《土木工程材料习题》PPT课件.ppt

习题课（一）习题课（一）|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3 3、表观密度为、表观密度为3 3、堆积密度为堆积密度为1680 kg/m1680 kg/m3 3，计算此石子的孔隙率与空隙率计算此石子的孔隙率与空隙率？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。|例例1-2 1-2 有有一一块块烧烧结结普普通通砖砖，在在吸吸水水饱饱和和状状态态下下重重2900g2900g，其其绝绝干干质质量量为为2550g2550g。砖砖的的尺尺寸寸为为24024011511553mm53mm，经经干干燥燥并并磨磨成成细细粉粉后后取取50g50g，用用排排水水法法测测得得绝绝对对密密实实体体积积为为18.62 18.62 cmcm3 3 。试试计计算算该该砖砖的的吸吸水水率率、密密度、孔隙率、饱水系数。度、孔隙率、饱水系数。|解解|该砖的吸水率为该砖的吸水率为|该砖的密度为该砖的密度为|表观密度为表观密度为|孔隙率为孔隙率为|评评注注 质质量量吸吸水水率率是是指指材材料料在在吸吸水水饱饱和和时时，所所吸吸水水量占材料在干燥状态下的质量百分比。量占材料在干燥状态下的质量百分比。|例例1-3 1-3 某某石石材材在在气气干干、绝绝干干、水水饱饱和和情情况况下下测测得得的的抗抗压压强强度度分分别别为为174174、178178、165MPa165MPa，求求该该石石材材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。|解解|该石材的软化系数为该石材的软化系数为|由由于于该该石石材材的的软软化化系系数数为为，大大于于，故故该该石石材材可可用用于水下工程。于水下工程。|评注评注 软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。与材料在气干状态下的抗压强度无关。与材料在气干状态下的抗压强度无关。|例例1-4 1-4 影影响响材材料料强强度度测测试试结结果果的的试试验验条条件有那些？件有那些？|解答解答:影响材料强度测试结果的因素很影响材料强度测试结果的因素很多。如小尺寸试件测试的强度值高于大多。如小尺寸试件测试的强度值高于大尺寸试件；加载速度快时测得的强度值尺寸试件；加载速度快时测得的强度值高于加载速度慢的；立方体试件的测得高于加载速度慢的；立方体试件的测得值高于棱柱体试件；受压试件与加压钢值高于棱柱体试件；受压试件与加压钢板间无润滑作用的（如未涂石蜡等润滑板间无润滑作用的（如未涂石蜡等润滑物时），测得的强度值高于有润滑作用；物时），测得的强度值高于有润滑作用；表面平整试件的测得值高于表面不平整表面平整试件的测得值高于表面不平整的等。的等。|例例1-5 1-5 选择题：选择正确的答案填选择题：选择正确的答案填在括号内。在括号内。|当材料的润湿边角当材料的润湿边角为（为（）时，称）时，称为憎水性材料。为憎水性材料。|a.90a.90 b.90b.90c.c.0 0|解答解答:b:b:9090|评评注注 材材料料的的润润湿湿边边角角9090为为亲亲水水性性材材料料；材材料料的的润润湿湿边边角角9090时时为憎水性材料。为憎水性材料。|石灰石灰|例例2-1 2-1 根根据据石石灰灰浆浆体体的的凝凝结结硬硬化化过过程程，试试分析硬化石灰浆体有哪些特性？分析硬化石灰浆体有哪些特性？|解解|石石灰灰浆浆体体在在空空气气中中凝凝结结硬硬化化过过程程，是是由由下下面两个同时进行的过程来完成的：面两个同时进行的过程来完成的：|（）结结晶晶作作用用：游游离离水水分分蒸蒸发发，氢氢氧氧化化钙逐渐从饱和溶液中结晶。钙逐渐从饱和溶液中结晶。|（）碳碳化化作作用用：氢氢化化氧氧钙钙与与空空气气中中的的二二氧氧化化碳碳化化合合生生成成碳碳酸酸钙钙结结晶晶，释释出出水水分分并并被蒸发：被蒸发：z由由于于氢氢氧氧化化钙钙结结晶晶速速度度慢慢且且结结晶晶量量少少，空空气气中中二二氧氧化化碳碳稀稀薄薄，碳碳化化速速度度慢慢。而而且且表表面面碳碳化化后后，形形成成紧紧密密外外壳壳，不不利利于于二二氧氧化化碳碳的的渗渗透透和和碳碳化化作作用用的的深深入入。因因而而硬硬化化石石灰浆体具有以下特性：灰浆体具有以下特性：|（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）耐耐水水性性差差，因因为为硬硬化化石石灰灰浆浆体体的的主主要要成成分是氢氧化钙，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某某单单位位宿宿舍舍楼楼的的内内墙墙使使用用石石灰灰砂砂浆浆抹抹面面。数数月月后后，墙墙面面上上出出现现了了许许多多不不规规则则的的网网状状裂裂纹纹。同同时时在在个个别别部部位位还还发发现现了了部部分分凸凸出出的的放放射射状状裂裂纹纹。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:|石石灰灰砂砂浆浆抹抹面面的的墙墙面面上上出出现现不不规规则则的的网网状状裂裂纹纹，引引发发的的原原因因很很多多，但但最最主主要要的的原原因因在在于于石石灰灰在在硬硬化化过过程程中中，蒸蒸发发大大量量的的游游离离水水而而引引起起体体积积收收缩的结果。缩的结果。|墙墙面面上上个个别别部部位位出出现现凸凸出出的的呈呈放放射射状状的的裂裂纹纹，是是由由于于配配制制石石灰灰砂砂浆浆时时所所用用的的石石灰灰中中混混入入了了过过火火石石灰灰。这这部部分分过过火火石石灰灰在在消消解解、陈陈伏伏阶阶段段中中未未完完全全熟熟化化，以以致致于于在在砂砂浆浆硬硬化化后后，过过火火石石灰灰吸吸收收空空气气中中的的水水蒸蒸汽汽继继续续熟熟化化，造造成成体体积积膨膨胀胀。从从而而出出现现上述现象。上述现象。|评评注注 透透过过现现象象看看本本质质，过过火火石石灰灰表表面面常常被被粘粘土土杂杂质质融融化化形形成成的的玻玻璃璃釉釉状状物物包包覆覆，熟熟化化很很慢慢。如如未未经经过过充充分分的的陈陈伏伏，当当石石灰灰已已经经硬硬化化后后，过过火火石石灰灰才才开开始始熟熟化化，并并产产生生体体积积膨膨涨涨，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 既既然然石石灰灰不不耐耐水水，为为什什么么由由它它配配制制的的灰灰土土或或三三合合土土却却可可以以用用于于基基础础的的垫垫层、道路的基层等潮湿部位？层、道路的基层等潮湿部位？|解解|石石灰灰土土或或三三合合土土是是由由消消石石灰灰粉粉和和粘粘土土等等按按比比例例配配制制而而成成的的。加加适适量量的的水水充充分分拌拌合合后后，经经碾碾压压或或夯夯实实，在在潮潮湿湿环环境境中中石石灰灰与与粘粘土土表表面面的的活活性性氧氧化化硅硅或或氧氧化化铝铝反反应应，生生成成具具有有水水硬硬性性的的水水化化硅硅酸酸钙钙或或水水化化铝铝酸酸钙钙，所所以以灰灰土土或或三三合合土土的的强强度度和和耐耐水水性性会会随随使使用用时时间间的的延延长长而而逐逐渐渐提提高，适于在潮湿环境中使用。高，适于在潮湿环境中使用。|再再者者，由由于于石石灰灰的的可可塑塑性性好好，与与粘粘土土等等拌拌合合后后经经压压实实或或夯夯实实，使使灰灰土土或或三三合合土土的的密密实实度度大大大大提提高高，降降低低了了孔孔隙隙率率，使使水水的的侵侵入入大大为为减减少少。因因此此灰灰土土或或三三合合土土可可以以用用于于基基础础的的垫垫层层、道道路路的的基基层层等等潮潮湿部位。湿部位。|评评注注 粘粘土土表表面面存存在在少少量量的的的的活活性性氧氧化化硅硅和和氧氧化化铝铝，可可与与消消石石灰灰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.建建筑筑石石膏膏的的成成分分是是什什么么？其其凝凝结结硬硬化化机理是什么？机理是什么？|解解|建建筑筑石石膏膏的的成成分分为为aSOaSO4 4HH2 2O O，也也称称熟熟石石膏膏或半水石膏。或半水石膏。|建建筑筑石石膏膏的的凝凝结结硬硬化化机机理理是是，当当建建筑筑石石膏膏与与适适量量水水拌拌合合后后，先先成成为为可可塑塑性性良良好好的的浆浆体体，随随着着石石膏膏与与水水的的反反应应，浆浆体体的的可可塑塑性性很很快快消消失失而而发发生生凝凝结结，此此后后进进一一步步产产生生和和发发展展强强度度而而硬硬化化。建建筑筑石石膏膏与与水水之之间间产产生生化化学学反反应应的的反应式为：反应式为：|由由于于二二水水石石膏膏在在水水中中的的溶溶解解度度比比半半水水石石膏膏小小得得多多（仅仅为为半半水水石石膏膏的的五五分分之之一一），所所以以二二水水石石膏膏以以胶胶体体微微粒粒不不断断自自水水中中析析出出,浆浆体体的的稠稠度度逐逐渐渐增增大大，表表现现为为石石膏膏的的凝凝结结，其其后后半半水水石石膏膏继继续续溶溶解解和和水水化化,浆浆体体逐逐渐渐凝凝聚聚，失失去去可可塑塑性性，并并逐逐渐渐转转变变为为晶晶体体，晶晶体体颗颗粒粒不不断断长长大大和和连连生生，形形成成相相互互交交错错,彼彼此此紧紧密密联联结结,硬硬化化成成块块体体并并产产生生强强度度，直直至至完完全全干干燥燥，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。|评评注注 建建筑筑石石膏膏的的凝凝结结硬硬化化机机理理实实际际为为半半水水石石膏膏吸吸收收一一个个半半结结晶晶水水还还原原为为二二水水石石膏膏的的过过程。程。|例例2-5 2-5 建建筑筑石石膏膏及及其其制制品品为为什什么么适适用用于于室室内内，而不适用于室外使用？而不适用于室外使用？|解解|建建筑筑石石膏膏及及其其制制品品适适用用于于室室内内装装修修，主主要要是是由由于于建建筑筑石石膏膏及及其其制制品品在在凝凝结结硬硬化化后后具具有有以以下下的的优良性质：优良性质：|（1 1）石石膏膏表表面面光光滑滑饱饱满满，颜颜色色洁洁白白，质质地地细细腻腻，具具有有良良好好的的装装饰饰性性。加加入入颜颜料料后后，可可具具有有各各种种色色彩彩。建建筑筑石石膏膏在在凝凝结结硬硬化化时时产产生生微微膨膨胀胀，故故其其制制品品的的表表面面较较为为光光滑滑饱饱满满，棱棱角角清清晰晰完整，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）硬硬化化后后的的建建筑筑石石膏膏中中存存在在大大量量的的微微孔孔，故其保温性、吸声性好。故其保温性、吸声性好。|（3 3）硬硬化化后后石石膏膏的的主主要要成成分分是是二二水水石石膏膏，当当受受到到高高温温作作用用时时或或遇遇火火后后会会脱脱出出21%21%左左右右的的结结晶晶水水，并并能能在在表表面面蒸蒸发发形形成成水水蒸蒸气气幕幕，可可有有效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）建建筑筑石石膏膏制制品品还还具具有有较较高高的的热热容容量量和和一一定定的的吸吸湿湿性性，故故可可调调节节室室内内的的温温度度和和湿湿度度，改改变室内的小气候。变室内的小气候。|在在室室外外使使用用建建筑筑石石膏膏制制品品时时，必必然然要要受受到到雨雨水水冰冰冻冻等等的的作作用用，而而建建筑筑石石膏膏制制品品的的耐耐水水性性差差，且且其其吸吸水水率率高高，抗抗渗渗性性差差、抗抗冻冻性性差差,所所以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 常常用用菱菱苦苦土土制制品品有有哪哪些些？组组成成材材料料的的质量要求是什么？质量要求是什么？|解解|常常用用菱菱苦苦土土制制品品有有菱菱苦苦土土木木屑屑浆浆和和菱菱苦苦土土木木屑屑砂砂浆浆两两种种，前前者者由由菱菱苦苦土土、木木屑屑（锯锯屑屑、刨刨花花、木木丝丝），粉粉料料和和氯氯化化镁镁溶溶液液，或或掺掺加加适适量量颜颜料料组组成成，常常胶胶结结制制成成板板材材作作门门窗窗、家家具具、隔隔墙墙等等用，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。|菱菱苦苦土土是是由由菱菱镁镁矿矿（MgCOMgCO3 3 ）经经煅煅烧烧磨磨细细而而制成的。其化学反应可表示如下：制成的。其化学反应可表示如下：|菱菱苦苦土土的的主主要要成成分分为为氧氧化化镁镁（MgOMgO）、呈呈白白色色或或浅浅黄黄色色，密密度度为为左左右右，表表观观密密度度800800900kg/m900kg/m3 3，氧氧化化镁镁含含量量要要求求不不低低于于7575。氯氯化化镁镁是是用用拌拌和和菱菱苦苦土土的的，可可以以是是工工业业用用的的氯氯化化镁镁或或用用卤卤块块溶溶解解于于水水而而得得，但但溶溶液液中中所所含含氯氯化化镁镁应应不不少少于于。木木屑屑多多用用针针叶叶类类木木材材产产品品，其其粒粒度度不不应应大大于于mmmm，用用于于面面层层时时不不应应大大于于1 15mm5mm。腐腐朽朽的的不不能能使使用用。砂砂采采用用一一般般洁洁净净砂砂。矿矿物物颜颜料料可可用用耐耐碱碱的的矿矿物物颜颜料料，要要求求成成分分均均匀匀干干燥燥，无无结结块块和和杂杂质质，掺掺量量为为菱菱苦苦土土和和填填充充料料总总体体积积的的 。|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|液液体体水水玻玻璃璃的的凝凝结结硬硬化化主主要要是是靠靠在在空空气气中中吸吸收收二二氧氧化化碳碳，形形成成无无定定形形硅硅酸酸凝凝胶胶，并并逐逐渐渐干干燥而硬化。其反应式为：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。|为为了了加加速速硬硬化化和和提提高高硬硬化化后后的的防防水水性性，常常加加人人氟氟硅硅酸酸钠钠NaNa2 2SiFSiF6 6作作为为促促硬硬剂剂，促促使使硅硅酸酸凝凝胶加速生成和析出，其反应式为：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。|例例2-8 2-8 水水玻玻璃璃的的化化学学组组成成是是什什么么？水水玻玻璃璃的的模模数数、密密度（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响？|解解|通通常常使使用用的的水水玻玻璃璃都都是是NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2的的水水溶溶液液，即即液液体体水玻璃。水玻璃。|一一般般而而言言，水水玻玻璃璃的的模模数数n n越越大大时时，水水玻玻璃璃的的粘粘度度越越大大。硬硬化化速速度度越越快快、干干缩缩越越大大，硬硬化化后后的的粘粘结结强强度度、抗抗压压强强度度等等越越高高、耐耐水水性性越越好好、抗抗渗渗性性及及耐耐酸酸性性越越好好。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。|同同一一模模数数的的水水玻玻璃璃，密密度度越越大大，则则其其有有效效成成分分NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2的的含含量量越越多多，硬硬化化时时析析出出的的硅硅酸酸凝凝胶胶也也多多，粘结力愈强。粘结力愈强。|然然而而如如果果水水玻玻璃璃的的模模数数或或密密度度太太大大，往往往往由由于于粘粘度度过过大大而而影影响响到到施施工工质质量量和和硬硬化化后后水水玻玻璃璃的的性性质质，故故不不宜过大。宜过大。|水泥水泥|例例3-1 3-1 现现有有甲甲、乙乙两两厂厂生生产产的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料，其其矿矿物物成成分分如如下下表表，试试估估计计和和比比较较这这两两厂厂所所生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何差异？|解解|由由甲甲厂厂硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料配配制制的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥的的强强度度发发展展速速度度、水水化化热热、d d时时的的强强度度均均高高于于由由乙乙厂厂硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料配配制制的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥但但耐耐腐腐蚀蚀性性则则低低于于由由乙乙厂厂硅硅酸酸盐盐水水泥泥熟熟料料配配制制的的硅硅酸盐水泥。酸盐水泥。|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。|例例3-2.3-2.试试说说明明生生产产硅硅酸酸盐盐水水泥泥时时为为什什么么必必须须掺掺入适量石膏？入适量石膏？|解解|水水泥泥熟熟料料中中的的铝铝酸酸三三钙钙遇遇水水后后，水水化化反反应应的的速速度度最最快快，会会使使水水泥泥发发生生瞬瞬凝凝或或急急凝凝。为为了了延延长长凝结时间，方便施工，必须掺入适量石膏。凝结时间，方便施工，必须掺入适量石膏。|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钙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，它沉淀在（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，从而阻碍了铝酸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，控制了水泥的水化反应速度，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。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？为什么水泥必须具有一定的细度？|解解|在在矿矿物物组组成成相相同同的的条条件件下下，水水泥泥磨磨得得愈愈细细，水水泥泥颗颗粒粒平平均均粒粒径径愈愈小小，比比表表面面积积越越大大，水水泥泥水水化化时时与与水水的的接接触触面面越越大大，水水化化速速度度越越快快，水水化化反反应应越越彻彻底底。相相应应地地水水泥泥凝凝结结硬硬化化速速度度就就越越快快，早早期期强强度度和和后后期期强强度度就就越越高高。但但其其28d28d水水化化热热也也越越大大，硬硬化化后后的的干干燥燥收收缩缩值值也也越越大大。另另外外要要把把水水泥泥磨磨得得更更细细，也也需需要要消消耗耗更更多多的的能能量量，造造成成成成本本提提高高。因此水泥应具有一定的细度。因此水泥应具有一定的细度。|评评注注 国国家家标标准准GB175-1999GB175-1999规规定定，水水泥泥的的细细度度可可用用比比表表面面积积或或0.08 0.08 mmmm方方孔孔筛筛的的筛筛余余量量（未未通通过过部部分分占占试试样样总总量量的的百百分分率率）来来表表示示。如如普普通通水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.何何谓谓水水泥泥的的体体积积安安定定性性？水水泥泥的的体体积积安安定定性性不不良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？良的原因是什么？安定性不良的水泥应如何处理？|解解|水水泥泥浆浆体体硬硬化化后后体体积积变变化化的的均均匀匀性性称称为为水水泥泥的的体体积积安安定定性性。即即水水泥泥硬硬化化浆浆体体能能保保持持一一定定形形状状，不不开开裂裂，不不变变形形，不不溃溃散散的的性性质质。导导致致水水泥泥安安定定性性不不良良的的主主要要原原因是：因是：|（1 1）由由于于熟熟料料中中含含有有的的的的游游离离氧氧化化钙钙、游游离离氧氧化化镁过多；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。|当当石石膏膏掺掺量量过过多多时时，在在水水泥泥硬硬化化后后，残残余余石石膏膏与与水水化化铝铝酸酸钙钙继继续续反反应应生生成成钙钙矾矾石石，体体积积增增大大约约倍倍，也导致水泥石开裂。也导致水泥石开裂。|体体积积安安定定性性不不良良的的水水泥泥，会会发发生生膨膨胀胀性性裂裂纹纹使使水水泥泥制制品品或或混混凝凝土土开开裂裂、造造成成结结构构破破坏坏。因因此此体体积积安安定定性性不不良良的的水水泥泥，应应判判为为废废品品，不不得得在在工工程程中中使用。使用。|评评注注 水水泥泥的的体体积积安安定定性性用用雷雷氏氏法法或或试试饼饼法法检检验验。沸沸煮煮后后的的试试饼饼如如目目测测未未发发现现裂裂缝缝，用用直直尺尺检检查查也也没没有有弯弯曲曲，表表明明安安定定性性合合格格。反反之之为为不不合合格格。雷雷式式夹夹两两试试件件指指针针尖尖之之间间距距离离增增加加值值的的平平均均值值不不大大于于5.05.0时时，认认为为水水泥泥安安定定性性合合格格。沸沸煮煮法法仅仅能能检检验验游游离离氧氧化化钙钙的的危危害害。游游离离氧氧化化镁镁和和过过量量石石膏膏往往往往不不进进行行检检验验，而而由由生生产产厂厂控控制制二二者者的的含含量量，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.某某些些体体积积安安定定性性不不合合格格的的水水泥泥，在在存存放放一一段时间后变为合格，为什么？段时间后变为合格，为什么？|解解|某某些些体体积积安安定定性性轻轻度度不不合合格格水水泥泥，在在空空气气中中放放置置44周周以以上上，水水泥泥中中的的部部分分游游离离氧氧化化钙钙可可吸吸收收空空气气中中的的水水蒸蒸汽汽而而水水化化（或或消消解解），即即在在空空气气中中存存放放一一段段时时间间后后由由于于游游离离氧氧化化钙钙的的膨膨胀胀作作用用被被减减小小或或消消除除，因因而而水水泥泥的的体体积积安安定定性性可可能能由由轻轻度度不不合合格变为合格。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.影影响响硅硅酸酸盐盐水水泥泥水水化化热热的的因因素素有有那那些些？水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|影影响响硅硅酸酸盐盐水水泥泥水水化化热热的的因因素素主主要要有有硅硅酸酸三三钙钙3 3S S、铝铝酸酸三三钙钙C C3 3的的含含量量及及水水泥泥的的细细度度。硅硅酸酸三三钙钙3 3S S、铝铝酸酸三三钙钙C C3 3的的含含量量越越高高，水水泥泥的的水水化化热越高；水泥的细度越细，水化放热速度越快。热越高；水泥的细度越细，水化放热速度越快。|水水化化热热大大的的水水泥泥不不得得在在大大体体积积混混凝凝土土工工程程中中使使用用。在在大大体体积积混混凝凝土土工工程程中中由由于于水水化化热热积积聚聚在在内内部部不不易易散散发发而而使使混混凝凝土土的的内内部部温温度度急急剧剧升升高高，混混凝凝土土内内外外温温差差过过大大，以以致致造造成成明明显显的的温温度度应应力力，使使混混凝凝土土产产生生裂裂缝缝。严严重重降降低低混混凝凝土土的的强强度度和和其其它它性性能能。但但水水化化热热对对冬冬季季施施工工的的混混凝凝土土工工程程较较为为有有利利，能能加加快快早早期期强强度度增增长长，使使抵抵御御初初期期受受冻冻的的能能力力提提高。高。|评注评注|水水泥泥矿矿物物在在水水化化反反应应中中放放出出的的热热量量称称为为水水化化热热。水水泥泥水水化化热热的的大大小小及及放放热热的的快快慢慢，主主要要取取决决于于熟熟料料的的矿矿物物组组成成和和水水泥泥细细度度。铝铝酸酸三三钙钙C C3 3的的水水化化热热最最大大，硅硅酸酸三三钙钙3 3S S的的水水化化热热也也很很大大。通通常常水水泥泥等等级级越越高高，水水化化热热度度越越大大。凡凡对对水水泥泥起起促促凝凝作作用用的的因因素素均均可可提提高高早早期期水水化化热热。反反之之，凡凡能能延延缓缓水水化化作作用的因素均可降低水化热。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）水水泥泥石石中中含含有有较较多多易易受受腐腐蚀蚀的的成成分分，主主要要有有氢氢氧氧化化钙钙CaCa（OHOH）2 2、水水化化铝酸三钙铝酸三钙C C3 3AHAH6 6等。等。|（2 2）水水泥泥石石本本身身不不密密实实，内内部部含含有有大大量量毛毛细细孔孔，腐腐蚀蚀性性介介质质易易于于渗渗入入和和溶出，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 既既然然硫硫酸酸盐盐对对水水泥泥石石具具有有腐腐蚀蚀作作用用，那那么么为为什什么么在在生生产产水水泥泥时时掺掺入入的的适适量量石石膏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反应，反应，生成水化硫铝酸钙（钙矾石生成水化硫铝酸钙（钙矾石C C3 3ASAS3 3H H3131），产），产生倍的体积膨胀。由于这一反应是在变形生倍的体积膨胀。由于这一反应是在变形能力很小的水泥石内产生的，因而造成水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。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，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。|评评注注 硫硫酸酸盐盐与与水水泥泥石石中中水水泥泥水水化化生生成成的的氢氢氧氧化化钙钙CaCa（OHOH）2 2、水水化化铝铝酸酸钙钙C C3 3AHAH6 6反反应应，生生成成水水化化硫硫铝铝酸酸钙钙（钙钙矾矾石石C C3 3ASAS3 3H H3131），产产生生倍倍的的体体积积膨膨胀胀。钙钙矾矾石石为为微微观观针针状晶体，人们常称其为水泥杆菌。状晶体，人们常称其为水泥杆菌。|例例3-9 3-9 何谓水泥的活性混合材料和非活性混合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？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。这些活性材料本身不。这些活性材料本身不会发生水化反应，不产生胶凝性，但在常温下会发生水化反应，不产生胶凝性，但在常温下可与氢氧化钙可与氢氧化钙CaCa（OHOH）2 2发生水化反应，形成发生水化反应，形成水化硅酸钙和水化铝酸钙而凝结硬化，最终产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材料。常生强度。这些混合材料称为活性混合材料。常温下不能氢氧化钙温下不能氢氧化钙CaCa（OHOH）2 2发生水化反应，发生水化反应，也不能产生凝结硬化和强度的混合材料称为非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。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 掺掺混混合合材材的的水水泥泥与与硅硅酸酸盐盐水水泥泥相相比比，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不断增多并和活性混合材料中的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不断水不断水化，从而生成众多水化产物，故后期强度化，从而生成众多水化产物，故后期强度发展快，甚至可以超过同标号硅酸盐水泥。发展快，甚至可以超过同标号硅酸盐水泥。|（2 2）掺掺混混合合材材的的水水泥泥水水化化热热低低，放放热热速速度度慢慢。因因掺掺混混合合材材的的水水泥泥熟熟料料含含量量少少，故故水水化化热热低低。虽虽然然活活性性材材料料水水化化时时也也放放热热，但但放热量很少，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。|而而对对于于未未掺掺活活性性混混合合材材料料的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥，在在高高温温养养护护下下，熟熟料料的的水水化化速速度度加加快快，由由于于熟熟料料占占绝绝大大多多数数，故故在在短短期期内内就就生生成成大大量量的的水水化化产产物物，沉沉淀淀在在水水泥泥颗颗粒粒附附近近。这这些些水水化化产产物物膜膜层层阻阻碍碍了了熟熟料料的的后后期期水水化化，因因而而高高温温养养护护虽虽提提高高了了早早期期强强度度，但但对对硅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）具具有有较较强强的的抗抗侵侵蚀蚀、抗抗腐腐蚀蚀能能力力。因因掺掺混混合合材材料料较较多多的的硅硅酸酸盐盐水水泥泥中中熟熟料料少少，故故熟熟料料水水化化后后易易受受腐腐蚀蚀的的成成分分CaCa（OHOH）2 2、C C3 3AHAH6 6较较少少，且且活活性性混混合合材材料料的的水水化化进进一一步步降低了降低了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中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盐水泥；掺有多量火山灰质混合材料的火山灰质硅酸盐水泥；掺有多量粉的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。虽然混合煤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材的品种不同，但其主要化学成分均为活性氧化硅为活性氧化硅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。|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，以以个试件的强度平均值作为测定结果（精个试件的强度平均值作为测定结果（精确至）。当确至）。当3 3个试件的强度值中有超过平个试件的强度值中有超过平均值均值时，应删除后再取平均值作时，应删除后再取平均值作为抗折强度的测定结果。为抗折强度的测定结果。|计算水泥试样的抗压强度时，以个半截计算水泥试样的抗压强度时，以个半截试件的平均值作为测定结果（精确至）。试件的平均值作为测定结果（精确至）。如个测定值中有个超出平均值的如个测定值中有个超出平均值的1010，应删除，以其余个测定值的平均值，应删除，以其余个测定值的平均值作为测定结果。如果个测定值中仍有再作为测定结果。如果个测定值中仍有再超过它们平均值超过它们平均值的数据，则该试的数据，则该试验结果作废。验结果作废。