最新土木工程材料习题精品课件.ppt

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1、|基本性质基本性质例例1-1 1-1 某工地所用卵石材料的密度为某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm2.65g/cm3 3、表观、表观密度为密度为2.61g/cm2.61g/cm3 3、堆积密度为、堆积密度为1680 kg/m1680 kg/m3 3，计算此石子计算此石子的孔隙率与空隙率？的孔隙率与空隙率？解解石子的孔隙率石子的孔隙率P P为：为：石子的空隙率石子的空隙率P P，为：为：| 评注评注 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体积中总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体积中, , 颗粒之

2、间的空隙体积所占的比例。计算式中颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中密度；密度；0 0材料的表观密度；材料的表观密度；，材料的堆积密度。材料的堆积密度。%51. 165. 261. 211%100000VVVP%63.3561. 268. 1111%100000VVVVVPz由于氢氧化钙结晶速度慢且结晶量少，空由于氢氧化钙结晶速度慢且结晶量少，空气中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表气中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于二氧化面碳化后，形成紧密外壳，不利于二氧化碳的渗透和碳化作用的深入。因而硬化石碳的渗透和碳化作用的深入。因而硬化石灰浆体具有以下特性：灰浆体具有以下

3、特性：| （1 1）凝结硬化慢；）凝结硬化慢；|（2 2）硬化后强度低；）硬化后强度低；| （3 3）硬化时体积收缩大；）硬化时体积收缩大；|（4 4）耐水性差，因为硬化石灰浆体的主要成）耐水性差，因为硬化石灰浆体的主要成分是氢氧化钙，而氢氧化钙可微溶解于水。分是氢氧化钙，而氢氧化钙可微溶解于水。| 评注评注 石灰浆体在空气中凝结硬化过程主要石灰浆体在空气中凝结硬化过程主要是依赖于浆体中是依赖于浆体中Ca(OH)Ca(OH)2 2的结晶析出和的结晶析出和Ca(OH)Ca(OH)2 2与空气中的二氧化碳的碳化作用。与空气中的二氧化碳的碳化作用。 |例例2-22-2某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹

4、面。某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。试分析上述现象产生的原因。|解解: :| 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。缩的结果。|墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是墙面上个别部

5、位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。上述现象。| 评注评注 透过现象看本质，过透过现象看本质，过火石灰表面常被粘土杂质融化火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。如未经过充分的陈伏，很慢。如未经过充分的陈伏，当石灰已

6、经硬化后，过火石灰当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，才开始熟化，并产生体积膨涨，容易引起鼓包隆起和开裂。容易引起鼓包隆起和开裂。|例例2-3 2-3 既然石灰不耐水，为什么由它配既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？层、道路的基层等潮湿部位？|解解| 石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝石灰与粘土

7、表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。高，适于在潮湿环境中使用。|再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮可以用于基础

8、的垫层、道路的基层等潮湿部位。湿部位。| 评注评注 粘土表面存在少量的的活性氧粘土表面存在少量的的活性氧化硅和氧化铝，可与消石灰化硅和氧化铝，可与消石灰CaCa（OHOH）2 2反反应，生成水硬性物质。应，生成水硬性物质。|例例2-4.2-4.建筑石膏的成分是什么？其凝结硬化建筑石膏的成分是什么？其凝结硬化机理是什么？机理是什么？|解解 |建筑石膏的成分为建筑石膏的成分为aSOaSO4 4HH2 2O O，也称熟石膏，也称熟石膏或半水石膏。或半水石膏。|建筑石膏的凝结硬化机理是，当建筑石膏与建筑石膏的凝结硬化机理是，当建筑石膏与适量水拌合后，先成为可塑性良好的浆体，适量水拌合后，先成为可塑性良

9、好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。建筑石膏与水之间产生化学反应的而硬化。建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：反应式为：OHCaSOOHOHCaSO24224221121|由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多（仅为半水石膏的五分之一），所以二得多（仅为半水石膏的五分之一），所以二水石膏以胶体微粒不断自水中析出水石膏以胶体微粒不断自水中析出, , 浆体的浆体的稠度逐渐增大，表现为石膏的凝结，其后半稠度逐渐增大，表现为

10、石膏的凝结，其后半水石膏继续溶解和水化水石膏继续溶解和水化, , 浆体逐渐凝聚，失浆体逐渐凝聚，失去可塑性，并逐渐转变为晶体，晶体颗粒不去可塑性，并逐渐转变为晶体，晶体颗粒不断长大和连生，形成相互交错断长大和连生，形成相互交错, , 彼此紧密联彼此紧密联结结, , 硬化成块体并产生强度，直至完全干燥，硬化成块体并产生强度，直至完全干燥，强度才停止发展。这就是石膏的硬化过程。强度才停止发展。这就是石膏的硬化过程。| 评注评注 建筑石膏的凝结硬化机理实际为半水建筑石膏的凝结硬化机理实际为半水石膏吸收一个半结晶水还原为二水石膏的过石膏吸收一个半结晶水还原为二水石膏的过程。程。|例例2-5 2-5 建

11、筑石膏及其制品为什么适用于室内，建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？而不适用于室外使用？|解解|建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：优良性质：|（1 1） 石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰胀，故其制品的表面较为光滑饱

12、满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；|（2 2） 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。故其保温性、吸声性好。|（3 3） 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出受到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的结左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。|（4 4） 建筑石膏制品还具有较高的热容量和一建筑石膏制品还具有较

13、高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。变室内的小气候。|在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、且其吸水率高，抗渗性差、 抗冻性差抗冻性差, , 所以所以不适用于室外使用不适用于室外使用. .| 评注评注 本题主要是考查对建筑石膏及其制品技本题主要是考查对建筑石膏及其制品技术性能的了解术性能的了解. . |例例2-6 2-6 常用菱苦土制品有哪些？组成材料的常用菱苦土制品有哪些？组

14、成材料的质量要求是什么？质量要求是什么？|解解 |常用菱苦土制品有菱苦土木屑浆和菱苦土木屑常用菱苦土制品有菱苦土木屑浆和菱苦土木屑砂浆两种，前者由菱苦土、木屑（锯屑、刨花、砂浆两种，前者由菱苦土、木屑（锯屑、刨花、木丝），粉料和氯化镁溶液，或掺加适量颜料木丝），粉料和氯化镁溶液，或掺加适量颜料组成，常胶结制成板材作门窗、家具、隔墙等组成，常胶结制成板材作门窗、家具、隔墙等用，后者掺加砂子作地坪耐磨面层。用，后者掺加砂子作地坪耐磨面层。| 菱苦土是由菱镁矿（菱苦土是由菱镁矿（MgCOMgCO3 3 ）经煅烧磨细而）经煅烧磨细而制成的。其化学反应可表示如下：制成的。其化学反应可表示如下：23850

15、800COMgOCMgCO|菱苦土的主要成分为氧化镁（菱苦土的主要成分为氧化镁（MgOMgO）、呈白色或）、呈白色或浅黄色，密度为浅黄色，密度为3.23.2左右，表观密度左右，表观密度800800900kg/m900kg/m3 3，氧化镁含量要求不低于，氧化镁含量要求不低于7575。氯化。氯化镁是用拌和菱苦土的，可以是工业用的氯化镁镁是用拌和菱苦土的，可以是工业用的氯化镁或用卤块溶解于水而得，但溶液中所含氯化镁或用卤块溶解于水而得，但溶液中所含氯化镁应不少于。木屑多用针叶类木材产品，应不少于。木屑多用针叶类木材产品，其粒度不应大于其粒度不应大于mmmm，用于面层时不应大于，用于面层时不应大于1

16、 15mm5mm。腐朽的不能使用。砂采用一般洁净砂。腐朽的不能使用。砂采用一般洁净砂。矿物颜料可用耐碱的矿物颜料，要求成分均匀矿物颜料可用耐碱的矿物颜料，要求成分均匀干燥，无结块和杂质，掺量为菱苦土和填充料干燥，无结块和杂质，掺量为菱苦土和填充料总体积的总体积的 。| 评注评注 菱苦土的主要成分氧化镁（菱苦土的主要成分氧化镁（MgOMgO）可与）可与氯化镁水溶液发生水化反应，形成强度较高氯化镁水溶液发生水化反应，形成强度较高（40406060PaPa）的水化产物。）的水化产物。 |例例2-7 2-7 试述水玻璃的凝结硬化机理是什么？试述水玻璃的凝结硬化机理是什么？ |解解 | 液体水玻璃的凝结

17、硬化主要是靠在空气中吸液体水玻璃的凝结硬化主要是靠在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化。其反应式为：干燥而硬化。其反应式为：|由于空气中由于空气中COCO2 2浓度较低，这个过程进行的很浓度较低，这个过程进行的很慢，会长达数月之久。慢，会长达数月之久。 OmHnSiOCONaOmHCOnSiOONa22322222OHSiOOHSiO2222|为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加人氟硅酸钠人氟硅酸钠NaNa2 2SiFSiF6 6作为促硬剂，促使硅酸凝作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速生成和析出，其反

18、应式为：胶加速生成和析出，其反应式为：|硅酸凝胶再脱水而生成硅酸凝胶再脱水而生成SiOSiO2 2，从而具有强度。从而具有强度。| 评注评注 水玻璃可吸收空气中的二氧化碳，形水玻璃可吸收空气中的二氧化碳，形成硅酸凝胶。水玻璃在硬化后，具有良好的成硅酸凝胶。水玻璃在硬化后，具有良好的粘结力和强度，很高耐热性和耐酸性。粘结力和强度，很高耐热性和耐酸性。 OmHSiOnNaFOmHSiFNanSiOONa2226222126 2）（|例例2-8 2-8 水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响？度（浓度）对水玻璃的性能有什么影

19、响？|解解|通常使用的水玻璃都是通常使用的水玻璃都是NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2的水溶液，即液体的水溶液，即液体水玻璃。水玻璃。| 一般而言，水玻璃的模数一般而言，水玻璃的模数n n越大时，水玻璃的粘度越越大时，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后的粘结强度、大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性越好。抗压强度等越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性越好。其主要原因是硬化时析出的硅酸凝胶其主要原因是硬化时析出的硅酸凝胶SiOSiO2 2mHmH2 2O O较多。较多。| 同一模数的水玻璃，密度越大，则其有效成分同一模数的水玻璃

20、，密度越大，则其有效成分NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2的含量越多，硬化时析出的硅酸凝胶也多，的含量越多，硬化时析出的硅酸凝胶也多，粘结力愈强。粘结力愈强。| 然而如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于粘度然而如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于粘度过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的性质，故不过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的性质，故不宜过大。宜过大。|水泥水泥|例例3-1 3-1 现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如下表，试估计和比较这两厂所生其矿物成分如下表，试估计和比较这两厂所生产的硅酸盐水泥的性能有何差异？产的硅酸盐水泥的性能有

21、何差异？|解解 |由甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强由甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度发展速度、水化热、度发展速度、水化热、d d时的强度均高于由时的强度均高于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥但耐乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥但耐腐蚀性则低于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅腐蚀性则低于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。酸盐水泥。熟熟 料料 矿矿 物物 成成 分分 ， % 生生 产产厂厂 3S C2S C3 4AF 甲甲 56 17 12 15 乙乙 42 35 7 16 |评注 甲厂硅酸盐水泥熟料中的硅酸三钙3S 、铝酸三钙C3 的含量均高于乙厂硅酸盐水泥熟料，而乙厂硅酸

22、盐水泥熟料中硅酸二钙C2S含量高于甲厂硅酸盐水泥熟料。熟料矿物成分含量的不同是造成上述差异的主要原因。 3S C2S C3 4AF 凝凝结结硬硬化化速速度度 快快 慢慢 最最快快 快快 28d 水水化化热热 大大 小小 最最大大 中中 强强度度 高高 早早期期低低、 后后期期高高 低低 低低 耐耐腐腐蚀蚀性性 差差 强强 最最差差 中中 |例例3-2.3-2.试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量石膏？掺入适量石膏？|解解 |水泥熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的水泥熟料中的铝酸三钙遇水后，水化反应的速度最快，会使水泥发生瞬凝或急凝。为了速度最快，会使水泥发生

23、瞬凝或急凝。为了延长凝结时间，方便施工，必须掺入适量石延长凝结时间，方便施工，必须掺入适量石膏。膏。| 评注评注 在有石膏存在的条件下，水泥水化时，在有石膏存在的条件下，水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。反应速度，延缓了凝结时间。 |例例3-3 3-3 为什么水泥必须具有一定的细度？为什么水

24、泥必须具有一定的细度？|解解 |在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径愈小，比表面积越大，水泥水化时颗粒平均粒径愈小，比表面积越大，水泥水化时与水的接触面越大，水化速度越快，水化反应越与水的接触面越大，水化速度越快，水化反应越彻底。相应地水泥凝结硬化速度就越快，早期强彻底。相应地水泥凝结硬化速度就越快，早期强度和后期强度就越高。但其度和后期强度就越高。但其28d28d水化热也越大，水化热也越大，硬化后的干燥收缩值也越大。另外要把水泥磨得硬化后的干燥收缩值也越大。另外要把水泥磨得更细，也需要消耗更多的能量，造成成本提高。更细，也需要消耗更

25、多的能量，造成成本提高。因此水泥应具有一定的细度。因此水泥应具有一定的细度。| 评注评注 国家标准国家标准GB175-1999GB175-1999规定，水泥的细度规定，水泥的细度可用比表面积或可用比表面积或0.08 mm0.08 mm方孔筛的筛余量（未通方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率）来表示。如普通水过部分占试样总量的百分率）来表示。如普通水泥的细度为泥的细度为0.08 mm0.08 mm方孔筛的筛余量不得超过方孔筛的筛余量不得超过10%10%。|例例3-4.3-4.何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不何谓水泥的体积安定性？水泥的体积安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥应

26、如何处理？良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？|解解|水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不定性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原变形，不溃散的性质。导致水泥安定性不良的主要原因是：因是：|（1 1） 由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过多；镁过多；|（2 2） 掺入石膏过多；掺入石膏过多；|其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的其中游离氧化钙是一种最为常见，影响也是最严重的因素。熟

27、料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，因素。熟料中所含游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的的CaCa（OHOH）2 2晶体，这时体积膨胀以上，从而导晶体，这时体积膨胀以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。 |当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5

28、1.5倍，也导致水泥石开裂。倍，也导致水泥石开裂。|体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水体积安定性不良的水泥，会发生膨胀性裂纹使水泥制品或混凝土开裂、造成结构破坏。因此体积泥制品或混凝土开裂、造成结构破坏。因此体积安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中安定性不良的水泥，应判为废品，不得在工程中使用。使用。| 评注评注 水泥的体积安定性用雷氏法或试饼法检水泥的体积安定性用雷氏法或试饼法检验。沸煮后的试饼如目测未发现裂缝，用直尺检验。沸煮后的试饼如目测未发现裂缝，用直尺检查也没有弯曲，表明安定性合格。反之为不合格。查也没有弯曲，表明安定性合格。反之为不合格。雷式夹两试件指针尖之间距离增加

29、值的平均值不雷式夹两试件指针尖之间距离增加值的平均值不大于大于5.05.0时，认为水泥安定性合格。沸煮法仅时，认为水泥安定性合格。沸煮法仅能检验游离氧化钙的危害。游离氧化镁和过量石能检验游离氧化钙的危害。游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，而由生产厂控制二者的含量，膏往往不进行检验，而由生产厂控制二者的含量，并低于标准规定的数量。并低于标准规定的数量。|例例3-5.3-5.某些体积安定性不合格的水泥，在存放一某些体积安定性不合格的水泥，在存放一段时间后变为合格，为什么？段时间后变为合格，为什么？|解解|某些体积安定性轻度不合格水泥，在空气中放置某些体积安定性轻度不合格水泥，在空气中放置44周以

30、上，水泥中的部分游离氧化钙可吸收空周以上，水泥中的部分游离氧化钙可吸收空气中的水蒸汽而水化（或消解），即在空气中存气中的水蒸汽而水化（或消解），即在空气中存放一段时间后由于游离氧化钙的膨胀作用被减小放一段时间后由于游离氧化钙的膨胀作用被减小或消除，因而水泥的体积安定性可能由轻度不合或消除，因而水泥的体积安定性可能由轻度不合格变为合格。格变为合格。| 评注评注 必须注意的是，这样的水泥在重新检验必须注意的是，这样的水泥在重新检验并确认体积安定性合格后方可使用。若在放置上并确认体积安定性合格后方可使用。若在放置上段时间后体积安定性仍不合格则仍然不得使用。段时间后体积安定性仍不合格则仍然不得使用。安

31、定性合格的水泥也必须重新标定水泥的标号，安定性合格的水泥也必须重新标定水泥的标号，按标定的标号值使用。按标定的标号值使用。 |例例3-6.3-6.影响硅酸盐水泥水化热的因素有那些？水影响硅酸盐水泥水化热的因素有那些？水化热的大小对水泥的应用有何影响？化热的大小对水泥的应用有何影响？|解解|影响硅酸盐水泥水化热的因素主要有硅酸三钙影响硅酸盐水泥水化热的因素主要有硅酸三钙3 3S S、铝酸三钙、铝酸三钙C C3 3的含量及水泥的细度。硅酸三的含量及水泥的细度。硅酸三钙钙3 3S S、铝酸三钙、铝酸三钙C C3 3的含量越高，水泥的水化的含量越高，水泥的水化热越高；水泥的细度越细，水化放热速度越快。

32、热越高；水泥的细度越细，水化放热速度越快。|水化热大的水泥不得在大体积混凝土工程中使用。水化热大的水泥不得在大体积混凝土工程中使用。在大体积混凝土工程中由于水化热积聚在内部不在大体积混凝土工程中由于水化热积聚在内部不易散发而使混凝土的内部温度急剧升高，混凝土易散发而使混凝土的内部温度急剧升高，混凝土内外温差过大，以致造成明显的温度应力，使混内外温差过大，以致造成明显的温度应力，使混凝土产生裂缝。严重降低混凝土的强度和其它性凝土产生裂缝。严重降低混凝土的强度和其它性能。但水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能。但水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能加快早期强度增长，使抵御初期受冻的能力提能

33、加快早期强度增长，使抵御初期受冻的能力提高。高。| 评注评注 |水泥矿物在水化反应中放出的热量称水泥矿物在水化反应中放出的热量称为水化热。水泥水化热的大小及放热为水化热。水泥水化热的大小及放热的快慢，主要取决于熟料的矿物组成的快慢，主要取决于熟料的矿物组成和水泥细度。铝酸三钙和水泥细度。铝酸三钙C C3 3的水化热的水化热最大，硅酸三钙最大，硅酸三钙3 3S S的水化热也很大。的水化热也很大。通常水泥等级越高，水化热度越大。通常水泥等级越高，水化热度越大。凡对水泥起促凝作用的因素均可提高凡对水泥起促凝作用的因素均可提高早期水化热。反之，凡能延缓水化作早期水化热。反之，凡能延缓水化作用的因素均可

34、降低水化热。用的因素均可降低水化热。|例3-7.为什么流动的软水对水泥石有腐蚀作用？|解|水泥石中存在有水泥水化生成的氢氧化钙。氢氧化钙Ca（OH）2可以微溶于水。水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出并流失，从而引起水泥石孔隙率增加。当水泥石中游离的氢氧化钙Ca（OH）2浓度减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，所以流动的软水或具有压力的软水对水泥石有腐蚀作用。 | 评注评注 造成水泥石腐蚀的基本原因有：造成水泥石腐蚀的基本原因有：|（1 1） 水泥石中含有较多易受腐蚀的水泥石中含有较多易受腐蚀的成分，主要有氢氧化钙成分，主要

35、有氢氧化钙CaCa（OHOH）2 2、水化水化铝酸三钙铝酸三钙C C3 3AHAH6 6等。等。|（2 2） 水泥石本身不密实，内部含水泥石本身不密实，内部含有大量毛细孔，腐蚀性介质易于渗入和有大量毛细孔，腐蚀性介质易于渗入和溶出，造成水泥石内部也受到腐蚀。溶出，造成水泥石内部也受到腐蚀。|工程环境中存在有腐蚀性介质且其来源工程环境中存在有腐蚀性介质且其来源充足。充足。 |例例3-8 3-8 既然硫酸盐对水泥石具有腐蚀作用，既然硫酸盐对水泥石具有腐蚀作用，那么为什么在生产水泥时掺入的适量石膏那么为什么在生产水泥时掺入的适量石膏对水泥石不产生腐蚀作用？对水泥石不产生腐蚀作用？|解解|硫酸盐对水泥

36、石的腐蚀作用，是指水或环硫酸盐对水泥石的腐蚀作用，是指水或环境中的硫酸盐与水泥石中水泥水化生成的境中的硫酸盐与水泥石中水泥水化生成的氢氧化钙氢氧化钙CaCa（OHOH）2 2、水化铝酸钙、水化铝酸钙C C3 3AHAH6 6反反应，生成水化硫铝酸钙（钙矾石应，生成水化硫铝酸钙（钙矾石C C3 3ASAS3 3H H3131），），产生产生1.51.5倍的体积膨胀。由于这一反应是倍的体积膨胀。由于这一反应是在变形能力很小的水泥石内产生的，因而在变形能力很小的水泥石内产生的，因而造成水泥石破坏，对水泥石具有腐蚀作用。造成水泥石破坏，对水泥石具有腐蚀作用。 |生产水泥时掺入的适量石膏也会和水化产生产

37、水泥时掺入的适量石膏也会和水化产物水化铝酸钙物水化铝酸钙C C3 3AHAH6 6反应生成膨胀性产物水反应生成膨胀性产物水化硫铝酸钙化硫铝酸钙C C3 3ASAS3 3H H3131，但该水化物主要在水，但该水化物主要在水泥浆体凝结前产生，凝结后产生的较少。泥浆体凝结前产生，凝结后产生的较少。由于此时水泥浆还未凝结，尚具有流动性由于此时水泥浆还未凝结，尚具有流动性及可塑性，因而对水泥浆体的结构无破坏及可塑性，因而对水泥浆体的结构无破坏作用。并且硬化初期的水泥石中毛细孔含作用。并且硬化初期的水泥石中毛细孔含量较高，可以容纳少量膨胀的钙矾石，而量较高，可以容纳少量膨胀的钙矾石，而不会使水泥石开裂，

38、因而生产水泥时掺入不会使水泥石开裂，因而生产水泥时掺入的适量石膏对水泥石不产生腐蚀作用，只的适量石膏对水泥石不产生腐蚀作用，只起到了缓凝的作用。起到了缓凝的作用。 | 评注评注 硫酸盐与水泥石中水泥水硫酸盐与水泥石中水泥水化生成的氢氧化钙化生成的氢氧化钙CaCa（OHOH）2 2、水、水化铝酸钙化铝酸钙C C3 3AHAH6 6反应，生成水化硫反应，生成水化硫铝酸钙（钙矾石铝酸钙（钙矾石C C3 3ASAS3 3H H3131），产生），产生1.51.5倍的体积膨胀。倍的体积膨胀。 钙矾石为微钙矾石为微观针状晶体，人们常称其为水泥观针状晶体，人们常称其为水泥杆菌。杆菌。|例例3-9 3-9 何

39、谓水泥的活性混合材料和非活性混何谓水泥的活性混合材料和非活性混合材料？二者在水泥中的作用是什么？合材料？二者在水泥中的作用是什么？|解解|活性混合材料的主要化学成分为活性氧化硅活性混合材料的主要化学成分为活性氧化硅SiOSiO2 2和活性氧化铝和活性氧化铝AlAl2 2O O3 3。这些活性材料本身。这些活性材料本身不会发生水化反应，不产生胶凝性，但在常不会发生水化反应，不产生胶凝性，但在常温下可与氢氧化钙温下可与氢氧化钙CaCa（OHOH）2 2发生水化反应，发生水化反应，形成水化硅酸钙和水化铝酸钙而凝结硬化，形成水化硅酸钙和水化铝酸钙而凝结硬化，最终产生强度。这些混合材料称为活性混合最终产

40、生强度。这些混合材料称为活性混合材料。常温下不能氢氧化钙材料。常温下不能氢氧化钙CaCa（OHOH）2 2发生水发生水化反应，也不能产生凝结硬化和强度的混合化反应，也不能产生凝结硬化和强度的混合材料称为非活性混合材料。材料称为非活性混合材料。 |活性混合材料在水泥中可以起到调节标活性混合材料在水泥中可以起到调节标号、降低水化热、增加水泥产量，同时号、降低水化热、增加水泥产量，同时还可改善水泥的耐腐蚀性和增进水泥的还可改善水泥的耐腐蚀性和增进水泥的后期强度等作用。而非活性混合材料在后期强度等作用。而非活性混合材料在水泥中主要起填充作用，可调节水泥强水泥中主要起填充作用，可调节水泥强度，降低水化热

41、和增加水泥产量、降低度，降低水化热和增加水泥产量、降低成本等作用。成本等作用。| 评注评注 常用活性混合材料主要有粒化高常用活性混合材料主要有粒化高炉矿渣，火山灰质混合材料（常用的有炉矿渣，火山灰质混合材料（常用的有火山灰、硅藻土等）和粉煤灰等。非活火山灰、硅藻土等）和粉煤灰等。非活性混合材料有磨细石英砂、石灰石、粘性混合材料有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。土、缓冷矿渣等。 |例例3-10 3-10 掺混合材的水泥与硅酸盐水泥相比，掺混合材的水泥与硅酸盐水泥相比，在性能上有何特点？为什么？在性能上有何特点？为什么？|解解| 与硅酸盐水泥相比，掺混合材的水泥在性与硅酸盐水泥相比，掺混合材

42、的水泥在性质上具有以下不同点：质上具有以下不同点：|（1 1）早期强度低，后期强度发展快。这是）早期强度低，后期强度发展快。这是因为掺混合材料的硅酸盐水泥熟料含量少，因为掺混合材料的硅酸盐水泥熟料含量少，活性混合材料的水化速度慢于熟料，故早活性混合材料的水化速度慢于熟料，故早期强度低。后期因熟料水化生成的期强度低。后期因熟料水化生成的CaCa（OHOH）2 2不断增多并和活性混合材料中的活性氧化不断增多并和活性混合材料中的活性氧化硅硅SiOSiO2 2和活性氧化铝和活性氧化铝AlAl2 2O O3 3不断水化，从而不断水化，从而生成众多水化产物，故后期强度发展快，生成众多水化产物，故后期强度发

43、展快，甚至可以超过同标号硅酸盐水泥。甚至可以超过同标号硅酸盐水泥。 |（2 2）掺混合材的水泥水化热低，放热速度）掺混合材的水泥水化热低，放热速度慢。因掺混合材的水泥熟料含量少，故水慢。因掺混合材的水泥熟料含量少，故水化热低。虽然活性材料水化时也放热，但化热低。虽然活性材料水化时也放热，但放热量很少，远远低于熟料的水化热。放热量很少，远远低于熟料的水化热。|（3 3）适于高温养护，具有较好的耐热性能。）适于高温养护，具有较好的耐热性能。采用高温养护掺活性混合材料较多的硅酸采用高温养护掺活性混合材料较多的硅酸盐水泥，可大大提高早期强度，并可提高盐水泥，可大大提高早期强度，并可提高后期强度。这是因

44、为在高温下活性混合材后期强度。这是因为在高温下活性混合材料的水化反应大大加快。同时早期生成的料的水化反应大大加快。同时早期生成的水化产物对后期活性混合材料和熟料的水水化产物对后期活性混合材料和熟料的水化设有多少阻碍作用，后期仍可正常水化，化设有多少阻碍作用，后期仍可正常水化，故高温养护后，水泥的后期强度也高于常故高温养护后，水泥的后期强度也高于常温下养护的强度。温下养护的强度。|而对于未掺活性混合材料的硅酸盐水泥，而对于未掺活性混合材料的硅酸盐水泥，在高温养护下，熟料的水化速度加快，由在高温养护下，熟料的水化速度加快，由于熟料占绝大多数，故在短期内就生成大于熟料占绝大多数，故在短期内就生成大量

45、的水化产物，沉淀在水泥颗粒附近。这量的水化产物，沉淀在水泥颗粒附近。这些水化产物膜层阻碍了熟料的后期水化，些水化产物膜层阻碍了熟料的后期水化，因而高温养护虽提高了早期强度，但对硅因而高温养护虽提高了早期强度，但对硅酸盐水泥的后期强度发展不利。酸盐水泥的后期强度发展不利。|（4 4）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力。因）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力。因掺混合材料较多的硅酸盐水泥中熟料少，掺混合材料较多的硅酸盐水泥中熟料少，故熟料水化后易受腐蚀的成分故熟料水化后易受腐蚀的成分CaCa（OHOH）2 2、C C3 3AHAH6 6较少，且活性混合材料的水化进一步较少，且活性混合材料的水化进一步降低了降低

46、了CaCa（OHOH）2 2的数量，故耐腐蚀性较好。的数量，故耐腐蚀性较好。| 评注评注 掺混合材的水泥主要有组成中掺混合材的水泥主要有组成中掺有多量粒化高炉矿渣的矿渣硅酸盐掺有多量粒化高炉矿渣的矿渣硅酸盐水泥；掺有多量火山灰质混合材料的水泥；掺有多量火山灰质混合材料的火山灰质硅酸盐水泥；掺有多量粉煤火山灰质硅酸盐水泥；掺有多量粉煤灰的粉煤灰硅酸盐水泥。虽然混合材灰的粉煤灰硅酸盐水泥。虽然混合材的品种不同，但其主要化学成分均为的品种不同，但其主要化学成分均为活性氧化硅活性氧化硅SiOSiO2 2和活性氧化铝和活性氧化铝AlAl2 2O O3 3。而硅酸盐水泥的组成中不含或含有很而硅酸盐水泥的组

47、成中不含或含有很少的混合材料。此外二者均含有硅酸少的混合材料。此外二者均含有硅酸盐水泥熟料和适量石膏。盐水泥熟料和适量石膏。 |例3-11. 建筑材料试验室对一普通硅酸盐水泥试样进行了检测，试验结果如下表，试确定其强度等级。 抗折强度破坏荷载 （抗折强度破坏荷载 （kNkN） 抗压强度破坏荷载 （抗压强度破坏荷载 （kNkN） 3d3d 28d28d 3d3d 28d28d 2323 7575 1.251.25 2.902.90 2929 7171 2929 7070 1.601.60 3.053.05 2828 6868 2626 6969 1.501.50 2.752.75 2727 70

48、70 （1）抗折强度计算： 该水泥试样3d抗折强度破坏荷载的平均值为： kNFf45. 1350. 160. 125. 13 8 .1345. 125. 145. 1 (10%)舍去1.25 kNFf55. 1250. 160. 13 该水泥试样的3d抗折强度为： MPabLFRff6 . 34010015505 . 15 . 1333 该该水水泥泥试试样样2 28 8d d抗抗折折强强度度破破坏坏荷荷载载的的平平均均值值为为： kNFf90. 2375. 205. 390. 228 该该水水泥泥试试样样的的2 28 8d d抗抗折折强强度度为为： MPabLFRff8 . 640100290

49、05 . 15 . 13328 （2）抗压强度计算： 该水泥试样3d抗压强度破坏荷载的平均值kNFc.2762726282929233 %8 .14272327（10%）舍去舍去2323 kNFc8 .27527262829293 该水泥试样该水泥试样3d3d抗压强度为：抗压强度为： MPaAFRcc4 .17160010008 .273 该该水水泥泥试试样样2 28 8d d抗抗压压强强度度破破坏坏荷荷载载的的平平均均值值为为： kNFc5 .70670696870717528 该该水水泥泥试试样样的的2 28 8d d抗抗压压强强度度为为： MPaAFRcc1 .44160010005 .

50、7028 该该普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥试试样样在在不不同同龄龄期期的的强强度度汇汇总总如如下下表表： 抗抗压压强强度度（M MP Pa a） 抗抗折折强强度度（M MP Pa a） 3 3d d 2 28 8d d 3 3d d 2 28 8d d 1 17 7. .4 4 4 44 4. .1 1 3 3. .6 6 6 6. .8 8 查查表表( (G GB B1 17 75 5- -1 19 99 99 9) )知知该该水水泥泥试试样样强强度度等等级级为为普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥4 42 2. .5 5号号。 | 评注评注 计算水泥试样的抗折强度时，计算水泥试样的抗折强度时， 以