答：水泥体积安定性不良引起的膨胀是指水泥石中的某些化学反应不能在硬化前完成，而在硬化后进行，并伴随有体积不均匀的变化，在以硬化的水泥石中产生内应力，轻则引起膨胀变形，重则使水泥石开裂。膨胀水泥的膨胀在硬化过程中完成，并且其体积是均匀地发生膨胀。
13、简述高铝水泥的生产过程及后期强度下降的原因。
答：铝酸盐水泥的水化产物CAH10和C2AH8为针状或板状结晶体，能相互交织成坚固的结晶合生体，析出的Al(OH)3难溶于水，填充于晶体骨架的空隙中，形成比较致密的结构，使水泥石获得很高的早期强度，但是CAH10和C2AH8是压稳定相，随时间增长，会逐渐转化为比较稳定的C3AH6，转化结果使水泥石内析出游离水，增大了空隙体积，同时由于C3AH6晶体本身缺陷较多，强度较低，因而使得水泥石后期强度有所下降。
14、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，而硬化水泥石遇到有硫酸盐溶液的环境，产生出石膏时就有破坏作用？
答：生产硅酸盐水泥时掺加适量石膏是为了调节水泥的凝结时间，且石膏与水泥组分反应生成钙钒石的过程是在水泥硬化过程中完成，其体积是均匀地发生膨胀。而硬化后的水泥石遇到硫酸盐溶液的环境时，同样水泥石组分与硫酸盐反应生成钙钒石而产生结晶压力，伴随有体积不均匀的变化，造成膨胀开裂，破坏水泥硬化浆体结构。
15、水泥强度检验为什么要用标准砂和规定的水灰比？试件为何要在标准条件下养护？
答：水泥胶砂试件的强度受各种因素的制约，如：砂的质量和细度、水灰比、养护条件、试验方法等，所以为了精确测试硅酸盐水泥的强度等级，国家标准规定，水泥的强度用ISO法检验，将水泥和标准砂按1：3混合，用0.5的水灰比，用规定的方法拌制成标准胶砂试件，在标准条件下养护至规定龄期。
习 题
4-1 在下列工程中选用适宜的水泥品种，并说明理由： （1）采用湿热养护的混凝土构件； （2）厚大体积的混凝土工程； （3）水下混凝土工程； （4）现浇混凝土梁、板、柱； （5）高温设备或窑炉的混凝土基础； （6）严寒地区受冻融的混凝土工程； （7）接触硫酸盐介质的混凝土工程； （8）水位变化区的混凝土工程； （9）高强混凝土工程；
（10）有耐磨要求的混凝土工程。
解：（1）采用湿热养护的混凝土构件：矿渣水泥；
（2）厚大体积的混凝土工程：矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥； （3）水下混凝土工程：火山灰水泥、粉煤灰水泥；
（4）现浇混凝土梁、板、柱：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥； （5）高温设备或窑炉的混凝土基础：高铝水泥；
（6）严寒地区受冻融的混凝土工程：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、中热水泥； （7）接触硫酸盐介质的混凝土工程：高铝水泥、低热微膨胀水泥；
（8）水位变化区的混凝土工程：中热水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥； （9）高强混凝土工程：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。
（10）有耐磨要求的混凝土工程：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、中热水泥。
4-2 现有两种硅酸盐水泥熟料，其矿物组成及含量（%）见下表： 组别 甲 乙 C3S 53 45 C2S 21 30 C3A 10 7 C4AF 13 15 如果用来盆之硅酸盐水泥，试估计这两种水泥的强度发展、水化热、耐腐蚀性和28d的强度有什么差异，为什么？
答：甲的早期强度发展较快，水化热高，耐腐蚀性相对较差，28天强度也相对较高。原因见几种矿物的作用。
（1）硅酸三钙：在硅酸盐水泥熟料中，硅酸三钙并不是以纯的硅酸三钙形式存在，总含有少量其他氧化物，如氧化镁、氧化铝等形成固溶体，称为阿利特（Alite）矿，简称A矿。C3S加水后与水反应的速度快，凝结硬化也快。C3S水化生成物所表现的早期与后期强度都较高。一般C3S颗粒在28天内就可以水化70%左右，水化放热量多，因此它能迅速发挥强度作用。
（2）硅酸二钙：硅酸二钙由氧化钙和氧化硅反应生成。在熟料中的含量一般为20%左右，是硅酸盐水泥熟料的主要矿物之一。纯硅酸二钙在1450℃以下，也有同质多晶现象，通常有四种晶型，即α-C2S，α′-C2S，β-C2S，γ-C2S，在室温下，有水硬性的α，α′，β型硅酸二钙的几种变形体是不稳定的，有趋势要转变为水硬性微弱型的γ-C2S。实际生产的硅酸盐水泥熟料中C2S以β-C2S的晶形存在。
由于在硅酸盐水泥熟料中含有少量的氧化铝、氧化铁、氧化钠及氧化钾、氧化镁、氧化磷等，使硅酸二钙也形成固溶体。这种固溶有少量氧化物的硅酸二钙称为贝利特（Belite），简称B矿。C2S与水反应的速度比硅酸三钙慢得多，凝结硬化也慢，表现出早期强度比较低，28天内水化很少一部分，水化放热量也少，但后期强度增进相当高。甚至在多年之后，还在继续水化增长其强度。
（3）铝酸三钙：与水反应的速度相当快，凝结硬化也很快。其强度绝对值并不高，但在加水后短期内几乎全部发挥出来。因此，铝酸三钙是影响硅酸盐水泥早期强度及凝结快慢的主要矿物。在水泥中加入石膏主要是为了限制它的快速水化。铝酸三钙水化放热量多，而且快。
（4）铁铝酸四钙：与水反应也比较迅速，但强度较低，水化放热量并不多。水泥是几种熟料矿物的混合物，熟料矿物成分间的比例改变时，水泥的性质即发生相应的变化。如能设法适当提高硅酸三钙的含量，可以制得高强度水泥；若能降低铝酸三钙和硅酸三钙含量，提高硅酸二钙含量，则可制得水化热低的水泥，如低热水泥。
4-3 仓库中有三种白色胶凝材料，分别为生石灰、建筑石膏和白水泥，有什么建议方法可以辨认？ 取相同质量的三种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气产生的为生石灰粉；在5～30分钟内凝结硬化并具有一定强度的为建筑石膏；在45分钟到10小时内凝结硬化的为
白色水泥
第六章 混凝土 复习思考题
1、普通混凝土是哪些材料组成的？它们各起什么作用？
答：水、水泥、砂（细骨料）、石子（粗骨料）是普通混凝土的4种基本组成材料。
作用：水和水泥形成水泥浆，在混凝如中赋予混凝土拌合物以流动性，粘结粗、细骨料形成整体，填充骨料的间隙，提高密实度。砂和石子构成混凝土的骨架，有效地扛水泥浆的干缩；砂石颗粒逐级填充，形成理想的密实状态，节约水泥浆的用量。
2、建筑工程对混凝土提出的基本技术要求是什么？ 答：（1）、要满足结构安全和施工不同阶段所需的强度要求； （2）、要满足混凝土搅拌、浇筑、成型所需的工作性要求； （3）、要满足设计和使用环境所需的耐久性要求； （4）、要满足节约水泥，降低成本的经济性要求。
3、在配制混凝土时，为什么要考虑骨料的粗细及颗粒级配？评定标准是什么？
答：在混凝土中，水泥浆是通过骨科颗粒表面来实现有效粘结的，骨料的总表面积越小，水泥越节约，所以混凝土对砂的第一个基本要求就是颗粒的总表面积要小，即骨料尽可能粗。而骨料颗粒间大小搭配合理，达到逐级填充，减小空隙率，以实现尽可能高的密实度，是对骨料提出的又一基本要求，反映这一要求的即骨料的颗粒级配。
细度模数（各号筛的累计筛余百分率之和除以100之商）是检验砂的颗粒级配是否合理的依据。细
度模数越大，骨料越粗，但是细度模数仅在一定程度上反映颗粒的平均粗细程度，却不能反映骨料粒径的分布情况，不同粒径分布的骨料，可能有相同的细度模数。
评定骨料的颗粒级配，也可采用做图法，即以筛孔直径为横坐标，以累计筛余率为纵坐标，将规定
的各级配区相应累计筛余率的范围标注在图上形成级配区域，然后把某种骨料的累计筛余率A1-A6在图上依次描点连线，若所连折线都在某一级配区的累计筛余率范围内，即为级配合理。
4、混凝土拌合物的工作性涵义是什么？影响因素有哪些？
答：工作性的涵义：工作性又称和易性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件和环境下，是否易于各种施工工序的操作，以获得均匀密实混凝土的性能。工作性在搅拌时体现为各种组成材料易于均匀混合，均匀卸出；在运输过程中体现为拌合物不离析，稀稠程度不变化；在浇筑过程中体现为易于浇筑、振实、流满模板；在硬化过程中体现为能保证水泥水化以及水泥石和骨料的良好粘结。可见混凝土的工作性应是一项综合性质。
影响混凝土拌合物的因素总结起来有以下几个方面： 1）组成材料质量及其用量的影响 （1）水泥特性的影响
普通水泥的混凝土拌和物比矿渣水泥和火山灰水泥的工作性好，矿渣水泥的混凝土拌和物流动性大，但粘聚性差，易泌水离析火山灰水泥流动性小，但粘聚性好 （2）集料特性的影响
碎石 表面粗糙，有棱角，工作性差，强度高 卵石 表面光滑，工作性好，强度低 （3）集浆比的影响
集浆比——集料绝对体积与水泥浆绝对体积之比。
单位体积的混凝土拌和物中，如水灰比保持不变，水泥浆数量越多，拌和物的流动性越大；水泥浆数量过多，则集料的含量相对减少，达一定将会出现流浆现象。
根据具体情况决定，在满足工作性要求的前提下，同时考虑强度和耐久性要求，尽量采用较大的集浆比，以节约水泥用量。 （4）水灰比
水灰比的大小决定了水泥浆的稠度。水灰比愈小，水泥浆愈稠，当水泥浆与骨料用量比一定时，拌制成的拌合物的流动性便愈小。当水灰比过小，水泥浆较干稠，拌制的拌合物的流动性过低会使施工困难，不易保证混凝土质量。若水灰比过大，会造成拌合物均匀稳定性变差，产生流浆、离析现象。因此，水灰比不易过小或过大，应根据混凝土的强度和耐久性要求合理地选用。 （5）砂率
砂率是指拌合物中砂的质量占砂石总质量的百分率。砂的粒径比石子小得多，具有很大的比表面积，而且砂在拌合物中填充粗骨料的空隙。因而，砂率的改变会使骨料的总表面积和孔隙率有显著的变化，可见砂率对拌合物的和易性有显著的影响。 （6）外加剂
在拌制混凝土时，掺用外加剂（减水剂、引气剂）能使混凝土拌合物在不增加水泥和水用量的条件下，显著地提高流动性，且具有较好的均匀稳定性。
此外，由于混凝土拌和后水泥立即开始水化，使水化产物不断增多，游离水逐渐减少，因此拌合物的流动性将随时间的增长不断降低。而且，坍落度降低的速度随温度的提高而显著加快。 2）环境条件的影响 温度、湿度和风速 3）时间的影响
新拌制的混凝土随着时间的推移，部分拌合水挥发、被骨料吸收，同时水泥矿物会逐渐水化，进而使混凝土拌合物变稠，流动性减少，造成坍落度损失，影响混凝土的施工质量。
5、何所谓“恒定用水量法则”和“合理砂率”？它们对混凝土的设计和使用有什么重要意义？ 答：恒定用水量法则：在水灰比不变得前提下，用水量加大，则水泥浆数量增多，会使骨料表面包裹的水泥浆层厚度加大，从而减小骨料间的摩擦，增加混凝土拌合物的流动性。当水灰比在一定范围内（0.40-0.80）而其他条件不变时，混凝土拌合物的流动性只与单位用水量（每立方米混凝土拌合物的拌合水量）有关，这一现象称为“恒定用水量法则”。它为混凝土配合比设计单位用水量的确定提供了一种简单的方法，即单位用水量可主要由流动性来确定。
合理砂率：在用水量和水灰比一定（即水泥浆量）的前提下，能使混凝土拌合物获得最大流动性，且能保持良好的粘聚性及保水性的砂率，称其为合理砂率。
砂率过大，骨料的总表面积及空隙率都会增大，在水泥浆量一定的条件下，骨料表面的水泥浆层厚度减小，水泥浆的润滑作用减弱，使拌合物的流动性变差。若砂率过小，砂填充石子空隙后，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，而且会影响拌合物的均匀稳定性，使拌合物粗涩，松散，粗骨料易发生离析现象。当砂率适宜时，砂不但填满石子的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料的滑动阻力，使拌和物有较好的流动性。这个适宜的砂率称为合理砂率。
采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性，且能保证良好的粘聚性和保水性。或者，在保证拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性时，水泥用量为最小.
6、决定混凝土强度的主要因素是什么？如何有效提高混凝土的强度？
答：影响混凝土强度的因素很多，大致有各组成材料的性质、配合比及施工质量等几个方面： （1）水泥的强度和水灰比 （2）粗集料的品种
碎石形状不规则，表面粗糙、多棱角，与水泥石的粘结强度较高；卵石呈圆形或卵圆形，表面光滑，
与水泥石的粘结强度较低。在水泥石强度及其它条件相同时，碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。 （3）养护条件
在保证足够湿度情况下，温度越高，水泥凝结硬化速度越快，早期强度越高；低温时水泥混凝土硬化比较缓慢，当温度低至0℃以下时，硬化不但停止，且具有冰冻破坏的危险。混凝土浇筑完毕后，必须加强养护，保持适当的温度和湿度，以保证混凝土不断地凝结硬化。 （4）龄期：
龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。
在正常的养护条件下，混凝土的抗压强度随龄期的增加而不断发展，在7～14d内强度发展较快，以后逐渐减慢，28d后强度发展更慢。由于水泥水化的原因，混凝土的强度发展可持续数十年。当采用普通水泥拌制的、中等强度等级的混凝土，在标准养护条件下，混凝土的抗压强度与其龄期的对数成正比。 （5）外加剂 （6）施工质量
7、描述混凝土耐久性的主要技术指标有哪些？如何提高混凝土的耐久性？
答：混凝土的耐久性主要由抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗碳化性及抗碱骨料反应等性能综合评定。
提高混凝土耐久性的措施： （1）选择合适品种的水泥。
（2）控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。水灰比的大小直接影响到混凝土的密实性，而保证水泥的用量，也是提高混凝土密实性的前提条件。
（3）需用质量良好的骨料，并注意颗粒级配的改善。近年来的研究表明，在骨料中掺加粒径在砂和水泥之间的超细矿物粉料，可有效改善混凝土的颗粒级配，提高混凝土的耐久性。
（4）掺加外加剂。改善混凝土耐久性的外加剂有减水剂和引气剂。 （5）严格控制混凝土的施工质量，保证混凝土的均匀、密实。
8、混凝土的立方体抗压强度与立方体抗压强度标准值之间有何关系？混凝土的强度等级的涵义是什么？ 答：立方体抗压强度标准值（fcu,k），是指按标准方法侧得的立方体抗压强度总体分布中的一个值。 为便于设计和施工选用混凝土，将混凝土按立方强度的标准值分成若干等级，即强度等级。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C7.5，C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60等十二个强度等级。
9、混凝土的配制强度如何确定？ 答：计算混凝土配制强度 fcu,0
fcu，0?fcu，k?1.645?式中: fcu,0——混凝土配制强度，MPa；
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，即混凝土强度等级值，MPa； σ——混凝土强度标准差，MPa。
混凝土强度标准差宜根据同类混凝土统计资料确定，并应符合以下规定： ? ? ?
计算时，强度试件组数不应少于25组；
当混凝土强度等级为C20和C25级，其强度标准差计算值σ＜2.5MPa时，取σ＝2.5MPa；当混凝土强度等级等于或大于C30级，其强度标准差计算值σ＜ 3.0MPa时，取σ＝3.0MPa；
当无统计资料计算混凝土强度标准差时，其值按现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204）的规定取用。