建筑材料复习资料.doc

习 题1、已知某砌块的外包尺寸为240mm240mm115mm，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/(24cm24cm11.5cm)=0.3755g/cm3. 密度 =2487 g/24cm24cm11.5cm(10.37)=0.5960 g/cm3. 质量吸水率 =(29842487)/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/(630452)=2.708 g/cm3体积密度 =482/630452(487482)=2.786 cm3 质量吸水率 =(487482)/482=1.04%体积吸水率 =(487482)/ 630452(487482)=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+v00.0462)/v0 =1.862则m/v0=1.8620.0462=1.8158g/cm3.所以材料在干燥状态下的体积密度0=1. 8158g/cm3.孔隙率 =11.8158/2.7=32.75% 第三章 天然石材复习思考题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。第四章 无机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。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。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。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。第五章 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、05%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 13462001)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：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；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？怎样处理不合格品？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）3d4.05，4.20，4.1041.0，42.5，46.0，45.5，43.0，43.628d7.00，7.50，8.50112，115，114，113，108，119龄期抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）3d4.1227.2528d7.6770.94 答：依据GB1752007，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GB1752007）强度等级 抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d283d2842.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.52352.54.07.052.5R2752.55.07.062.52862.55.08.062.5R3262.55.58.010、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C3SC2SC3AC4AF甲53211013乙4530715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-C2S，-C2S，-C2S，-C2S，在室温下，有水硬性的，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-C2S。实际生产的硅酸盐水泥熟料中C2S以-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530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 第六章 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以流动性，粘结粗、细骨料形成整体，填充骨料的间隙，提高密实度。砂和石子构成混凝土的骨架，有效地扛水泥浆的干缩；砂石颗粒逐级填充，形成理想的密实状态，节约水泥浆的用量。2、建筑工程对混凝土提出的基本技术要求是什么？答：（1）、要满足结构安全和施工不同阶段所需的强度要求；（2）、要满足混凝土搅拌、浇筑、成型所需的工作性要求；（3）、要满足设计和使用环境所需的耐久性要求；（4）、要满足节约水泥，降低成本的经济性要求。3、在配制混凝土时，为什么要考虑骨料的粗细及颗粒级配？评定标准是什么？答：在混凝土中，水泥浆是通过骨科颗粒表面来实现有效粘结的，骨料的总表面积越小，水泥越节约，所以混凝土对砂的第一个基本要求就是颗粒的总表面积要小，即骨料尽可能粗。而骨料颗粒间大小搭配合理，达到逐级填充，减小空隙率，以实现尽可能高的密实度，是对骨料提出的又一基本要求，反映这一要求的即骨料的颗粒级配。细度模数（各号筛的累计筛余百分率之和除以100之商）是检验砂的颗粒级配是否合理的依据。细度模数越大，骨料越粗，但是细度模数仅在一定程度上反映颗粒的平均粗细程度，却不能反映骨料粒径的分布情况，不同粒径分布的骨料，可能有相同的细度模数。评定骨料的颗粒级配，也可采用做图法，即以筛孔直径为横坐标，以累计筛余率为纵坐标，将规定的各级配区相应累计筛余率的范围标注在图上形成级配区域，然后把某种骨料的累计筛余率A1-A6在图上依次描点连线，若所连折线都在某一级配区的累计筛余率范围内，即为级配合理。4、混凝土拌合物的工作性涵义是什么？影响因素有哪些？答：工作性的涵义：工作性又称和易性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件和环境下，是否易于各种施工工序的操作，以获得均匀密实混凝土的性能。工作性在搅拌时体现为各种组成材料易于均匀混合，均匀卸出；在运输过程中体现为拌合物不离析，稀稠程度不变化；在浇筑过程中体现为易于浇筑、振实、流满模板；在硬化过程中体现为能保证水泥水化以及水泥石和骨料的良好粘结。可见混凝土的工作性应是一项综合性质。 影响混凝土拌合物的因素总结起来有以下几个方面： 1）组成材料质量及其用量的影响 （1）水泥特性的影响 普通水泥的混凝土拌和物比矿渣水泥和火山灰水泥的工作性好，矿渣水泥的混凝土拌和物流动性大，但粘聚性差，易泌水离析火山灰水泥流动性小，但粘聚性好 （2）集料特性的影响 碎石 表面粗糙，有棱角，工作性差，强度高 卵石 表面光滑，工作性好，强度低 （3）集浆比的影响 集浆比集料绝对体积与水泥浆绝对体积之比。 单位体积的混凝土拌和物中，如水灰比保持不变，水泥浆数量越多，拌和物的流动性越大；水泥浆数量过多，则集料的含量相对减少，达一定将会出现流浆现象。 根据具体情况决定，在满足工作性要求的前提下，同时考虑强度和耐久性要求，尽量采用较大的集浆比，以节约水泥用量。 （4）水灰比 水灰比的大小决定了水泥浆的稠度。水灰比愈小，水泥浆愈稠，当水泥浆与骨料用量比一定时，拌制成的拌合物的流动性便愈小。当水灰比过小，水泥浆较干稠，拌制的拌合物的流动性过低会使施工困难，不易保证混凝土质量。若水灰比过大，会造成拌合物均匀稳定性变差，产生流浆、离析现象。因此，水灰比不易过小或过大，应根据混凝土的强度和耐久性要求合理地选用。 （5）砂率 砂率是指拌合物中砂的质量占砂石总质量的百分率。砂的粒径比石子小得多，具有很大的比表面积，而且砂在拌合物中填充粗骨料的空隙。因而，砂率的改变会使骨料的总表面积和孔隙率有显著的变化，可见砂率对拌合物的和易性有显著的影响。 （6）外加剂 在拌制混凝土时，掺用外加剂（减水剂、引气剂）能使混凝土拌合物在不增加水泥和水用量的条件下，显著地提高流动性，且具有较好的均匀稳定性。 此外，由于混凝土拌和后水泥立即开始水化，使水化产物不断增多，游离水逐渐减少，因此拌合物的流动性将随时间的增长不断降低。而且，坍落度降低的速度随温度的提高而显著加快。 2）环境条件的影响 温度、湿度和风速 3）时间的影响 新拌制的混凝土随着时间的推移，部分拌合水挥发、被骨料吸收，同时水泥矿物会逐渐水化，进而使混凝土拌合物变稠，流动性减少，造成坍落度损失，影响混凝土的施工质量。5、何所谓“恒定用水量法则”和“合理砂率”？它们对混凝土的设计和使用有什么重要意义？答：恒定用水量法则：在水灰比不变得前提下，用水量加大，则水泥浆数量增多，会使骨料表面包裹的水泥浆层厚度加大，从而减小骨料间的摩擦，增加混凝土拌合物的流动性。当水灰比在一定范围内（0.40-0.80）而其他条件不变时，混凝土拌合物的流动性只与单位用水量（每立方米混凝土拌合物的拌合水量）有关，这一现象称为“恒定用水量法则”。它为混凝土配合比设计单位用水量的确定提供了一种简单的方法，即单位用水量可主要由流动性来确定。 合理砂率：在用水量和水灰比一定（即水泥浆量）的前提下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持良好的粘聚性及保水性的砂率，称其为合理砂率。 砂率过大，骨料的总表面积及空隙率都会增大，在水泥浆量一定的条件下，骨料表面的水泥浆层厚度减小，水泥浆的润滑作用减弱，使拌合物的流动性变差。若砂率过小，砂填充石子空隙后，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，而且会影响拌合物的均匀稳定性，使拌合物粗涩，松散，粗骨料易发生离析现象。当砂率适宜时，砂不但填满石子的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料的滑动阻力，使拌和物有较好的流动性。这个适宜的砂率称为合理砂率。 采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性，且能保证良好的粘聚性和保水性。或者，在保证拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性时，水泥用量为最小.6、决定混凝土强度的主要因素是什么？如何有效提高混凝土的强度？答：影响混凝土强度的因素很多，大致有各组成材料的性质、配合比及施工质量等几个方面： （1）水泥的强度和水灰比 （2）粗集料的品种 碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。 （3）养护条件 在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。 （4）龄期：龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。 在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在714d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。 （5）外加剂 （6）施工质量7、描述混凝土耐久性的主要技术指标有哪些？如何提高混凝土的耐久性？答：混凝土的耐久性主要由抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗碳化性及抗碱骨料反应等性能综合评定。提高混凝土耐久性的措施：（1）选择合适品种的水泥。（2）控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。水灰比的大小直接影响到混凝土的密实性，而保证水泥的用量，也是提高混凝土密实性的前提条件。（3）需用质量良好的骨料，并注意颗粒级配的改善。近年来的研究表明，在骨料中掺加粒径在砂和水泥之间的超细矿物粉料，可有效改善混凝土的颗粒级配，提高混凝土的耐久性。（4）掺加外加剂。改善混凝土耐久性的外加剂有减水剂和引气剂。（5）严格控制混凝土的施工质量，保证混凝土的均匀、密实。8、混凝土的立方体抗压强度与立方体抗压强度标准值之间有何关系？混凝土的强度等级的涵义是什么？ 答：立方体抗压强度标准值（fcu,k），是指按标准方法侧得的立方体抗压强度总体分布中的一个值。 为便于设计和施工选用混凝土，将混凝土按立方强度的标准值分成若干等级，即强度等级。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60等十二个强度等级。9、混凝土的配制强度如何确定？答：计算混凝土配制强度 fcu,0式中: fcu,0混凝土配制强度，MPa； fcu,k混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa； 混凝土强度标准差，MPa。 混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定： 计算时，强度试件组数不应少于25组； 当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值2.5MPa时，取2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值 3.0MPa时，取3.0MPa； 当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204）的规定取用。10、混凝土配合比的三个基本参数是什么？与混凝土的性能有何关系？如何确定这三个基本参数？答：混凝土配合比设计的三个基本参数：水灰比、砂率、单位用水量。 （1）水灰比：水和水泥之间的比例。水灰比的确定主要取决于混凝土的强度和耐久性。从强度角度来看，水灰比应小些，水灰比可根据混凝土的强度公式来确定。从耐久性角度看，水灰比小些，水泥用量多些，混凝土的密度就高，耐久性则优良，这可通过控制最大水灰比和最小水泥用量来满足。由强度和耐久性分别决定的水灰比往往是不同的，此时应取最小值。但当强度和耐久性都已满足的前提下，水灰比应取最大值，以获得较高的流动性。（2）砂率：砂和石子间的比例。砂率主要应从满足工作性和节约水泥两方面考虑。在水灰比和水泥用量（即水泥浆量）不变的前提下，砂率应取坍落度最大，而黏聚性和保水性又好的砂率即合理砂率。在工作性满足的情况下，砂率尽可能取最小值以达到节约水泥的目的。（3）单位用水量：骨料与水泥浆之间的比例。单位用水量在水灰比和水泥用量不变的情况下，实际反映的是水泥浆量与骨料用量之间的比例关系。水泥浆量要满足包裹粗、细骨料表面并保持足够流动性的要求，但用水量过大，会降低混凝土的耐久性。11、从混凝土的强度分布特征（正态分布），说明提高混凝土强度的主要措施有哪几种？答：影响混凝土强度的因素非常复杂，大量的统计分析和试验表明，同一等级的混凝土，在龄期、生产工艺和配合比基本一致的条件下，其强度的分布呈正态分布。为提高强度的保证率，必须提高混凝土的平均强度。 主要措施如下： （1）采用高强度等级水泥； （2）降低水灰比：采用单位用水量较小、水灰比较小的干硬性混凝土； （3）采用合理砂率，以及级配合格、强度较高、质量良好的碎石； （4）改进施工工艺，加强搅拌和振捣； （5）采用加速硬化措施，提高混凝土的早期强度； （6）在混凝土拌合时掺入减水剂或早强剂等外加剂； （7）湿热养护； （8）龄期调整。 12、混凝土配合比设计中的基准配合比公式的本质是什么？答：基准配合比是在初步计算配合比的基础上，通过实配、检测，进行工作性的调整，对配合比进行修正。如出现粘聚性和保水性不良，可适当提高砂率；每次调整后再试拌，直到符合要求为止。记录好各种材料调整后用量，并测定混凝土拌合物的实际体积密度，计算调整后混凝土试样总质量，由此得出基准配合比。其本质就是调整后1m3混凝土中各材料的用量。13、根据普通混凝土的优缺点，你认为今后混凝土的发展趋势是什么？答：（仅供参考）混凝土的缺点：自重达、养护周期长、导热系数较大、不耐高温、拆除废弃物再生利用性较差等缺点。 近百年来，混凝土的发展趋势是强度不断提高。30年代平均为10 MPa，50年代约为20 MPa，60年代约为30 MPa，70年代已上升到40 MPa，发达国家越来越多地使用50 MPa以上的高强混凝土。这是由于使用部门不断提高强度的要求所致。尤其是近50年来，片面提高强度尤其是早期强度而忽视其他性能的倾向，造成水泥生产向大幅度提高磨细程度和增加硅酸三钙、铝酸三钙的含量发展，水泥28 d胶砂抗压强度从30 MPa左右猛增到60 MPa，增加了水化热，降低了抗化学侵蚀的能力，流变性能变差。提高混凝土强度的方法除采用高标号水泥外，更多的是增加单方水泥用量，降低水灰比与单方加水量。因此混凝土的和易性随之下降，施工时振捣不足，易引起质量事故。直到80年代，混凝土耐久性问题愈显尖锐，因混凝土材质劣化和环境等因素的侵蚀，出现混凝土建筑物破坏失效甚至崩塌等事故，造成巨大损失，加上施工能耗、环境保护等问题，传统的水泥混凝土已显示出不可持续发展的缺陷。我国近年来常用混凝土强度已从2030 MPa提高到3050 MPa，使用强度等级C50以上的混凝土越来越多，目前出现了各部门竞相配制80 MPa以上混凝土的局面。混凝土强度越高，结构延性越差，给结构抗震性能带来的隐患越大。由于对施工质量的不信任，混凝土的试配强度往往比设计强度等级提高一个等级以上，C50混凝土的强度实际上超过60 MPa，再加上水泥用量的增加，进一步增加了产生温度应力、收缩开裂和化学侵蚀破坏的可能。在没有现代水泥的古代，混凝土能经历几百年甚至2 000多年仍然完好，是石灰火山灰胶凝材料具有卓越耐久性能的最有力证据。在科学技术飞速发展的今天，混凝土耐久性问题却一直被认为是技术上未能解决的难题，混凝土耐久性指标被定在30年、50年，最多也不过100至200年。混凝土耐久性已成为各国混凝土科技人员致力研究的重要课题。高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，以耐久性作为设计的主要指标。针对不同用途要求，在耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性、经济性等性能方面有重点地予以保证。各个强度等级的混凝土都可做到高性能。为此，高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，除水泥、水和骨料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效减水剂，减少水泥用量。高性能混凝土不仅是对传统混凝土技术的重大突破，而且在节能、节料、工程经济、劳动保护以及环境等方面都具有重要意义，是一种环保型、集约型的新型材料，并将为建筑工程自动化准备条件。有学者预言，高性能混凝土是21世纪的混凝土，是近期混凝土技术的主要发展方向。另外，人们经过大量试验研究，提出了很多改善混凝土材料性能的新方法，已经取得了相当大的