建筑材料课件一八

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既然石灰不耐耐水，为什么么由它配制的的灰土或三合合土却可以用用于基础的垫垫层、道路的的基层等潮湿湿部位？解石灰土或三合土是是由消石灰粉和粘粘土等按比例配制制而成的。加适量量的水充分拌合后后，经碾压或夯实实，在潮湿环境中中石灰与粘土表面面的活性氧化硅或或氧化铝反应，生生成具有水硬性的的水化硅酸钙或水水化铝酸钙，所以以灰土或三合土的的强度和耐水性会会随使用时间的延延长而逐渐提高，，适于在潮湿环境境中使用。再者，，由于石灰的可塑塑性好，与粘土等等拌合后经压实或或夯实，使灰土或或三合土的密实度度大大提高，降低低了孔隙率，使水水的侵入大为减少少。因此灰土或三三合土可以用于基基础的垫层、道路路的基层等潮湿部部位。[评注]粘土表面存在少量量的的活性氧化硅硅和氧化铝，可与与消石灰Ca（OH）2反应，生成水硬性性物质例7建筑石膏的成分是是什么？其凝结硬硬化机理是什么？？解建筑石膏的成分为为ＣaSO4·H2O，也称熟石膏或半半水石膏。建筑石膏的凝结硬硬化机理是，当建建筑石膏与适量水水拌合后，先成为为可塑性良好的浆浆体，随着石膏与与水的反应，浆体体的可塑性很快消消失而发生凝结，，此后进一步产生生和发展强度而硬硬化。建筑石膏与与水之间产生化学学反应的反应式为为：由于二水石膏在水水中的溶解度比半半水石膏小得多（（仅为半水石膏的的五分之一），所所以二水石膏以胶胶体微粒不断自水水中析出,浆体的稠度逐渐增增大，表现为石膏膏的凝结，其后半半水石膏继续溶解解和水化,浆体逐渐凝聚，失失去可塑性，并逐逐渐转变为晶体，，晶体颗粒不断长长大和连生，形成成相互交错,彼此紧密联结,硬化成块体并产生生强度，直至完全全干燥，强度才停停止发展。这就是是石膏的硬化过程程。[评注]建筑石膏的凝结硬硬化机理实际为半半水石膏吸收一个个半结晶水还原为为二水石膏的过程程。例8建筑石膏及其制品品为什么适用于室室内，而不适用于于室外使用？解建筑石膏及其制品品适用于室内装修修，主要是由于建建筑石膏及其制品品在凝结硬化后具具有以下的优良性性质：（1）

石膏表面光光滑饱满，颜色洁洁白，质地细腻，，具有良好的装饰饰性。加入颜料后后，可具有各种色色彩。建筑石膏在在凝结硬化时产生生微膨胀，故其制制品的表面较为光光滑饱满，棱角清清晰完整，形状、、尺寸准确、细致致，装饰性好；（2）

硬化后的建建筑石膏中存在大大量的微孔，故其其保温性、吸声性性好。（3）

硬化后石膏膏的主要成分是二二水石膏，当受到到高温作用时或遇遇火后会脱出21%左右的结晶水，并并能在表面蒸发形形成水蒸气幕，可可有效地阻止火势势的蔓延，具有一一定的防火性。（4）

建筑石膏制制品还具有较高的的热容量和一定的的吸湿性，故可调调节室内的温度和和湿度，改变室内内的小气候。在室外使用建筑石石膏制品时，必然然要受到雨水冰冻冻等的作用，而建建筑石膏制品的耐耐水性差，且其吸吸水率高，抗渗性性差、抗冻性差差,所以不适用于室外外使用.[评注]本题主要是考查对对建筑石膏及其制制品技术性能的了了解.例9常用菱苦土制品有有哪些？组成材料料的质量要求是什什么？解常用菱苦土制品有有菱苦土木屑浆和和菱苦土木屑砂浆浆两种，前者由菱菱苦土、木屑（锯锯屑、刨花、木丝丝），粉料和氯化化镁溶液，或掺加加适量颜料组成，，常胶结制成板材材作门窗、家具、、隔墙等用，后者者掺加砂子作地坪坪耐磨面层。菱苦土是由菱镁矿矿（MgCO3）经煅烧磨细而制制成的。其化学反反应可表示如下：菱苦土的主要成分分为氧化镁（MgO）、呈白色或浅黄黄色，密度为3.2左右，表观密度800～900kg/m3，氧化镁含量要求求不低于75％。氯化镁是用拌拌和菱苦土的，可可以是工业用的氯氯化镁或用卤块溶溶解于水而得，但但溶液中所含氯化化镁应不少于４５５％。木屑多用针针叶类木材产品，，其粒度不应大于于５mm，用于面层时不应应大于1．5mm。腐朽的不能使用用。砂采用一般洁洁净砂。矿物颜料料可用耐碱的矿物物颜料，要求成分分均匀干燥，无结结块和杂质，掺量量为菱苦土和填充充料总体积的３～～５％。[评注]菱苦土的主要成分分氧化镁（MgO）可与氯化镁水溶溶液发生水化反应应，形成强度较高高（40～60ＭPa）的水化产物。例10试述水玻璃的凝结结硬化机理是什么么？解液体水玻璃的凝结结硬化主要是靠在在空气中吸收二氧氧化碳，形成无定定形硅酸凝胶，并并逐渐干燥而硬化化。其反应式为：：由于空气中CO2浓度较低，这个过过程进行的很慢，，会长达数月之久久。为了加速硬化和提提高硬化后的防水水性，常加人氟硅硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂，促使使硅酸凝胶加速生生成和析出，其反反应式为：硅酸凝胶再脱水而而生成SiO2，从而具有强度。。[评注]水玻璃可吸收空气气中的二氧化碳，，形成硅酸凝胶。。水玻璃在硬化后后，具有良好的粘粘结力和强度，很很高耐热性和耐酸酸性。例11水玻璃的化学组成成是什么？水玻璃璃的模数、密度（（浓度）对水玻璃璃的性能有什么影影响？解通常使用的水玻璃璃都是Na2O·nSiO2的水溶液，即液体体水玻璃。一般而言，水玻璃璃的模数n越大时，水玻璃的的粘度越大。硬化化速度越快、干缩缩越大，硬化后的的粘结强度、抗压压强度等越高、耐耐水性越好、抗渗渗性及耐酸性越好好。其主要原因是是硬化时析出的硅硅酸凝胶ｎSiO2·mH2O较多。同一模数的水玻璃璃，密度越大，则则其有效成分Na2O·nSiO2的含量越多，硬化化时析出的硅酸凝凝胶也多，粘结力力愈强。然而如果水玻璃的的模数或密度太大大，往往由于粘度度过大而影响到施施工质量和硬化后后水玻璃的性质，，故不宜过大。例12.试说明生产硅酸盐盐水泥时为什么必必须掺入适量石膏膏？解水泥熟料中的铝酸酸三钙遇水后，水水化反应的速度最最快，会使水泥发发生瞬凝或急凝。。为了延长凝结时时间，方便施工，，必须掺入适量石石膏。[评注]在有石膏存在的条条件下，水泥水化化时，石膏能很快快与铝酸三钙作用用生成水化硫铝酸酸钙（钙矾石），，钙矾石很难溶解解于水，它沉淀在在水泥颗粒表面上上形成保护膜，从从而阻碍了铝酸三三钙的水化反应，，控制了水泥的水水化反应速度，延延缓了凝结时间。。例13.何谓水泥的体积安安定性？水泥的体体积安定性不良的的原因是什么？安安定性不良的水泥泥应如何处理？解水泥浆体硬化后体体积变化的均匀性性称为水泥的体积积安定性。即水泥泥硬化浆体能保持持一定形状，不开开裂，不变形，不不溃散的性质。导导致水泥安定性不不良的主要原因是是：（1）

由于熟熟料中含有的的游游离氧化钙、游离离氧化镁过多；（2）掺掺入石膏过多；；其中游离氧化钙是是一种最为常见，，影响也是最严重重的因素。熟料中中所含游离氧化钙钙或氧化镁都是过过烧的，结构致密密，水化很慢。加加之被熟料中其它它成分所包裹，使使得其在水泥已经经硬化后才进行熟熟化，生成六方板板状的Ca（OH）2晶体，这时体积膨膨胀９７％以上，，从而导致不均匀匀体积膨胀，使水水泥石开裂。当石膏掺量过多时时，在水泥硬化后后，残余石膏与水水化铝酸钙继续反反应生成钙矾石，，体积增大约1.5倍，也导致水泥石石开裂。体积安定性不良的的水泥，会发生膨膨胀性裂纹使水泥泥制品或混凝土开开裂、造成结构破破坏。因此体积安安定性不良的水泥泥，应判为废品，，不得在工程中使使用。[评注]水泥的体积安定性性用雷氏法或试饼饼法检验。沸煮后后的试饼如目测未未发现裂缝，用直直尺检查也没有弯弯曲，表明安定性性合格。反之为不不合格。雷式夹两两试件指针尖之间间距离增加值的平平均值不大于5.0㎜时，认为水泥安定定性合格。沸煮法法仅能检验游离氧氧化钙的危害。游游离氧化镁和过量量石膏往往不进行行检验，而由生产产厂控制二者的含含量，并低于标准准规定的数量。例14.某些体积安定性不不合格的水泥，在在存放一段时间后后变为合格，为什什么？解某些体积安定性轻轻度不合格水泥，，在空气中放置２２~4周以上，水泥中的的部分游离氧化钙钙可吸收空气中的的水蒸汽而水化（（或消解），即在在空气中存放一段段时间后由于游离离氧化钙的膨胀作作用被减小或消除除，因而水泥的体体积安定性可能由由轻度不合格变为为合格。[评注]必须注意的是，这这样的水泥在重新新检验并确认体积积安定性合格后方方可使用。若在放放置上段时间后体体积安定性仍不合合格则仍然不得使使用。安定性合格格的水泥也必须重重新标定水泥的标标号，按标定的标标号值使用。例15影响硅酸盐水泥水水化热的因素有那那些？水化热的大大小对水泥的应用用有何影响？解影响硅酸盐水泥水水化热的因素主要要有硅酸三钙Ｃ3S、铝酸三钙C3Ａ的含量及水泥的的细度。硅酸三钙钙Ｃ3S、铝酸三钙C3Ａ的含量越高，水水泥的水化热越高高；水泥的细度越越细，水化放热速速度越快。水化热大的水泥不不得在大体积混凝凝土工程中使用。。在大体积混凝土土工程中由于水化化热积聚在内部不不易散发而使混凝凝土的内部温度急急剧升高，混凝土土内外温差过大，，以致造成明显的的温度应力，使混混凝土产生裂缝。。严重降低混凝土土的强度和其它性性能。但水化热对对冬季施工的混凝凝土工程较为有利利，能加快早期强强度增长，使抵御御初期受冻的能力力提高。[评注]水泥矿物在水化反反应中放出的热量量称为水化热。水水泥水化热的大小小及放热的快慢，，主要取决于熟料料的矿物组成和水水泥细度。铝酸三三钙C3Ａ的水化热最大，，硅酸三钙Ｃ3S的水化热也很大。。通常水泥等级越越高，水化热度越越大。凡对水泥起起促凝作用的因素素均可提高早期水水化热。反之，凡凡能延缓水化作用用的因素均可降低低水化热。例16.为什么流动的软水水对水泥石有腐蚀蚀作用？解水泥石中存在有水水泥水化生成的氢氢氧化钙。氢氧化化钙Ca（OH）2可以微溶于水。水水泥石长期接触软软水时，会使水泥泥石中的氢氧化钙钙不断被溶出并流流失，从而引起水水泥石孔隙率增加加。当水泥石中游游离的氢氧化钙Ca（OH）2浓度减少到一定程程度时，水泥石中中的其它含钙矿物物也可能分解和溶溶出，从而导致水水泥石结构的强度度降低，所以流动动的软水或具有压压力的软水对水泥泥石有腐蚀作用。。[评注]造成水泥石腐蚀的的基本原因有：（1）水水泥石中含有较多多易受腐蚀的成分分，主要有氢氧化化钙Ca（OH）2、、水化铝酸三钙钙C3AH6等。（2）水水泥石本身不不密实，内部含有有大量毛细孔，腐腐蚀性介质易于渗渗入和溶出，造成成水泥石内部也受受到腐蚀。工程环境中存在有有腐蚀性介质且其其来源充足。例17既然硫酸盐对水泥泥石具有腐蚀作用用，那么为什么在在生产水泥时掺入入的适量石膏对水水泥石不产生腐蚀蚀作用？解硫酸盐对水泥石的的腐蚀作用，是指指水或环境中的硫硫酸盐与水泥石中中水泥水化生成的的氢氧化钙Ca（OH）2、水化铝酸钙C3AH6反应，生成水化硫硫铝酸钙（钙矾石石C3AS3H31），产生1.5倍的体积膨胀。由由于这一反应是在在变形能力很小的的水泥石内产生的的，因而造成水泥泥石破坏，对水泥泥石具有腐蚀作用用。生产水泥时掺掺入的适量石膏也也会和水化产物水水化铝酸钙C3AH6反应生成膨胀性产产物水化硫铝酸钙钙C3AS3H31，但该水化物主要要在水泥浆体凝结结前产生，凝结后后产生的较少。由由于此时水泥浆还还未凝结，尚具有有流动性及可塑性性，因而对水泥浆浆体的结构无破坏坏作用。并且硬化化初期的水泥石中中毛细孔含量较高高，可以容纳少量量膨胀的钙矾石，，而不会使水泥石石开裂，因而生产产水泥时掺入的适适量石膏对水泥石石不产生腐蚀作用用，只起到了缓凝凝的作用。[评注]硫酸盐与水泥石中中水泥水化生成的的氢氧化钙Ca（OH）2、水化铝酸钙C3AH6反应，生成水化硫硫铝酸钙（钙矾石石C3AS3H31），产生1.5倍的体积膨胀。钙钙矾石为微观针针状晶体，人们常常称其为水泥杆菌菌。例18何谓水泥的活性混混合材料和非活性性混合材料？二者者在水泥中的作用用是什么？解活性混合材料的主主要化学成分为活活性氧化硅SiO2和活性氧化铝Al2O3。这些活性材料本本身不会发生水化化反应，不产生胶胶凝性，但在常温温下可与氢氧化钙钙Ca（OH）2发生水化反应，形形成水化硅酸钙和和水化铝酸钙而凝凝结硬化，最终产产生强度。这些混混合材料称为活性性混合材料。常温温下不能氢氧化钙钙Ca（OH）2发生水化反应，也也不能产生凝结硬硬化和强度的混合合材料称为非活性性混合材料。活性性混合材料在水泥泥中可以起到调节节标号、降低水化化热、增加水泥产产量，同时还可改改善水泥的耐腐蚀蚀性和增进水泥的的后期强度等作用用。而非活性混合合材料在水泥中主主要起填充作用，，可调节水泥强度度，降低水化热和和增加水泥产量、、降低成本等作用用。[评注]常用活性混合材料料主要有粒化高炉炉矿渣，火山灰质质混合材料（常用用的有火山灰、硅硅藻土等）和粉煤煤灰等。非活性混混合材料有磨细石石英砂、石灰石、、粘土、缓冷矿渣渣等。例19掺混合材的水泥与与硅酸盐水泥相比比，在性能上有何何特点？为什么？？解与硅酸盐水泥相相比，掺混合材材的水泥在性质质上具有以下不不同点：（1）早期强度低，，后期强度发展展快。这是因为为掺混合材料的的硅酸盐水泥熟熟料含量少，活活性混合材料的的水化速度慢于于熟料，故早期期强度低。后期期因熟料水化生生成的Ca（O