建筑材料思考题1

思考题3-1硬化的水泥石中，水泥熟料颗粒是否完全水化？

?水泥的水化和凝结硬化是从水泥颗粒表面开始，逐渐往水泥颗粒的内核深入进行的。

?开始时水化速度快，水泥的强度增长也较快；但由于水化不断进行，堆积在水泥颗粒周围的水化物不断增多，阻碍水和水泥未水化部分的接触，水化减慢，强度增长也逐渐减慢，但无论时间多久，水泥颗粒的内核很难完全水化。

?因此，在硬化水泥石中，同时包含有水泥熟料的水化产物、未水化的水泥颗粒、孔隙、自由水和吸附水，它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之改变。思考题3-2 为什么在生产水泥时既要掺入石膏，又要限制水泥中三氧化硫含量?

?水泥生产时掺入适量石膏，主要是石膏与熟料矿物铝酸三钙C3A起反应，生成钙矾石，钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，控制了水泥的水化反应速度，调节凝结时间。

?如不掺入石膏或石膏掺量不足时，水泥熟料中的C3A遇水后，水化反应的速度很快，会使水泥发生瞬凝或急凝现象。为了延长凝结时间，方便施工，在生产水泥时要加入适量石膏。

?若水泥中三氧化硫含量太大，水泥硬化后，在有水存在的情况下，硫酸盐还会继续与固态的水化铝酸钙反应，体积增大，引起水泥石的开裂，引起水泥体积安定性不良。为此，需要限制水泥中三氧化硫含量。

思考题3-3 今有A、B两类硅酸盐水泥熟料，其矿物组成列于下表，试分析以下两种水泥性能有何差异?为什么?

?答：由A组硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度发展速度、水化热、28d的强度均高于由B组硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥，但耐腐蚀性则低于由B组硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。

?出现上述差异的主要原因是A组熟料中，CS和CA的含量均高于B组熟料，因而出现了上述性能上的差异。

思考题3-4四种白色粉末为生石灰粉、石灰石粉、建筑石膏和白水泥，其标签已经脱落，如何辨别？

?鉴别这四种白色粉末的方法很多，主要是根据四者的特性来加以区别。取相同质量的四种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。

?其中放热量最大的是生石灰粉；

?在5-30分钟内凝结硬化并具有一定强度的是建筑石膏；

?在45min-12h内凝结硬化的为白色硅酸盐水泥；

?加水后无任何反应的为白色石灰石粉。

思考题3-5 如何控制施工中进场水泥的质量?

?对施工中使用的水泥应优先采用旋窑生产的合格产品，如立窑生产的水泥，应认真

检验其组成及主要指标后使用；

?对进场水泥在检验生产厂家的试验报告和质量保证书时，重点察看氧化镁、三氧化硫含量及凝结时间、强度和安定性指标，在出厂合格证齐全和化验单符合相应标准基础上，还必须核验进场水泥是否与质量保证书相符合，包装标志是否齐全，水泥是否错进或混进，有否受潮结块现象。

?在认真检查合格后，按批次抽样送检，检验项目全部合格后方准予拌制混凝土。

?我国一些地区实施水泥准用证制度，这是对限制外来水泥进入、保护本地产水泥用于工程的宏观控制，它并不能替代出厂水泥100％合格，进入现场的水泥仍必须进行检查。

?同时，还应根据工程的特点和所处的环境条件综合考虑选择水泥；还要注意，不同生产厂家出厂的相同强度等级的水泥不得混用。

思考题3-6 硬化的水泥石中，水泥熟料颗粒是否完全水化？

?水泥的水化和凝结硬化是从水泥颗粒表面开始，逐渐往水泥颗粒的内核深入进行的。

?开始时水化速度快，水泥的强度增长也较快；但由于水化不断进行，堆积在水泥颗粒周围的水化物不断增多，阻碍水和水泥未水化部分的接触，水化减慢，强度增长也逐渐减慢，但无论时间多久，水泥颗粒的内核很难完全水化。

?因此，在硬化水泥石中，同时包含有水泥熟料的水化产物、未水化的水泥颗粒、孔隙、自由水和吸附水，它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之改变。思考题3-7 引起水泥安定性不良的原因有哪些?如何检测?

?安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。

?当水泥浆体硬化过程发生了不均匀的体积变化，会导致水泥石膨胀开裂、翘曲，即安定性不良。安定性不良的水泥会降低建筑物质量，甚至引起严重事故?引起水泥安定性不良的原因有三个：①熟料中游离氧化镁过多。水泥中的氧化镁(MgO)在水泥凝结硬化后，会与水生成Mg(OH)2。该反应比过烧的氧化钙与水的反应更加缓慢，且体积膨胀，会在水泥硬化几个月后导致水泥石开裂。

?②石膏掺量过多。当石膏掺量过多时，水泥硬化后，在有水存在的情况下，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙(俗称钙矾石，简写成AFt)，体积约增大1．5倍，引起水泥石开裂。

?③熟料中游离氧化钙过多。水泥熟料中含有游离氧化钙，其中部分过烧的氧化钙CaO 在水泥凝结硬化后，会缓慢与水生成Ca(OH)2。该反应体积膨胀，使水泥石发生不均匀体积变化。

?上述物质均在水泥硬化后开始或继续进行水化反应，其反应产物体积膨胀而使水泥石开裂，甚至引起严重质量事故。

思考题3-8 某些安定性不合格的水泥，在存放一段时间后变为合格，为什么?

?某些安定性轻度不合格的水泥，一般是因为水泥磨制后的存储时间较短，残存的游离氧化钙未完全水化消解所致。

?这些水泥在空气中放置2～4周以上，水泥中的部分游离氧化钙可吸收空气中的水蒸气而水化(或消化)，即在空气中存放一段时间后由于游离氧化钙的含量减少，其膨胀作用减小或消除，因此该水泥的体积安定性有可能由轻度不合格变为合格。

?必须注意的是，这样的水泥在重新检验并确认所有性能均符合要求后方可按照标定的强度等级使用。当然，并不是说，安定性不合格的水泥存放一段时间后都会变合格。

思考题3-9 新出厂的水泥能否立刻使用?

?新出厂的水泥不宜立即使用，主要有两个问题：

?一是因为新出厂的水泥温度一般较高(可达50～100％以上)，这不仅影响混凝土的工作性，还易产生温缩裂缝；

?二是需检验合格。因若水泥中残存的游离氧化钙未消解，还可能会引起水泥安定性不良。一些立窑水泥需存放一段时间才使水泥安定性合格。

?思考题3-11 为什么流动的软水对水泥石有腐蚀作用?

?水泥石中的绝大部分是不溶于水的，其中的氢氧化钙溶解度也很低，在一般的水中，水泥石表面的氢氧化钙和水中的碳酸氢盐反应，生成碳酸钙，填充在毛细孔中，并覆盖在水泥石的表面，对水泥石起保护作用。因此，水泥石在一般水中是难以腐蚀的。

?思考题3-11 为什么流动的软水对水泥石有腐蚀作用?

?但水泥石长期与雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水等含碳酸氢盐少的软水相接触，会溶出氢氧化钙。

?在静水及无水压的情况下，溶出的氢氧化钙在水中很快饱和，溶解作用会中止，溶出将只限于表层，对水泥石影响不大。

?如果有流水及压力水作用，氢氧化钙不断溶解流失，而且由于水泥石中碱度的降低还会引起其它水化物的分解溶蚀，使水泥石进一步破坏，以致全部溃裂。此为软水侵蚀，又称溶出性侵蚀。

思考题3-12为何矿渣水泥、火山灰水泥的耐腐蚀性优于硅酸盐水泥？

?这是因为矿渣水泥、火山灰水泥的熟料含量较少，故水化后生成的易受腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙较少，再加上矿渣和火山灰等活性混合材与熟料的水化产物氢氧化钙发生反应，即发生“二次水化”，生成水化硅酸钙等水化产物，使水泥石中的氢氧化钙含量大为降低，而氢氧化钙的耐腐蚀性较差。

?另一方面，二次水化形成较多的水化产物使水泥石结构更为致密，亦提高了水泥石的抗腐蚀能力。

思考题3-13 为什么生产硅酸盐水泥时掺适量石膏对水泥不起破坏作用，而硬化水泥石遇到硫酸盐溶液的环境时生成的石膏就有破坏作用?

?答：硫酸盐对水泥石有腐蚀作用，是因为膨胀性产物高硫型水化硫铝酸钙是在变形能力很小的水泥石内产生的，故可以把水泥石胀裂。

?生产水泥时掺入的适量石膏也会和水化产物C AH 反应生成膨胀性产物高硫型水化硫铝酸钙，但该水化产物主要在水泥浆体凝结前产生，凝结后产生的较少。但此时由于水泥浆还未凝结，尚具有流动性或可塑性，因而对水泥浆体的结构无破坏作用。

并且硬化初期的水泥石中毛细孔含量较高，可以容纳少量膨胀的钙矾石，而不会使水泥石开裂，因而无破坏作用，只起到了缓凝的作用。

?若生产时掺入的石膏过多，在水泥凝结硬化后还继续产生高硫型水化硫铝酸钙，此时对水泥石将有破坏作用。

思考题2-1 普通石膏浮雕板用于厕所、浴室为何易出现发霉变形?如何改善其耐水性?

?厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有较强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，石膏晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发霉。

?建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用。欲改善其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其他含活性SiO2、A1203及CaO的材料，如粉煤灰、石灰。

掺入有机防水剂亦可改善石膏制品的耐水性。

思考题2-2 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？

?解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：

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

?（2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。

?（3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。并且无有害气体产生。

?（4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。

?在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差, 所以不适用于室外使用。

思考题2-3 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。

思考题2-4 古代的石灰浆经检测强度甚高。有人说古代的石灰质量优于现在石灰。此说法对否?

?石灰水化后逐渐凝结硬化，主要包括下面两个过程：干燥结晶硬化过程和碳化过程。

?由于碳化作用主要发生在与空气接触的表层，且生成的CaCO3膜层较致密，阻碍了空气中C02的渗入和碳化作用的深入，也阻碍了内部水分向外蒸发，因此硬化缓慢，硬化初期强度低。硬化石灰浆体的主要成分是氢氧化钙，经长时间与空气中CO2接触反应，生成CaCO3强度提高。

?古代的石灰浆经检测强度甚高并非古代的石灰质量优于现在的石灰，而是随着时间的推移，石灰的碳化反应较为深入和彻底，表现为强度甚高。

思考题2-5 为什么砂石堆要远离石灰堆?

?砂石堆要远离石灰堆主要原因是防止生石灰混入砂石堆。因为生石灰水化为熟石灰，会放热和体积膨胀。

?若砂石堆混入生石灰，轻则影响混凝土的水化及强度，重则使混凝土开裂。特别是混入生石灰块，问题就更为严重了。

思考题2-6 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？

?解：通常使用的水玻璃都是Na2O·nSiO2的水溶液，即液体水玻璃。

?一般而言，水玻璃的模数n越大时，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性越好。其主要原因是硬化时析出的硅酸凝胶ｎSiO2·mH2O较多。

?水玻璃的模数n为氧化硅和氧化钠的分子比。同一模数的水玻璃，密度越大，则其有效成分Na2O·nSiO2的含量越多，硬化时析出的硅酸凝胶也多，粘结力愈强。

?然而，如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于粘度过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的性质，故不宜过大。