土木工程材料習題課件

1、土木工程材料習題例例1 1某工地所用卵石材料的密度為某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm32.65g/cm3、表、表觀密度為觀密度為2.61g/cm32.61g/cm3、堆積密度為、堆積密度為1680 kg/m31680 kg/m3，計，計算此石子的孔隙率與空隙率？算此石子的孔隙率與空隙率？例例2 2 有一塊燒結普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下重有一塊燒結普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下重2900g2900g，其絕干質量為，其絕干質量為2550g2550g。磚的尺寸為。磚的尺寸為24024011511553mm53mm，經(jīng)干燥并磨成細粉后取，經(jīng)干燥并磨成細粉后取50g50g，用排水，用排水法測得絕對密實

2、體積為法測得絕對密實體積為18.62 cm3 18.62 cm3 。試計算該磚。試計算該磚的吸水率、密度、孔隙率、飽水系數(shù)。的吸水率、密度、孔隙率、飽水系數(shù)。例例3 3 某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測得的某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測得的抗壓強度分別為抗壓強度分別為174174、178178、165MPa165MPa，求該石材的，求該石材的軟化系數(shù)，并判斷該石材可否用于水下工程。軟化系數(shù)，并判斷該石材可否用于水下工程。例例4 4 根據(jù)石灰漿體的凝結硬化過程，試分析硬化根據(jù)石灰漿體的凝結硬化過程，試分析硬化石灰漿體有哪些特性？石灰漿體有哪些特性？土木工程材料習題例例5 5某單位宿舍樓的內(nèi)

3、墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月后，墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時后，墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋。試在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。例例6 6既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕合土卻可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位？部位？例例7 7建筑石膏的成分是什么？其凝結硬化機理是什建筑石膏的成分是什么？其凝結硬化機理是什么？么？例例8 8建筑石膏及其制品為什么適用

4、于室內(nèi)，而不適建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外使用？用于室外使用？例例9 9常用菱苦土制品有哪些？組成材料的質量要求常用菱苦土制品有哪些？組成材料的質量要求是什么？是什么？土木工程材料習題例例10 10 試述水玻璃的凝結硬化機理是什么？試述水玻璃的凝結硬化機理是什么？例例1111水玻璃的化學組成是什么？水玻璃的模水玻璃的化學組成是什么？水玻璃的模數(shù)、密度（濃度）對水玻璃的性能有什么影數(shù)、密度（濃度）對水玻璃的性能有什么影響？響？例例12.12.試說明生產(chǎn)硅酸鹽水泥時為什么必須試說明生產(chǎn)硅酸鹽水泥時為什么必須摻入適量石膏？摻入適量石膏？例例13.13.何謂水泥的體積安定性？水泥的

5、體積何謂水泥的體積安定性？水泥的體積安定性不良的原因是什么？安定性不良的水安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥應如何處理？泥應如何處理？例例14.14.某些體積安定性不合格的水泥，在存某些體積安定性不合格的水泥，在存放一段時間后變?yōu)楹细?，為什么？放一段時間后變?yōu)楹细?，為什么？土木工程材料習題例例1515影響硅酸鹽水泥水化熱的因素有那些？影響硅酸鹽水泥水化熱的因素有那些？水化熱的大小對水泥的應用有何影響？水化熱的大小對水泥的應用有何影響？例例16.16.為什么流動的軟水對水泥石有腐蝕作為什么流動的軟水對水泥石有腐蝕作用？用？例例17 17 既然硫酸鹽對水泥石具有腐蝕作用，既然硫酸鹽對水泥石具

6、有腐蝕作用，那么為什么在生產(chǎn)水泥時摻入的適量石膏對那么為什么在生產(chǎn)水泥時摻入的適量石膏對水泥石不產(chǎn)生腐蝕作用？水泥石不產(chǎn)生腐蝕作用？例例1818何謂水泥的活性混合材料和非活性混合何謂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？材料？二者在水泥中的作用是什么？例例19 19 摻混合材的水泥與硅酸鹽水泥相比，摻混合材的水泥與硅酸鹽水泥相比，在性能上有何特點？為什么？在性能上有何特點？為什么？土木工程材料習題基本性質基本性質例例1 1某工地所用卵石材料的密度為某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm32.65g/cm3、表觀密度為、表觀密度為2.61g/cm32.61g/cm3、

7、堆積密度為、堆積密度為1680 kg/m31680 kg/m3，計算此石子的孔隙，計算此石子的孔隙率與空隙率？率與空隙率？解解石子的孔隙率石子的孔隙率P P為：為：石子的空隙率石子的空隙率P P，為：，為： 評注評注 材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率?？障堵适侵干⒘２牧显谄涠鸭w積中體積的百分率?？障堵适侵干⒘２牧显谄涠鸭w積中, , 顆顆粒之間的空隙體積所占的比例。計算式中粒之間的空隙體積所占的比例。計算式中密度；密度；00材料的表觀密度；材料的表觀密度；，材料的堆積密度。材料的堆積密度。%51. 165. 261. 211%1

8、00000VVVP%63.3561. 268. 1111%100000VVVVVP土木工程材料習題例例2 2 有一塊燒結普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下重有一塊燒結普通磚，在吸水飽和狀態(tài)下重2900g2900g，其，其絕干質量為絕干質量為2550g2550g。磚的尺寸為。磚的尺寸為24024011511553mm53mm，經(jīng)干燥，經(jīng)干燥并磨成細粉后取并磨成細粉后取50g50g，用排水法測得絕對密實體積為，用排水法測得絕對密實體積為18.62 18.62 cm3 cm3 。試計算該磚的吸水率、密度、孔隙率、飽水系數(shù)。試計算該磚的吸水率、密度、孔隙率、飽水系數(shù)。解解該磚的吸水率為該磚的吸水率為該磚的密度為

9、該磚的密度為表觀密度為表觀密度為孔隙率為孔隙率為 評注評注 質量吸水率是指材料在吸水飽和時，所吸水量占質量吸水率是指材料在吸水飽和時，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質量百分比。材料在干燥狀態(tài)下的質量百分比。%100255025502900%100ggbmMMMW3/69. 262.1850cmgVm300/74. 13 . 55 .11252550cmgVm%3 .3569. 274. 1110P土木工程材料習題例例3 3 某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測得的某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測得的抗壓強度分別為抗壓強度分別為174174、178178、165MPa165MPa，求該石材的，求該

10、石材的軟化系數(shù)，并判斷該石材可否用于水下工程。軟化系數(shù)，并判斷該石材可否用于水下工程。解解該石材的軟化系數(shù)為該石材的軟化系數(shù)為由于該石材的軟化系數(shù)為由于該石材的軟化系數(shù)為0.930.93，大于，大于0.850.85，故該，故該石材可用于水下工程。石材可用于水下工程。 評注評注 軟化系數(shù)為材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓軟化系數(shù)為材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度與材料在絕對干燥狀態(tài)下的抗壓強度之比。強度與材料在絕對干燥狀態(tài)下的抗壓強度之比。與材料在氣干狀態(tài)下的抗壓強度無關。與材料在氣干狀態(tài)下的抗壓強度無關。93. 0178165gbRffK土木工程材料習題石灰石灰例例4 4 根據(jù)石灰漿體的凝結硬化過程，試分

11、析根據(jù)石灰漿體的凝結硬化過程，試分析硬化石灰漿體有哪些特性？硬化石灰漿體有哪些特性？解解石灰漿體在空氣中凝結硬化過程，是由下面石灰漿體在空氣中凝結硬化過程，是由下面兩個同時進行的過程來完成的：兩個同時進行的過程來完成的：（）結晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣（）結晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結晶。逐漸從飽和溶液中結晶。（）碳化作用：氫化氧鈣與空氣中的二氧（）碳化作用：氫化氧鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結晶，釋出水分并被蒸化碳化合生成碳酸鈣結晶，釋出水分并被蒸發(fā)：發(fā)：OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(土木工程材料習題由于氫氧化鈣結晶速度慢且結晶量少，空氣

12、中由于氫氧化鈣結晶速度慢且結晶量少，空氣中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表面碳化后，二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于二氧化碳的滲透和碳化形成緊密外殼，不利于二氧化碳的滲透和碳化作用的深入。因而硬化石灰漿體具有以下特性：作用的深入。因而硬化石灰漿體具有以下特性： （1 1）凝結硬化慢；）凝結硬化慢；（2 2）硬化后強度低；）硬化后強度低； （3 3）硬化時體積收縮大；）硬化時體積收縮大；（4 4）耐水性差，因為硬化石灰漿體的主要成分是）耐水性差，因為硬化石灰漿體的主要成分是氫氧化鈣，而氫氧化鈣可微溶解于水。氫氧化鈣，而氫氧化鈣可微溶解于水。 評注評注 石灰漿體在空氣

13、中凝結硬化過程主要是石灰漿體在空氣中凝結硬化過程主要是依賴于漿體中依賴于漿體中Ca(OH)2Ca(OH)2的結晶析出和的結晶析出和Ca(OH)2Ca(OH)2與空與空氣中的二氧化碳的碳化作用。氣中的二氧化碳的碳化作用。土木工程材料習題例例5 5某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月后，墻面某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月后，墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時在個別部位還發(fā)現(xiàn)上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。解解: : 石灰砂漿抹面的墻面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，引發(fā)石

14、灰砂漿抹面的墻面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，引發(fā)的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過程中，蒸的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結果。發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結果。墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化，造成體積膨脹。過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)

15、熟化，造成體積膨脹。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。 評注評注 透過現(xiàn)象看本質，過火石灰表面常被粘土雜質融透過現(xiàn)象看本質，過火石灰表面常被粘土雜質融化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。如未經(jīng)過充分的陳化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。如未經(jīng)過充分的陳伏，當石灰已經(jīng)硬化后，過火石灰才開始熟化，并產(chǎn)生體伏，當石灰已經(jīng)硬化后，過火石灰才開始熟化，并產(chǎn)生體積膨漲，容易引起鼓包隆起和開裂。積膨漲，容易引起鼓包隆起和開裂。土木工程材料習題例例6 6既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位？可以用于基礎的墊層、道路

16、的基層等潮濕部位？解解 石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實，在潮濕環(huán)境的。加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實，在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應，生成具有中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合土的水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合土的強度和耐水性會隨使用時間的延長而逐漸提高，適于在潮強度和耐水性會隨使用時間的延長而逐漸提高，適于在潮濕環(huán)境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，與粘土等拌濕環(huán)境中使用。再者，由于石灰的

17、可塑性好，與粘土等拌合后經(jīng)壓實或夯實，使灰土或三合土的密實度大大提高，合后經(jīng)壓實或夯實，使灰土或三合土的密實度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土降低了孔隙率，使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位?？梢杂糜诨A的墊層、道路的基層等潮濕部位。 評注評注 粘土表面存在少量的的活性氧化硅和氧化鋁，可粘土表面存在少量的的活性氧化硅和氧化鋁，可與消石灰與消石灰CaCa（OHOH）2 2反應，生成水硬性物質反應，生成水硬性物質土木工程材料習題例例7 7建筑石膏的成分是什么？其凝結硬化機理是什建筑石膏的成分是什么？其凝結硬化機理是什么？么？解解

18、 建筑石膏的成分為建筑石膏的成分為aSO4H2OaSO4H2O，也稱熟石膏或半，也稱熟石膏或半水石膏。水石膏。建筑石膏的凝結硬化機理是，當建筑石膏與適量建筑石膏的凝結硬化機理是，當建筑石膏與適量水拌合后，先成為可塑性良好的漿體，隨著石膏水拌合后，先成為可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反應，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝結，與水的反應，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝結，此后進一步產(chǎn)生和發(fā)展強度而硬化。建筑石膏與此后進一步產(chǎn)生和發(fā)展強度而硬化。建筑石膏與水之間產(chǎn)生化學反應的反應式為：水之間產(chǎn)生化學反應的反應式為：OHCaSOOHOHCaSO24224221121土木工程材料習題由于二水石膏在水中的溶解

19、度比半水石膏小由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多（僅為半水石膏的五分之一），所以二得多（僅為半水石膏的五分之一），所以二水石膏以膠體微粒不斷自水中析出水石膏以膠體微粒不斷自水中析出, , 漿體的漿體的稠度逐漸增大，表現(xiàn)為石膏的凝結，其后半稠度逐漸增大，表現(xiàn)為石膏的凝結，其后半水石膏繼續(xù)溶解和水化水石膏繼續(xù)溶解和水化, , 漿體逐漸凝聚，失漿體逐漸凝聚，失去可塑性，并逐漸轉變?yōu)榫w，晶體顆粒不去可塑性，并逐漸轉變?yōu)榫w，晶體顆粒不斷長大和連生，形成相互交錯斷長大和連生，形成相互交錯, , 彼此緊密聯(lián)彼此緊密聯(lián)結結, , 硬化成塊體并產(chǎn)生強度，直至完全干燥，硬化成塊體并產(chǎn)生強度，直至完全干

20、燥，強度才停止發(fā)展。這就是石膏的硬化過程。強度才停止發(fā)展。這就是石膏的硬化過程。 評注評注 建筑石膏的凝結硬化機理實際為半建筑石膏的凝結硬化機理實際為半水石膏吸收一個半結晶水還原為二水石膏的水石膏吸收一個半結晶水還原為二水石膏的過程。過程。土木工程材料習題例例8 8建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外使用？用于室外使用？解解建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結硬化后具有以下的優(yōu)良建筑石膏及其制品在凝結硬化后具有以下的優(yōu)良性質：性質：（1 1） 石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質

21、地細膩，石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質地細膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結硬化時產(chǎn)生微膨脹，故其制彩。建筑石膏在凝結硬化時產(chǎn)生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準確、細致，裝飾性好；尺寸準確、細致，裝飾性好；（2 2） 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保溫性、吸聲性好。其保溫性、吸聲性好。土木工程材料習題（3 3） 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當受硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當受到高溫作用時或遇火后會脫出

22、到高溫作用時或遇火后會脫出21%21%左右的結晶水，左右的結晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具有一定的防火性。勢的蔓延，具有一定的防火性。（4 4） 建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性，故可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度，改變室的吸濕性，故可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度，改變室內(nèi)的小氣候。內(nèi)的小氣候。在室外使用建筑石膏制品時，必然要受到雨水冰在室外使用建筑石膏制品時，必然要受到雨水冰凍等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其凍等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗?jié)B性差、吸水率高，抗?jié)B

23、性差、 抗凍性差抗凍性差, , 所以不適用于所以不適用于室外使用室外使用. . 評注評注 本題主要是考查對建筑石膏及其制品技術本題主要是考查對建筑石膏及其制品技術性能的了解性能的了解. . 土木工程材料習題例例9 9常用菱苦土制品有哪些？組成材料的質量要求常用菱苦土制品有哪些？組成材料的質量要求是什么？是什么？解解 常用菱苦土制品有菱苦土木屑漿和菱苦土木屑砂常用菱苦土制品有菱苦土木屑漿和菱苦土木屑砂漿兩種，前者由菱苦土、木屑（鋸屑、刨花、木漿兩種，前者由菱苦土、木屑（鋸屑、刨花、木絲），粉料和氯化鎂溶液，或摻加適量顏料組成，絲），粉料和氯化鎂溶液，或摻加適量顏料組成，常膠結制成板材作門窗、家具

24、、隔墻等用，后者常膠結制成板材作門窗、家具、隔墻等用，后者摻加砂子作地坪耐磨面層。摻加砂子作地坪耐磨面層。 菱苦土是由菱鎂礦（菱苦土是由菱鎂礦（MgCO3 MgCO3 ）經(jīng)煅燒磨細而制成）經(jīng)煅燒磨細而制成的。其化學反應可表示如下的。其化學反應可表示如下：23850800COMgOCMgCO土木工程材料習題菱苦土的主要成分為氧化鎂（菱苦土的主要成分為氧化鎂（MgOMgO）、呈白色或淺）、呈白色或淺黃色，密度為黃色，密度為3.23.2左右，表觀密度左右，表觀密度800800900kg/m3900kg/m3，氧化鎂含量要求不低于氧化鎂含量要求不低于7575。氯化鎂是用拌和菱。氯化鎂是用拌和菱苦土的，

25、可以是工業(yè)用的氯化鎂或用鹵塊溶解于苦土的，可以是工業(yè)用的氯化鎂或用鹵塊溶解于水而得，但溶液中所含氯化鎂應不少于。水而得，但溶液中所含氯化鎂應不少于。木屑多用針葉類木材產(chǎn)品，其粒度不應大于木屑多用針葉類木材產(chǎn)品，其粒度不應大于mmmm，用于面層時不應大于用于面層時不應大于1 15mm5mm。腐朽的不能使用。腐朽的不能使用。砂采用一般潔凈砂。礦物顏料可用耐堿的礦物顏砂采用一般潔凈砂。礦物顏料可用耐堿的礦物顏料，要求成分均勻干燥，無結塊和雜質，摻量為料，要求成分均勻干燥，無結塊和雜質，摻量為菱苦土和填充料總體積的菱苦土和填充料總體積的 。 評注評注 菱苦土的主要成分氧化鎂（菱苦土的主要成分氧化鎂（M

26、gOMgO）可與）可與氯化鎂水溶液發(fā)生水化反應，形成強度較高氯化鎂水溶液發(fā)生水化反應，形成強度較高（40406060PaPa）的水化產(chǎn)物。）的水化產(chǎn)物。土木工程材料習題例例10 10 試述水玻璃的凝結硬化機理是什么？試述水玻璃的凝結硬化機理是什么？ 解解 液體水玻璃的凝結硬化主要是靠在空氣中液體水玻璃的凝結硬化主要是靠在空氣中吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化。其反應式為：漸干燥而硬化。其反應式為：由于空氣中由于空氣中CO2CO2濃度較低，這個過程進行的濃度較低，這個過程進行的很慢，會長達數(shù)月之久。很慢，會長達數(shù)月之久。OmHnSiOCON

27、aOmHCOnSiOONa22322222OHSiOOHSiO2222土木工程材料習題為了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加為了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加人氟硅酸鈉人氟硅酸鈉Na2SiF6Na2SiF6作為促硬劑，促使硅酸凝作為促硬劑，促使硅酸凝膠加速生成和析出，其反應式為：膠加速生成和析出，其反應式為：硅酸凝膠再脫水而生成硅酸凝膠再脫水而生成SiO2SiO2，從而具有強度。，從而具有強度。 評注評注 水玻璃可吸收空氣中的二氧化碳，水玻璃可吸收空氣中的二氧化碳，形成硅酸凝膠。水玻璃在硬化后，具有良好形成硅酸凝膠。水玻璃在硬化后，具有良好的粘結力和強度，很高耐熱性和耐酸性。的粘結力和強度

28、，很高耐熱性和耐酸性。OmHSiOnNaFOmHSiFNanSiOONa2226222126 2）（土木工程材料習題例例1111水玻璃的化學組成是什么？水玻璃的模數(shù)、密度水玻璃的化學組成是什么？水玻璃的模數(shù)、密度（濃度）對水玻璃的性能有什么影響？（濃度）對水玻璃的性能有什么影響？解解通常使用的水玻璃都是通常使用的水玻璃都是Na2OnSiO2Na2OnSiO2的水溶液，即液體水的水溶液，即液體水玻璃。玻璃。 一般而言，水玻璃的模數(shù)一般而言，水玻璃的模數(shù)n n越大時，水玻璃的粘度越大。越大時，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干縮越大，硬化后的粘結強度、抗壓強度硬化速度越快、干縮越大，硬化后的粘結強

29、度、抗壓強度等越高、耐水性越好、抗?jié)B性及耐酸性越好。其主要原因等越高、耐水性越好、抗?jié)B性及耐酸性越好。其主要原因是硬化時析出的硅酸凝膠是硬化時析出的硅酸凝膠SiO2mH2OSiO2mH2O較多。較多。 同一模數(shù)的水玻璃，密度越大，則其有效成分同一模數(shù)的水玻璃，密度越大，則其有效成分Na2OnSiO2Na2OnSiO2的含量越多，硬化時析出的硅酸凝膠也多，的含量越多，硬化時析出的硅酸凝膠也多，粘結力愈強。粘結力愈強。 然而如果水玻璃的模數(shù)或密度太大，往往由于粘度過大然而如果水玻璃的模數(shù)或密度太大，往往由于粘度過大而影響到施工質量和硬化后水玻璃的性質，故不宜過大。而影響到施工質量和硬化后水玻璃的性

30、質，故不宜過大。土木工程材料習題例例12.12.試說明生產(chǎn)硅酸鹽水泥時為什么必須摻入適試說明生產(chǎn)硅酸鹽水泥時為什么必須摻入適量石膏？量石膏？解解 水泥熟料中的鋁酸三鈣遇水后，水化反應的速度水泥熟料中的鋁酸三鈣遇水后，水化反應的速度最快，會使水泥發(fā)生瞬凝或急凝。為了延長凝結最快，會使水泥發(fā)生瞬凝或急凝。為了延長凝結時間，方便施工，必須摻入適量石膏。時間，方便施工，必須摻入適量石膏。 評注評注 在有石膏存在的條件下，水泥水化時，石在有石膏存在的條件下，水泥水化時，石膏能很快與鋁酸三鈣作用生成水化硫鋁酸鈣（鈣膏能很快與鋁酸三鈣作用生成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），鈣礬石很難溶解于水，它沉淀在水泥顆礬石），

31、鈣礬石很難溶解于水，它沉淀在水泥顆粒表面上形成保護膜，從而阻礙了鋁酸三鈣的水粒表面上形成保護膜，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化反應，控制了水泥的水化反應速度，延緩了凝化反應，控制了水泥的水化反應速度，延緩了凝結時間。結時間。 土木工程材料習題例例13.13.何謂水泥的體積安定性？水泥的體積安定性不良的何謂水泥的體積安定性？水泥的體積安定性不良的原因是什么？安定性不良的水泥應如何處理？原因是什么？安定性不良的水泥應如何處理？解解水泥漿體硬化后體積變化的均勻性稱為水泥的體積安定水泥漿體硬化后體積變化的均勻性稱為水泥的體積安定性。即水泥硬化漿體能保持一定形狀，不開裂，不變形，性。即水泥硬化漿體能保持一定形

32、狀，不開裂，不變形，不潰散的性質。導致水泥安定性不良的主要原因是：不潰散的性質。導致水泥安定性不良的主要原因是：（1 1） 由于熟料中含有的的游離氧化鈣、游離氧化鎂過由于熟料中含有的的游離氧化鈣、游離氧化鎂過多；多；（2 2） 摻入石膏過多；摻入石膏過多；其中游離氧化鈣是一種最為常見，影響也是最嚴重的因其中游離氧化鈣是一種最為常見，影響也是最嚴重的因素。熟料中所含游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的，結構致素。熟料中所含游離氧化鈣或氧化鎂都是過燒的，結構致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已經(jīng)硬化后才進行熟化，生成六方板狀的水泥已經(jīng)

33、硬化后才進行熟化，生成六方板狀的CaCa（OHOH）2 2晶體，這時體積膨脹以上，從而導致不均勻體積膨晶體，這時體積膨脹以上，從而導致不均勻體積膨脹，使水泥石開裂。脹，使水泥石開裂。土木工程材料習題當石膏摻量過多時，在水泥硬化后，殘余石膏與水化鋁當石膏摻量過多時，在水泥硬化后，殘余石膏與水化鋁酸鈣繼續(xù)反應生成鈣礬石，體積增大約酸鈣繼續(xù)反應生成鈣礬石，體積增大約1.51.5倍，也導致水倍，也導致水泥石開裂。泥石開裂。體積安定性不良的水泥，會發(fā)生膨脹性裂紋使水泥制品體積安定性不良的水泥，會發(fā)生膨脹性裂紋使水泥制品或混凝土開裂、造成結構破壞。因此體積安定性不良的水或混凝土開裂、造成結構破壞。因此體積

34、安定性不良的水泥，應判為廢品，不得在工程中使用。泥，應判為廢品，不得在工程中使用。 評注評注 水泥的體積安定性用雷氏法或試餅法檢驗。沸煮水泥的體積安定性用雷氏法或試餅法檢驗。沸煮后的試餅如目測未發(fā)現(xiàn)裂縫，用直尺檢查也沒有彎曲，表后的試餅如目測未發(fā)現(xiàn)裂縫，用直尺檢查也沒有彎曲，表明安定性合格。反之為不合格。雷式夾兩試件指針尖之間明安定性合格。反之為不合格。雷式夾兩試件指針尖之間距離增加值的平均值不大于距離增加值的平均值不大于5.05.0時，認為水泥安定性合時，認為水泥安定性合格。沸煮法僅能檢驗游離氧化鈣的危害。游離氧化鎂和過格。沸煮法僅能檢驗游離氧化鈣的危害。游離氧化鎂和過量石膏往往不進行檢驗，

35、而由生產(chǎn)廠控制二者的含量，并量石膏往往不進行檢驗，而由生產(chǎn)廠控制二者的含量，并低于標準規(guī)定的數(shù)量。低于標準規(guī)定的數(shù)量。土木工程材料習題例例14.14.某些體積安定性不合格的水泥，在存放一段某些體積安定性不合格的水泥，在存放一段時間后變?yōu)楹细?，為什么？時間后變?yōu)楹细?，為什么？解解某些體積安定性輕度不合格水泥，在空氣中放置某些體積安定性輕度不合格水泥，在空氣中放置44周以上，水泥中的部分游離氧化鈣可吸收空周以上，水泥中的部分游離氧化鈣可吸收空氣中的水蒸汽而水化（或消解），即在空氣中存氣中的水蒸汽而水化（或消解），即在空氣中存放一段時間后由于游離氧化鈣的膨脹作用被減小放一段時間后由于游離氧化鈣的膨脹

36、作用被減小或消除，因而水泥的體積安定性可能由輕度不合或消除，因而水泥的體積安定性可能由輕度不合格變?yōu)楹细瘛８褡優(yōu)楹细瘛?評注評注 必須注意的是，這樣的水泥在重新檢驗必須注意的是，這樣的水泥在重新檢驗并確認體積安定性合格后方可使用。若在放置上并確認體積安定性合格后方可使用。若在放置上段時間后體積安定性仍不合格則仍然不得使用。段時間后體積安定性仍不合格則仍然不得使用。安定性合格的水泥也必須重新標定水泥的標號，安定性合格的水泥也必須重新標定水泥的標號，按標定的標號值使用。按標定的標號值使用。 土木工程材料習題例例1515影響硅酸鹽水泥水化熱的因素有那些？水化熱的大小對水泥影響硅酸鹽水泥水化熱的因素有

37、那些？水化熱的大小對水泥的應用有何影響？的應用有何影響？解解影響硅酸鹽水泥水化熱的因素主要有硅酸三鈣影響硅酸鹽水泥水化熱的因素主要有硅酸三鈣3S3S、鋁酸三鈣、鋁酸三鈣C3C3的含量及水泥的細度。硅酸三鈣的含量及水泥的細度。硅酸三鈣3S3S、鋁酸三鈣、鋁酸三鈣C3C3的含量越高，的含量越高，水泥的水化熱越高；水泥的細度越細，水化放熱速度越快。水泥的水化熱越高；水泥的細度越細，水化放熱速度越快。水化熱大的水泥不得在大體積混凝土工程中使用。在大體積混凝水化熱大的水泥不得在大體積混凝土工程中使用。在大體積混凝土工程中由于水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā)而使混凝土的內(nèi)部溫度急土工程中由于水化熱積聚在內(nèi)部不易散

38、發(fā)而使混凝土的內(nèi)部溫度急劇升高，混凝土內(nèi)外溫差過大，以致造成明顯的溫度應力，使混凝劇升高，混凝土內(nèi)外溫差過大，以致造成明顯的溫度應力，使混凝土產(chǎn)生裂縫。嚴重降低混凝土的強度和其它性能。但水化熱對冬季土產(chǎn)生裂縫。嚴重降低混凝土的強度和其它性能。但水化熱對冬季施工的混凝土工程較為有利，能加快早期強度增長，使抵御初期受施工的混凝土工程較為有利，能加快早期強度增長，使抵御初期受凍的能力提高。凍的能力提高。 評注評注 水泥礦物在水化反應中放出的熱量稱為水化熱。水泥水泥礦物在水化反應中放出的熱量稱為水化熱。水泥水化熱的大小及放熱的快慢，主要取決于熟料的礦物組成和水泥細水化熱的大小及放熱的快慢，主要取決于熟

39、料的礦物組成和水泥細度。鋁酸三鈣度。鋁酸三鈣C3C3的水化熱最大，硅酸三鈣的水化熱最大，硅酸三鈣3S3S的水化熱也很大。的水化熱也很大。通常水泥等級越高，水化熱度越大。凡對水泥起促凝作用的因素均通常水泥等級越高，水化熱度越大。凡對水泥起促凝作用的因素均可提高早期水化熱。反之，凡能延緩水化作用的因素均可降低水化可提高早期水化熱。反之，凡能延緩水化作用的因素均可降低水化熱。熱。土木工程材料習題例例16.16.為什么流動的軟水對水泥石有腐蝕作用？為什么流動的軟水對水泥石有腐蝕作用？解解水泥石中存在有水泥水化生成的氫氧化鈣。氫氧化鈣水泥石中存在有水泥水化生成的氫氧化鈣。氫氧化鈣CaCa（OHOH）2

40、2可以微溶于水。水泥石長期接觸軟水時，會使水可以微溶于水。水泥石長期接觸軟水時，會使水泥石中的氫氧化鈣不斷被溶出并流失，從而引起水泥石孔泥石中的氫氧化鈣不斷被溶出并流失，從而引起水泥石孔隙率增加。當水泥石中游離的氫氧化鈣隙率增加。當水泥石中游離的氫氧化鈣CaCa（OHOH）2 2濃度減濃度減少到一定程度時，水泥石中的其它含鈣礦物也可能分解和少到一定程度時，水泥石中的其它含鈣礦物也可能分解和溶出，從而導致水泥石結構的強度降低，所以流動的軟水溶出，從而導致水泥石結構的強度降低，所以流動的軟水或具有壓力的軟水對水泥石有腐蝕作用?；蚓哂袎毫Φ能浰畬λ嗍懈g作用。 評注評注 造成水泥石腐蝕的基本原因

41、有：造成水泥石腐蝕的基本原因有：（1 1） 水泥石中含有較多易受腐蝕的成分，主要有氫水泥石中含有較多易受腐蝕的成分，主要有氫氧化鈣氧化鈣CaCa（OHOH）2 2、水化鋁酸三鈣、水化鋁酸三鈣C3AH6C3AH6等。等。（2 2） 水泥石本身不密實，內(nèi)部含有大量毛細孔，腐水泥石本身不密實，內(nèi)部含有大量毛細孔，腐蝕性介質易于滲入和溶出，造成水泥石內(nèi)部也受到腐蝕。蝕性介質易于滲入和溶出，造成水泥石內(nèi)部也受到腐蝕。工程環(huán)境中存在有腐蝕性介質且其來源充足。工程環(huán)境中存在有腐蝕性介質且其來源充足。 土木工程材料習題例例17 17 既然硫酸鹽對水泥石具有腐蝕作用，那么為什么在生產(chǎn)水泥既然硫酸鹽對水泥石具有腐

42、蝕作用，那么為什么在生產(chǎn)水泥時摻入的適量石膏對水泥石不產(chǎn)生腐蝕作用？時摻入的適量石膏對水泥石不產(chǎn)生腐蝕作用？解解硫酸鹽對水泥石的腐蝕作用，是指水或環(huán)境中的硫酸鹽與水泥石硫酸鹽對水泥石的腐蝕作用，是指水或環(huán)境中的硫酸鹽與水泥石中水泥水化生成的氫氧化鈣中水泥水化生成的氫氧化鈣CaCa（OHOH）2 2、水化鋁酸鈣、水化鋁酸鈣C3AH6C3AH6反應，生反應，生成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石C3AS3H31C3AS3H31），產(chǎn)生），產(chǎn)生1.51.5倍的體積膨脹。由倍的體積膨脹。由于這一反應是在變形能力很小的水泥石內(nèi)產(chǎn)生的，因而造成水泥石于這一反應是在變形能力很小的水泥石內(nèi)產(chǎn)生的，因而

43、造成水泥石破壞，對水泥石具有腐蝕作用。生產(chǎn)水泥時摻入的適量石膏也會和破壞，對水泥石具有腐蝕作用。生產(chǎn)水泥時摻入的適量石膏也會和水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣水化產(chǎn)物水化鋁酸鈣C3AH6C3AH6反應生成膨脹性產(chǎn)物水化硫鋁酸鈣反應生成膨脹性產(chǎn)物水化硫鋁酸鈣C3AS3H31C3AS3H31，但該水化物主要在水泥漿體凝結前產(chǎn)生，凝結后產(chǎn)生的，但該水化物主要在水泥漿體凝結前產(chǎn)生，凝結后產(chǎn)生的較少。由于此時水泥漿還未凝結，尚具有流動性及可塑性，因而對較少。由于此時水泥漿還未凝結，尚具有流動性及可塑性，因而對水泥漿體的結構無破壞作用。并且硬化初期的水泥石中毛細孔含量水泥漿體的結構無破壞作用。并且硬化初期的水泥石中毛細

44、孔含量較高，可以容納少量膨脹的鈣礬石，而不會使水泥石開裂，因而生較高，可以容納少量膨脹的鈣礬石，而不會使水泥石開裂，因而生產(chǎn)水泥時摻入的適量石膏對水泥石不產(chǎn)生腐蝕作用，只起到了緩凝產(chǎn)水泥時摻入的適量石膏對水泥石不產(chǎn)生腐蝕作用，只起到了緩凝的作用。的作用。 評注評注 硫酸鹽與水泥石中水泥水化生成的氫氧化鈣硫酸鹽與水泥石中水泥水化生成的氫氧化鈣CaCa（OHOH）2 2、水化鋁酸鈣水化鋁酸鈣C3AH6C3AH6反應，生成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石反應，生成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石C3AS3H31C3AS3H31），），產(chǎn)生產(chǎn)生1.51.5倍的體積膨脹。倍的體積膨脹。 鈣礬石為微觀針狀晶體，人們常稱其為水鈣礬

45、石為微觀針狀晶體，人們常稱其為水泥桿菌。泥桿菌。土木工程材料習題例例1818何謂水泥的活性混合材料和非活性混合材料？二者在水何謂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？泥中的作用是什么？解解活性混合材料的主要化學成分為活性氧化硅活性混合材料的主要化學成分為活性氧化硅SiO2SiO2和活性氧化和活性氧化鋁鋁Al2O3Al2O3。這些活性材料本身不會發(fā)生水化反應，不產(chǎn)生膠凝。這些活性材料本身不會發(fā)生水化反應，不產(chǎn)生膠凝性，但在常溫下可與氫氧化鈣性，但在常溫下可與氫氧化鈣CaCa（OHOH）2 2發(fā)生水化反應，形成發(fā)生水化反應，形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣而凝結硬化，最終產(chǎn)生強度

46、。這些水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣而凝結硬化，最終產(chǎn)生強度。這些混合材料稱為活性混合材料。常溫下不能氫氧化鈣混合材料稱為活性混合材料。常溫下不能氫氧化鈣CaCa（OHOH）2 2發(fā)生水化反應，也不能產(chǎn)生凝結硬化和強度的混合材料稱為發(fā)生水化反應，也不能產(chǎn)生凝結硬化和強度的混合材料稱為非活性混合材料。活性混合材料在水泥中可以起到調(diào)節(jié)標號、非活性混合材料?；钚曰旌喜牧显谒嘀锌梢云鸬秸{(diào)節(jié)標號、降低水化熱、增加水泥產(chǎn)量，同時還可改善水泥的耐腐蝕性降低水化熱、增加水泥產(chǎn)量，同時還可改善水泥的耐腐蝕性和增進水泥的后期強度等作用。而非活性混合材料在水泥中和增進水泥的后期強度等作用。而非活性混合材料在水泥中主要起填

47、充作用，可調(diào)節(jié)水泥強度，降低水化熱和增加水泥主要起填充作用，可調(diào)節(jié)水泥強度，降低水化熱和增加水泥產(chǎn)量、降低成本等作用。產(chǎn)量、降低成本等作用。 評注評注 常用活性混合材料主要有粒化高爐礦渣，火山灰質混常用活性混合材料主要有粒化高爐礦渣，火山灰質混合材料（常用的有火山灰、硅藻土等）和粉煤灰等。非活性合材料（常用的有火山灰、硅藻土等）和粉煤灰等。非活性混合材料有磨細石英砂、石灰石、粘土、緩冷礦渣等?；旌喜牧嫌心ゼ毷⑸啊⑹沂?、粘土、緩冷礦渣等。 土木工程材料習題例例19 19 摻混合材的水泥與硅酸鹽水泥相比，在性能上有何特點？為摻混合材的水泥與硅酸鹽水泥相比，在性能上有何特點？為什么？什么？解解 與硅酸鹽水泥相比，摻混合材的水泥在性質上具有以下不同點：與硅