建筑材料 第5版 习题答案 第三章思考题答案

3-1答：硅酸盐水泥的主要矿物组成：硅酸三钙3CaO·SiO2，简式C3S；硅酸二钙2CaO·SiO2，简式C2S；铝酸三钙3CaO·Al2O3，简式C3A；铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3，简式C4AF。与水反应速率：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S单位时间放热量：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S强度：C3S：早期强度发展快，后期强度发展缓慢；C2S：早期强度低后期强度高；C4AF：强度较低；C3A：强度最低。3-2答：硅酸盐水泥水化生成的主要水化产物有：C—S—H凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体、水化铁酸钙凝胶体。在充分水化的水泥石中，C—S—H凝胶约占70％，氢氧化钙约占20％，钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7％。硬化后的水泥石是由水泥凝胶、未完全水化的水泥颗粒、毛细孔（含毛细孔水）等组成的。3-3答：水泥加水拌合后，水泥颗粒分散于水中，成为水泥浆体。水泥颗粒与水接触后，一些物质溶解于水中，并很快达到饱和状态，开始沉淀形成微小的颗粒；还有些物质直接与水反应生成水化产物，并包裹于水泥颗粒表面。水分透过水化产物包裹层，将可溶的物质溶解并透过水化产物层带出并沉淀，渐渐长大成为晶体。由于水分渗入速度慢，水泥的水化速度减慢。随着水分渗入量增大，而溶解物质溶液很难渗出，产生了渗透压力。可溶物质在包裹层内沉淀形成微小晶体，以及直接与水反应生成的水化产物增多，包裹层发生了破裂。水分与新的水泥颗粒接触，发生了快速水化反应，水化产物增多，颗粒之间水分减少，颗粒相互接触，水泥浆粘度增加，渐渐失去可塑性，水泥浆进入凝结过程。随着水泥水化的不断进行，水化产物增多，晶体长大，水分减少，水泥浆完全失去可塑性。水泥浆孔隙减少，密实度增加，产生了强度，强度不断增加，水泥浆进入硬化过程。硬化的过程在开始时速度很快，28天以后硬化开始减慢。硬化过程可以持续几年甚至几十年。影响硅酸盐水泥凝结、硬化的因素包括：1）熟料矿物组成：矿物组成是影响水泥凝结硬化的主要内因，不同的熟料矿物单独与水作用时，水化反应的速度、水化热、水化产物的强度是不同的，因此改变水泥的矿物组成，其凝结硬化将产生明显的变化。2）水泥的细度：水泥颗粒的粗细直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度、水化热、干燥收缩等。水泥颗粒越细，与水接触的表面积越大，水化速度则越快且比较充分，水泥的早期强度和后期强度都很高。3）石膏：石膏掺入水泥中的目的是为了延缓水泥的凝结、硬化速度。4）温度、湿度：温度对水泥的凝结硬化影响很大，提高温度，可加速水泥的凝结硬化，强度增长较快。湿度是保证水泥水化的一个必备条件，水泥的凝结硬化实质是水泥的水化过程。因此，在缺乏水的干燥环境中，水化反应不能正常进行，硬化也将停止；潮湿环境下的水泥石能够保持足够的水分进行水化和凝结硬化，从而保证强度的不断发展。5）龄期：龄期是指水泥在正常养护条件下所经历的时间。水泥的凝结硬化是随龄期的增长而渐进的过程，在适宜的温度、湿度环境中，龄期越长，强度越高。6）水灰比：拌和水泥浆时，水与水泥的质量比称为水灰比。拌和水越多，硬化后水泥石中的毛细孔就越多，强度越低，在熟料矿物成分含量大致相近的情况下，水灰比的大小是影响水泥石强度的主要因素。3-4答：掺入适量石膏，这些石膏与铝酸三钙反应生成水化硫铝酸钙，覆盖于末水化的铝酸三钙周围，阻止其继续快速水化，由于水化硫铝酸钙非常难溶，迅速沉淀结晶形成针状晶体，包裹于铝酸盐矿物表面阻止水分与其接触和反应，因而延缓了水泥的凝结时间。但如果石膏过多，会引起水泥体积安定性不良。硫酸盐会与水泥石中的水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙，产生膨胀作用。3-5答：水泥的细细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥的细度对水泥安定性、需水量、凝结时间及强度有较大的影响。水泥颗粒越细，与水起反应的表面积越大，水化较快，其早期强度和后期强度都较高；但粉磨能耗增大，机械损耗增大，生产成本增加，而且硬化收缩增大，因此，水泥的细度应控制在合理的范围。水泥的细度有两种表示方法：一种是用80µm或45µm方孔筛的筛余百分数表示。另一种是用比表面积即单位质量水泥粉末总表面积表示。比表面积越大，说明水泥颗粒越细。国家标准规定硅酸盐水泥和普通硅酸盐的细度用比表面积表示，比表面积应不小于300m2/㎏。3-6答：标准稠度用水量的大小对水泥的凝结时间、体积安定性等的测定值有较大的影响。为了使所测得的结果具有可比性，要求必须采用标准稠度的水泥净浆来测定。水泥净浆达到标准稠度所需的用水量即为标准稠度用水量，用水占水泥质量的百分数来表示，对于不同的水泥品种，水泥的标准稠度用水量各不相同，一般在24%～33%之间。标准稠度用水量主要取决于熟料的矿物组成及水泥细度。在其他条件相同的情况下，标准稠度用水量越小越好。3-7答：水泥的体积安定性是指水泥浆在硬化过程中体积变化的均匀性。若水泥浆硬化后产生不均匀的体积变化，即所谓安定性不良，会使混凝土产生膨胀性裂缝，降低工程质量。引起水泥体积安定性不良的原因主要是：1）游离氧化钙过量2）游离氧化镁过量3）石膏掺量过多体积安定性不良的水泥为不合格水泥，严禁用于工程中。3-8答：凝结时间是水泥从加水拌合开始，至水泥浆失去流动性，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间。凝结时间分为初凝时间和终凝时间：从水泥加水拌合开始至水泥浆体开始失去可塑性所需的时间称为初凝时间。从水泥加水开始至水泥浆体完全失去可塑性所需的时间称为终凝时间。水泥初凝时间不宜过短，以便使用时有足够的时间进行搅拌、运输、浇捣或砌筑等施工操作，硅酸盐水泥初凝时间要求不小于45min。水泥终凝时间不宜过长，以便水泥能尽快硬化并提高强度，进行下一道施工工序，硅酸盐水泥的终凝时间要求不大于390min。3-9答：掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料称为混合材料。混合材料按照其参与水化的程度分为活性混合材料和非活性混合材料两类。加入混合材料，可以改善水泥的某些性质，调节水泥强度等级，增加品种，提高产量，节约熟料，降低成本；同时综合利用工业废料和地方性材料，节约资源，降低能耗。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰。3-10答：42.5级是指该矿渣水泥在标准条件下养护28d抗压强度可以达到42.5MPa。不能。强度等级的确定应将水泥、标准砂和水按规定比例（1:3.0:0.50）用标准制作方法制成40mm×40mm×160mm的标准试件，在标准养护条件下养护，测定其3d和28d的抗折强度和抗压强度。3-11答：因为普通水泥硅酸三钙含量较高，所以水泥凝结硬化快，早期强度高，水化放热大；而矿渣水泥和火山灰水泥硅酸二钙含量高，所以后期强度高。3-12答：双快水泥：提高了熟料中铝酸三钙和硅酸三钙的含量；白色硅酸盐水泥：白色硅酸盐水泥在生产过程中要严格控制Fe2O3的含量，并尽可能减少锰、铬、钛等着色氧化物；低热矿渣水泥：低热矿渣水泥，是指由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入矿渣、适量石膏磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。按质量分数计，低热矿渣水泥中矿渣掺入量为20%-60%，允许用不超过混合材总量50%的磷渣或粉煤灰代替部分矿渣；中热水泥：降低铝酸三钙和硅酸三钙的含量。3-13答：水泥是一种具有较大表面积、极易吸湿的材料，在储运过程中，如与空气接触，则会吸收空气中的水分和二氧化碳而发生部分的水化反应和碳化反应，即风化，俗称受潮。水泥风化后会凝固成粒状或块状。水泥运输和储存时，主要应防止受潮。不同品种、强度等级和出厂日期的水泥应分别储运，不得混杂，也不可储存过久。通用硅酸盐水泥储存期为3个月。3-14答：凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号CA。铝酸盐水泥按Al2O3含量百分数分为四类：CA-5050%≤Al2O3＜60%CA-6060%≤Al2O3＜68%CA-7068%≤Al2O3＜77%CA-8077%≤Al2O31）早期强度增长快，1d强度可以达到3d强度的80%左右，属快硬型水泥。2）水化热大，硬化过程中放热量大而且主要集中在早期，因此不宜用于大体积混凝土工程。3）耐热性好