习题与思考题参考答案(2)

第5章水泥

1、 凡由硅酸盐水泥熟料、0%-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制得的 水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。不掺混合材料的称为I 型硅酸盐水泥

(P-I)、掺混合材料的称为n 型硅酸盐水泥(p ・n)。

2、 主要矿物成分有硅酸三钙 GS 、硅酸二钙GS 、铝酸三钙CA 、铁铝酸四钙CAF 。 它们的主要特性见下表。

3、 由甲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、 28天 时的强度均高于由乙组硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥，但耐腐蚀性则低于 由乙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甲组熟料中 C 3S 和C 3A 的含量均高于乙组熟料， 因而出现了上述性能上的差异。

4、 硅酸盐水泥的水化产物有水化硅酸钙 GSH 、水化铁酸钙CFH 氢氧化钙CH 水化铝酸钙 GAH 或OAH 2、水化硫铝酸钙 GASH 2或GASH 2。

水化硅酸钙和水化铁酸钙为凝胶体，其余为晶体。

5、 掺适量石膏的目的是为了延缓水泥(GA )的凝结时间，即为了缓凝。

掺量少，不足以抵制GA 的水化速度，起不到缓凝的作用；但掺量过多，一是 石膏的促凝、二是影响到水泥的体积安定性。所以掺量要适量。

6、 一是内在因素：

(1) 熟料矿物组成。GA 、GS 含量高，则凝结硬化快。

(2) 石膏掺量。要适量，要在熟料充分冷却后掺入。 (3) 水泥细度。细，水化快、水化程度高，凝结硬化快。

二是外界条件的影响：

(1)养护时间(龄期)。时间越长，水泥水化越充分、硬化程度越高、强度 越高。硬化速度尤以早期为快。

口 量

（2）温度、湿度。温度升高，水泥水化反应加速，凝结硬化加快、强度增长快。温度的影响主要对水化的初始阶段影响达，对后期影响不大，但温度过高时，对后期水化不利。湿度越大，水泥的水化越易进行、凝结硬化越充分、强度越高。

7、水泥石是硬化后的水泥浆体，是由凝胶体（凝胶和晶体）、未水化颗粒内核、毛细孔隙等组成的。

随时间的增长，水泥石中凝胶体的数量增加，未水化颗粒内核和毛细孔的数量减少，即水泥石的强度增加。

8、硅酸盐水泥与水拌合后，熟料颗粒与水产生水化反应。在拌合的初期，即硬化初期，由于熟料与水的接触充分，且水化产物的浓度较小，数量也较少，故水化速度迅速，单位时间内生成的水化产物数量多，因而凝结硬化快、水化热多。在硬化的后期，由于水化产物数量多，且浓度高从而对未水化颗粒内核与水的接触、反应及水化产物的扩散均起到阻碍作用，因而水化的速度慢，单位时间内出现的水化产物的数量减少，即水化放热量减小、硬化速度减慢。所以，在保证有适宜的温度、湿度的情况下，水泥的强度发展为早期增长快，主要集中在28 天以内，特别是3 天或7 天以内，而后期增长慢。在几年、甚至十几年或几十年后，强度仍有缓慢的增长。

9、水泥的体积安定性是指水泥浆在硬化过程中体积变化的均匀程度。若体积变化不均匀（出现部分组成膨胀），出现了膨胀裂纹或翘曲变形则称为体积安定性不良。

体积安定性不良的原因是：（1）水泥中含有过多的游离氧化钙或游离氧化镁；

（2）石膏掺量过多。

游离氧化钙或游离氧化镁属严重过火石灰，熟化速度相当慢，它们在水泥硬化后，慢慢吸水进行熟化反应，体积膨胀，从而使水泥石或混凝土破坏。

过多的石膏会在水泥石硬化后，继续与水泥的水化产物水化铝酸钙反应，生成水化硫铝酸钙，此晶体在形成时体积会膨胀1.5 倍，从而导致水泥石的破坏。

体积安定性不良的水泥，会出现膨胀性裂纹使混凝土或水泥制品开裂、甚至完全破坏；使混凝土或水泥制品产生翘曲变形，从而造成结构破坏。因而体积安定性不良的水泥为废品，工程中严禁使用。

利用沸煮法来检验，分有试饼沸煮法和雷氏夹法二种。沸煮法的试饼如没有出现弯曲或开裂，则体积安定性合格，反之，为不合格。沸煮法仅能检验游离氧化钙的危害。游离氧化镁和过量石膏往往不进行检验，而由生产厂控制二

者的含量，并低于标准规定的数量。某些体积安定性轻度不合格或略有些不合格的水泥（特别是刚出厂的立窑生产的水泥），在空气中放置时，水泥中的部分游离氧化钙可吸收空气中的水蒸汽而水化（或消解），即在空气中存放一段时间后，由于游离氧化钙的膨胀作用被减小或消除，因而水泥的体积安定性可能由轻度不合格变为合格。一般放置时间至少需在2-4周以上。

必须指出，在重新检验并在体积安定性合格时方可使用，若在放置一段时间后体积安定性仍不合格，则仍然不得使用。安定性合格的水泥也必须重新标定水泥的标号，按规定的标号值使用。

10、影响硅酸盐水泥水化热的因素主要有硅酸三钙GS、铝酸三钙GA的含量以及水泥的细度。C3S和C3A的含量越高，水泥的水化热越高；水泥的细度越大（即筛余或粒径越小），放热速度越快。

水化热高的水泥不得在大体积混凝土工程使用，否则会使混凝土的内部温度大大超过外部（体积大，内部水化热不易扩散，使内部温度升高，温度高使水泥的水化速度加快，从而放出更多的水化热），从而引起较大的温度应力，使混凝土产生众多裂纹，严重降低混凝土的强度和其它性能。但水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能加快早起强度增长，使抵御初期受冻的能力提高。

11、硅酸盐水泥的标号是采用规定的胶砂比（水泥：标准砂为 1 ：3）、水灰比（0.5 ）,在规定的成型条件下制得标准尺寸（40mM 40mM 160mm的试件，以标养条件下（边模在20 ± 2 C,相对湿度大于90%的空气中养护一天，

天以

后脱模，在温度是20± 1C的水中）养护3天、28天时的抗压和抗折强度

来确定的。

12、因水泥石中的氢氧化钙Ca（OH〉可以微溶于水（在静止的水中，水溶液会很快饱和，氢氧化钙不再溶解，影响不大），但当水泥石遇到流水或具有压力的软水时，水泥石中的Ca（OH＞可以被流水或压力水不断地溶解并随水流失，从而引起水泥石孔隙率增加，并且Ca（OH＞浓度的降低会造成某些水化产物分解，即引起水泥石强度下降。所以流动的软水或具有压力的软水，对水泥石有腐蚀作用。

当水泥石与含有CO的水接触时，会发生下述反应：

Ca（OH）2+ CO + HS CaC聊HO

当CO的浓度较低时，CaCO为稳定相，反应到此结束，即CO浓度低时对水泥石无腐蚀作用。

当CO的浓度较高时，上述反应生成的CaCO为不稳定相，还可发生下述反应：CaCO 3＋CO2＋H2O Ca(HCO3) 2

即当CQ浓度较高，超过平衡浓度时，则CaCO转变为易溶的Ca(HCO2,从而使水泥石中的CaQHl不断溶失掉，引起孔隙率增加。同时由于Ca(OH＞的减少会引起水