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第1章土木工程材料的基本性（1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？答：当材料的孔隙率增大时，各性质变化如下表：（2）材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别？答：（3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。
（4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。
例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。
例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。
（5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：（6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。
（7）材料的耐久性应包括哪些内容？答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。
（8）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。
第2章天然石材（1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。
答：可分为三大类：首凝灰岩等。
2)沉积岩，又称为水成岩，是由地表的各类岩石经自然界的风化作用后破坏后补水流、冰川或风力搬运至不同地主，再经逐层沉积并在覆盖层的压力作用或天然矿物胶结剂的胶结作用下，重新压实胶结而成的岩石。
土木工程材料第二版课后习题答案土木工程材料的基本性第一章（1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？（2）材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别？答：（3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。
（4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。
例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。
例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。
（5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：（6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。
（7）材料的耐久性应包括哪些内容？答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。
（8）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。
第1章天然石材（1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。
答：可分为三大类：1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。
第五章铝酸盐水泥
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹定义
以石灰岩和矾土为主要原料，配制成适当成分的生料，烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥，代号CA。
⏹主要矿物
⏹铝酸一钙（CaO·Al2O3简写CA）
⏹二铝酸一钙（CaO·2Al2O3简写CA2）
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹生产方法
⏹熔融法：电炉、高炉、化铁炉
1300-1400℃熔融水泥和生铁（分层）
不需磨细和预先混合，可用低品位原料
热耗高，熟料硬，难磨
⏹烧结法：回转窑或立窑
烧成温度范围窄不易控制
易过烧或生烧
需磨细和预先混合，需用高品位原料
能耗低，熟料易磨
⏹冷却：慢冷
⏹熟料磨：不掺石膏
⏹细度：80μm 筛余小于10%
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹主要矿物组成
⏹铝酸一钙（CA）: 凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水
泥强度的主要来源；含量高，早期强度高，后期强度
增进少（主要矿物）
⏹二铝酸一钙（CA2）: 凝结硬化慢，早期强度较低，后
期强度高；含量高影响快硬性能，但可提高耐热性
⏹Ｃ12Ａ7: 水化极快、凝结迅速而强度不高；含量高，
出现快凝、强度降低、耐热性下降
⏹C2AS （铝方柱石）: 水化慢，水硬性差，胶凝性极差
⏹CA6（六铝酸一钙）: 没有水硬性，但耐热性好
⏹少量的C2S、CF、C2F、MgO·Al2O3（镁尖晶石）、
2CaO·MgO·2SiO2（镁方柱石）、CaO·TiO2（钙钛矿）
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹主要化学成分
Al2O3CaO SiO2Fe2O3TiO2MgO其他
对水泥性能的影响
⏹Al2O336%-55% 含量低C12A7；高CA2CA6
⏹CaO32%-42% 含量高C12A7；低CA2
⏹SiO2<9% 4%-5% 均匀烧结；多则C2AS增加
⏹Fe2O3<3.0% CF C2F 胶凝性弱
⏹TiO2<3.0% CaO·TiO2惰性矿物控制4%以下
⏹MgO<2.0% MgO·Al2O3惰性矿物控制2%以下
⏹其他碱降低熔融温度，超过0.5%快凝强度下降
P2O5大于1%强度下降
⏹水化和硬化
（1）水化（水化快）
1.1 CA 的水化
其水化生成物随环境温度而发生变化⏹温度低于20℃时
CA+10H 2O——CAH 10
⏹温度为20~30℃时
2CA+11H 2O——C 2AH 8+AH 3⏹温度高于30℃时
3CA+12H 2O——C 3AH 6+AH 3第一节高铝水泥（矾土水泥）水化铝酸钙水化铝酸二钙氢氧化铝凝胶
水化铝酸三钙
⏹水化和硬化
（1）水化（水化快）
1.2 CA 2的水化
其水化生成物随环境温度而发生变化⏹温度低于20℃时2CA 2+aq——2CAH 10+2AH 3⏹温度为20~30℃时
2CA 2+aq——C 2AH 8+3AH 3⏹温度高于30℃时
3CA 2+aq——C 3AH 6+5AH 3第一节高铝水泥（矾土水泥）水化铝酸二钙氢氧化铝凝胶
水化铝酸三钙水化铝酸钙氢氧化铝凝胶
⏹水化和硬化
（1）水化（水化快）
1.3 C 12A 7的水化
其水化生成物随环境温度而发生变化⏹温度5℃时
C 12A 7+aq——4CAH 10+3C 2AH 8+2CH ⏹温度<20℃时
C 12A 7+aq——6C 2AH 8+AH 3⏹温度>25℃时
C 12A 7+aq——4C 3AH 6+3AH 3第一节高铝水泥（矾土水泥）水化铝酸二钙氢氧化铝凝胶
水化铝酸三钙水化铝酸钙水化铝酸二钙
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹水化和硬化
（2）硬化
⏹当温度低于30℃时，水化生成水化铝酸钙（CAH10）、
水化铝酸二钙（C2AH8）、氢氧化铝凝胶（AH3）。
铝
酸盐水泥的硬化过程与硅酸盐水泥基本相似。
CAH10、C2AH8都属六方晶系，其晶体呈片状或针状，互相交错攀附，重叠结合，可形成坚强的结晶共生体，使水泥
获得很高的强度。
氢氧化铝凝胶难溶于水，填充于晶
体骨架的空隙，所以能形成比较致密的结构。
⏹当温度高于30℃时，水化生成立方晶系的水化铝酸三
钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3）。
此时形成的水
泥石孔隙率很大，强度较低。
因而铝酸盐水泥不宜在
高于30℃的条件下养护。
⏹水化和硬化
（2）硬化
第一节高铝水泥（矾土水泥）⏹
经5~7d
后，高铝水泥基本反应完毕，因此，高铝水泥早期强度增长很快，强度很高，但后期强度增加不明显
⏹
湿热条件下强度下降？
⏹工程实践中长期强度下降？
第一节
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹性质和应用
（1）性质
⏹质量密度、体积密度、表观密度
3200-3250kg/m31000-1300kg/m31600-2000kg/m3
⏹细度
比表面积不小于240m2/kg或0.080mm筛余不大于10%
⏹凝结时间
初凝40min，终凝10h
⏹3d强度不得低于下表数值，28d强度实测值不低于3d指标
强度发展迅速，放热量大，低温也能很好硬化，高于30℃养护，强度剧烈下降
掺加硅酸盐水泥会发生闪凝；掺加石灰石或粉煤灰，可缓和晶型转化
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹性质和应用
（1）性质
⏹水化热
总量与硅酸盐水泥相近，但放热速度快，0℃也能正常硬化⏹耐蚀性
耐硫酸盐和海水侵蚀性能好，但不耐碱
⏹耐热性
耐热性好，受到高温作用时产生固相反应，烧结结合代替了水化结合，因而具有良好的耐高温性能。
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹性质和应用
（2）应用
⏹适用于：
⏹紧急抢修、抢建工程和需要早期强度的工程
⏹冬季及低温施工
⏹制作耐热和隔热混凝土及砂浆
⏹含硫酸盐的地下水、矿物水侵蚀的工程
⏹油井和气井工程
⏹制成石膏矾土膨胀水泥和自应力水泥等特殊用途的水泥⏹不适用于：
⏹长期承重的结构工程——晶体转变引起的强度倒缩
⏹大体积工程——温度过高引起强度倒缩
⏹与硅酸盐水泥混用——CH与AH3反应生成C3AH6引起闪凝
高铝水泥的特点是早期强度增长快，强度高，主要用于紧急抢修和早期强度要求高的工程。
其缺点是后期强度倒缩，在使用３～５年后铝酸盐水泥混凝土的强度只有早期强度的一半左右(原因：转晶反应CAH 10、C 2AH 8→C 3AH 6) 。
不宜作结构工程。
其使用温度不宜超过25℃，不宜蒸养和高温季节施工。
不得与其它品种水泥混合使用（会发生闪凝）。
铝酸盐水泥具有一定的耐高温性（固相烧结反应代替水化反应），可作为耐热混凝土的胶结料。
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹性质和应用
（3）注意事项
⏹严禁高铝水泥与硅酸盐水泥或石灰混杂使用，也不得与尚未硬化
的硅酸盐水泥混凝土接触作用，否则将产生瞬凝，以至无法施工，且强度很低。
使用前拌和设备等必须冲洗干净。
⏹不得用于接触大碱性溶液的工程。
⏹高铝水泥水化热集中于早期释放，从硬化开始应立即浇水养护。
一般不宜浇注大体积混凝土。
⏹高铝水泥混凝土后期强度下降较大，应按最低稳定设计。
高铝水
泥混凝土最低稳定强度值以试体脱模后放入50±2℃水中养护，取龄期为7d和14d强度值之低者来确定。
采用标号525号以上的水泥、小于0.40的水灰比和400公斤/米3以上的水泥用量时，即可配出最低稳定强度200公斤/厘米3以上的混凝土。
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹性质和应用
（3）注意事项
⏹若用蒸汽养护加速混凝土硬化时，养护温度不高于50℃。
⏹用于钢筋混凝土时，钢筋保护层的厚度不得小3厘米。
⏹未经试验，不得加入任何外加物。
⏹不得与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用；可与具有脱模强度
的硅酸盐水泥混凝土接触使用，但接茬处不应长期处于潮湿状态。
⏹最适宜的硬化温度为15℃左右，一般施工时环境温度不得超过
25℃，否则，会产生晶型转换，强度降低。
高铝水泥拌制的混凝土不能进行蒸汽养护。
⏹高铝水泥的长期强度，由于晶型转化及铝酸盐凝胶体老化等原
因，有降低的趋势。
如需用于工程中，应以最低稳定强度为依据进行设计，其值按GB201-2000规定，经试验确定。
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹高铝水泥-65
⏹Al2O3含量在65%。
CA2含量增加，少量CA6
⏹与高铝水泥相比，凝结时间较慢，早期强度较低，但耐
火度较高
⏹高铝水泥-65 标号525、625
高强高铝水泥-65 标号725、825、925
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹快硬高强铝酸盐水泥
⏹熟料+石膏
⏹初凝时间25min，终凝3h
⏹标号625、725、825、925
⏹早期强度高，后期强度增加
第一节高铝水泥（矾土水泥）
⏹特快硬调凝铝酸盐水泥
⏹CA为主的熟料，石膏和促硬剂
⏹初凝时间2min，终凝10min
⏹强度标号以2h抗压强度确定225
⏹抢修、抢建、堵漏、喷射、低温施工。
