土工材料問答題

1、大綱 石膏： 石膏的生產(chǎn)與品種。建筑石膏的凝結(jié)與硬化。建 筑石膏的特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用。 石灰： 石灰的原料與生產(chǎn)。石灰的熟化與硬化。石灰的 特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用。 水玻璃： 水玻璃的組成；水玻璃的硬化；水玻璃的性 質(zhì)；水玻璃的應(yīng)用。 硅酸鹽水泥： 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程與硅酸鹽水泥熟料 的礦物組成。硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化。硅酸鹽水泥的 技術(shù)要求。水泥石的腐蝕與防止。硅酸鹽水泥的性質(zhì)、 應(yīng)用與存放。 摻混合材料的硅酸鹽水泥： 混合材料。普通硅酸鹽水 泥。礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸 鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥的特點(diǎn)與應(yīng)用。 其它品種水泥： 快硬硅酸鹽水泥、白色及彩色硅酸鹽水 泥、膨脹

2、水泥、道路水泥、中低熱水泥和抗硫酸鹽水泥 等的特點(diǎn)與應(yīng)用。 高鋁水泥： 高鋁水泥的主要礦物成分與水化產(chǎn)物。高鋁 水泥的技術(shù)要求。高鋁水泥的性質(zhì)與應(yīng)用。 膠凝材料 經(jīng)過一系列物理、化學(xué)作用，能由漿體變成堅硬的固 體，并能將散?；蚱?、塊狀材料膠結(jié)成整體的物質(zhì)。 特征： 嚴(yán)格意義上膠凝材料應(yīng)指漿體；能在常溫下凝結(jié)硬化為 固體；有較強(qiáng)的膠結(jié)能力；具有一定的使用性能。 種類 按其化學(xué)組成： 有機(jī)膠凝材料：瀝青、樹脂等。 無機(jī)膠凝材料：水泥、石膏、石灰等。 復(fù)合膠凝材料：牙齒水泥、酸堿水泥。 按其硬化條件： 氣硬性膠凝材料 石膏、石灰等； 水硬性膠凝材料 各種水泥等。 氣硬性 膠凝材料只能在空氣中硬化，并

3、且在空氣中保持 和發(fā)展其強(qiáng)度； 關(guān)鍵：干燥狀態(tài)下，其硬化體才有較好的性能！ 水硬性 膠凝材料不僅能在空氣中，而且能更好地在水中 硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度。 關(guān)鍵：干燥或潮濕狀態(tài)下，其硬化體均有很好的性能！ 石膏 性質(zhì) ：石膏是氣硬性膠凝材料，建筑石膏的主要成分是 - 半水石膏 生產(chǎn)方法 ：建筑石膏可用天然二水石膏或化學(xué)石膏在 干燥下脫水制備； 凝結(jié)硬化機(jī)理 ：“溶解沉淀”理論，即通過半水石膏 在水中不斷溶解，二水石膏不斷結(jié)晶，晶體不斷生長、 相互交錯與連生構(gòu)成晶體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而硬化； 性能：漿體需水量較大，凝結(jié)硬化快、凝結(jié)時有微膨 脹、表觀密度較小、孔隙率較大、強(qiáng)度低、耐水與抗凍 性差、容易吸水和吸

4、潮、導(dǎo)熱系數(shù)低、隔熱與吸聲性 好、耐火、對人體和環(huán)境無害。 應(yīng)用：各種板材、粉刷砂漿、雕飾等。 建筑石膏的凝結(jié)硬化 凝結(jié)硬化過程中的水化反應(yīng)： CaSO4 0.5H2O 1.5H2O CaSO4 2H2O Q 即：石膏的水化反應(yīng)是由二水石膏制備半水石膏的逆 反應(yīng) 凝結(jié)硬化機(jī)理“溶解沉淀理論” 溶解 沉淀 硬化 建筑石膏的性質(zhì) 建筑石膏的技術(shù)要求：密度： 2.502.70; 強(qiáng)度：抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度 ;細(xì)度： 0.2mm方孔篩篩余 凝結(jié)時間：初凝、終凝時間 ; 石膏硬化體及制品的特性： 表觀密度較?。?1.0 ；孔隙率較大；強(qiáng)度較低；耐水性 和抗凍性較差；防火性較好；隔熱性和吸聲性良好；裝 飾性

5、 石膏硬化體的表觀密度小，孔隙率大，Why？ 答：半水石膏需加水 60 80，才能使?jié){體達(dá)到成型 所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需 18.6 的水量；即，有 4060多的水不能參與反應(yīng)，硬 化后多余水分的揮發(fā)留下大量孔隙。 孔隙率較大在應(yīng)用上，有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)Which？ 答：優(yōu)點(diǎn)保溫隔熱性、吸聲隔聲性好；質(zhì)輕?？?作為墻板、天花板、墻面粉刷砂漿等。 缺點(diǎn)強(qiáng)度低、吸水率較大、耐水性差。不能用作結(jié) 構(gòu)材料，不宜用于潮濕環(huán)境等。 為什么石膏制品的耐水性差 Why？ 答：石膏晶體是親水性很強(qiáng)的離子晶體，而且晶體內(nèi) 有明顯的解理面，層間和晶體顆粒間是較弱的氫鍵結(jié) 合，因此，水分子進(jìn)入，降低

6、了晶體層間和顆粒間的相 互作用力，導(dǎo)致強(qiáng)度下降；其軟化系數(shù)只有 0.300.45 ； 另一方面，二水石膏在水中的溶解度較大，石膏制品 長期在水中的強(qiáng)度將更低 。 如何改善石膏制品的耐水性 How? 答：降低孔隙率，改善孔隙結(jié)構(gòu)，對毛細(xì)縫隙進(jìn)行 憎水處理，以減小吸水率； 摻加其它礦物或有機(jī)物，以降低晶體水化物的溶解 度，阻止水分子對晶體顆粒間的削弱作用。 為什么石膏制品的防火性好 Why? 答：石膏制品的孔隙率大，隔熱性較好；二水石膏 晶體含有兩個結(jié)晶水分子，在受熱后，二水石膏晶體脫 去水分子，并蒸發(fā)吸收和帶走熱量；硫酸鈣分子的分解 溫度很高，因此，在高溫下，主要發(fā)生脫水和燒結(jié)。 石灰 氣硬性石

7、灰 粘土雜質(zhì)含量 8%的石灰石熱分解物及其水化物： 生石灰粉： CaO； 熟(消) 石灰粉： Ca(OH)2； 石灰膏 ( 漿)：Ca(OH)2、H2O； 水硬性石灰 粘土雜質(zhì)含量 8%的石灰石熱分解物： CaO 、活性 Si2O、Al2O3 等 原料： 以 CaCO3為主要成分的天然巖石，如：石灰石、白 石灰的制備： 石灰石的熱分解反應(yīng)： CaCO3 CaO CO2 制備工藝：巖石 破碎 煅燒 粉磨 (消解 ) 石灰的硬化： 結(jié)晶作用 生石灰或熟石灰水成為 Ca(OH)2 漿體； 漿體中游離水的不斷損失，導(dǎo)致 Ca(OH)2 結(jié)晶； 晶粒長大、交錯堆聚成晶粒結(jié)構(gòu)網(wǎng)硬化。 碳化作用 Ca(OH

8、)2 與空氣中的 CO2氣體反應(yīng)，在表面形成 CaCO3膜 層。提高耐久性。 石灰的性質(zhì) 建筑石灰的技術(shù)要求： CaO 的含量 CO2 的含量 ( 欠火石灰 ) 細(xì)度 體積安定性 ( 過火石灰 ) 建筑石灰的特性： 表觀密度較小 、漿體的可塑性好 硬化后的強(qiáng)度較低 耐水性差 漿體硬化中容易開裂 過火石灰的危害 與水反應(yīng)很慢，石灰硬化后再與水反應(yīng)發(fā)生體積膨脹 而引起開裂 。 1. 過火石灰有什么危害？應(yīng)如何消除？ 答：過火石灰密度較大，且顆粒表面有玻璃釉狀物 包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸濕水 化，產(chǎn)生體積膨脹，影響體積穩(wěn)定性?？刹捎醚娱L石灰 的熟化和陳伏期，或過濾掉。 2. 石灰

9、硬化過程中，為什么容易開裂？使用時應(yīng)如何避 免？ 答：石灰漿體的硬化是靠水分的大量揮發(fā)，體積顯著 收縮，因而容易導(dǎo)致開裂。在使用時，避免單獨(dú)使用， 可摻加一些砂子、麻刀絲或紙筋等。 石灰的應(yīng)用 配制建筑砂漿和石灰乳 配制無熟料水泥 石灰火山灰活性材料 配制三合土 石灰粘土砂水 作為其它建材制品的原料 如：硅酸鹽制品、灰砂制品、碳化板等。 軟土地基加固 水玻璃 什么是水玻璃？ 堿金屬硅酸鹽的水溶液： R2O nSiO2 + H2O 其中 R=Na、 K 什么是水玻璃的模數(shù)？ n: 氧化硅 SiO2 與堿金屬氧化物 R2O的摩爾比。 模數(shù)對水玻璃性能的影響 模數(shù)越大，粘度與粘結(jié)力越大，耐水性越好。

10、 水玻璃的制備方法： 濕法： R2O nSiO2 + H2O 水玻璃 干法： R2O nSiO2 R2O nSiO2 R2O nSiO2 + H2O 水玻璃 水玻璃硬化過程 水玻璃與空氣中的 CO2反應(yīng)，生成無定型的硅酸凝 膠，隨著水分揮發(fā)干燥，硅酸凝膠轉(zhuǎn)變成 SiO2 而硬化。 水玻璃的促硬劑： 氟硅酸鈉 其原理是氟硅酸鈉加速水玻璃中硅酸凝膠的析出和 SiO2 的形成。 水玻璃的特性 良好的膠結(jié)能力 耐熱性好、不燃燒 較好的耐酸性能 耐水性和耐堿性差 水玻璃硬化過程 水玻璃溶液 . 酸化 . 硅酸凝膠 . 脫水交聯(lián) . 二氧化硅玻 璃體 水玻璃在建筑上應(yīng)用 : 配制耐酸混凝土與砂漿、配制耐

11、熱混凝土與砂漿、配制快凝防水劑、加固地基基礎(chǔ) 為什么水玻璃能配制耐酸混凝土和砂漿？ 答：水玻璃溶液的凝結(jié)硬化是在酸作用下，使硅酸 根離子逐步縮聚交聯(lián)成二氧化硅玻璃體，因此，酸性條 件只會使水玻璃中硅酸根離子的交聯(lián)度提高，更加密實(shí) 和耐水。 為什么水玻璃模數(shù) n 越大，粘結(jié)力越強(qiáng)，耐水性越好？ 答：n是 SiO2/R2O的摩爾比， n越大，表明 SiO2 含 量越大，硬化后的玻璃體中 SiO2 的交聯(lián)密度越大，所 以，粘結(jié)力越強(qiáng)，耐水性越好。 硅酸鹽水泥 學(xué)習(xí) 硅酸鹽水泥的礦物組成，及其與其他水泥的差別； 水泥的生產(chǎn)過程及其對性質(zhì)的影響。 掌握 水泥凝結(jié)硬化機(jī)理和凝結(jié)硬化過程的影響因素； 應(yīng)用這

12、些基本理論，說明水泥和混凝土的性質(zhì)，指導(dǎo)合 理選擇與使用水泥，改善水泥基材料的性能。 熟悉 水泥各種性質(zhì)的含義和工程意義； 水泥性質(zhì)的影響因素及其規(guī)律； 水泥性質(zhì)的檢驗(yàn)方法和評定標(biāo)準(zhǔn)。 一、硅酸鹽水泥原料： 硅質(zhì)：粘土， (SiO2 、Al2O3) ， 占 1/3 鈣質(zhì)：石灰石、白堊等， (CaO)，占 2/3 調(diào)節(jié)原料：鐵礦與砂，調(diào)節(jié)與補(bǔ)充Fe2O3 與 SiO2 制造工藝： 原料經(jīng)粉磨混合后得到水泥生料 生料經(jīng)窯內(nèi)煅燒得到水泥熟料 水泥熟料石膏 ( 或再混合材)一起經(jīng)粉磨混合后得到 水泥 硅酸鹽水泥熟料的組成 化學(xué)組成： 主要成分： CaO(=C)SiO2(=S) Al2O3(=A) Fe

13、2O3(=F) 少量雜質(zhì)： MgO、 K2O、 Na2O、SO3、P2O5等。 礦物組成： 硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物：C3S、 C2SC3AC4AF 水泥漿如何轉(zhuǎn)變成堅硬固體？ 水泥漿通過水泥熟料礦物的水化反應(yīng)、漿體的凝結(jié)硬 化過程變成堅硬固體 凝結(jié) 水泥與水混合形成可塑漿體，隨著時間推移、 可塑性下降，但還不具備強(qiáng)度，此過程即為“凝結(jié)”； 硬化 隨后漿體失去可塑性，強(qiáng)度逐漸增長，形成堅 硬固體，這個過程即為“硬化”。 二、水泥熟料礦物的水化反應(yīng) 特征： 水泥熟料顆粒中的四種主要礦物同時進(jìn)行水化反應(yīng)； 其水化反應(yīng)均是放熱反應(yīng)； 水化反應(yīng)是固液異相反應(yīng)。 反應(yīng)速度序列： 半水石膏 和游離氧

14、化鈣 f-CaO 的水化 鋁酸三鈣 C3A的水化，鐵鋁酸四鈣 C4AF的水化，硅酸三 鈣 C3S 的水化，硅酸二鈣 C2S的水化 水泥的水化過程： 當(dāng)水泥顆粒分散在水中，石膏和熟料礦物溶解進(jìn)入 溶液中，液相被各種離子飽和； 幾分鐘內(nèi)， Ca2、 SO4 、 Al3 、 OH離子間 反應(yīng)，形成鈣釩石； 幾小時后， Ca(OH)2晶體和硅酸鈣水化物 C-S-H 開始 填充原來由水占據(jù)、并溶解熟料礦物的空間； 幾天后，因石膏量不足，鈣釩石開始分解，單硫型 硫鋁酸鈣水化物開始形成。 此后，水化物不斷形成，不斷填充孔隙或空隙。 石膏的作用 避免水泥漿的閃凝和假凝現(xiàn)象。調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間。 導(dǎo)致鈣釩石和單

15、硫型硫鋁酸鈣水化物的形成。 水泥漿凝結(jié)硬化的物理過程 先在固液界面發(fā)生，水化物圍繞每顆水泥顆粒未水化 的內(nèi)核區(qū)域沉積； 早期水化物在顆粒上形成表面膜層，阻礙了進(jìn)一步反應(yīng) 進(jìn)入 潛伏期 ； 因滲透壓或 Ca(OH)2 的結(jié)晶或二者，水化物膜層破裂， 導(dǎo)致水化繼續(xù)迅速進(jìn)行進(jìn)入水化的 加速期 ； 隨著水化的不斷進(jìn)行，水占據(jù)的空間越來越少，水化物 越來越多，水化物顆粒逐漸接近，構(gòu)成較疏松的空間網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)，水泥漿失去流動性，可塑性降低凝結(jié) ； 由于水泥內(nèi)核的繼續(xù)水化，水化物不斷填充結(jié)構(gòu)網(wǎng)中的 毛細(xì)孔隙，使之越來越致密，空隙越來越少，水化物顆 粒間作用增強(qiáng)，導(dǎo)致漿體完全失去可塑性，并產(chǎn)生強(qiáng)度 硬化 。 水

16、泥漿水化放熱過程 水泥熟料礦物的水化是放熱反應(yīng)， C3S和 C3A放熱最大， 最快；而 C2S放熱最小，最慢。 水泥水化放熱有明顯的四個階段： 初始放熱水泥與水一接觸，立即放熱，放熱速度 dQ/dt 很快，表明反應(yīng)激烈。 放熱停滯期 放熱很慢，接近停滯，表明反應(yīng)停頓。 放熱加速期 放熱速度逐漸加快，達(dá)到放熱峰值，表 明反應(yīng)逐漸加快。 放熱減速期 放熱達(dá)到峰值后，放熱速度逐漸減慢， 表明反應(yīng)逐漸減速。 水泥生產(chǎn)中為什么摻加石膏？ C3A在水中溶解度大，反應(yīng)很快，引起水泥漿閃凝； 水泥的凝結(jié)速度取決于水泥漿體中水化物凝膠微粒的 聚集， Al3 對凝膠微粒聚集有促進(jìn)作用； 石膏與 C3A反應(yīng)形成難溶

17、的硫鋁酸鈣水化物，反應(yīng)速 度減緩，并減少了溶液中的 Al3 濃度，延緩了水泥漿的 凝結(jié)速度。 為什么水泥硬化后能產(chǎn)生強(qiáng)度？ 水泥漿體硬化后轉(zhuǎn)變?yōu)樵絹碓街旅艿墓腆w； 在漿體硬化過程中，隨著水泥礦物的水化，比表面較 大的水化物顆粒不斷增多，顆粒間相互作用力不斷增 強(qiáng)，產(chǎn)生的強(qiáng)度越來越高。 水泥漿體強(qiáng)度的增長規(guī)律是什么？ 水泥漿體的強(qiáng)度隨齡期而逐漸增長，早期增長快，后 期增長較慢，但是只要維持一定的溫度和濕度，其強(qiáng)度 可在相當(dāng)長的時期內(nèi)增長。這與水泥礦物的水化反應(yīng)規(guī) 律是一致的。 為什么強(qiáng)度發(fā)展與環(huán)境溫、濕度有關(guān)？ 水泥的水化需要水，如果沒有水，水泥的水化就將停 止；提高溫度可加快水泥的凝結(jié)硬化，而

18、降低溫度就會 減緩水泥的凝結(jié)硬化。 為什么水泥的儲存與運(yùn)輸時應(yīng)防止受潮？ 水泥受潮，因表面水化結(jié)塊，喪失凝膠能力，強(qiáng)度大 為降低。 三、水泥石的組成 固相水泥水化物與未水化的水泥顆粒 膠體相：水化硅酸鈣 C-S-H 凝膠和鐵相凝膠等； 晶體相：硫鋁酸鈣水化物、水化鋁酸鈣與氫氧化鈣晶體 等； 氣相各種尺寸的孔隙與空隙 凝膠孔，毛細(xì)孔，工藝空隙 液相水或孔溶液 自由水，吸附水，凝膠水 水泥石的組成隨水泥水化度而變 水泥石的微結(jié)構(gòu) 水泥漿體凝結(jié)硬化后形成的固體稱為水泥石 水泥石微結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 多物相固體顆粒堆聚的多孔結(jié)構(gòu)體； 各種物相分布不均； 各種物相的尺寸不等，形貌不一。 水泥漿中的固體相 硅酸鈣水

19、化物，氫氧化鈣， 硫鋁酸鈣水化物，未水化的水泥顆粒， 水泥石中的孔隙 C-S-H 凝膠中的層間孔隙 凝膠孔 尺寸 = 5 25 ? 含量：約占 C-S-H 凝膠的 28% 對強(qiáng)度和抗?jié)B性無害，對干縮和徐變有一定影響 毛細(xì)孔 尺寸 50 nm ，與水灰比有關(guān) 對強(qiáng)度和抗?jié)B性有害，對干縮和徐變有重大影響 空隙 夾雜的空氣泡 : 3 mm 引入的空氣泡 : 50 對強(qiáng)度和抗?jié)B性非常有害 水泥石中的水 水蒸氣 大的孔隙部分被水填充，剩余空間是與環(huán)境 溫、濕度和壓力平衡的水蒸氣。 毛細(xì)孔水 毛細(xì)孔和 大的凝膠孔中的水 孔徑 50nm的孔隙中的水自由水 孔徑 50nm的孔隙中的水毛細(xì)張力水 吸附水 固體表

20、面吸附的水， 5 個水分子層，厚度 1.3nm ，干燥到 30的相對濕度，可失去。 層間水 小于 2.6nm 的 凝膠孔中的水，強(qiáng)干燥到 10 相對濕度時，可失去。 化學(xué)結(jié)合水 水泥水化反應(yīng)所結(jié)合到水化物中的水，只 有加熱到 才會失去?；瘜W(xué)結(jié)合水量可用于 測定水泥水化度。 水泥凝結(jié)硬化的主要影響因素 水泥漿的凝結(jié)硬化取決于水泥的水化，水泥水化速度是 礦物組成及其含量、粉磨細(xì)度、溫度和水灰比的函數(shù)： （ 1）水泥礦物組成（ 2）水泥細(xì)度（ 3）養(yǎng)護(hù)條件（溫 度、濕度）與時間（ 4）拌合用水量（ 5）水泥中的混合 材（ 6）水泥外加劑 水灰比 水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì)量之比 （W/C） ； 水泥

21、熟料礦物完全水化的理論水灰比 0.23 ； 水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝結(jié) 硬化所需時間越長； 水灰比越大，水泥石中孔隙越多，強(qiáng)度越低。 影響總結(jié) C3S、 C3A含量多，凝結(jié)硬化快，反之亦然。 摻加混合材，熟料減少，凝結(jié)硬化速度減慢。 有些化合物可以使水泥漿體促凝或緩凝。 細(xì)度越小，水化反應(yīng)越快，凝結(jié)硬化越快。 水灰比越大，漿體需填充的孔隙越多，凝結(jié)硬化速度 越慢。 提高溫度，加快水泥的凝結(jié)硬化；保持足夠的水分有 利于水泥的凝結(jié)硬化 水泥凝結(jié)硬化速度快，好嗎？ 水化加快，放熱速率加速，升溫并膨脹，凝結(jié)硬化形成 的微結(jié)構(gòu)體積較疏松，且在隨后的降溫期間，或受干燥 環(huán)境作用收縮變形

22、時產(chǎn)生大量微裂縫，致使結(jié)構(gòu)混凝土 強(qiáng)度與滲透性（耐久性）受到嚴(yán)重影響。 水泥宜在什么條件下凝結(jié)硬化？ 水泥宜在常溫 （20 10 C）與相對濕度較高的條件下，凝結(jié) 硬化。即水泥水化速度適宜的溫度，水化 所需水分供應(yīng) 充足的條件。 四、硅酸鹽水泥應(yīng)滿足哪些技術(shù)性質(zhì) 密度與堆積密度，細(xì)度，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，凝結(jié)時間 體積安定性，強(qiáng)度，水化熱，不溶物和燒失量，堿含量 1. 密度與堆積密度 3.053.20 ，混凝土配合比計算時，一般取 3.10 。 堆積密度： 10001600kg/m3 ，在工地計算水泥倉庫時， 一般取 1300 kg/m3 。 密度的測量方法：排液法，用煤油作為測量液體。 2. 細(xì)

23、 度 細(xì)度是指水泥粉體的粗細(xì)程度。 測量方法：篩分析法：以 80m方孔篩的篩余量表示；比 表面積法：以 1kg 水泥顆粒所具有的總表面積來表示。 國標(biāo)要求： 硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于 300m2/kg 。 普通水泥 方孔篩的篩余量不得超過 10.0%。 細(xì)度不符合要求的水泥為 不合格品 ！ 為什么需要規(guī)定水泥的細(xì)度？ 水泥顆粒細(xì)度影響水化活性和凝結(jié)硬化速度，水泥顆 粒太粗，水化活性越低，不利于凝結(jié)硬化； 雖然水泥越細(xì)，凝結(jié)硬化越快，早期強(qiáng)度會越高，但 是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對水泥石性能 不利； 水泥越細(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加； 水泥越細(xì)，對水泥的儲存也不利，容易受潮結(jié)塊，反

24、而降低強(qiáng)度。 3. 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 標(biāo)準(zhǔn)稠度： 按規(guī)定的方法拌制的水泥凈漿，在水泥標(biāo)準(zhǔn) 稠度測定儀上，試錐下沉（） mm時的水泥凈漿的稠 度。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量： 是指水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時所需要 的水量，用水與水泥質(zhì)量的比來表示。硅酸鹽水泥的標(biāo) 準(zhǔn)稠度用水泥量一般在 21%28%。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量與什么因素有關(guān)？為什么？ 與水泥細(xì)度、水泥礦物組成、混合材摻量等有關(guān)。因 為水泥顆粒越細(xì)，比表面越大，表面吸附水越多；水泥 礦物組成和混合材摻量不同，顆粒的表面吸附特性不 同，吸附水量不同。 4. 凝結(jié)時間 凝結(jié)時間水泥加水開始到水泥漿失去流動性，即從可 塑性發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時間。 初凝時間 從

25、水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性所 需的時間； 終凝時間 從水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性， 并開始具有強(qiáng)度所需的時間。 測定方法： 用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定的溫濕度 下，用凝結(jié)時間測定儀來測定。 國標(biāo)要求 ：硅酸鹽水泥：初凝時間 45min ； 終凝時間 390min 。 國標(biāo)規(guī)定：凡初凝時間不符合規(guī)定的水泥為廢品；終凝 時間不符合規(guī)定的水泥為不合格品。為什么？ 水泥凝結(jié)時間的規(guī)定是為了有足夠的時間進(jìn)行施工操 作和硬化的混凝土質(zhì)量； 初凝時間太短，來不及施工，水泥石結(jié)構(gòu)疏松、性能 差，水泥無使用價值，即為廢品； 終凝時間太長，強(qiáng)度增長緩慢，也會影響施工，即為 不合格品。 5. 體積

26、安定性 水泥凝結(jié)硬化過程中，體積變化是否均勻適當(dāng)?shù)男再|(zhì)稱 為體積安定性。 若水泥石的體積變化均勻適當(dāng)，則水泥的體積安定性良 好；若水泥石發(fā)生不均勻體積變化：翹曲、開裂等，則 水泥的體積安定性不良。為 廢品 ！ 水泥體積安定性不良的原因： 水泥熟料中含有過多的游離 CaO、 MgO和石膏。 因?yàn)樗嗍炝现械挠坞x CaO、 MgO都是過燒的。水化速 度很慢。在已硬化的水化石中繼續(xù)與水反應(yīng)，其固體體 積增大 1.98%和 2.48 倍。產(chǎn)生不均勻體積變化，造成水 泥石開裂、翹曲。 石膏量過多，在水泥凝結(jié)硬化后，會有鈣釩石形成， 產(chǎn)生膨脹 。 檢測方法： 試餅法：用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅， 在水中

27、經(jīng)恒沸 3h 后，用肉眼觀察沒有裂紋，用直尺檢查 沒有彎曲，則體積安定合格，反之，體積安定性不合 格。雷氏夾法 ：測量雷氏夾中的水泥凈漿，經(jīng)沸煮 3h 后的膨脹值。該值不大于 5.0mm時，則體積安定性合 格，否則，為體積安定性不合格。 6. 強(qiáng) 度 檢驗(yàn)方法：軟練膠砂法，分別測量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度 水泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律 早期增長快，隨后逐漸減慢； 28 天，基本達(dá)到極限強(qiáng)度 的 80 以上；在合適的溫濕度條件下，強(qiáng)度增長可以持 續(xù)幾十天 乃至幾十年。 為什么水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)方法要規(guī)定試件尺寸、試件配比、 養(yǎng)護(hù)條件、養(yǎng)護(hù)時間等？ 水泥膠砂試件的強(qiáng)度與水泥的組成、試件的水灰比和 砂灰比、水泥的水化程度，

28、以及試件的大小有關(guān)，而水 泥的水化程度與養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時間有關(guān)； 水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)具有確定組成的水泥的強(qiáng) 度，因此，為排除其它因素的影響，將這些因素統(tǒng)一規(guī) 定，以便相互比較。 水泥石強(qiáng)度的影響因素 水泥石強(qiáng)度來自水化物顆粒間的相互作用力次價 鍵力在整個表面積上的積分和； 水泥石內(nèi)部水化物顆粒的表面積很大，因此，理論強(qiáng) 度大于 600MPa； 影響水泥石強(qiáng)度的關(guān)鍵因素是孔隙率P： Powers s 公式： k（1-P3） 影響孔隙率的因素均影響水泥石的強(qiáng)度 水灰比 水灰比越大，孔隙率越大，強(qiáng)度越低 水泥組成：熟料礦物、混合材 養(yǎng)護(hù)條件：溫度、濕度、齡期 水泥細(xì)度：水泥顆粒越細(xì)，強(qiáng)度發(fā)展越快

29、 7. 水化熱 水泥的水化是放熱反應(yīng)，放出的熱量就是水化熱。 放熱特征： 水泥放熱過程可持續(xù)很長時間，但大部分在 3d 內(nèi)釋放。 水化熱的益處與危害： 水化熱有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如 果水化熱發(fā)散不均勻，容易在混凝土中引起裂縫，尤其 是大體積混凝土，更是如此。 水化熱和放熱速度的影響因素： 水泥礦物組成、水泥細(xì)度 為什么水泥顆粒越細(xì)，水化放熱越快？ 答 : 水泥礦物的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水泥顆粒越 細(xì)，水化反應(yīng)速度越快。 硅酸鹽水泥熟料的四種礦物中，哪一種水化熱最大？哪 一種水化熱最??？ 答： 鋁酸三鈣 C3A水化熱最大；硅酸三鈣 C3S次 之；硅酸二鈣 C2S水化熱最小。 為

30、什么要限制水泥的不溶物含量和燒失量？ 答：不溶物是指水泥經(jīng)酸和堿處理后，不能被溶解 的殘余物；燒失量是指水泥經(jīng)高溫灼燒后的質(zhì)量損失 率。這兩項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)表示水泥中不能水化的雜質(zhì)含量 大，影響水泥硬化后的性能。 試從應(yīng)用的角度，分析水泥的技術(shù)性質(zhì)及其要求？ 水泥是一種膠凝材料，是主要的結(jié)構(gòu)材料之一，因 此，它必須具有強(qiáng)度和體積安定性； 細(xì)度和標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量是相互關(guān)聯(lián)的，用水量大將影 響強(qiáng)度； 為了澆注成型施工，應(yīng)對凝結(jié)時間有所限制； 水化熱對水泥硬化過程和硬化后的水泥石體積穩(wěn)定性 有影響； 堿含量、不溶物和燒失量影響水泥的品質(zhì)； 為了結(jié)構(gòu)物自重的計算，必須知道水泥的密度。 技術(shù)性質(zhì) 細(xì)度 凝結(jié)時間

31、 體積安定性 強(qiáng)度 不溶物和燒失量 不符合要求 不合格品 （初凝）廢品 （終凝）不合格品 廢品 不合格品或降低等級 不合格品 8. 水泥的耐腐蝕性 在使用環(huán)境中，硅酸鹽水泥石受某些腐蝕性介質(zhì)的作 用，其組成和結(jié)構(gòu)會逐漸發(fā)生變化或受到損害，導(dǎo)致性 能改變、強(qiáng)度下降等。水泥石抵抗這種作用、而保持不 變的能力稱為其耐腐蝕性。 導(dǎo)致水泥石腐蝕性破壞的原因 外因： 環(huán)境中的腐蝕性介質(zhì)，如：軟水；酸、堿、鹽的 水溶液等。 內(nèi)因：水泥石內(nèi)存在原始裂縫和孔隙，為腐蝕性介質(zhì)侵 入提供了通道； 水泥石內(nèi)有在某些腐蝕性介質(zhì)下不穩(wěn)定的組分，如： Ca(OH)2，水化鋁酸鈣等； 腐蝕與毛細(xì)孔通道的共同作用 加劇水泥石結(jié)

32、構(gòu)的破 壞。 1 軟水侵蝕(溶出性侵蝕) 機(jī)理 ：當(dāng)水泥石處在軟水中，軟水能使水泥石中的 Ca(OH)2溶解，并溶出水泥石，留下孔隙； 另一方面，水泥石中游離的鈣離子的減少，使鈣離子的 濃度低于水化物的溶度積，導(dǎo)致水化物分解、溶失和轉(zhuǎn) 變，產(chǎn)生大量孔隙。尤其是處于壓力水或流水條件下， 腐蝕越快。 破壞形式 ：水化物的分解、溶失，造成水泥石密實(shí)度下 降，孔縫增多、強(qiáng)度降低，直至整體破壞。 2 鹽類腐蝕 a 硫酸鹽的腐蝕 腐蝕機(jī)理：硫酸鹽與水泥石中的氫氧化鈣反應(yīng)，生 成硫酸鈣。硫酸鈣再與水泥石中未水化的鋁酸鈣反應(yīng)， 生成鈣礬石，其體積增加 2.22 倍，引起水泥石的破壞。 當(dāng)硫酸鈣濃度高時，他們可

33、直接結(jié)晶，造成膨脹壓力， 引起破壞。 b 鎂鹽的腐蝕 腐蝕機(jī)理：主要是硫酸鎂和氯化鎂，他們與氫氧化鈣 反應(yīng)，生成氫氧化鎂和硫酸鈣或氯化鈣，造成雙重腐蝕 作用。 c 酸類腐蝕 腐蝕機(jī)理：水泥石中的水化物都是堿性化合物，與碳 酸、鹽酸、硫酸、醋酸、蟻酸等酸反應(yīng)生成可溶性鹽。 另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會導(dǎo)致水泥石中其它 水化物的分解，使腐蝕作用加劇。 破壞形式：溶失性破壞，組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生很大改變。 d 強(qiáng)堿腐蝕 腐蝕機(jī)理：氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿可與水泥石中 的鋁酸鈣礦物或水化物反應(yīng)，生成可溶性鋁酸鹽。當(dāng)介 質(zhì)中強(qiáng)堿濃度較高是，會造成水泥石的嚴(yán)重破壞。 防止水泥石腐蝕的措施 主要針對引起腐蝕破

34、壞的內(nèi)因采取措施， 根據(jù)使用環(huán)境條件，選用水泥品種，降低水泥石中 不穩(wěn)定組分的含量； 提高水泥石的密實(shí)度，減少腐蝕性介質(zhì)的通道，如 降低水灰比、摻加外加劑等； 表面防護(hù)處理，堵塞通道如：防腐涂層。 降低水泥石中 Ca(OH)2 的含量，對水泥的耐腐蝕性有什 么作用？為什么？ 降低水泥石中 Ca(OH)2 的含量，可以提高水泥的抵抗 化學(xué)腐蝕和軟水腐蝕的能力。因?yàn)椋瘜W(xué)和軟水腐蝕與 水泥石中的氫氧化鈣密切相關(guān)。 硅酸鹽水泥的應(yīng)用和存放 摻混合材的硅酸鹽水泥 一、水泥混合材 定義： 在水泥生產(chǎn)過程中，為改善性能、調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級 所加入的天然或人工礦物材料，均稱為水泥混合材料。 種類 ：活性、非活性兩

35、類 作用 ： 在水泥中主要其填充作用，調(diào)節(jié)強(qiáng)度等級、節(jié)省 能源、降低成本、增加產(chǎn)量、降低水化熱等。 1. 非活性混合材 定義： 與水泥礦物成分或水化產(chǎn)物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或化 學(xué)反應(yīng)很弱的混合材，為非活性混合材。 常見的有： 磨細(xì)石英砂、石灰石粉、粘土、慢冷礦渣 2. 活性混合材 定義具有水化活性的混合材。 活性組分 ： SiO2、Al2O3 常用品種 ：?；郀t礦渣煉鋼鐵的廢料、 火山灰質(zhì)粉末天然巖石和人工煅燒物、粉煤灰火電 廠的廢料 3. 活性混合材的作用 火山灰反應(yīng)： 稀釋作用 減少水泥中熟料礦物含量，降低水化熱； 減少水泥石中 Ca(OH)2 的含量。 超細(xì)粉末的密實(shí)填充效應(yīng) 二、活性混合

36、材水泥的共性 密度較小 2.70 3.10 。 早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度增長率高。 對養(yǎng)護(hù)溫濕度敏感，適合蒸汽養(yǎng)護(hù)。 水化熱較小。耐腐蝕性較好。 抗凍性、耐磨性不及硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。 三、活性混合材水泥的特性 礦渣水泥： 保水性差，泌水性大，干縮較大，耐熱性較 好。 火山灰水泥： 易吸水，易反應(yīng)，結(jié)構(gòu)較致密，抗?jié)B性和 耐水性較好，體積收縮較大，抗硫酸鹽能力較差。 粉煤灰水泥： 吸水能力弱，需水量較低，干縮性較小， 結(jié)構(gòu)致密，抗裂性較好。 復(fù)合水泥： 取決于所摻的混合材種類。 與普通水泥相比較，礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水 泥在性能上有哪些不同，并分析這四種水泥的適用和禁 用范圍。 礦

37、渣水泥保水性差、泌水性大。在施工中由于泌水而 形成毛細(xì)管通道及水囊，水分的蒸發(fā)又易引起干縮，影 響混凝土的抗?jié)B性、抗凍性及耐磨性。適用于高溫和耐 軟水、海水、硫酸鹽腐蝕的環(huán)境中； 火山灰質(zhì)水泥特點(diǎn)是易吸水，易反應(yīng)。在潮濕條件下 養(yǎng)護(hù)可以形成較多的水化產(chǎn)物，水泥石結(jié)構(gòu)比較致密， 從而具有較高的抗?jié)B性和耐久性。如在干燥環(huán)境中，所 吸收的水分會蒸發(fā)，體積收縮，產(chǎn)生裂縫，因而不宜用 于長期處于干燥環(huán)境和水位變化區(qū)的混凝土工程中，但 適宜于大體積和抗?jié)B要求的混凝土及耐海水、硫酸鹽腐 蝕的混凝土中； 粉煤灰水泥需水量比較低，干縮性較小，抗裂性較 好。尤其適用于大體積水工混凝土及地下和海港工程 中，但不適宜

38、抗碳化要求的混凝土中。 混凝土 1、定義： 混凝土是由膠結(jié)料和骨料混合、通過一定的工 藝成型后、硬化而成的復(fù)合材料。 膠結(jié)料是無機(jī)膠凝材料，或有機(jī)膠凝材料或二者的 復(fù)合。 水泥混凝土，通常簡稱混凝土，是由水泥漿膠結(jié)顆 粒骨料或骨料構(gòu)架而成的人造石材砼， 2、混凝土的種類 根據(jù) 表觀密度 ：普通混凝土 ( 2400kg/m3) ； 輕混凝土 ( 2600kg/m3) 。 根據(jù) 用途 (功能) ：普通混凝土；道路混凝土；防水混凝 土；耐熱混凝土；耐酸混凝土；防輻射混凝土；膨脹混 凝土；裝飾混凝土等。 根據(jù) 生產(chǎn)與施工方法： 商品混凝土、泵送混凝土 噴射混凝土、碾壓混凝土、擠壓混凝土、壓力灌漿混凝

39、土、預(yù)應(yīng)力混凝土、離心混凝土等。 3、混凝土的特點(diǎn) 耐久性能好；組分材料來源豐富，經(jīng)濟(jì)性好；容易成型 為任意形狀和尺寸的構(gòu)件；可大量利用工業(yè)廢料；可與 鋼材復(fù)合使用；性脆易裂，抗拉強(qiáng)度低；混凝土生產(chǎn)能 耗較低，維護(hù)費(fèi)用少。 4、混凝土理論與技術(shù)的歷史 5、土木工程對混凝土的基本要求 滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的強(qiáng)度要求，以保證構(gòu)筑物能 安全地承受各種設(shè)計荷載； 滿足混凝土施工所要求的和易性，以便硬化后能得 到均勻密實(shí)的混凝土； 具有與工程環(huán)境相適應(yīng)的耐久性，以保證構(gòu)筑物在 所處環(huán)境中服役壽命； 滿足經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的要求，能源與資源消耗低、環(huán)境 負(fù)荷少等。 6. 混凝土材料工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 原材料資源的保護(hù)

40、及再生利用；減少耗能大、污染環(huán) 境的硅酸鹽水泥消耗量，多利用工業(yè)廢料綠色化； 推進(jìn)混凝土科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，改善混凝土結(jié)構(gòu)物的耐 久性。 混凝土的組成材料與結(jié)構(gòu) （一）各組成材料的作用 水泥漿（水、水泥） 潤滑作用：與水形成水泥漿，賦予新拌混凝土以流動性 膠結(jié)作用：包裹在所有骨料表面，通過水泥漿的凝結(jié)硬 化，將砂、石骨料膠結(jié)成整體，形成固體 骨 料（石子、砂子） 廉價的填充材料，節(jié)省水泥用量、混凝土的骨架，減小 收縮，抑制裂縫的擴(kuò)展、傳力作用、降低水化熱、提供 耐磨性 水 混凝土中的拌和水有兩個作用 : 供水泥的水化反應(yīng)、賦予混凝土的和易性 剩余水留在混凝土的孔（空）隙中，使混凝土中產(chǎn)生 孔隙、對

41、防止塑性收縮裂縫與和易性有利、對滲透性、 強(qiáng)度和耐久性不利 外加劑 化學(xué)外加劑：改善混凝土的性能 緩凝劑 使水泥漿凝結(jié)硬化速度減慢； 促凝劑 使水泥漿凝結(jié)硬化速度減慢； 減水劑減少拌和需水量； 引氣劑在混凝土中引起封閉氣孔； 礦物摻合料：減少水泥用量，改善混凝土性能 粉煤灰、硅灰、礦渣 （二）硬化混凝土的結(jié)構(gòu) 宏觀上，混凝土是一個砂、石顆粒狀骨料分布在水泥石 中形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，主要由三相構(gòu)成： 砂、石骨料是混凝土的骨架分散相； 水泥石是混凝土的基體相連續(xù)相； 骨料與水泥石間的過渡區(qū)界面相。 1. 混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 多物相、多孔性復(fù)合體 水泥石與砂石骨料均是多物相、多孔性材料 固體顆粒堆聚體 混

42、凝土結(jié)構(gòu)是一個各種尺寸的顆粒堆聚體，砂石顆粒 堆積成骨架，水化物與水泥顆粒堆積成水泥石 復(fù)雜與非勻質(zhì)性 骨料種類不一，形狀與尺寸不等，分布不均； 水泥石組成與結(jié)構(gòu)不均； 薄弱過渡區(qū) （ 厚度約 1050m）的存在 非固定與可變性 水泥石和過渡區(qū)的組成與結(jié)構(gòu)是隨時間、溫度與濕 度環(huán)境不斷變化著的。 2. 混凝土的結(jié)構(gòu)要素 各種尺寸固體顆粒分布的均勻性；各種固體顆粒堆積的 密實(shí)性；固體顆粒的總表面積；總孔隙率與界面孔隙 率；孔隙特征與孔徑分布 3. 混凝土結(jié)構(gòu)的影響因素 骨料的種類與體積含量 碎石：表面粗糙、針片狀多，需漿量大，界面粘結(jié)好； 卵石 （ 礫石 ） ：表面光滑、針片狀少，需漿量小，但界

43、面 粘結(jié)差。 骨料的粒徑與級配：水泥用量、水灰比、施工工藝、養(yǎng) 護(hù)條件 4. 理想的混凝土結(jié)構(gòu) 密實(shí)： 較大顆粒堆聚所留下的孔隙由較細(xì)顆粒填充，較 細(xì)顆粒堆聚所留下的孔隙由更細(xì)顆粒所填充 ; 密實(shí)度最大或總孔隙率最小時，固體顆粒的總比表面積 最小 ; 界面致密。 均勻 ： 各種物相分布均勻 （三）混凝土用骨料 1. 骨料的定義與用途 骨料是巖石類材料 骨料在土木工程中的應(yīng)用：水泥混凝土、瀝青混凝土、 道路基礎(chǔ)、鐵路道渣、砂漿 每年用量約為 20 億噸 混凝土中的骨料 經(jīng)濟(jì)上：在不影響混凝土性能的條件下，在混凝土中盡 可能多地加入骨料，以降低混凝土的成本；骨料可提供 混凝土很好的穩(wěn)定性和比水泥石

44、更好的耐久性。 混凝土中骨料的基本要求 具有良好的顆粒級配，使堆積空隙率小，顆?？偙缺砻?積較小，以減少水泥漿用量； 骨料顆粒表面干凈，以保證與水泥漿有良好的粘結(jié)力； 含有害雜質(zhì)少，不得含有影響水泥凝結(jié)硬化和后期混凝 土耐久性的成分； 具有足夠的強(qiáng)度和堅固性，以保證起到骨架和傳力作 用。 2、骨料的種類 按照骨料粒徑 粗骨料：粒徑大于 4.75mm的巖石顆粒，如卵石、碎石 細(xì)骨料：粒徑小于 4.75mm的巖石顆粒，如河砂、山砂、 海砂 按照骨料的密度 普通骨料：堆積密度在 15201680kg/m3 的骨料 密度在 2500 2700kg/m3 輕骨料： 堆積密度 1120kg/m3 的骨料

45、密度在 1000kg/m3 重骨料： 堆積密度 2080kg/m3 的骨料 密度在 3500 4000kg/m3 按照骨料來源分為： 天然巖石骨料：由天然巖石組成的骨料，如砂、卵石、 碎石等。 按照巖石的主要成分分為：氧化硅礦物、碳酸鹽礦物、 氧化鐵礦物、硫化物礦物、粘土礦物等。 人工骨料： 熱加工骨料：膨脹頁巖、膨脹蛭石等； 工業(yè)副產(chǎn)物：礦渣、鐵渣、粉渣等； 再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土磚等。 3、骨料的特性及其影響 （ 1）骨料的密度、表觀密度與堆積密度 （ 2）骨料的含水狀態(tài) 骨料含水有四種狀態(tài)： 完全干燥 骨料表面及內(nèi)部完全不含水； 氣干 骨料表面完全不含水，而內(nèi)部可能含小量水； 飽

46、和面干 骨料的表面干燥而顆粒內(nèi)部的孔隙含水飽 和，此時的含水率為飽和面干吸水率。 含水濕潤 骨料表面吸附水且濕潤 對應(yīng)的含水量：吸水量；有效吸水量；表面含水量。 骨料含水量的影響 骨料的含水率以骨料的干質(zhì)量為基數(shù)計算。 計算混凝土配合比時，應(yīng)扣除骨料所含的水。 骨料在飽和面干狀態(tài)時，既不會從混凝土中吸水， 也不會給出水。所含的水對混凝土無有害作用。 濕潤狀態(tài)下的自由水將成為混凝土拌和水的一部 分，影響混凝土的和易性、強(qiáng)度和耐磨性。 （3）表面特征與形狀對混凝土性能的影響 表面粗糙和針片狀顆粒需要更多的水泥漿，影響混 凝土的成本。 影響新拌混凝土的和易性，表面光滑且等徑顆粒易 于流動，而粗糙且針

47、片狀顆粒不易流動。 影響混凝土中界面區(qū)的結(jié)合力，粗糙表面骨料與水 泥漿的界面結(jié)合力較大。 影響混凝土的強(qiáng)度 骨料表面越粗糙，與水泥漿接觸面越大，混凝土強(qiáng) 度越高； 針片狀骨料使混凝土強(qiáng)度低于圓形骨料； 大粒徑骨料使混凝土強(qiáng)度低于小粒徑骨料 （4）骨料的有害雜質(zhì) （5）堿骨料反應(yīng) 定義：骨料中的活性 SiO2 與水泥中的 Na、 K等堿金 屬離子間的形成堿硅酸鹽凝膠的化學(xué)反應(yīng)； 危害 ： 在骨料與水泥石的界面產(chǎn)生的堿硅酸鹽凝膠吸 水后體積膨脹，導(dǎo)致水泥石開裂； 原因： 水泥中的含堿 （Na2O、K2O）量 0.6% 骨料中含有活性 SiO2 ； 檢驗(yàn)方法： 砂漿棒法，膨脹率 0.10%。 （6）

48、骨料的粒徑及其分布 顆粒級配： 指的是大小粒徑的骨料顆粒的互相搭配的比 例情況不同粒徑顆粒的分布。 粗細(xì)程度： 指的是不同粒徑細(xì)骨料混合在一起的總體粗 細(xì)程度平均粒徑大小。 最大粒徑： 指的是粗骨料公稱粒級的上限允許最大值 骨料粒徑及其分布 粗骨料：最大粒徑與顆粒級配； 細(xì)骨料：細(xì)度模數(shù)與顆粒級配。 骨料粒徑與顆粒級配影響骨料堆積孔隙 顆粒級配合理可減少堆積孔隙； 單一粒徑越大，堆積孔隙越多。 粒徑及其分布影響的混凝土性能 混凝土的用水量；混凝土的水泥用量；新拌混凝土的 和易性；混凝土的微裂縫 （7）骨料的堅固性與強(qiáng)度 骨料的堅固性： 骨料不因干 / 濕循環(huán)或凍 / 融循環(huán)等氣候 變化而產(chǎn)生體

49、積變化導(dǎo)致混凝土的劣化。 骨料的堅固性取決于孔隙率、裂縫和雜質(zhì)。 粗骨料的強(qiáng)度對混凝土強(qiáng)度有一定影響，要求骨料強(qiáng)度 是混凝土配制強(qiáng)度的 1.5 倍。 1）砂子的顆粒級配與粗細(xì)程度 細(xì)度模數(shù) Mx 細(xì)度模數(shù)表征砂的粗細(xì)程度，可以理解為質(zhì)均粒徑，由 篩分法測定。 細(xì)度模數(shù)越大，骨料越粗，根據(jù)細(xì)度模數(shù)將砂分為： 細(xì)砂（ 2.21.6 ）；中砂（ 3.02.3 ）；粗砂 （3.73.1 ）。 級配曲線 級配曲線表示不同粒徑砂的顆粒搭配情況； 根據(jù)級配曲線分為三個區(qū)：、； 級配間接反映了砂顆粒的堆積密度。 細(xì)度模數(shù)相同，級配不一定相同；但級配相同，細(xì)度模 數(shù)一定相同。 2）石子的顆粒級配 石子的級配有連

50、續(xù)級配和間斷級配兩種： 連續(xù)級配 要求顆粒尺寸由大到小連續(xù)分級，每一級骨 料都占有適當(dāng)比例，這種級配較好； 間斷級配 是人為地剔除骨料中的某些粒級，造成粒級 的間斷，大粒徑骨料間的空隙由比其小幾倍的小粒徑顆 粒填充，從而降低堆積空隙率。 石子的顆粒級配也用 篩分法 測定。 1）砂子的堅固性 定義 ： 砂在氣候、環(huán)境變化或其它物理因素作用下抵抗 碎裂的能力。 測試方法 ：用硫酸鈉溶液浸泡檢驗(yàn)，試樣經(jīng) 5 次循環(huán)后 其質(zhì)量損失率作為其評價指標(biāo)。 測試原理 ：硫酸鈉 在砂的孔隙中結(jié)晶時 將產(chǎn)生體積膨脹，使砂內(nèi)部產(chǎn)生作用于孔壁的應(yīng)力，如 堅固性不好將會使砂碎裂。 2）石子的強(qiáng)度與堅固性 強(qiáng)度： 一般以

51、碎石或卵石的立方體強(qiáng)度或壓碎指標(biāo)來表 示。 立方體強(qiáng)度 用的立方體 （ 或 的圓柱體 ） 巖石試件，吸水飽和后測定的試件 抗壓強(qiáng)度。 壓碎指標(biāo)： 將氣干狀態(tài)下 1020mm的石子，按一定方法 裝入特制的圓柱筒內(nèi)，在 160300s 內(nèi)加荷至 200kN，卸 荷后稱取試樣質(zhì)量（ G），然后用孔徑為 2.5mm的篩進(jìn)行 篩分，稱取試樣的篩余量（ G1）。 壓碎指標(biāo) = （G- 堅固性： 可直接用凍融循環(huán)或硫酸鹽溶液進(jìn)行快速檢驗(yàn) 石子的堅固性。 4. 混凝土用砂的技術(shù)要求 混凝土用砂的級配曲線一般應(yīng)在區(qū)，以中砂為宜。 有害雜質(zhì)含量 符合國家標(biāo)準(zhǔn) （GB/T14684-2001） 的要 求。 堅固性

52、質(zhì)量損失率 。 表觀密度應(yīng)大于 2500kg/m3 ，堆積密度應(yīng)大于 1350kg/m3 , 空隙率應(yīng)小于 47。 經(jīng)堿 -骨料反應(yīng)檢驗(yàn)后，應(yīng)無裂縫、酥裂、膠體外溢 等現(xiàn)象。 5. 混凝土用石子的技術(shù)要求 最大粒徑 Dmax要求： 中等強(qiáng)度的混凝土的最大粒徑應(yīng) ； 高等級混凝土應(yīng) 。 對于鋼筋混凝土， 結(jié)構(gòu)斷面尺寸的 1/4 、板厚的 1/2 ，或鋼筋間最小凈距的 3/4 。 巖石強(qiáng)度與混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級之比不應(yīng)小于 150%； 顆粒級配 符合 JGJ53-92 規(guī)定。 有害雜質(zhì)含量 應(yīng)符合表 4-4 的規(guī)定 （二） 水泥漿 1. 水 泥 水泥品種的選擇依據(jù) 工程性質(zhì)及所處的環(huán)境；施工條件；混

53、凝土的強(qiáng)度等 級。 若用高強(qiáng)度等級水泥配制低強(qiáng)度等級混凝土，雖然滿足 強(qiáng)度要求的水泥用量少，但難以滿足混凝土的和易性和 耐久性的要求， 不可取 。 若用低強(qiáng)度等級水泥配制高強(qiáng)度等級混凝土，滿足強(qiáng)度 要求的水灰比會很小，其和易性難以滿足施工要求， 也 不可取。 2. 水 一般河水、可飲用水，均可用來配制混凝土； pH值小于 4 的以及硫酸鹽含量（ SO3）超過 1%的水 不能用于配制混凝土； 海水不允許用來配制鋼筋混凝土； 含有對水泥水化有害的有機(jī)雜質(zhì)的水不能用來拌制 混凝土。 3. 礦物摻合料和化學(xué)外加劑 礦物摻合料；化學(xué)外加劑 3.3 新拌混凝土的性質(zhì) (一 ) 混凝土拌合物的和易性 工程施

54、工要求混凝土拌合物具有哪些性能？ 流動性，便于澆灌與填充模具； 均勻性，骨料在水泥漿中分布均勻，水泥顆粒在水中分 布均勻；保水性，水不泌出、離析。 良好性能的標(biāo)志： 運(yùn)輸中不易分層離析；澆灌時容易搗實(shí)或自密實(shí)；成型 后表面容易修正。 1. 和易性的含義 和易性： 混凝土拌合物便于施工并能獲得均勻、密實(shí)混 凝土的一種綜合性能，包括： 流動性： 反映混凝土拌合物在自重或施工機(jī)械振搗作 用下流動的性能，取決于拌和物的稠度。 粘聚性： 反映混凝土拌合物的抗離析、分層的性能。 保水性： 指混凝土拌合物保持水分不易析出的能力。 分層離析與泌水現(xiàn)象及其危害 分層離析 現(xiàn)象：粗骨料從混凝土的水泥砂漿中分離出來

55、的傾向， 與拌和物的粘聚性有關(guān)。 危害：分層離析將導(dǎo)致硬化后的混凝土產(chǎn)生蜂窩和麻 面，影響均勻性。 泌水 現(xiàn)象：混凝土中粗骨料下沉、水分上升直到表面，這種 現(xiàn)象叫泌水，與拌和物的保水性有關(guān)。 危害：泌水導(dǎo)致混凝土中粗骨料和水平鋼筋下方形成水 囊和水膜，降低骨料或鋼筋與水泥石的粘結(jié)力；表面還 會形成酥松層等。 和易性不良的混凝土拌合物，施工后會出現(xiàn)什么情況？ 答：填充不密實(shí)，產(chǎn)生蜂窩、麻面、空洞等缺陷；表面 出現(xiàn)疏松層，粗骨料顆粒和水平鋼筋的下面會出現(xiàn)水囊 或水膜等，界面結(jié)構(gòu)不密實(shí)；造成組成不均勻，上層水 泥漿多于底層，下層骨料多于上層，表面水泥漿中含水 量多于內(nèi)部。 為什么混凝土拌合物會出現(xiàn)和

56、易性不良？ 答：混凝土拌合物由固相與液相組成，二者的比例不當(dāng) 影響拌合物的和易性；固相與液相的密度相差較大，而 且骨料粒徑較大，容易在自重作用下，發(fā)生層析； 2. 和易性的測定與評價 和易性是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)指標(biāo)，確切評定較困難，具 有不確定性。 測定：以測定其流動性為主，輔以對其粘聚性和保水性 的觀察，然后根據(jù)測定和觀察結(jié)果，綜合評價其和易 性。 GB/T50080 2002 規(guī)定，混凝土拌合物的和易性用 兩種流動性指標(biāo)評價： 塑性混凝土的流動性用坍落度或坍落擴(kuò)展度表示； 干硬性混凝土用為維勃稠度表示。 坍落度試驗(yàn) 測出坍落度后，用搗棒輕輕敲擊混凝土錐體的側(cè)面， 看它是否保持整體向下坍落或發(fā)

57、生局部的出然崩落，由 此判斷其粘聚性是否合格； 觀察混凝土錐體下方是否有水分析出，由此判斷其保 水性是否合格。 由此兩方面觀察和坍落度測量即可判斷混凝土拌和物 和易性是否合格。 為什么坍落度筒法能反映塑性混凝土拌合物的和易性？ A 、坍落度反映了拌合物在自重力作用下的流動性； B 、拌和物圓錐體在敲擊下，是否崩落反映了粘聚性； C 、拌和物圓錐體下方是否有水泌出，反映了保水性。 維勃稠度反映的是混凝土拌和物的什么性能？ 維勃稠度法適用于 Dmax小于 40mm，維勃稠度在 530s 之間的混凝土拌和物稠度的測量。 主要反映了混凝土拌和物在振動力作用下的流動性和 充模性。 3. 影響和易性的主要

58、因素 基本原理 拌合物的和易性包括其流動性、粘聚性和保水性。 流動性主要取決于水泥漿量和水泥漿的稠度，水泥 漿愈多，流動性愈大，水泥漿愈稠，不利于流動性； 拌合物中：骨料的表觀密度水泥漿的表觀密度， 若骨料向下的重力顆粒間內(nèi)摩阻力時，則可避免骨料 下沉； 內(nèi)摩阻力與水泥漿的粘度、骨料的表面狀態(tài)和水泥 漿用量有關(guān)； 拌合物中的水分為自由水和顆粒表面吸附水，自由 水的多少取決于用水量和顆粒的總表面積。若用水量較 少，總表面積愈大，則保水性越好； 顆?？偙砻娣e與骨料級配、砂用量 ( 砂率 ) 和水泥用 量及水泥細(xì)度等有關(guān)。 (1) 水泥漿與骨料的相對用量的影響 水泥漿是混凝土拌和物產(chǎn)生流動的決定因素

59、。 水泥漿包裹在骨料的表面，在骨料間起潤滑作用產(chǎn)生滾 珠效應(yīng)，減小了骨料顆粒間的內(nèi)摩阻力。所以，水泥漿 用量愈多，流動性愈好，拌和物的坍落度增大，同時還 增大了拌和物的粘聚性。 水泥漿用量較小，相對骨料用量較大，水泥漿不足以包 裹骨料表面形成潤滑層，骨料間的摩擦力較大，拌和物 不易流動，坍落度減小。 問題：水泥漿用量越多越好嗎？ NO ；增加水泥漿用量，就增加了骨料表面包裹層的 厚度，增大了潤滑作用，這有利于拌和物的和易性； 但水泥漿過多，超過了骨料表面包裹層所需的量， 則不僅使拌和物的流動性無明顯增加，而且會出現(xiàn)流淌 和泌水現(xiàn)象，同時會造成水泥漿的浪費(fèi)，是不利的。 (2) 水泥漿的塑性 (稠

60、度 )的影響 水泥漿是由水泥和水組成，其塑性 (稠度 )取決于下列因 素：水灰比、水泥品種與細(xì)度 1) 水灰比的影響 水灰比是混凝土拌和物中用水量與水泥用量的比值： W/C =用水量 (W)/ 水泥用量 (C) 水灰比的大小反映水泥漿的稀稠程度 (稠度 )。 在水泥漿用量一定時，增大水灰比，水泥漿變稀，粘聚 性降低，顆粒間內(nèi)摩阻力減小，流動性會有所增大； 但水灰比過大，水泥漿太稀，保水性變差，會導(dǎo)致混凝 土拌和物出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。 2) 水泥品種與細(xì)度的影響 基本原理： 水泥品種不同，水泥顆粒的密度不同，當(dāng)水泥用量相同 時，密度較大的水泥，其同樣質(zhì)量的水泥顆粒的數(shù)量較 小，水泥顆粒的總表面積就小，