建筑材料课后思考题答案与习题答案.doc

第一章 建筑材料的基本性质
复习思考题
1、说明材枓的体积构成与各种密度概念之间的关系。
答：体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。
（1）绝对密实体积和实际密度
绝对密实体积即干燥材料在绝对密实状态下的体积，即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为实际密度。
（2）表观体积和表观密度
材料单位表观体积的质量称为表观密度。表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。
（3）材料的自然体积与体积密度
材料的自然体积指材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）。体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。
（4）材料的堆积体积与堆积密度
材料的堆积体积指粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。

2、何谓材料的亲水性和憎水性?材料的耐水性如何表示？
答：当润湿边角θ≤90°时，材料能被水润湿表现出亲水性，称为材料的亲水性；当θ>90°时，材料不能被水润湿表现出憎水性，称为材料的憎水性。
材料的耐水性是指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。
耐水性用软化系数表示，如下式：

式中：KR——材料的软化系数
fb——材料在饱和吸水状态下的抗压强度（MPa）
fg——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）

3、试说明材料导热系数的物理意义及影响因素。
答：材料的导热性是指材料两侧有温差时，热量由高温侧流向低温侧传递的能力，常用导热系数表示。
材料的导热系数λ主要与以下因素有关：（1）材料的化学组成和物理结构；（2）孔隙状况；（3）环境温度。（或λ的影响因素：组成、结构，孔隙率、孔隙特征、受潮、受冻）

4、说明提高材料抗冻性的主要技术措施。
答：抗冻性是指材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。材料受冻融破坏原因，是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀（约增大9%），对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。
主要技术措施：提高材料强度，降低材料的孔隙率、掺加外加剂使材料中的孔隙形成封闭不连通的孔隙等措施来提高材料的抗冻性。

5、材料的强度与强度等级间的关系是什么？
答：强度等级是材料按强度的分级，如硅酸盐水泥按3d、28d抗压、抗折强度值划分水泥的强度等级；强度等级是人为划分的，是不连续的。恨据强度划分强度等级时，规定的各项指标都合格，才能定为某强度等级，否则就要降低级别。而强度具有客观性扣随机性，其试验值往往是连续分布的。强度等级与强度间的关系，可简单表述为：强度等级来源于强度，但不等同于强度。

6、材枓的孔隙状态包括哪几方面的内容？材料的孔隙状态是如何影响密度、体积密度、抗渗性、抗冻性、导热性等性质的？
答：材料的孔隙状态主要由材料的孔隙率、孔隙连通性和孔隙直径三个指标来说明。
一般孔隙率↓，密度↑，体积密度↑，材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征（孔径、孔的连通性）有关。材料的空隙率越大，连通孔隙越多，其抗渗性越差；绝对密实的材料和仅有闭口孔或极细微孔隙的材料实际上是不渗水的；降低材料的孔隙率、使孔隙形成封闭不连通的孔隙可提高材料的抗冻性；由于材料的热传导方式主要是对流，因此材料的孔隙率越高、闭口孔隙越多、孔隙直径越小，则导热系数越小。

7、一般来说墙体或屋面材枓的导热系数越小越好，而热容值却以适度为好，能说明原因吗？
答：材料的导热系数越小，则材料的保温隔热性越强，故墙体或屋面材枓的导热系数越小越好；而材料的热容则对于稳定建筑物内部的温度恒定和冬期施工有重要的意义，过大或过小，都影响室内温度的波动，故应以适度为好。

8、材枓的密度、体积密度、表观密度、堆积密度是否随其含水量的增加而加大？为什么？（思考题）
9、能否认为材枓的耐久性越高越好？如何全面理解材料的耐久性与其应用价值间的关系？（思考题）

何谓材料的抗渗性、抗冻性，各用什么指标表示，如何改变其指标？
答：（1）材料的的抗渗性，是指其抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透系数或抗渗标号表示，材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征（孔径、孔的连通性）有关。开口的连通大孔越多，抗渗性越差；闭口孔隙率大的材料，抗渗性仍可良好。
（2）抗冻性是指材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。材料的抗冻性常用抗冻标号（记为D）表示。抗冻标号越高，抗冻性越好。材料受冻融破坏原因，是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀（约增大9%），对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。影响因素：孔隙率、孔特征、孔隙充水程度、材料强度、冻结温度、冻融循环次数。可通过提高材料强度，降低材料的孔隙率、掺加外加剂使材料中的孔隙形成封闭不连通的孔隙等措施来提高材料的抗冻性。

习 题
1、已知某砌块的外包尺寸为240mm×240mm×115mm，其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g，试求该砌块的体积密度、密度、质量吸水率。
解：体积密度 =2487g/(24cm×24cm×11.5cm)=0.3755g/cm3.

密度 =2487 g/[24cm×24cm×11.5cm×(1－0.37)]=0.5960 g/cm3.

质量吸水率 =(2984－2487)/2487=19.98%

2、某种石子经完全干燥后，其质量为482g，将其放入盛有水的量筒中吸水饱和后，水面由原来的452cm3上升至630cm3，取出石子，擦干表面水后称质量为487g，试求该石子的表观密度，体积密度及吸水率。

解：表观密度 =482/(630－452)=2.708 g/cm3

体积密度 =482/[630－452－(487－482)]=2.786 cm3

质量吸水率 =(487－482)/482=1.04%

体积吸水率 =(487－482)/ [630－452－(487－482)]=2.89%

3、一种材料的密度为2.7g/cm3，浸水饱和状态下的体积密度为1.862g/cm3，其体积吸水率为4.62%，试求此材料干燥状态下的体积密度和孔隙率各为多少？
解：设材料的质量为m，体积为v0，根据题意有：
(m+v0×0.0462)/v0 =1.862
则m/v0=1.862－0.0462=1.8158g/cm3.
所以材料在干燥状态下的体积密度ρ0=1. 8158g/cm3.

孔隙率 =1－1.8158/2.7=32.75%

第二章 建筑石材
复习思考题
1、分析造岩矿物、岩石、石材之间的相互关系。
答：岩石是矿物的集合体，具有一定的地质意义，是构成地壳的一部分。没有地质意义的矿物集合体不能算是岩石。如由水泥熟抖凝结起来的砂砾，也是矿物集合体，但不能称做岩石。严格的讲，岩石是由各种不同地质作用所形成的天然固态矿物集合体。
造岩矿物则是组成岩石的矿物，一般为硅酸盐和碳酸盐矿物。
石材是将开采来的岩石，对其形状、尺寸和质量三方面进行加工处理后得到的材料。
2、岩石的性质对石材的使用有何影响？举例说明。
答：岩石的性质主要包括物理性质、力学性质、化学 性质。
1）、物理性质：
（1）表观密度
岩石的表观密度由岩石的矿物组成及致密程度所决定。表观密度的大小，常间接地反映出石材的一些物理力学性能。一般情况下，同种石材表观密度越大，则抗压强度越高，吸水率越小，耐久性、导热性越好。
（2）吸水率
岩石的吸水率一般较小，但由于形成条件、密实程度等情况的不同，岩石的吸水率波动也较大，如花岗岩吸水率通常小于0.5%。，而多孔的贝类石灰岩吸水率可达15%。石岩石吸水后强度降低，抗冻性、耐久性能下降。根据吸水率的大小，将岩石分为低吸水性（吸水率く1.5 %）、中吸水性（吸水率介于1.5-3%）和高吸水性（吸水率>3%）的岩石。
（3）硬度
岩石的硬度取决于矿物组成的硬度与构造，由致密坚硬矿物组成的石材，其硬度就高，岩石的硬度以莫氏硬度表示。
（4）岩石的物理风化
岩石的风化分为物理风化和化学风化，物理风化主要有环境温度的变化以及岩石受干、湿循环的影响而导致的岩石开裂或剥落的过程，称为物理风化。
2）、岩石的力学性质：
（1）强度
岩石是典型的脆性材料，它的抗压强度很大，但抗拉强度很小，这是岩石区别于钢材和木材的主要特征之一，也是限制石材作为结构材料使用的主要原因。
（2）岩石受力后的变形
岩石受力后没有明显的弹性变化范围，属于非弹性变形。
3）、岩石的化学性质和热学性质也对岩石的使用有一定的影响。

3、毛石和料石有哪些用途？与其他材料相比有何优势（从经济、工程、与自然的关系三方面分析）？
答：（1）毛石：山体爆破直接得到的石块。
乱毛石：形状不规则，主要用于砌筑基础、勒角、墙身、堤坝、挡土墙等；
平毛石：乱毛石经粗略加工而成，主要用于砌筑基础、墙身、勒角、桥墩、涵洞等。
（2）料石：又称条石，系由人工或机械开采出的较规则的六面体石块，略经加工凿琢而成。
主要用于砌筑墙身、踏步、地坪、拱和纪念碑；形状复杂的料石制品，用于柱头、柱脚、楼梯踏步、窗台板、栏杆和其他装饰面等。

4、天然石材有哪些优势和不足？新的天然石材品种是如何克服的？
答：天然石材的优点：（1）价格便宜；（2）花纹自然,可选性较多；（3）硬度大；（4）密度大；（5）耐磨损；
缺点：天然石才比较重，两块对接的时候缝隙较大，连接有困难，不可能做无缝拼接；渗透率也较高，污渍难清理；弹性不足，如遇重击会发生裂缝。

5、天然石材的强度等级是如何划分的？举例说明。
答：石材的抗压强度取决于其母岩的抗压强度，它是以三个边长为70mm的立方体试块的抗压强度的平均值表示。根据其强度的大小，共分为9个强度等级。

6、总结生活中遇见的石材。体会它们的使用目的。
7、青石板材有哪些用途？
答：青石板材属于沉积岩类（砂岩），主要成分为石灰石、白云石，随着岩石埋深条件的不同和其他杂志如铜、铁、锰、镍等金属氧化物的混入，形成多种色彩。青石板质地密室、强度中等，易于加工。可采用简单工艺凿割成薄板或条形材，是理想的建筑装饰材料，用于建筑物墙裙、地坪铺贴以及庭院栏杆（板）、台阶等，具有古建筑的独特风格。

8、什么是岩石、造岩矿物和石材？
答：岩石是矿物的集合体，具有一定的地质意义，是构成地壳的一部分。没有地质意义的矿物集合体不能算是岩石。如由水泥熟抖凝结起来的砂砾，也是矿物集合体，但不能称做岩石。严格的讲，岩石是由各种不同地质作用所形成的天然固态矿物集合体。
造岩矿物则是组成岩石的矿物，一般为硅酸盐和碳酸盐矿物。
石材是将开采来的岩石，对其形状、尺寸和质量三方面进行加工处理后得到的材料。

9、岩石按成因划分主要有哪几类？简述它们之间的变化关系。
名 称
成岩情况
主要品种
岩浆岩
熔融岩浆上升到地表附近或喷出地表，冷却凝结而成岩。
花岗岩、玄武岩、辉绿岩
沉积岩
岩石风化后，再经沉积、胶结而成岩。
石灰岩、砂岩
变质岩
岩石在温度、压力或化学的作用下，经变质而成的新岩石
大理岩、片麻岩

10、岩石空隙大小对其哪些性质有影响？为什么？
答：岩石的空隙性对岩块及岩体的水理、热学性质及力学性质影响很大。一般来说，空隙率愈大，岩块的强度愈大、塑性变形和渗透性愈大，反之愈小。同时岩石由于空隙的存在，使之更易遭受各种风化营力作用，导致岩石的工程地质性质进一步恶化。对可溶性岩石来说，空隙率大，可以增强岩体中地下水的循环与联系，使岩溶更加发育，从而降低了岩石的力学强度并增强其透水性。当岩体中的空隙被粘土等物质充填时，则又会给工程建设带来诸如泥化夹层或夹泥层等岩体力学问题。因此，对岩石空隙性的全面研究，是岩体力学研究的基本内容之一。

11、针对天然石材的放射性说明其使用时的注意事项和选取方法。
答：天然石材都具有一定程度的放射性，选择时需要注意：
一、事先掌握选择方法和标准。我国石材按放射性高低被分为A、B、C三类，按规定，只有A类可用于家居室内装修。石材主要有大理石和花岗石两种，大理石的放射性一般都低于花岗石，大部分可用于室内装修，而花岗石不宜在室内大量使用，尤其不要在卧室、老人、儿童房中使用。根据检测，不同色彩的石材其放射性也不同，最高的是红色和绿色，白色、黑色则最低。因此，应谨慎选择红色、绿色或带有红色大斑点的花岗石品种。
二、铺设后要采取稀释污染的办法。有害的氡气半衰期仅为3.2天，室内氡浓度在开门窗后20分钟-30分钟后就可降至室外水平。因此，最简单的方法就是加强通风。刚刚装修好的房间最好能进行检测，如果检测结构不合格，可以用降辐射涂料或安装无铅防护板，防止氡从建材中释放。如果放射性指标过高，则必须立即更换石材。
第三章 气硬性胶凝材料
复习思考题
1、有机胶凝材料和无机胶凝材料有何差异？气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料有何区别？
答：有机胶凝材料是以天然或合成高分子化合物为基本组分的胶凝材料。
无机胶凝材料是以无机化合物为主要成分，掺入水或适量的盐类水溶液（或含少量有机物的水溶液），经一定的物理化学变化过程产生强度和粘结力，可将松散的材料胶结成整体，也可将构件结合成整体。
气硬性胶凝材料只能在空气中凝结、硬化，且只能在空气中保持或发展其强度。
水硬性胶凝材料不仅可以在空气中硬化，而且能在水中更好的硬化，保持并继续发展其强度。

2、简述石灰的熟化特点。
答：生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消化。石灰熟化时放出大量的热，其放热量和放热速度比其他胶凝材料大得多，且质量为一份的生石灰可生成1.31份质量的熟石灰，体积增大1-2.5倍。煅烧良好、氧化钙含量高、杂志含量低的石灰熟化较快，放热量和体积增大也较多。

3、灰土在制备和使用中有什么要求？
答：配制灰土或三合土时，一般熟石灰必须充分熟化，石灰不能消解过早，否则熟石灰碱性降低，减缓与土的反应，从而降低灰土的强度；所选土种以粘土、亚粘土及轻亚粘土为宜；准确掌握灰土的配合比；施工时，将灰土或三合土混合均与并夯实，使彼此粘结为一体。粘土等土中含有二氧化硅和氧化铝等酸性氧化物，能与石灰石在长期作用下反应，生成不溶性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，使颗粒间的粘结力不断增强，灰土或三合土的强度及耐水性也不断提高。

4、石膏的生产工艺和品种有何关系？
答：建筑上常用的石膏，主要是由天然二水石膏经过煅烧，磨细而制成的。将二水石膏在不同的压力和温度下煅烧，可以得到结构和性质均不同的下列品种的石膏产品。
（1）β型半水石膏：将二水石膏加热至110-170℃时，部分结晶水脱出后得到半水石膏，半水石膏是建筑石膏和模型石膏的主要成分。
（2）α型半水石膏：将二水石膏在0.13MPa、124℃的压蒸锅内蒸炼，则生成比β型半水石膏晶体粗大的α型半水石膏。
（3）继续升温煅烧二水石膏，还可以得到无水石膏。当温度升至180℃-210℃，半水石膏继续脱水得到脱水半水石膏；当煅烧升至320-390℃，得到可溶性硬石膏；当煅烧温度达到400-750℃时，石膏完全失掉结合水，称为不溶性石膏。

5、简述石膏的性能特点。
答：石膏的性能特点有以下几点：
（1）凝结硬化快：在自然干燥的条件下，建筑石膏达到完全硬化的时间约需一星期。加水后6min即可凝结，终凝一般不超过30min；
（2）建筑石膏硬化后孔隙率大、表观密度小，保温、吸声性能好；
（3）具有一定的调湿性；
（4）耐水性、抗冻性差；
　　（5）凝固时体积微膨胀；
（6）防火性好。

6、水玻璃模数、密度与水玻璃性质有何关系？
答：水玻璃中氧化硅和氧化钠的分子数比称为水玻璃的模数，水玻璃的模数和相对密度，对于凝结和硬化影响也很大。模数愈大，水玻璃的黏度和粘结力愈大，也愈难溶解于水；当模数高时，硅胶容易析出，水玻璃凝结硬化快。当水玻璃相对密度小时，反应产物扩散速度快，水玻璃凝结硬化速度也快。而模数又低且相对密度又大时，凝结硬化就很慢。
同一模数水玻璃溶液浓度越高，则粘结力也越大。
7、水玻璃的硬化有何特点？
答：水玻璃能与空气中的二氧化碳反应生产无定形的硅酸凝胶，随着水分的挥发干燥，无定形硅酸脱水转变成二氧化硅而硬化。由于空气中二氧化碳较少，反应进行很慢，因此水玻璃在实际使用时常加入促硬剂以加速硬化。

8、总结自己周围所使用的有代表性的建筑材料，它们的优点是什么？
9、生石灰块灰、生石灰粉、熟石灰粉和石灰膏等几种建筑石灰在使用时有何特点？使用中应注意哪些问题？
答：（1）石灰膏可用来粉刷墙壁和配置石灰砂浆或水泥混合砂浆。由于石灰乳为白色或浅灰色，具有一定的装饰效果，还可掺入碱性矿质颜料，使粉刷的墙面具有需要的颜色。
（2）熟石灰粉主要用来配置灰土和三合土。
（3）磨细生石灰粉常用来生产无熟料水泥、硅酸盐制品和碳化石灰板。

10、确定石灰质量等级的主要指标有哪些？根据这些指标如何确定石灰的质量等级？
答：生石灰的质量是以石灰中活性氧化钙和氧化镁含量高低、过火石灰和欠火石灰及其他杂质含量的多少作为主要指标来评价其质量优劣的。
根据氧化镁含量按上表分为钙质生石灰和镁质生石灰两类，然后再按有效氧化钙和氧化镁含量、产浆量、未消解残渣和CO2含量等4个项目的指标分为优等品、一等品和合格品3个等级，
消石灰粉按氧化镁含量<4％时称为钙质消石灰粉，4％≤氧化镁含量<24％时称为镁质消石灰粉，24％≤氧化镁含量<30％时称为白云石消石灰粉。按等级分为优等品、一等品和合格品等3个等级，如下表。

11、石膏制品为什么具有良好的保温隔热性和阻燃性？
答：建筑石膏水化反应的理论需水量仅为其质量的18.6%，但施工中为了保证浆体有必要的流动性，其加水量常达60%-80%，多于水分蒸发后，将形成大量空隙，硬化体的孔隙率可达50%-60%。由于硬化体的多孔结构特点，而使建筑石膏制品具有表观密度小、质轻，保温隔热性能好和吸声性强等优点。
二水石膏遇火后，结晶水蒸发，形成蒸汽雾，可阻止火势蔓延，起到防火作用，故具有良好的阻燃性。

12、石膏抹灰材料和其他抹灰材料的性能有何特点？举例说明。
答：建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，可用于室内抹灰。这中抹灰墙面具有绝热，阻火，隔音，舒适，美观等特点。抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷尤其及贴墙纸。
建筑石膏加水调成石膏浆体，还可以掺如部分石灰用于室内粉刷涂料。粉刷后的墙面光滑，细腻，洁白美观。

13、推断水玻璃涂料性能的优缺点。
答：根据水玻璃的特性，可以推断出水玻璃的特点：不易燃烧、不易腐蚀、价格便宜。但水玻璃类材料不耐碱性介质的侵蚀。第四章 水泥
复习思考题
1、什么是硅酸盐水泥和硅酸盐水泥熟料？
答：国家标准对硅酸盐水泥的定义为：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，即国外统称的波特兰水泥，称为硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥熟料，即国际上的波特兰水泥熟料（简称水泥熟料），是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当配比磨成细粉烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。

2、硅酸盐水泥的凝结硬化过程是怎样进行的？影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素有哪些？
答：水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为凝结。然后逐渐产生强度不断提高，最后变成坚硬的石状物--水泥石，这一过程称为硬化。
水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结构。此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑性，表现为水泥的初凝。由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很快凝结，为使工程使用时有足够的操作时间，水泥中加入了适量的石膏。水泥加入石膏后，一旦铝酸三钙开始水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的钙矾石。钙矾石很难溶解于水，可以形成一层保护膜覆盖在水泥颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝时间得以延缓。当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所胀破，铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续进行，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。
随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而进入了硬化阶段。水化产物的进一步增加，水分的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。随着水泥水化的不断进行，水泥浆结构内部孔隙不断被新生水化物填充和加固的过程，称为水泥的“凝结”。随后产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造石—水泥石，这一过程称为水泥的“硬化”。
影响水泥凝结硬化的主要因素有：（1）矿物组成及细度；（2）水泥浆的水灰比；（3）石膏掺量；（4）环境温度和湿度；（5）龄期（时间）；（6）外加剂。

3、何谓水泥的体积安定性？不良的原因和危害是什么？如何确定？
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，不变形，不溃散的性质。
当水泥浆体在硬化过程中或硬化后发生不均匀的体积膨胀，会导致水泥石开裂、翘曲等现象，称为体积安定性不良。导致水泥安定性不良的主要原因是：（1） 由于熟料中含有的的游离氧化钙、游离氧化镁过多；（2）  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，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的Ca（OH）2晶体，这时体积膨胀97％以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5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，不得在工程中使用。
水泥安定性是按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB 1346—2001)规定的方法测定的。

4、什么是硫酸盐腐蚀和镁盐腐蚀？
答：硫酸盐及氯盐腐蚀（膨胀型腐蚀）：指硫酸盐与水泥石中的CH作用生成硫酸钙，再和水化铝酸钙C3AH6反应生成钙矾石，从而使固相体积增加很多，使水泥石膨胀开裂的现象。
镁盐侵蚀：指海水或地下水中的镁盐与水泥石中的CH反应，生成松软无胶凝能力的氢氧化镁，由于Mg(OH)2的碱度低，会导致其它水化产物不稳定而离解的现象，称为镁盐侵蚀。

5、腐蚀水泥石的介质有哪些？水泥石受腐蚀的基本原因是什么？
答：腐蚀水泥石的介质有：（1）软水类：雨水、雪水及许多江河湖水都属于软水。（2）酸类介质；（3）盐类介质：硫酸盐及氯盐、镁盐；（4）强碱类介质；
水泥石受腐蚀的基本原因：①硅酸盐水泥石中含有较多易受腐蚀的成分，即氢氧化钙和水化铝酸钙等；②水泥石本身不密实含有大量的毛细孔隙。

6、硅酸盐水泥检验中，哪些性能不符合要求时该水泥属于不合格品及废品？怎样处理不合格品和废品？
答：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、安定性中的任何一项不符合标准规定时均为废品。
凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合该标准规定或混合料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级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的也属于不合格品。
废品水泥不得应用于工程中，不合格品水泥应经过检验酌情使用

7、为什么掺较多活性混合材的硅酸盐水泥早期强度较低，后期强度发展比较快，甚至超过同强度等级的硅酸盐水泥？
答：掺较多活性混合材的硅酸盐水泥中水泥熟料含量相对减少，加入拌合后，首先是熟料矿物的水化，熟料水化后析出的氢氧化钙作为碱性激发剂激发活性混合材水化，生成水化硅酸钙、水化硫铝酸钙等水化产物，因此早期强度比较低，后期由于二次水化的不断进行，水化产物不断增多，使得后期强度发展较快，甚至超过同强度等级的硅酸盐水泥。

8、与硅酸盐水泥相比，矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥在性能上有哪些不同？分析它们的适用和不宜使用的范围。
答：硅酸盐水泥的性能特点：（1）凝结硬化快，早期及后期强度均高。（2）抗冻性好。（3）耐腐蚀性差。（4）水化热高。（5）碱度高，抗碳化性好。（6）耐热性差。（7）耐磨性好。（8）干缩小。（9）湿热养护效果差。
矿渣硅酸盐水泥的主要性能特点如下：（1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较好的耐热性能。（4）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力；（5）泌水性大，干缩较大。（6）抗渗性差，抗冻性较差，抗碳化能力差。
火山灰水泥的主要性能特点如下：（1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力；（4）需水性大，干缩率较大。（5）抗渗性好，抗冻性较差，抗碳化能力差，耐磨性差。
粉煤灰水泥的主要性能特点如下：（1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力。（4）需水量低，干缩率较小，抗裂性好。（5）抗冻性较差，抗碳化能力差，耐磨性差。
硅酸盐水泥适用于高强度混凝土、预应力混凝土、快硬早强结构、抗冻混凝土；不适用于大体积混凝土、易受腐蚀的混凝土、耐热混凝土、高温养护混凝土。
矿渣硅酸盐水泥适用于一般耐热要求的混凝土、大体积混凝土、蒸汽养护构件、一般混凝土构件、一般耐软水、海水、硫酸盐腐蚀要求的混凝土；不是用于早期强度要求较高的混凝土、严寒地区及处于水位升降的范围内的混凝土、抗渗性要求较高的混凝土。
火山灰水泥适用于水中、地下、大体积混凝土、抗渗混凝土，其他同矿渣水泥；不适用于干燥环境及处在水位变化范围内的混凝土、有耐磨要求的混凝土，其他同矿渣水泥。
粉煤灰水泥适用于地上、地下、与水中大体积混凝土，其他同矿渣水泥；不适用于抗碳化要求的混凝土、有抗渗要求的混凝土，其他同火山灰质水泥。

9、某硅酸盐水泥各龄期的抗折抗压破坏载荷测定值如下表所示，试评定其强度等级。
龄期
抗折强度（MPa）
抗压破坏荷载（kN）
3d
4.05，4.20，4.10
41.0，42.5，46.0，45.5，43.0，43.6
28d
7.00，7.50，8.50
112，115，114，113，108，119

龄期
抗折强度（MPa）
抗压强度（MPa）
3d
4.12
27.25
28d
7.67
70.94

答：依据GB175—2007，查表知此硅酸盐强度等级为52.5R强度等级。
硅酸盐水泥的强度指标（依据GB175—2007）
强度等级
抗压强度（MPa）
抗折强度（MPa）
3d
28
3d
28
42.5
17.0
42.5
3.5
6.5
42.5R
22.0
42.5
4.0
6.5
52.5
23
52.5
4.0
7.0
52.5R
27
52.5
5.0
7.0
62.5
28
62.5
5.0
8.0
62.5R
32
62.5
5.5
8.0

10、不同品种以及同品种不同强度等级的水泥能否掺混使用？为什么？
答：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。
工程中经常使用的水泥，有普通水泥，矿渣水泥、火山灰水泥等。这些不同品种的水泥，所含矿物成分不同，矿物成分在水泥中所占比例也不相同，因而不同品种的水泥，具有不同的化学物理特性，在各类工程中，根据工程特点、使用要求和各种水泥的特性，对采用的水泥品种应加以选择，所以在施工过程中，不应将不同品种的水泥随意换用或混合使用。

11、白色硅酸盐水泥对原料和工艺有什么要求？
答：白色硅酸盐水泥严格控制氧化铁的含量，此外有色金属氧化物如氧化锰、氧化钛、氧化铬的含量也加以限制。由于原料中氧化铁含量少，煅烧的温度要提高到1550℃左右。为了保证白度，煅烧时应采用天然气、煤气或重油做燃料，粉磨时不能直接用铸钢板和钢球，而应采用白色花岗岩或高强陶瓷衬板，用烧结瓷球等作研磨体。

12、膨胀水泥的膨胀过程与水泥体积安定性不良所形成的体积膨胀有何不同？
答：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。

13、简述高铝水泥的生产过程及后期强度下降的原因。
答：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。

14、为什么生产硅酸盐水泥时掺适量石膏对水泥不起破坏作用，而硬化水泥石遇到有硫酸盐溶液的环境，产生出石膏时就有破坏作用？
答：生产硅酸盐水泥时掺加适量石膏是为了调节水泥的凝结时间，且石膏与水泥组分反应生成钙钒石的过程是在水泥硬化过程中完成，其体积是均匀地发生膨胀。而硬化后的水泥石遇到硫酸盐溶液的环境时，同样水泥石组分与硫酸盐反应生成钙钒石而产生结晶压力，伴随有体积不均匀的变化，造成膨胀开裂，破坏水泥硬化浆体结构。

15、水泥强度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？
答：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。

习 题
4-1 在下列工程中选用适宜的水泥品种，并说明理由：
（1）采用湿热养护的混凝土构件；
（2）厚大体积的混凝土工程；
（3）水下混凝土工程；
（4）现浇混凝土梁、板、柱；
（5）高温设备或窑炉的混凝土基础；
（6）严寒地区受冻融的混凝土工程；
（7）接触硫酸盐介质的混凝土工程；
（8）水位变化区的混凝土工程；
（9）高强混凝土工程；
（10）有耐磨要求的混凝土工程。
解：（1）采用湿热养护的混凝土构件：矿渣水泥；
（2）厚大体积的混凝土工程：矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥；
（3）水下混凝土工程：火山灰水泥、粉煤灰水泥；
（4）现浇混凝土梁、板、柱：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；
（5）高温设备或窑炉的混凝土基础：高铝水泥；
（6）严寒地区受冻融的混凝土工程：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、中热水泥；
（7）接触硫酸盐介质的混凝土工程：高铝水泥、低热微膨胀水泥；
（8）水位变化区的混凝土工程：中热水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；
（9）高强混凝土工程：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。
（10）有耐磨要求的混凝土工程：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热水泥。

4-2 现有两种硅酸盐水泥熟料，其矿物组成及含量（%）见下表：
组别
C3S
C2S
C3A
C4AF
甲
53
21
10
13
乙
45
30
7
15
如果用来盆之硅酸盐水泥，试估计这两种水泥的强度发展、水化热、耐腐蚀性和28d的强度有什么差异，为什么？
答：甲的早期强度发展较快，水化热高，耐腐蚀性相对较差，28天强度也相对较高。原因见几种矿物的作用。
（1）硅酸三钙：在硅酸盐水泥熟料中，硅酸三钙并不是以纯的硅酸三钙形式存在，总含有少量其他氧化物，如氧化镁、氧化铝等形成固溶体，称为阿利特（Alite）矿，简称A矿。C3S加水后与水反应的速度快，凝结硬化也快。C3S水化生成物所表现的早期与后期强度都较高。一般C3S颗粒在28天内就可以水化70%左右，水化放热量多，因此它能迅速发挥强度作用。
（2）硅酸二钙：硅酸二钙由氧化钙和氧化硅反应生成。在熟料中的含量一般为20%左右，是硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一。纯硅酸二钙在1450℃以下，也有同质多晶现象，通常有四种晶型，即α-C2S，α′-C2S，β-C2S，γ-C2S，在室温下，有水硬性的α，α′，β型硅酸二钙的几种变形体是不稳定的，有趋势要转变为水硬性微弱型的γ-C2S。实际生产的硅酸盐水泥熟料中C2S以β-C2S的晶形存在。
由于在硅酸盐水泥熟料中含有少量的氧化铝、氧化铁、氧化钠及氧化钾、氧化镁、氧化磷等，使硅酸二钙也形成固溶体。这种固溶有少量氧化物的硅酸二钙称为贝利特（Belite），简称B矿。C2S与水反应的速度比硅酸三钙慢得多，凝结硬化也慢，表现出早期强度比较低，28天内水化很少一部分，水化放热量也少，但后期强度增进相当高。甚至在多年之后，还在继续水化增长其强度。
（3）铝酸三钙：与水反应的速度相当快，凝结硬化也很快。其强度绝对值并不高，但在加水后短期内几乎全部发挥出来。因此，铝酸三钙是影响硅酸盐水泥早期强度及凝结快慢的主要矿物。在水泥中加入石膏主要是为了限制它的快速水化。铝酸三钙水化放热量多，而且快。
（4）铁铝酸四钙：与水反应也比较迅速，但强度较低，水化放热量并不多。水泥是几种熟料矿物的混合物，熟料矿物成分间的比例改变时，水泥的性质即发生相应的变化。如能设法适当提高硅酸三钙的含量，可以制得高强度水泥；若能降低铝酸三钙和硅酸三钙含量，提高硅酸二钙含量，则可制得水化热低的水泥，如低热水泥。

4-3 仓库中有三种白色胶凝材料，分别为生石灰、建筑石膏和白水泥，有什么建议方法可以辨认？
取相同质量的三种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气产生的为生石灰粉；在5～30分钟内凝结硬化并具有一定强度的为建筑石膏；在45分钟到10小时内凝结硬化的为白色水泥 第五章 混凝土
复习思考题
1、普通混凝土是哪些材料组成的？它们各起什么作用？
答：水、水泥、砂（细骨料）、石子（粗骨料）是普通混凝土的4种基本组成材料。
作用：水和水泥形成水泥浆，在混凝如中赋予混凝土拌合物