建筑材料 第5版 習題答案 第三章思考題答案

3-1答：硅酸鹽水泥的主要礦物組成：硅酸三鈣3CaO·SiO2，簡式C3S；硅酸二鈣2CaO·SiO2，簡式C2S；鋁酸三鈣3CaO·Al2O3，簡式C3A；鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡式C4AF。與水反應(yīng)速率：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S單位時間放熱量：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S強度：C3S：早期強度發(fā)展快，后期強度發(fā)展緩慢；C2S：早期強度低后期強度高；C4AF：強度較低；C3A：強度最低。3-2答：硅酸鹽水泥水化生成的主要水化產(chǎn)物有：C—S—H凝膠、氫氧化鈣、水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體、水化鐵酸鈣凝膠體。在充分水化的水泥石中，C—S—H凝膠約占70％，氫氧化鈣約占20％，鈣礬石和單硫型水化硫鋁酸鈣約占7％。硬化后的水泥石是由水泥凝膠、未完全水化的水泥顆粒、毛細孔（含毛細孔水）等組成的。3-3答：水泥加水拌合后，水泥顆粒分散于水中，成為水泥漿體。水泥顆粒與水接觸后，一些物質(zhì)溶解于水中，并很快達到飽和狀態(tài)，開始沉淀形成微小的顆粒；還有些物質(zhì)直接與水反應(yīng)生成水化產(chǎn)物，并包裹于水泥顆粒表面。水分透過水化產(chǎn)物包裹層，將可溶的物質(zhì)溶解并透過水化產(chǎn)物層帶出并沉淀，漸漸長大成為晶體。由于水分滲入速度慢，水泥的水化速度減慢。隨著水分滲入量增大，而溶解物質(zhì)溶液很難滲出，產(chǎn)生了滲透壓力。可溶物質(zhì)在包裹層內(nèi)沉淀形成微小晶體，以及直接與水反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物增多，包裹層發(fā)生了破裂。水分與新的水泥顆粒接觸，發(fā)生了快速水化反應(yīng)，水化產(chǎn)物增多，顆粒之間水分減少，顆粒相互接觸，水泥漿粘度增加，漸漸失去可塑性，水泥漿進入凝結(jié)過程。隨著水泥水化的不斷進行，水化產(chǎn)物增多，晶體長大，水分減少，水泥漿完全失去可塑性。水泥漿孔隙減少，密實度增加，產(chǎn)生了強度，強度不斷增加，水泥漿進入硬化過程。硬化的過程在開始時速度很快，28天以后硬化開始減慢。硬化過程可以持續(xù)幾年甚至幾十年。影響硅酸鹽水泥凝結(jié)、硬化的因素包括：1）熟料礦物組成：礦物組成是影響水泥凝結(jié)硬化的主要內(nèi)因，不同的熟料礦物單獨與水作用時，水化反應(yīng)的速度、水化熱、水化產(chǎn)物的強度是不同的，因此改變水泥的礦物組成，其凝結(jié)硬化將產(chǎn)生明顯的變化。2）水泥的細度：水泥顆粒的粗細直接影響水泥的水化、凝結(jié)硬化、強度、水化熱、干燥收縮等。水泥顆粒越細，與水接觸的表面積越大，水化速度則越快且比較充分，水泥的早期強度和后期強度都很高。3）石膏：石膏摻入水泥中的目的是為了延緩水泥的凝結(jié)、硬化速度。4）溫度、濕度：溫度對水泥的凝結(jié)硬化影響很大，提高溫度，可加速水泥的凝結(jié)硬化，強度增長較快。濕度是保證水泥水化的一個必備條件，水泥的凝結(jié)硬化實質(zhì)是水泥的水化過程。因此，在缺乏水的干燥環(huán)境中，水化反應(yīng)不能正常進行，硬化也將停止；潮濕環(huán)境下的水泥石能夠保持足夠的水分進行水化和凝結(jié)硬化，從而保證強度的不斷發(fā)展。5）齡期：齡期是指水泥在正常養(yǎng)護條件下所經(jīng)歷的時間。水泥的凝結(jié)硬化是隨齡期的增長而漸進的過程，在適宜的溫度、濕度環(huán)境中，齡期越長，強度越高。6）水灰比：拌和水泥漿時，水與水泥的質(zhì)量比稱為水灰比。拌和水越多，硬化后水泥石中的毛細孔就越多，強度越低，在熟料礦物成分含量大致相近的情況下，水灰比的大小是影響水泥石強度的主要因素。3-4答：摻入適量石膏，這些石膏與鋁酸三鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣，覆蓋于末水化的鋁酸三鈣周圍，阻止其繼續(xù)快速水化，由于水化硫鋁酸鈣非常難溶，迅速沉淀結(jié)晶形成針狀晶體，包裹于鋁酸鹽礦物表面阻止水分與其接觸和反應(yīng)，因而延緩了水泥的凝結(jié)時間。但如果石膏過多，會引起水泥體積安定性不良。硫酸鹽會與水泥石中的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣，產(chǎn)生膨脹作用。3-5答：水泥的細細度是指水泥顆粒的粗細程度。水泥的細度對水泥安定性、需水量、凝結(jié)時間及強度有較大的影響。水泥顆粒越細，與水起反應(yīng)的表面積越大，水化較快，其早期強度和后期強度都較高；但粉磨能耗增大，機械損耗增大，生產(chǎn)成本增加，而且硬化收縮增大，因此，水泥的細度應(yīng)控制在合理的范圍。水泥的細度有兩種表示方法：一種是用80μm或45μm方孔篩的篩余百分數(shù)表示。另一種是用比表面積即單位質(zhì)量水泥粉末總表面積表示。比表面積越大，說明水泥顆粒越細。國家標準規(guī)定硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽的細度用比表面積表示，比表面積應(yīng)不小于300m2/㎏。3-6答：標準稠度用水量的大小對水泥的凝結(jié)時間、體積安定性等的測定值有較大的影響。為了使所測得的結(jié)果具有可比性，要求必須采用標準稠度的水泥凈漿來測定。水泥凈漿達到標準稠度所需的用水量即為標準稠度用水量，用水占水泥質(zhì)量的百分數(shù)來表示，對于不同的水泥品種，水泥的標準稠度用水量各不相同，一般在24%～33%之間。標準稠度用水量主要取決于熟料的礦物組成及水泥細度。在其他條件相同的情況下，標準稠度用水量越小越好。3-7答：水泥的體積安定性是指水泥漿在硬化過程中體積變化的均勻性。若水泥漿硬化后產(chǎn)生不均勻的體積變化，即所謂安定性不良，會使混凝土產(chǎn)生膨脹性裂縫，降低工程質(zhì)量。引起水泥體積安定性不良的原因主要是：1）游離氧化鈣過量2）游離氧化鎂過量3）石膏摻量過多體積安定性不良的水泥為不合格水泥，嚴禁用于工程中。3-8答：凝結(jié)時間是水泥從加水拌合開始，至水泥漿失去流動性，即從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需的時間。凝結(jié)時間分為初凝時間和終凝時間：從水泥加水拌合開始至水泥漿體開始失去可塑性所需的時間稱為初凝時間。從水泥加水開始至水泥漿體完全失去可塑性所需的時間稱為終凝時間。水泥初凝時間不宜過短，以便使用時有足夠的時間進行攪拌、運輸、澆搗或砌筑等施工操作，硅酸鹽水泥初凝時間要求不小于45min。水泥終凝時間不宜過長，以便水泥能盡快硬化并提高強度，進行下一道施工工序，硅酸鹽水泥的終凝時間要求不大于390min。3-9答：摻入到水泥或混凝土中的人工或天然礦物材料稱為混合材料?；旌喜牧习凑掌鋮⑴c水化的程度分為活性混合材料和非活性混合材料兩類。加入混合材料，可以改善水泥的某些性質(zhì)，調(diào)節(jié)水泥強度等級，增加品種，提高產(chǎn)量，節(jié)約熟料，降低成本；同時綜合利用工業(yè)廢料和地方性材料，節(jié)約資源，降低能耗。常用的活性混合材料有?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料、粉煤灰。3-10答：42.5級是指該礦渣水泥在標準條件下養(yǎng)護28d抗壓強度可以達到42.5MPa。不能。強度等級的確定應(yīng)將水泥、標準砂和水按規(guī)定比例（1:3.0:0.50）用標準制作方法制成40mm×40mm×160mm的標準試件，在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護，測定其3d和28d的抗折強度和抗壓強度。3-11答：因為普通水泥硅酸三鈣含量較高，所以水泥凝結(jié)硬化快，早期強度高，水化放熱大；而礦渣水泥和火山灰水泥硅酸二鈣含量高，所以后期強度高。3-12答：雙快水泥：提高了熟料中鋁酸三鈣和硅酸三鈣的含量；白色硅酸鹽水泥：白色硅酸鹽水泥在生產(chǎn)過程中要嚴格控制Fe2O3的含量，并盡可能減少錳、鉻、鈦等著色氧化物；低熱礦渣水泥：低熱礦渣水泥，是指由適當成分的硅酸鹽水泥熟料加入礦渣、適量石膏磨細制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。按質(zhì)量分數(shù)計，低熱礦渣水泥中礦渣摻入量為20%-60%，允許用不超過混合材總量50%的磷渣或粉煤灰代替部分礦渣；中熱水泥：降低鋁酸三鈣和硅酸三鈣的含量。3-13答：水泥是一種具有較大表面積、極易吸濕的材料，在儲運過程中，如與空氣接觸，則會吸收空氣中的水分和二氧化碳而發(fā)生部分的水化反應(yīng)和碳化反應(yīng)，即風化，俗稱受潮。水泥風化后會凝固成粒狀或塊狀。水泥運輸和儲存時，主要應(yīng)防止受潮。不同品種、強度等級和出廠日期的水泥應(yīng)分別儲運，不得混雜，也不可儲存過久。通用硅酸鹽水泥儲存期為3個月。3-14答：凡以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料，磨細制成的水硬性膠凝材料稱為鋁酸鹽水泥，代號CA。鋁酸鹽水泥按Al2O3含量百分數(shù)分為四類：CA-5050%≤Al2O3＜60%CA-6060%≤Al2O3＜68%CA-7068%≤Al2O3＜77%CA-8077%≤Al2O31）早期強度增長快，1d強度可以達到3d強度的80%左右，屬快硬型水泥。2）水化熱大，硬化過程中放熱量大而且主要集中在早期，因此不宜用于大體積混凝土工程。3）耐熱性好