内核）和孔隙组成。凝胶是由尺寸很小的凝胶微粒与位于胶粒之间的凝胶孔组成，胶粒的比表面积大，可强烈地吸附一部分水分，此水分与填充胶孔的水分称为凝胶水；毛细孔中的水分称为毛细水，毛细水的结合力较弱，脱水温度较低，脱水后形成毛细孔。
14、造成硅酸盐水泥体积安定性不良的原因有哪几种？怎样检验？
参考答案：造成水泥体积安定性不良，一般是由熟料中所含游离氧化钙游离氧化镁过多或掺入石膏过多等原因所造成。国家标准规定，由游离的氧化钙过多引起的水泥体积安定性不良可用雷氏法或试饼法检验。试饼法是用标准稠度的水泥净浆做成试饼，经恒沸3小时后用肉眼观察未发现裂纹，用直尺检验没有弯曲；雷氏法是用雷氏夹中的水泥浆经沸煮三小时后的膨胀值。
15、试述硅酸盐水泥的强度发展规律及影响因素？
参考答案：强度发展规律为：水泥的水化和凝结硬化从颗粒表面深入到内部是有一个时间过程的，水化速度开始比较快，强度发展也比较快，以后逐渐减慢。不同水泥的强度发展不完全相同，掺较多活性混合材料的硅酸盐水泥早期强度比较低，后期增进率高。
16、在下列工程中选择适宜的水泥品种：
（1）现浇混凝土梁、板、柱冬季施工：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；
（2）高层建筑基础底板（具有大体积混凝土和抗渗要求）：矿渣水泥和粉煤灰水泥；
（3）南方受海水侵蚀的钢筋混凝土工程：矿渣水泥和火山灰水泥；
（4）高炉炼铁炉基础：铝酸盐水泥；
（5）高强度预应力混凝土梁：硅酸盐水泥和普通水泥；
（6）地下铁道：普通水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥；
（7）东北某大桥的沉井基础及桥梁墩台：矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥。
18硅酸盐水泥石腐蚀的类型有哪几种？产生腐蚀的原因是什么？防止腐蚀的措施有哪些？
参考答案：
腐蚀的类型有：软水侵蚀（溶出性侵蚀）：软水能使水化产物中的Ca(OH)2溶解，并促使水泥石中其它水化产物发生分解；盐类腐蚀：硫酸盐先与水泥石结构中的Ca(OH)2起置换反应生产硫酸钙，硫酸钙再与水化铝酸钙反应生成钙钒石，发生体积膨胀；镁盐与水泥石中的Ca(OH)2反应生成松软无胶凝能力的Mg(OH)2；酸类腐蚀：CO2与水泥石中的Ca(OH)2反应生成CaCO3，再与含碳酸的水反应生成易溶于水的碳酸氢钙，硫酸或盐酸能与水泥石中的Ca(OH)2反应；强碱腐蚀：铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱也会产生破坏。腐蚀的防止措施：①根据工程所处的环境，选择合适的水泥品种；②提高水泥石的密实程度；③表明防护处理
19、硅酸盐水泥检验中，哪些性能不符合要求时，则该水泥属于不合格品？哪些性能不符合要求时则该水泥属于废品?怎样处理不合格品和废品？
参考答案：国家标准规定：硅酸盐水泥性能中，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合标准规定时均为废品。废品应严禁出厂、使用。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何一
项不符合规定或混合材掺量超过最大限度和强度低于商品强度等级（标号）规定的指标时称为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、工厂名称和出厂编号不全也属于不合格品。不合格品可根据实际情况而决定使用与否。
20、什么是活性混合材料和非活性混合材料？掺入硅酸盐水泥中各能起到什么作用？
参考答案：活性混合材料中有一定的活性组分，常温下能与水泥熟料水化时析出Ca(OH)2的或在硫酸钙的作用下生成具有胶凝性质的稳定化合物。非活性混合材料与水泥矿物成分不起化学反应或化学反应很弱，在水泥石中主要起填充作用，掺入硅酸盐水泥中主要调节水泥强度等级，增加产量，降低水化热等。
21、为什么掺较多活性混合材料的硅酸盐水泥早期强度较低，后期强度发展比较明显，长期强度甚至超过同标号的硅酸盐水泥？
参考答案：掺较多活性混合材的硅酸盐水泥中水泥熟料含量比较少，加水拌和后，熟料先水化，水化后析出的Ca(OH)2作为碱性激化剂激化活性混合材料水化，生成水化硅酸钙和水化硫铝酸钙等水化产物。水化过程分两步进行，早起强度较低而后期强度发展较快。
22、与普通水泥相比较，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥在性能上有哪些不同，并分析这四种水泥的适用和禁用范围。
参考答案：矿渣水泥保水性差、泌水性大。在施工中由于泌水而形成毛细管通道及水囊，水分的蒸发又易引起干缩，影响混凝土的抗渗性、抗冻性及耐磨性。适用于高温和耐软水、海水、硫酸盐腐蚀的环境中；火山灰质水泥特点是易吸水，易反应。在潮湿条件下养护可以形成较多的水化产物，水泥石结构比较致密，从而具有较高的抗渗性和耐久性。如在干燥环境中，所吸收的水分会蒸发，体积收缩，产生裂缝，因而不宜用于长期处于干燥环境和水位变化区的混凝土工程中，但适宜于大体积和抗渗要求的混凝土及耐海水、硫酸盐腐蚀的混凝土中；粉煤灰水泥需水量比较低，干缩性较小，抗裂性较好。尤其适用于大体积水工混凝土及地下和海港工程中，但不适宜抗碳化要求的混凝土中。
23、试述道路硅酸盐水泥的特点？
参考答案：特点是混凝土的抗折强度较高，耐磨性和耐久性较好，同时道路水泥还具有早强的性能。
25、膨胀水泥的膨胀过程与水泥体积安定性不良所形成的(本文来自：wwW.xIAocAofaNwEn.com 小 草范 文 网:分析材料的强度和强度等级的练习和区别)体积膨胀有何不同?
参考答案：水泥体积安定性不良引起的膨胀是指水泥石中的某些化学反应不能在硬化前完成，而在硬化后进行，并伴随有体积不均匀的变化，在以硬化的水泥石中产生内应力，轻则引起膨胀变形，重则使水泥石开裂。膨胀水泥的膨胀在硬化过程中完成，并且其体积是均匀地发生膨胀。
26、铝酸盐水泥有何特点？
参考答案：铝酸盐水泥快硬早强，早期强度增长快，但后期强度可能会下降；水化热大，而且集中在早期放出；具有较好的抗硫酸盐侵蚀能力；铝酸盐水泥不耐碱但耐高温性能好。
27、简述铝酸盐水泥的水化过程及后期强度下降的原因。
参考答案：铝酸盐水泥的水化产物CAH10和C2AH8为针状或板状结晶体，能相互交织成坚固的结晶合生体，析出的Al(OH)3难溶于水，填充于晶体骨架的空隙中，形成比较致密的结构，使水泥石获得很高的早期强度，但是CAH10和C2AH8是压稳定相，随时间增长，会逐渐转化为比较稳定的C3AH6，转化结果使水泥石内析出游离水，增大了空隙体积，同时由于C3AH6晶体本身缺陷较多，强度较低，因而使得水泥石后期强度有所下降。
28、不同品种且同一强度等级以及同品种但不同强度等级的水泥能否掺混使用？对这二种情况分别解释为什么？
参考答案：这两种情况均不能掺混使用。不同品种的水泥或不同强度等级的水泥掺混使用会影响水泥的使用性能和耐久性。
29、硅酸盐水泥的强度等级检验为什么要用标准砂和规定的水灰比？试件为何要在标准条件下养护？ 参考答案：水泥胶砂试件的强度受各种因素的制约，如：砂的质量和细度、水灰比、养护条件、试验方法等，所以为了精确测试硅酸盐水泥的强度等级，国家标准规定，水泥的强度用ISO法检验，将水泥和标准砂按1：3混合，用0.5的水灰比，用规定的方法拌制成标准胶砂试件，在标准条件下养护至规定龄期。
第三章 混凝土
1．
对普通混凝土有哪些基本要求？怎样才能获得质量优良的混凝土？
参考答案：
对普通混凝土的基本要求： 满足混凝土结构设计的强度要求；满足施工所要求的和易性；具有与工程环境相适应的耐久性。
获得质量优良的混凝土： 首先要设计合理的配合比，使混凝土满足上述基本要求以及实际工程中的
某些特殊要求；要选用质量合格的原材料，按照相应的规范施工
2． 试述混凝土中的四种基本组成材料在混凝土中所起的作用。
参考答案：水泥和水：水泥和水形成水泥浆，填充砂子空隙并包裹砂粒，形成砂浆，砂浆又填充石子空隙并包裹石子颗粒。水泥浆在砂石颗粒之间起着润滑作用，使混凝土拌和物具有一定的流动性。但是它更主要的是起胶结作用。水泥浆通过水泥的硬化，把砂石骨料牢固的胶结成一整体。
砂石：一般不与水泥浆起化学反应，起骨架作用，可以大大的节省水泥；可以降低水化热，大大减少
混凝土由于水泥浆硬化而产生的收缩，抑制裂缝的扩展。
3． 对混凝土用骨料在技术上有哪些基本要求？为什么？
参考答案： ①具有良好的颗粒级配，以尽量减小空隙率；
②要求表面干净，以保证与水泥浆更好的粘结；
③含有害杂质少，以保证混凝土的强度和耐久性；
④要求具有足够的强度和坚固性，以保证起到充分的骨架和传力作用。
4．试说明骨料级配的含义，怎样评定级配是否合格？骨料级配良好有何技术经济意义？
参考答案： 骨料级配：是指大小不同的骨料之间相互搭配的比例情况。细骨料的累计筛余率必须处于书中表3-2的任何一个级配区的范围内才认为是合格的。粗骨料应该符合书中表3-5的规定才认为是合格的。骨料级配好，能减小空隙率，节约水泥，制成的混凝土拌和物的和易性好。
6．现有两种砂子，若细度模数相同，其级配是否相同？若两者的级配相同，其细度模数是否相同？ 参考答案：若细度模数相同，其级配不同；若两者的级配相同，其细度模数相同。
7．试比较碎石和卵石拌制混凝土的优缺点。
参考答案：在水泥浆用量相同的条件下，卵石混凝土的流动性较大，与水泥浆的粘结较差。碎石混凝土流动性较小，与水泥浆的粘结较强。碎石混凝土强度高于卵石混凝土的强度。
8．什么是混凝土拌合物的和易性？影响和易性的主要因素有哪些？如何改善混凝土拌和物的和易性？ 参考答案：和易性是指在一定的施工条件下，便于各种施工操作并能获得均匀、密实的混凝土的一种综合性能。包括：流动性、粘聚性和保水性。
主要影响因素：水泥品种及细度；用水量；水泥浆用量；水灰比；含砂率；外加剂；搅拌。
应根据和易性的主要影响因素综合考虑来提高和易性，如：选用和易性最好的粉煤灰硅酸盐水泥，将水泥磨细，增加水泥浆的用量，选择合理的水灰比和砂率，加入减水剂，加强搅拌等都能提高混凝土的和易性。
9．试述泌水对混凝土质量的影响。
参考答案：泌水是材料离析的一种形式。如果混凝土拌和物的保水性比较差，其泌水的倾向性就较大，这样就易于形成泌水通道，硬化后成为混凝土的毛细管渗水通道。由于水分上浮，在混凝土表面还会形成一个疏松层，如果在其上继续浇灌混凝土，将会形成一个薄弱的夹层，此外，在粗骨料颗粒和水平钢筋下面也容易形成水囊或水膜，致使骨料和钢筋与水泥石的粘结力降低。
10．和易性与流动性之间有何区别？混凝土试拌调整时，发现坍落度太小，如果单纯加用水量去调整，
混凝土的拌和物会有什么变化，
参考答案：流动性是指混凝土拌和物在本身自重或施工机械搅拌振捣作用下能够流动的性能。而和易性是混凝土的综合工作性能，包括流动性，还有粘聚性和保水性。
如果单纯增加用水量去调整坍落度，则水泥浆会变稀，从而降低了水泥浆的粘聚性，减小颗粒间的内
摩擦力，混凝土拌和物的流动性会增大。但是，水泥浆的粘聚性降低过多的话，会导致混凝土拌和物的保水能力不足，会出现泌水现象，而且其粘聚性也不好，这样会影响混凝土的质量，降低硬化后混凝土的强度
11．影响混凝土强度的内在因素有哪些？试结合强度公式加以说明。
参考答案：混凝土的强度主要决定于水泥石的强度和水泥石与骨料之间的粘结强度。而水泥石的强度主要取决于其矿物成分及孔隙率。而孔隙率又决定于水灰比与水化程度。所以，对于给定的龄期，水泥石的强度主要决定于水泥强度与水灰比。水泥强度越大，水灰比越小，水泥石强度越高。水泥石与
骨料的粘结力也同样与水泥强度和水灰比有关，水泥强度越高，水灰比越小，则水泥浆硬化后与骨料的粘结力越强。水泥石与骨料的粘结力还与骨料的品质有关，碎石混凝土强度高于卵石混凝土的强度。综上所述，混凝土的强度与水灰比成反比，与水泥强度成正比，还与骨料品质有关。用公式表示为：
?C?fcu??afce????b?W?。
其中：C－1m3混凝土中水泥用量，Kg；
W－1m3混凝土中的用水量，Kg；
C
W－灰水比
fcu－混凝土28天抗压强度
fce－水泥的实测强度
?? a，b－经验系数。
12．某工地施工人员采取下述几个方案提高混凝土拌和物的流动性，试问下面那些方案可行？那个方案不行？并说明理由。
（1）多加水（2）保持W/C不变，增加水泥浆用量；3）加入CaCl2（4）加入减水剂；（5）加强振捣。 参考答案：
（1）不行。多加水会改变混凝土的水灰比，降低强度。而且多加水，可能会导致混凝土粘聚性降低过多，保水能力不足，出现泌水现象。
（2）可行。增加水泥浆用量，可以增加骨料表面包裹层的厚度，增大了润滑作用，因而提高了混凝土拌和物的流动性。
（3）不行。CaCl2有一定的塑化作用，会降低混凝土的流动性。而且氯离子对混凝土有侵蚀作用。
（4）可行。可以将水泥絮凝结构中的游离水释放出来，增大了流动性。
（5）可行。加强振捣可以使混凝土拌和物的均匀性提高。
13． 试简单分析下述不同的试验条件测得的强度有何不同和为何不同？
（1）试件形状不同；（2）试件尺寸不同；（3）加荷速率不同；（4）试件与压板之间的摩擦力大小不同。 参考答案：
（1）立方体试件测得的强度高。因为有环箍效应。
（2）尺寸小的试件测得的强度高。一是因为环箍效应，二是因为试件的尺寸增大时，存在缺陷的几率也会增大。
（3）加载速度越大，测得的强度值越大。因为，加载速度大，混凝土的缺陷还来不及表现出来。
（4）不涂油测得的值大。不涂油，摩擦大，环箍效应强。
14．混凝土的弹性模量有几种表示方法？常用的是哪一种？怎样测定？
参考答案：混凝土弹性模量有3种表示方法：1、原点切线弹性模量。2、割线弹性模量。3、切线弹性
1??fcpf3（cp为轴心抗压强度）模量。常用的是割线弹性模量。我国是将指定应力与它对应的应变?的
?
比值定义为混凝土的弹性模量Eh＝?。
15．试结合混凝土的应力－应变曲线说明混凝土的受力破坏过程。
参考答案：以混凝土单轴受压为例，混凝土的破坏（即内部裂缝发展）可以分为4个阶段。
压应力小于极限应力的30％（称为比例极限）为第一阶段，这一阶段未受荷载前就存在的界面裂缝无明显变化，宏观上显示出应力-应变成直线关系，为弹性变化阶段；
随着荷载进一步增加，超过比例极限而又低于50％极限应力时为第二阶段，界面裂缝的长度、宽度和数量也随之增加，界面借助于摩阻力的作用承担荷载，而水泥砂浆的开裂小的可以忽略不计，此时变形增加的速率大于应力增加的速率，应力-应变曲线偏离直线开始弯向水平方向。
相当于50％～75％极限应力时为第三阶段，在界面裂缝继续发展的同时，开始出现贯穿砂浆的裂缝，应力-应变曲线明显趋向水平方向。
篇二：材料标号与强度等级
工程材料的强度采用强度等级取代标号来表示，符合与国际标准和国外先进标准接轨的趋势，也是我国贯彻法定计量单位及对同一标准化内容的各类标准应协调统一的需要。经过各方面的多年努力，这项工作已经完成。当前搞清材料标号与强度等级的关系，对工程设计、施工、监理工作以及标准规范的制修订工作很有必要。本文就铁路工程中使用量大面广的混凝土与砌体材料的标号与强度等级的关系予以简述。
1 水泥
标号：水泥标号是按规定龄期的抗压强度和抗折强度划分，强度以kgf/ cm2 计。硅酸盐水泥、普通水泥的强度龄期为3 d、28 d ，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥的强度龄期为3 d、7 d、28 d。强度的检验方法按《水泥胶砂强度检验方法》（GB177
85） （简称GB 法，此标准已于1999 年5 月1 日废止）执行。各类水泥的强度共设275、325、425、425R、525、525R、625、625R 和725R 九个标号。
强度等级：水泥强度等级也按规定龄期的抗压强度和抗折强度划分，唯强度以MPa 计。各类水泥的强度龄期统一为3 d、28 d。强度的检验方法按《水泥胶砂强度检验方法（ ISO 法） 》（GB/ T17671 1999）（简称ISO 法，此标准于1999 年5 月1 日实施） 执行。
常用各类水泥的强度共设32. 5 、32. 5R、42. 5 、42. 5R、52. 5 、
52. 5R、62. 5 和62. 5R八个等级。相应的产品新标准是《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175 1999）、《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》（GB1344 1999） 和《复合硅酸盐水泥》（GB12958 1999）。这三项标准于1999 年12 月1 日起实施。考虑水泥生产、检验及使用方面的实际情况，规定了为期1 年的过渡期。过渡期内新老标准的水泥并行，从而实现平稳过渡。
标号与强度等级：水泥强度从标号到强度等级的变化，主要是由于采用了不同的强度检验方法，即由GB 法改为ISO 法。这是我国水泥标准为向国际标准靠拢并与其保持一致做出的重大修改。两种检验方法在胶砂组成（标准砂、灰砂比、水灰比）、搅拌方法、振实成型方法、养护、加载速度、试验条件控制和仪器设备等方面有明显的差别。经试验对比，老标准水泥采用GB 法和ISO 法的试验结果是：抗折强度差值不大，对水泥强度指标的影响可忽略不计；而抗压强度用ISO 法检验的则普遍较用GB 法检验的降低了大约一个强度等级。如标号为425 的水泥，其强度等级相当于32. 5。就平均统计水平来看，标号与强度等级的关系大致是425 号→32. 5 级、525 号→
42. 5级、625 号→52. 5 级。
2 混凝土
标号：混凝土标号是指按标准方法制作、养护的边长为20 cm 的立方体标准试件，在28 d 龄期用标准试验方法所测得的抗压极限强度，以kgf/ cm2 计。如500 号混凝土，其试件抗压极限强度为500 kgf/ cm2 。当采用非标准尺寸的试件时，应换算成标准试件的强度，换算系数分别是：边长15 cm 的立方体试件为0. 95 ，边长10 cm 的立方体试件为0. 90 。混凝土的标号通常采用150、200、250、300、350、400、450、500、550、600。《铁路混凝土及砌石工程施工规范》（TBJ210 86） （此标准于1997 年7 月1 日废止） 和《铁路桥涵设计规范》（TBJ2 85） （此标准于2000 年2月1 日废止） 均作如此规定。
强度等级：混凝土的强度等级按立方体试件抗压强度标准值划分。立方体试件抗压强度标准值则是指按标准方法制作、养护的边长为150 mm的立方体标准试件，在28 d 龄期用标准试验方法所测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不得超过5 % ，亦即保证率为95 %。混凝土的强度等级采用混凝土（concrete）的代号C 与其立方体试件抗压强度标准值的兆帕数表示，如立方体试件抗压强度标准值为50 MPa 的混凝土，其强度等级以“C50”表示。当采用非标准尺寸的试件时，应换算成标准试件的强度，换算系数分别是：边长200 mm的立方体试件为1. 05 ，边长100 mm的立方体试件为0. 95 。《铁路混凝土强度检验评定标准》（TB10425 94） （此标准于1994 年4 月1 日起实施） 中关于强度分级的规定即如
此，该标准与国家标准《混凝土强度检验评定标准》（GBJ107 87）和国际标准《混凝土———按强度的分级标准》（ ISO3893）是一致的。混凝土的强度等级通常采用C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。强度等级为C60 及其以上的混凝土属高强混凝土。
标号与强度等级：两者主要差别在两个方面，一是所用标准试件尺寸不同，标号和强度等级所用立方体试件边长分别是 200 mm和150 mm；二是取值方法的不同，强度等级有明确的统计概念，即强度标准值是强度总体分布中的平均值减去1. 645 倍标准差（从而使保证率为95 %） ，而标号则没有明确的数理统计概念，据推算其保证率约在85 %的水平上。考虑标准试件尺寸的变化和强度等级的数理统计定义，混凝土标号可近似换算为如表1 所示的强度等级。
3 砌体
铁路工程建筑物所用的砌体结构主要是石砌体和混凝土块砌体，它是由石材（片石、块石、粗料石） 、混凝土砌块等块体（masoy units ，代号MU） 和砌筑用砂浆（mortar ，代号M） 组成。
3. 1 块体
标号：石材标号是以边长为20 cm 的立方体试件在浸水饱和状态下的抗压极限强度表示，以kgf/ cm2 计。如200 号石材其试件抗压极限强度即200 kgf/ cm2 。当采用边长为7. 07 cm 或5 cm 的立方体试件时，其抗压极限强度应分别乘以0. 85 或0. 80 的换算系数。《铁路混凝土及砌石工程施工规范》（TBJ210 86）作此规定。由于石材的力学指标资料较缺乏系统性，相关规范中规定的换算系数很不一致。如国家标准《砖石结构设计规范》（GBJ373）中，若以边长为20 cm 的立方体试件为标准试件，则边长为0. 7 cm 或0. 5 cm 的立方体试件的换算系数的约为0. 7 或0. 6。铁路工程常用的石材标号为200、300、400、500、600、700 和800。
混凝土砌块标号与混凝土标号含义相同，铁路工程混凝土砌块通常采用的标号为150、200、250 和300。
强度等级：石材强度等级是以边长为70 mm 的立方体试件在浸水饱和状态下的抗压极限强度表示，以MPa计，并冠以代号MU。如MU40 的石材，其试件的抗压极限强度为40 MPa 。当采用边长为200 mm、150 mm、100 mm或50 mm 的非标准立方体试件时，其抗压极限强度应分别乘以1. 43 、1. 28、1. 14 或0. 86 的换算系数。《铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范》（TB10210 97）即
篇三：强度,刚度,弹性模量的区别和联系
强度定义
1、材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。强度包括材料强度和结构强度两方面。强度问题有狭义和广义两种涵义。狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题，有时还包括机械振动问题。强度要求是机械设计的一个基本要求。
材料强度 指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态，载荷性质、加载速率、温度和介质等。
按照材料的性质，材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。①脆性材料强度：铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然，几乎没有塑性变形。脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。强度极限有两种：拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限，压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。②塑性材料强度：钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形，它在卸载后不能消失，也称残余变形。塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象（应力不变的情况下应变不断增大的现象）时的应力。对于没有屈服现象的塑性材料，取与0。2％的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限，用σ0。2表示。③带裂纹材料的强度：常低于材料的强度极限，计算强度时要考虑材料的断裂韧性（见断裂力学分析）。对于同一种材料，采用不同的热处理制度，则强度越高的断裂韧性越低。
按照载荷的性质，材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。材料在静载荷下的强度，根据材料的性质，分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。材料受冲击载荷时，屈服极限和强度极限都有所提高（见冲击强度）。材料受循环应力作用时的强度，通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准（见疲劳强度设计）。此外还有接触强度（见接触应力）。
按照环境条件，材料强度有高温强度和腐蚀强度等。高温强度包括蠕变强度和持久强度。当金属承受外载荷时的温度高于再结晶温度（已滑移晶体能够回复到未变形晶体所需要的最低温度）时，塑性变形后的应变硬化由于高温退火而迅速消除，因此在载荷不变的情况下，变形不断增长，称为蠕变现象，以材料的蠕变极限为其计算强度的标准。高温持续载荷下的断裂强度可能低于同一温度下的材料拉伸强度，以材料的持久极限为其计算强度的标准（见持久强度）。此外，还有受环境介质影响的应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳等材料强度问题。
结构强度 指机械零件和构件的强度。它涉及力学模型简化、应力分析方法、材料强度、强度准则和安全系数。
按照结构的形状，机械零件和构件的强度问题可简化为杆、杆系、板、壳、块和无限大体等力学模型来研究。不同力学模型的强度问题有不同的力学计算方法。材料力学一般研究杆的强度计算。结构力学分析杆系（桁架、刚架等）的内力和变形。其他形状物体属于弹塑性力学的研究对象。杆是指截面的两个方向尺寸远小于长度尺寸的物体，包括受拉的杆、受压的柱、受弯曲的梁和受扭转的轴。板和壳的特点是厚
度远小于另外两个方向的尺寸，平的称为板，曲的称为壳。
要解决结构强度问题，除应力分析之外，还要考虑材料强度和强度准则，并研究它们之间的关系。如循环应力作用下的零件和构件的疲劳强度，既与材料的疲劳强度有关，又与零件和构件的尺寸大小、应力集中系数和表面状态等因素有关。当循环载荷不规则变化时，还要考虑载荷谱包括载荷顺序的影响。复合应力情形要用强度理论。有宏观裂纹情形要用断裂力学分析。某些零件往往需要同时考虑几种强度准则，加以比较，才能确定最可能出现的失效方式。
大部分的结构强度问题，通常是先确定结构形式，然后根据外载荷进行应力分析和强度校核。应用电子计算机方法以后，优化设计成为现实的问题，可以先提出一些具体的设计目标（例如要求结构重量最小），然后寻求最佳的结构形式。
2、金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出。
强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。
强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力。根据受力种类的不同分为以下几种：
(1)抗压强度--材料承受压力的能力。
(2)抗拉强度--材料承受拉力的能力。
(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力。
(4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力。
3、强度是在“外力作用下，材料抵抗变形和破坏的能力”。
根据外力的作用方式，有多种强度指标，如抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。当材料承受拉力时，强度性能指标主要是降伏强度和抗拉强度。
注意强度和硬度是本质上不同的概念。玻璃等硬而脆的物质虽然硬度大（变形与外力之比小）但强度小（在断裂之前能承受的总外力小）。对于同系列的金属，此二者可以有一定的对应关系。强度测量往往需要彻底毁坏材料，而硬度试验则毁坏较小或不毁坏。所以校定的硬度强度换算关系被用来由硬度推算强度。
金属材料的强度是金属材料的在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。工程上常用来表示金属材料强度的指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。
σS=Fs/AO
Fs----试样产生屈服现象时所承受的最大外力(N)
AO----试样原来的截面积(mm2)
σS---屈服强度(Mpa)
抗拉强度是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力，用σb=FO/AO
FO----试样在断裂前的最大外力(N)
AO----试样原来的截面积(mm2)
σb---抗拉强度(Mpa)
刚度及定义
刚度：受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。各向同性材料的刚度取决于它的弹性模量E和剪切模量G(见胡克定律)。结构的刚度除取决于组成材料的弹性模量外，还同其几何形状、边界条件等因素以及外力的作用形式有关。分析材料和结构的刚度是工程设计中的一项重要工作。对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形。许多结构（如建筑物、机械等）也要通过控制刚度以防止发生振动、颤振或失稳。另外，如弹簧秤、环式测力计等，须通过控制其刚度为某一合理值以确保其特定功能。在结构力学的位移法分析中，为确定结构的变形和应力，通常也要分析其各部分的刚度。
刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的力或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。
工艺系统的刚度
1．基本概念
刚度的一般概念是指物体或系统抵抗变形的能力。用加到物体的作用力与沿此作用力方向上产生的变形量的比值表示。
切削加工过程中，在各种外力作用下，工艺系统各部分将在各个受力方向产生相应变形。对于工艺系统受力变形，主要研究误差敏感方向上的变形量。因此，工艺系统刚度定义为：作用于工件加工表面法线方向上的切削力与刀具在切削力作用下相对于工件在法线方向位移的比值
工艺系统刚度定义中，力和变形是在静态下测定的，为工艺系统静刚度；变形量是由总切削力作用的综合结果，当引起Y方向位移超出引起的位移时，总位移与Y方向相反，呈负值，此时刀架处于负刚度状态。负刚度使刀尖扎入工件表面（扎刀），还会使工件产生振动，应尽量避免。
2.工艺系统刚度的计算
工艺系统的总变形量应是各个组成环节在同一处的法向变形的叠加
已知工艺系统各组成环节的刚度，即可求得工艺系统刚度。对于工件和刀具，一般说来都是一些简单构件，可用材料力学公式近似计算，如车刀的刚度可以按悬臂梁计算，用三爪卡盘夹持工件，工件的刚度可以按悬臂梁计算，用顶尖加工细长轴，工件的刚度可以按简支梁计算等；对于机床和夹具，结构比较复杂，通常用实验法测定其刚度。
强度与刚度的区别
从工程力学的角度上讲：
强度是指某种材料抵抗破坏的能力，即材料破坏时所需要的应力。一般只是针对材料而言的。它的大小与材料本身的性质及受力形式有关。如某种材料的抗拉强度、抗剪强度是指这种材料在单位面积上能承受的最大拉力、剪力，与材料的形状无关。
刚度指某种构件或结构抵抗变形的能力，即引起单位变形时所需要的应力。一般是针对构件或结构而言的。它的大小不仅与材料本身的性质有关，而且与构件或结构的截面和形状有关。
不同类型的刚度其表达式也是不同的，如截面刚度是指截面抵抗变形的能力，表达式为材料弹性模量或剪切模量和相应的截面惯性矩或截面面积的乘积。其中截面拉伸（压缩）刚度的表达式为材料弹性模量和截面面积的乘积；截面弯曲刚度为材料弹性模量和截面惯性矩的乘积等等。
构件刚度是指构件抵抗变形的能力，其表达式为施加于构件上的作用所引起的内力与其相应的构件变形的比值。其中构件抗弯刚度其表达式为施加在受弯构件上的弯矩与其引起变形的曲率变化量的比值；构件抗剪刚度为施加在受剪构件上的剪力与其引起变形的正交夹角变化量的比值。而结构侧移刚度则指结构抵抗侧向变形的能力，为施加于结构上的水平力与其引起的水平位移的比值等等。
当然，也可以将材料的弹性模量或变形模量理解为材料的刚度。
强度：其法定单位是：牛/平方毫米（N/mm^2），即金属单位面积上所能承受的力的大小。指金属材料抵抗外力破坏作用的能力。可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度。
刚度：即硬度，指材料抵抗硬的物体压入自己表面的能力。其按测定方法不同可用洛氏（HR）硬度、表面洛氏（HR）硬度、维氏（HV）硬度、布氏（HB）硬度来衡量其大小，但均没单位。
硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。
强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力(即抵抗失效能力)的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度(弯曲疲劳和接触疲劳等)、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。
刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度(或称刚性)常用单位变形所需的力或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类(即材料的弹性模量)。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。
强度是抵抗塑性变形的能力，刚度是表示材料发生弹性变形的难易程度
杨氏模量、弹性模量、剪切模量、体积模量、强度、刚度
“模量”可以理解为是一种标准量或指标。材料的“模量”一般前面要加说明语，如弹性模量、压缩模量、剪切模量、截面模量等。这些都是与变形有关的一种指标。
杨氏模量(Young's Modulus)：
杨氏模量就是弹性模量,这是材料力学里的一个概念。对于线弹性材料有公式σ(正应力)＝Eε(正应变)成立，式中σ为正应力，ε为正应变，E为弹性模量，是与材料有关的常数，与材料本身的性质有关。杨（ThomasYoung1773～1829）在材料力学方面，研究了剪形变，认为剪应力是一种弹性形变。1807年，提出弹性模量的定义，为此后人称弹性模量为杨氏模量。钢的杨氏模量大约为2×1011N·m-2，铜的是
1.1×1011N·m-2。
弹性模量（Elastic Modulus）E：
弹性模量E是指材料在弹性变形范围内(即在比例极限内)，作用于材料上的纵向应力与纵向应变的比例常数。也常指材料所受应力如拉伸，压缩，弯曲，扭曲，剪切等）与材料产生的相应应变之比。
弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量，故是组织结构不敏感参数。在工程上，弹性模量则是材料刚度的度量，是物体变形难易程度的表征。
弹性模量E在比例极限内，应力与材料相应的应变之比。对于有些材料在弹性范围内应力-应变曲线不符合直线关系的，则可根据需要可以取切线弹性模量、割线弹性模量等人为定义的办法来代替它的弹性