T建筑材料课件2

例1某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？

例2有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为240Ｘ115Ｘ53mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62cm3。试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率、饱水系数。例3某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。例4根据石灰浆体的凝结硬化过程，试分析硬化石灰浆体有哪些特性？例5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。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。例6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层、道路的基层等潮湿部位？例7建筑石膏的成分是什么？其凝结硬化机理是什么？例8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？例9常用菱苦土制品有哪些？组成材料的质量要求是什么？例10试述水玻璃的凝结硬化机理是什么？例11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？例12.试说明生产硅酸盐水泥时为什么必须掺入适量石膏？例13.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如何处理？例14.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？例15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？例16.为什么流动的软水对水泥石有腐蚀作用？例17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对水泥石不产生腐蚀作用？例18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？例19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？基本性质

例1某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？

解

石子的孔隙率P为：

石子的空隙率P，为：

[评注]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,颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中ρ—密度；ρ0—材料的表观密度；ρ，—材料的堆积密度。

例2有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g，其绝干质量为2550g。砖的尺寸为240Ｘ115Ｘ53mm，经干燥并磨成细粉后取50g，用排水法测得绝对密实体积为18.62cm3。试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率、饱水系数。解 该砖的吸水率为该砖的密度为表观密度为

孔隙率为[评注]质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比。例3某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。解 该石材的软化系数为由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。[评注]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。与材料在气干状态下的抗压强度无关。石灰例4根据石灰浆体的凝结硬化过程，试分析硬化石灰浆体有哪些特性？解石灰浆体在空气中凝结硬化过程，是由下面两个同时进行的过程来完成的：（１）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。（２）碳化作用：氢化氧钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：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。因而硬化石灰浆体具有以下特性：（1）凝结硬化慢；（2）硬化后强度低；（3）硬化时体积收缩大；（4）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。[评注]石灰浆体在空气中凝结硬化过程主要是依赖于浆体中Ca(OH)2的结晶析出和Ca(OH)2与空气中的二氧化碳的碳化作用。例5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。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。解:

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在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部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，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。[评注]透过现象看本质，过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。如未经过充分的陈伏，当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，容易引起鼓包隆起和开裂。例6既然石石灰不不耐水水，为为什么么由它它配制制的灰灰土或或三合合土却却可以以用于于基础础的垫垫层、、道路路的基基层等等潮湿湿部位位？解石灰土土或三三合土土是由由消石石灰粉粉和粘粘土等等按比比例配配制而而成的的。加加适量量的水水充分分拌合合后，，经碾碾压或或夯实实，在在潮湿湿环境境中石石灰与与粘土土表面面的活活性氧氧化硅硅或氧氧化铝铝反应应，生生成具具有水水硬性性的水水化硅硅酸钙钙或水水化铝铝酸钙钙，所所以灰灰土或或三合合土的的强度度和耐耐水性性会随随使用用时间间的延延长而而逐渐渐提高高，适适于在在潮湿湿环境境中使使用。。再者者，由由于石石灰的的可塑塑性好好，与与粘土土等拌拌合后后经压压实或或夯实实，使使灰土土或三三合土土的密密实度度大大大提高高，降降低了了孔隙隙率，，使水水的侵侵入大大为减减少。。因此此灰土土或三三合土土可以以用于于基础础的垫垫层、、道路路的基基层等等潮湿湿部位位。[评注]粘土表表面存存在少少量的的的活活性氧氧化硅硅和氧氧化铝铝，可可与消消石灰灰Ca（OH）2反应，，生成成水硬硬性物物质例7建筑石石膏的的成分分是什什么？？其凝凝结硬硬化机机理是是什么么？解建筑石石膏的的成分分为ＣＣaSO4··H2O，也称称熟石石膏或或半水水石膏膏。建筑石石膏的的凝结结硬化化机理理是，，当建建筑石石膏与与适量量水拌拌合后后，先先成为为可塑塑性良良好的的浆体体，随随着石石膏与与水的的反应应，浆浆体的的可塑塑性很很快消消失而而发生生凝结结，此此后进进一步步产生生和发发展强强度而而硬化化。建建筑石石膏与与水之之间产产生化化学反反应的的反应应式为为：由于二二水石石膏在在水中中的溶溶解度度比半半水石石膏小小得多多（仅仅为半半水石石膏的的五分分之一一），，所以以二水水石膏膏以胶胶体微微粒不不断自自水中中析出出,浆体的的稠度度逐渐渐增大大，表表现为为石膏膏的凝凝结，，其后后半水水石膏膏继续续溶解解和水水化,浆体逐逐渐凝凝聚，，失去去可塑塑性，，并逐逐渐转转变为为晶体体，晶晶体颗颗粒不不断长长大和和连生生，形形成相相互交交错,彼此紧紧密联联结,硬化成成块体体并产产生强强度，，直至至完全全干燥燥，强强度才才停止止发展展。这这就是是石膏膏的硬硬化过过程。。[评注]建筑石石膏的的凝结结硬化化机理理实际际为半半水石石膏吸吸收一一个半半结晶晶水还还原为为二水水石膏膏的过过程。。例8建筑石石膏及及其制制品为为什么么适用用于室室内，，而不不适用用于室室外使使用？？解建筑石石膏及及其制制品适适用于于室内内装修修，主主要是是由于于建筑筑石膏膏及其其制品品在凝凝结硬硬化后后具有有以下下的优优良性性质：：（1）石石膏膏表面面光滑滑饱满满，颜颜色洁洁白，，质地地细腻腻，具具有良良好的的装饰饰性。。加入入颜料料后，，可具具有各各种色色彩。。建筑筑石膏膏在凝凝结硬硬化时时产生生微膨膨胀，，故其其制品品的表表面较较为光光滑饱饱满，，棱角角清晰晰完整整，形形状、、尺寸寸准确确、细细致，，装饰饰性好好；（2）硬硬化化后的的建筑筑石膏膏中存存在大大量的的微孔孔，故故其保保温性性、吸吸声性性好。。（3）硬硬化化后石石膏的的主要要成分分是二二水石石膏，，当受受到高高温作作用时时或遇遇火后后会脱脱出21%左右的的结晶晶水，，并能能在表表面蒸蒸发形形成水水蒸气气幕，，可有有效地地阻止止火势势的蔓蔓延，，具有有一定定的防防火性性。（4）建建筑筑石膏膏制品品还具具有较较高的的热容容量和和一定定的吸吸湿性性，故故可调调节室室内的的温度度和湿湿度，，改变变室内内的小小气候候。在室外外使用用建筑筑石膏膏制品品时，，必然然要受受到雨雨水冰冰冻等等的作作用，，而建建筑石石膏制制品的的耐水水性差差，且且其吸吸水率率高，，抗渗渗性差差、抗抗冻冻性差差,所以不不适用用于室室外使使用.[评注]本题主主要是是考查查对建建筑石石膏及及其制制品技技术性性能的的了解解.例9常用菱菱苦土土制品品有哪哪些？？组成成材料料的质质量要要求是是什么么？解常用菱菱苦土土制品品有菱菱苦土土木屑屑浆和和菱苦苦土木木屑砂砂浆两两种，，前者者由菱菱苦土土、木木屑（（锯屑屑、刨刨花、、木丝丝），，粉料料和氯氯化镁镁溶液液，或或掺加加适量量颜料料组成成，常常胶结结制成成板材材作门门窗、、家具具、隔隔墙等等用，，后者者掺加加砂子子作地地坪耐耐磨面面层。。菱苦土土是由由菱镁镁矿（（MgCO3）经煅煅烧磨磨细而而制成成的。。其化化学反反应可可表示示如下下：菱苦苦土土的的主主要要成成分分为为氧氧化化镁镁（（MgO）、、呈呈白白色色或或浅浅黄黄色色，，密密度度为为3.2左右右，，表表观观密密度度800～900kg/m3，氧氧化化镁镁含含量量要要求求不不低低于于75％。。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４４５５％％。。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５５mm，用用于于面面层层时时不不应应大大于于1．5mm。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３３～～５５％％。。[评注注]菱苦苦土土的的主主要要成成分分氧氧化化镁镁（（MgO）可可与与氯氯化化镁镁水水溶溶液液发发生生水水化化反反应应，，形形成成强强度度较较高高（（40～60ＭPa）的的水水化化产产物物。。例10试述述水水玻玻璃璃的的凝凝结结硬硬化化机机理理是是什什么么？？解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燥而而硬硬化化。。其其反反应应式式为为：：由于于空空气气中中CO2浓度度较较低低，，这这个个过过程程进进行行的的很很慢慢，，会会长长达达数数月月之之久久。。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Na2SiF6作为为促促硬硬剂剂，，促促使使硅硅酸酸凝凝胶胶加加速速生生成成和和析析出出，，其其反反应应式式为为：：硅酸酸凝凝胶胶再再脱脱水水而而生生成成SiO2，从从而而具具有有强强度度。。[评注注]水玻玻璃璃可可吸吸收收空空气气中中的的二二氧氧化化碳碳，，形形成成硅硅酸酸凝凝胶胶。。水水玻玻璃璃在在硬硬化化后后，，具具有有良良好好的的粘粘结结力力和和强强度度，，很很高高耐耐热热性性和和耐耐酸酸性性。。例11水玻璃的的化学组组成是什什么？水水玻璃的的模数、、密度（（浓度））对水玻玻璃的性性能有什什么影响响？解通常使用用的水玻玻璃都是是Na2O·nSiO2的水溶液液，即液液体水玻玻璃。一般而言言，水玻玻璃的模模数n越大时，，水玻璃璃的粘度度越大。。硬化速速度越快快、干缩缩越大，，硬化后后的粘结结强度、、抗压强强度等越越高、耐耐水性越越好、抗抗渗性及及耐酸性性越好。。其主要要原因是是硬化时时析出的的硅酸凝凝胶ｎSiO2·mH2O较多。同一模数数的水玻玻璃，密密度越大大，则其其有效成成分Na2O·nSiO2的含量越越多，硬硬化时析析出的硅硅酸凝胶胶也多，，粘结力力愈强。。然而如果果水玻璃璃的模数数或密度度太大，，往往由由于粘度度过大而而影响到到施工质质量和硬硬化后水水玻璃的的性质，，故不宜宜过大。。例12.试说明生生产硅酸酸盐水泥泥时为什什么必须须掺入适适量石膏膏？解水泥熟料料中的铝铝酸三钙钙遇水后后，水化化反应的的速度最最快，会会使水泥泥发生瞬瞬凝或急急凝。为为了延长长凝结时时间，方方便施工工，必须须掺入适适量石膏膏。[评注]在有石膏膏存在的的条件下下，水泥泥水化时时，石膏膏能很快快与铝酸酸三钙作作用生成成水化硫硫铝酸钙钙（钙矾矾石），，钙矾石石很难溶溶解于水水，它沉沉淀在水水泥颗粒粒表面上上形成保保护膜，，从而阻阻碍了铝铝酸三钙钙的水化化反应，，控制了了水泥的的水化反反应速度度，延缓缓了凝结结时间。。例13.何谓水泥泥的体积积安定性性？水泥泥的体积积安定性性不良的的原因是是什么？？安定性性不良的的水泥应应如何处处理？解水泥浆体体硬化后后体积变变化的均均匀性称称为水泥泥的体积积安定性性。即水水泥硬化化浆体能能保持一一定形状状，不开开裂，不不变形，，不溃散散的性质质。导致致水泥安安定性不不良的主主要原因因是：（1）由由于于熟料中中含有的的的游离离氧化钙钙、游离离氧化镁镁过多；；（2）掺掺入入石膏过过多；其中游离离氧化钙钙是一种种最为常常见，影影响也是是最严重重的因素素。熟料料中所含含游离氧氧化钙或或氧化镁镁都是过过烧的，，结构致致密，水水化很慢慢。加之之被熟料料中其它它成分所所包裹，，使得其其在水泥泥已经硬硬化后才才进行熟熟化，生生成六方方板状的的Ca（OH）2晶体，这这时体积积膨胀９９７％以以上，从从而导致致不均匀匀体积膨膨胀，使使水泥石石开裂。。当石膏掺掺量过多多时，在在水泥硬硬化后，，残余石石膏与水水化铝酸酸钙继续续反应生生成钙矾矾石，体体积增大大约1.5倍，也导导致水泥泥石开裂裂。体积安定定性不良良的水泥泥，会发发生膨胀胀性裂纹纹使水泥泥制品或或混凝土土开裂、、造成结结构破坏坏。因此此体积安安定性不不良的水水泥，应应判为废废品，不不得在工工程中使使用。[评注]水泥的体体积安定定性用雷雷氏法或或试饼法法检验。。沸煮后后的试饼饼如目测测未发现现裂缝，，用直尺尺检查也也没有弯弯曲，表表明安定定性合格格。反之之为不合合格。雷雷式夹两两试件指指针尖之之间距离离增加值值的平均均值不大大于5.0㎜㎜时，认为为水泥安安定性合合格。沸沸煮法仅仅能检验验游离氧氧化钙的的危害。。游离氧氧化镁和和过量石石膏往往往不进行行检验，，而由生生产厂控控制二者者的含量量，并低低于标准准规定的的数量。。例14.某些体积积安定性性不合格格的水泥泥，在存存放一段段时间后后变为合合格，为为什么？？解某些体积积安定性性轻度不不合格水水泥，在在空气中中放置２２~4周以上，，水泥中中的部分分游离氧氧化钙可可吸收空空气中的的水蒸汽汽而水化化（或消消解），，即在空空气中存存放一段段时间后后由于游游离氧化化钙的膨膨胀作用用被减小小或消除除，因而而水泥的的体积安安定性可可能由轻轻度不合合格变为为合格。。[评注]必须注意意的是，，这样的的水泥在在重新检检验并确确认体积积安定性性合格后后方可使使用。若若在放置置上段时时间后体体积安定定性仍不不合格则则仍然不不得使用用。安定定性合格格的水泥泥也必须须重新标标定水泥泥的标号号，按标标定的标标号值使使用。例15影响硅酸酸盐水泥泥水化热热的因素素有那些些？水化化热的大大小对水水泥的应应用有何何影响？？解影响硅酸酸盐水泥泥水化热热的因素素主要有有硅酸三三钙Ｃ3S、铝酸三三钙C3Ａ的含量量及水泥泥的细度度。硅酸酸三钙ＣＣ3S、铝酸三三钙C3Ａ的含量量越高，，水泥的的水化热热越高；；水泥的的细度越越细，水水化放热热速度越越快。水化热大大的水泥泥不得在在大体积积混凝土土工程中中使用。。在大体体积混凝凝土工程程中由于于水化热热积聚在在内部不不易散发发而使混混凝土的的内部温温度急剧剧升高，，混凝土土内外温温差过大大，以致致造成明明显的温温度应力力，使混混凝土产产生裂缝缝。严重重降低混混凝土的的强度和和其它性性能。但但水化热热对冬季季施工的的混凝土土工程较较为有利利，能加加快早期期强度增增长，使使抵御初初期受冻冻的能力力提高。。[评注]水泥矿物在在水化反应应中放出的的热量称为为水化热。。水泥水化化热的大小小及放热的的快慢，主主要取决于于熟料的矿矿物组成和和水泥细度度。铝酸三三钙C3Ａ的水化热热最大，硅硅酸三钙ＣＣ3S的水化热也也很大。通通常水泥等等级越高，，水化热度度越大。凡凡对水泥起起促凝作用用的因素均均可提高早早期水化热热。反之，，凡能延缓缓水化作用用的因素均均可降低水水化热。例16.为什么流动动的软水对对水泥石有有腐蚀作用用？解水泥石中存存在有水泥泥水化生成成的氢氧化化钙。氢氧氧化钙Ca（OH）2可以微溶于于水。水泥泥石长期接接触软水时时，会使水水泥石中的的氢氧化钙钙不断被溶溶出并流失失，从而引引起水泥石石孔隙率增增加。当水水泥石中游游离的氢氧氧化钙Ca（OH）2浓度减少到到一定程度度时，水泥泥石中的其其它含钙矿矿物也可能能分解和溶溶出，从而而导致水泥泥石结构的的强度降低低，所以流流动的软水水或具有压压力的软水水对水泥石石有腐蚀作作用。[评注]造成水泥石石腐蚀的基基本原因有有：（1）水水泥泥石中含有有较多易受受腐蚀的成成分，主要要有氢氧化化钙Ca（OH）2、、水化铝铝酸三钙C3AH6等。（2）水水泥石本本身不密实实，内部含含有大量毛毛细孔，腐腐蚀性介质质易于渗入入和溶出，，造成水泥泥石内部也也受到腐蚀蚀。工程环境中中存在有腐腐蚀性介质质且其来源源充足。例17既然硫酸盐盐对水泥石石具有腐蚀蚀作用，那那么为什么么在生产水水泥时掺入入的适量石石膏对水泥泥石不产生生腐蚀作用用？解硫酸盐对水水泥石的腐腐蚀作用，，是指水或或环境中的的硫酸盐与与水泥石中中水泥水化化生成的氢氢氧化钙Ca（OH）2、水化铝酸酸钙C3AH6反应，生成成水化硫铝铝酸钙（钙钙矾石C3AS3H31），产生1.5倍的体积膨膨胀。由于于这一反应应是在变形形能力很小小的水泥石石内产生的的，因而造造成水泥石石破坏，对对水泥石具具有腐蚀作作用。生产产水泥时掺掺入的适量量石膏也会会和水化产产物水化铝铝酸钙C3AH6反应生成膨膨胀性产物物水化硫铝铝酸钙C3AS3H31，但该水化化物主要在在水泥浆体体凝结前产产生，凝结结后产生的的较少。由由于此时水水泥浆还未未凝结，尚尚具有流动动性及可塑塑性，因而而对水泥浆浆体的结构构无破坏作作用。并且且硬化初期期的水泥石石中毛细孔孔含量较高高，可以容容纳少量膨膨胀的钙矾矾石，而不不会使水泥泥石开裂，，因而生产产水泥时掺掺入的适量量石膏对水水泥石不产产生腐蚀作作用，只起起到了缓凝凝的作用。。[评注]硫酸盐与水水泥石中水水泥水化生生成的氢氧氧化钙Ca（OH）2、水化铝酸酸钙C3AH6反应，生成成水化硫铝铝酸钙（钙钙矾石C3AS3H31），产生1.5倍的体积膨膨胀。钙钙矾石为微微观针状晶晶体，人们们常称其为为水泥杆菌菌。例18何谓水泥泥的活性性混合材材料和非非活性混混合材料料？二者者在水泥泥中的作作用是什什么？解活性混合合材料的的主要化化学成分分为活性性氧化硅硅SiO2和活性氧氧化铝Al2O3。这些活活性材料料本身不不会发生生水化反反应，不不产生胶胶凝性，，但在常常温下可可与氢氧氧化钙Ca（OH）2发生水化化反应，，形成水水化硅酸酸钙和水水化铝酸酸钙而凝凝结硬化化，最终终产生强强度。这这些混合合材料称称为活性性混合材材料。常常温下不不能氢氧氧化钙Ca（OH）2发生水化化反应，，也不能能产生凝凝结硬化化和强度度的混合合材料称称为非活活性混合合材料。。活性混混合材料料在水泥泥中可以以起到调调节标号号、降低低水化热热、增加加水泥产产量，同同时还可可改善水水泥的耐耐腐蚀性性和增进进水泥的的后期强强度等作作用。而而非活性性混合材材料在水水泥中主主要起填填充作用用，可调调节水泥泥强度，，降低水水化热和和增加水水泥产量量、降低低成本等等作用。。[评注]常用活性性混合材材料主要要有粒化化高炉矿矿渣，火火山灰质质混合材材料（常常用的有有火山灰灰、硅藻藻土等））和粉煤煤灰等。。