陈志源《土木工程材料》(第3版)(课后习题 第四章 水硬性胶凝材料——水泥)【圣才出品】

第四章水硬性胶凝材料——水泥

1．试述六大通用硅酸盐水泥的组成、特性和应用范围。

答：通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为：

（1）硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料，0～5％石灰石或粒化高炉矿渣及适量石膏组成。分为不掺混合材料的为Ⅰ型（P·Ⅰ），掺不超过水泥质量5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的为Ⅱ型（P·Ⅱ）。

特性：①水化凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高；②水化热大；③耐腐蚀性差；④抗冻性好，干缩小；⑤耐热性差。

（2）普通硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料，>5％且≤20％的活性混合材料及适量石膏组成。并允许用不超过水泥质量8％的非活性混合材料或不超过水泥质量5％的窑灰代替部分活性混合材料。

特性：①凝结硬化较快；②早期强度较高；③水化热较大；④抗冻性较好；⑤干缩性较小；⑥耐腐蚀性较差；⑦耐热性较差。

（3）矿渣硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料，>20％且≤70％的粒化高炉矿渣和适量石膏组成。分为两种类型，矿渣掺量>20％且≤50％的为A型（P·S·A），矿渣掺量>50％且≤70％的为B型（P·S·B）。并允许用不超过水泥质量8％的活性混合材料或非活性混合材料或窑灰中的任一种代替部分矿渣。

特性：①凝结硬化慢；②早期强度低，后期强度增长较快；③水化热较低；④抗冻性差；

⑤干缩性大；⑥耐腐蚀性较好；⑦耐热性好；⑧泌水性大。

（4）火山灰质硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料，>20％且≤40％的火山灰质混合材料和适量的石膏组成。

特性：①凝结硬化慢；②早期强度低，后期强度增长较快；③水化热较低；④抗冻性差；

⑤干缩性大；⑥耐腐蚀性较好；⑦耐热性较好；⑧抗渗性较好。

（5）粉煤灰硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料，>20％且≤40％的粉煤灰和适量石膏组成。

特性：①凝结硬化慢；②早期强度低，后期强度增长较快；③水化热较低；④抗冻性差⑤干缩性较小，抗裂性较好；⑥耐腐蚀性较好；⑦耐热性较好。

（6）复合硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料，>20％且≤50％的两种或两种以上混合材料和适量石膏组成。并允许用不超过水泥质量8％的窑灰代替部分混合材料。所掺混合材料为矿渣时，其掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。

特性：与所掺两种或两种以上混合材料的种类、掺量有关，其特性基本上与矿渣、火山灰、粉煤灰水泥的特性相似。

通用硅酸盐水泥的选用见表4-1。

表4-1通用硅酸盐水泥的选用

混凝土工程特点及所处环

境条件

优先选用可以选用不宜选用

普通要求的混凝土在一般气候环境中

的混凝土

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水

泥

粉煤灰硅酸盐水泥

复合硅酸盐水泥

在干燥环境中的混

凝土

普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

在高湿度环境中或长期处于水中的混凝土

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

复合硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥

厚大体积的混凝土

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

复合硅酸盐水泥

普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥

特殊要求的混凝土要求快硬、高强

（>C40）的混凝土

硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

复合硅酸盐水泥严寒地区的露天混

凝土、寒冷地区处于

水位升降范围内的

混凝土

普通硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

（强度等级>32.5）

火山灰质硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

严寒地区处于水位

升降范围内的混凝

土

普通硅酸盐水泥

（强度等级>42.5）

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

复合硅酸盐水泥有抗渗要求的混凝

土

普通硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥

矿渣硅酸盐水泥

有耐磨性要求的混凝土

硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥

（强度等级>32.5）火山灰质硅酸盐水泥

粉煤灰硅酸盐水泥

受侵蚀性介质作用的混凝土

矿渣硅酸盐水泥

火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥

硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥

2．硅酸盐水泥熟料的主要矿物组分是什么？它们单独与水作用时有何特性？答：硅酸盐水泥熟料主要由四种矿物组成，其名称、含量范围如下见表4-2。

表4-2

硅酸盐水泥熟料组成名称化学组成

含量范围硅酸三钙3CaO·SiO 2（C 3S）36％～60％硅酸二钙2CaO·SiO 2（C 2S）15％～37％铝酸三钙3CaO·Al 2O 3（C 3A）7％～15％铁铝酸四钙

4CaO·Al 2O 3·Fe 2O 3（C 4AF）

10％～18％

硅酸盐水泥熟料中各矿物单独与水作用，发生如下水化反应：

各单矿物在水化凝结硬化过程中表现出的特性如表4-3所示。

表4-3

硅酸盐水泥熟料矿物水化、凝结硬化特性

熟料矿物

性能指标

C3S C2S C3A C4AF

水化凝结硬化速率快慢最快快28d水化热多少最多由早期高低低低

强度

后期高高低低

3．通用硅酸盐水泥中为什么要掺入石膏？

答：由于硅酸盐水泥熟料四种主要矿物中，C3A的水化、凝结和硬化很快。因此，若水泥中无石膏存在时，C3A会使水泥瞬间产生凝结。为了控制C3A的水化和凝结硬化速度，就必须在水泥中掺入适量石膏。这样，C3A水化后的产物将与石膏反应，在水泥颗粒表面生成难溶于水的钙矾石（3CaO·Al3O3·3CaSO4·31H2O），阻碍C3A水化，从而起到延缓水泥的凝结作用。不过石膏掺量不能过多，否则不仅缓凝作用不大，还会引起水泥的体积安定性不良。

4．活性混合材料在通用硅酸盐水泥中起什么作用？

答：活性混合材料是指与石灰、石膏一起加水拌和后能形成水硬性胶凝材料的混合材料。活性混合材料中的主要活性成分是活性氧化硅和活性氧化铝。水泥生产中常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等。

5．通用硅酸盐水泥有哪几项主要技术要求？如何区别合格品和不合格品？

答：（1）国家标准《通用硅酸盐水泥》把六大通用硅酸盐水泥的主要技术性质分为两