电大建筑材料学习辅导

《建筑材料》学习辅导“建筑材料”这门课是水利水电专业的技术基础课,3.5学分,课内学时数为63,开设一学期。本学期由省电大命题。为搞好教学与期末复习，提供三个网页的内容供同学们参考。本网页是课程说明，还有两个网页分别是教学要求和期末复习。教材和教学安排（一）教材：采用中央广播电视大学出版王世芳主编的“建筑材料”及“建筑材料学习指导”。（二）教学安排：采用学生自学与教师讲课相结合的方法，有条件的可以上网学习。教学的主要环节（一）自学与复习：学生根据本教学要求阅读教材，自学基本知识与理论，整理成纲要，复习时以主教材为核心，按“网页”中的“期末复习”进行，最后按“建筑材料学习指导”中的复习思考题与习题进行自我检测。没条件上网的可以“建筑材料学习指导”为纲，认真阅读教材，做习题进行自我检测。（二）辅导课:建议辅导课按课内学时数:辅导课时数以2:1或3:1进行。辅导老师应按本课程的基本内容与要求和指导书后的复习思考题及习题讲课与答疑。（四）实验：根据水利水电专业的需要，我们将“建筑材料”教材后第一、三、四、五个实验作为必做的四个基本实验。学习方法要求讲究学习方法,掌握正确的学习思路,即“抓住材料性质”这个中心环节,了解“材料的性质及其组成，结构之间的关系(第一条线索)”与“材料在外界条件影响下,其组成或结构产生变化(第二条线索)”,即“抓住一个中心两条线索。”（见“建筑材料学习指导”P1-2）习题分析P6.9（题省略）解答如下：据题意由此可测得石子的表观密度，因石头是绝对密实材料可直接用排水法求得体积V'值，然后得到P'值石子干燥质量为m，测得注满水(内有石子)的广口瓶的质量为m1，没石子注满水的广口瓶的质量为m2：则有M=m2－(m1－m)，M为石头排开水的质量，此水的体积则为石头的近似体积，ρw为水的密度，V'为石子绝对密实状态下体积，V'=(m+m2－m1)/ρw将此式代ρ'=m/V'=m×ρw/(m+m2－m1)P6.10(题省略)解答如下：已知材料的干燥质量为m，表面涂以石蜡称得质量为m1，将涂蜡的石头放入水中得质量为m2，设水的密度ρw，ρ为石蜡的密度，（m1－m2)为水的质量，(m1－m)为石蜡的质量，则石头排开水的体积为V’=(m1－m)/ρw，石蜡的体积为V=(m1－m)/ρ，石头的自然状态下的体积为V0=V'－V据材料体积密度公式得到ρ0=m/V0=m/(V'－V)=m/[(m1－m2)/ρw－(m1－m)/ρ]P6.11(题省略)解答如下：已知普通砖的尺寸可求得其体积V0=0.24×0.115×0.053==0.0014628m3。(1)其体积密度为ρ0=m/V0=2.487/0.0014628=1700.164==1700kg/m3(2)砖中孔隙的体积为V孔=(2.984－2.487)/Pw=0.000497=0.0005m3则砖的绝对密实体积为V=V0－V孔=0.0014628－0.000497=0.0009658m3砖的密度为ρ=m/V=2.487/0.0009658=2575.1kg/m3(3)砖的质量吸水率为W=(m2－m1)/m1×100%=(2.984－2.487)/2.487×100%=0.19=20%(4)开口孔隙率Pk=W0=[(m2－m1)/V0×ρw]×100%=[(2.984－2.487)/0.0014628×1000]×100%=34%(5)闭口孔隙率PB=P－Pk=0.37－0.34=0.03=3%P6.12*解答如下：材料的体积吸水率为：W0=[(m2－m1)/V0×ρw]×100%=46.2%浸水材料的体积密度为：ρ0'=m2/V0干燥材料的体积密度为：ρ0=m1/V0将体积吸水率公式变形为：W0==[(m2/V0－m1/V0)×1/ρw]×100%==(ρ0'－ρ0)/ρw×100%==46.2%ρ0'=1,862g/cm3则干燥材料的体积密度为：ρ0=ρ0'－W0×ρw/100%==1.862－46.2%×1/100%=1.400g/cm3孔隙率为：P=Pk+PB而P=W0Pk=W=W0/ρ0=46.2%/1.400=0.33%P=(46.2+0.33)%=79.2%？P6.13*解答如下：材料的水饱和度为：K=W0/P质量吸水率为：W=23%体积吸水率为：W0=W×ρ0=23%×1.6=36.8%=37%孔隙率为：P=P+P=W0+W=37%+23%=60%则水饱和度为：K=W0/P=0.37/0.60=0.620.90材料的抗冻性较好P6.14*解答如下：干燥岩石质量：m1=482g浸水后质量为：m2=487g其自然状态的体积为：V0=630－452=178cm3其表观密度为：ρ'=m1/V0=0.482/0.178=2.71g/cm3浸水后岩石增大的体积：V''=(487－482)/ρw=5cm3其体积密度为：ρ0=482/(178+5)=2.634g/cm3=2634kg/m3其质量吸水率为：W=[(m2－m1)/m1]×100%=[(487－482)/482]×100%=1.04%第四章水泥解答本章习题及其思考题的方法如下：1．硅酸盐水泥的矿物组成、特性以及与水泥性能的关系。2．水泥组成、性质及应用之间的关系。3．牢记六种常用水泥的性质及应用的异同点。P12.2(题省略)解答如下：由题表中水泥熟料的矿物组成含量可知：甲（C3S%=53%）乙（C3S%=45%）；甲（C2S%=21%）乙（C2S%=30%）；甲（C3A%=10%）乙（C3A%=7%）；甲（C4AF%=13%）乙（C4AF%=15%）；又由“建筑材料”教材P45表4－1水泥熟料矿物的组成、含量及其特性知：熟料中的硅酸三钙（C3S%含量在37%－60%）的强度发展为早期、后期都高，水化热多，耐腐蚀性差；熟料中的硅酸二钙（C2S%=15%－37%）的强度发展为早期低、后期高，水化热少，耐腐蚀性好；熟料中的铝酸三钙（C3A%=7%－15%）的强度发展为早期、后期低，水化热最多，耐腐蚀性最差；熟料中的铁铝酸四钙（C4AF%含量在10%－18%）的强度发展为早期中等、后期低，水化热、耐腐蚀性都为中等。而此题中甲的矿物组成（C3S%=53%）超过一半，而乙的矿物组成（C3S%=45%）不及一半，与表4－1中含量对比可知，所以由甲配制成的硅酸盐水泥与乙配制成的硅酸盐水泥对比如下：强度发展早期、后期甲比乙都高；水化热甲比乙多；耐腐蚀性甲比乙差；28天强度也是甲比乙高。P13、18*、19*、下列混凝土工程中应优先选用哪种水泥？不宜使用哪种水泥？说明理由？（1）处于干燥环境的混凝土工程；答：可优先使用普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥，不宜使用火山灰质与粉煤灰硅酸盐水泥，因为硅酸盐水泥硬化时干缩小，不易产生干缩裂纹；而火山灰质硅酸盐水泥干缩大，水泥石易产生微细裂纹，粉煤灰硅酸盐水泥在施工时易使水泥制品表面因大量泌水产生收缩裂纹，致使其强度降低。（2）采用湿热养护的混凝土工程：答：可优先使用矿渣、火山灰质及粉煤灰硅酸盐水泥，而不宜使用硅酸盐水泥，因前者对温度敏感，适合高温养护，水化热小，耐热性较好。而后者水化热大，耐热性差。（3）厚大体积混凝土工程：答：可优先使用掺混合材的矿渣、火山灰质、粉煤灰及复合硅酸盐水泥，而不宜使用硅酸盐与普通硅酸盐水泥，因前者掺混合材料，水化热小，水化放热量少，尤其早期放热速度慢，放热量少适合大体积工程；而硅酸盐水泥水化热大，对厚大体积混凝土工程放热大易开裂，因此不适合大体积工程。（4）接触硫酸盐介质的混凝土工程：答：可优先使用掺混合材料的矿渣、火山灰质、粉煤灰及复合硅酸盐水泥，而不宜使用硅酸盐水泥，因前者是掺混合材料，熟料较少，则水化硬化后水泥石中的Ca(OH)2和水化铝酸钙较少，因此耐腐蚀性好，适合于有硫酸盐介质浸蚀的混凝土工程。而后者硅酸盐水泥中含熟料比较多，则水化硬化后水泥石中的Ca(OH)2与水化铝酸钙比较多，硫酸盐介质会与氢氧化钙及水化铝酸钙作用，生成物直接在水泥石的毛细孔中结晶产生膨胀或再与水泥石中的水化铝酸钙作用生成高硫型水化硫铝酸钙晶体，对混凝土的破坏作用更大。反应式如下：可见教材P51硫酸盐腐蚀反应如下：Ca(OH)2+NaSO4——CaSO4+2NaOH硫酸钙与水化铝酸钙反应如下：3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O———3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O（5）高强度混凝土工程：答：可优先使用硅酸盐水泥，而不宜使用矿渣、火山灰质、粉煤灰及复合硅酸盐水泥。因前者熟料较多，水泥石密实且坚硬，具有早期、后期强度高的特点，而后四种水泥，掺混合材料，熟料较少，因此早期强度低、后期强度高，不宜作高强度混凝土工程的原料。（6）高温炉或工业窑炉的基础：答：可优先使用矿渣硅酸盐水泥，而不宜用硅酸盐水泥，因前者的矿渣本身耐热性好，且矿渣硅酸盐水泥水化后Ca(OH)2的含量少，故矿渣硅酸盐水泥的耐热性较好，后一水泥耐热性差。（7）严寒地区受冻融作用的混凝土工程：答：可优先选用硅酸盐与普通硅酸盐水泥，而不宜选用掺混合材料的矿渣、火山灰质及粉煤灰硅酸盐水泥。因前两种水泥在水化后可获得密实的水泥石结构抗冻性高；而后三种水泥一般抗冻性较差，矿渣与粉煤灰易泌水形成连通孔隙，火山灰质一般需水量较大，会增加内部的孔隙含量，所以不能使用。（8）有抗渗要求的混凝土工程：答：应优先使用普通硅酸盐与火山灰质硅酸盐水泥，而不宜使用矿渣与粉煤灰硅酸盐水泥。因普通硅酸盐水泥的混合材料的掺量较少，水泥石密实坚硬，孔隙较少，故抗渗性好；火山灰质硅酸盐水泥水化后形成较多的水化硅酸钙凝胶，使水泥石结构致密，因而抗滲性好。（9）混凝土地面或路面工程：答：可优先选用硅酸盐、普通硅酸盐水泥，而不宜使用火山灰质与粉煤灰硅酸盐水泥，因前两种水泥耐磨性好，而后两种水泥耐磨性不好，所以前者适于地面或路面的混凝土工程，后者不适合。（10）水下混凝土工程；答：可优先选用矿渣、火山灰质、粉煤灰及复合硅酸盐水泥，而不宜使用硅酸盐、普通硅酸盐水泥，因前四种水泥中掺混合材料，熟料较少，即水泥石中氢氧化钙与水化铝酸钙较少，可防止水中的镁盐、硫酸盐及软水的腐蚀，耐腐蚀性较强；后两种水泥中熟料较多，则熟料中的氢氧化钙与水化铝酸钙易和水中的镁盐、硫酸盐以及软水(HCO3－)发生反应，从而破坏水泥石的结构。（其反应式可见教材P51－52）所以选用前四种，而不用后两种水泥。（11）冬季施工的混凝土工程；答：可优先使用硅酸盐与普通硅酸盐水泥，而不宜使用掺混合材料的矿渣、火山灰质及粉煤灰硅酸盐水泥，因前两种水泥水化后的水泥石密实坚硬，孔隙很少，抗冻性好，可用于冬季施工；而后三种水泥由于掺混合材料易形成孔隙，故抗冻性较差，所以不可使用。（12）与流水接触的混凝土工程；答：可优先选用复合硅酸盐水泥，而不宜用硅酸盐水泥、矿渣、火山灰质及粉煤灰硅酸盐水泥。因与流水接触的混凝土工程应该有较高强度、耐腐蚀性、抗渗性好，耐磨性好。因复合硅酸盐水泥其早期强度接近于普通硅酸盐水泥，后期强度高，且耐腐蚀性、抗渗性较好。因硅酸盐水泥虽早期、后期强度都高，但不耐腐蚀；矿渣、火山灰质与粉煤灰硅酸盐水泥虽耐腐蚀，但它们的早期强度低、后期强度高，，且矿渣及粉煤灰水泥泌水性大，抗渗性差，所以不宜选用。（13）水位变化区的混凝土工程；答：应优先选用普通硅酸盐水泥；而不能用硅酸盐水泥。因普通硅酸盐水泥早期强度稍低，后期高，耐腐蚀性较好，抗渗性好，耐磨性好，适合于干湿交替作用的混凝土工程；而硅酸盐水泥强度虽高，但不耐腐蚀。因此可用前者，而不得用后一水泥。（14）耐热混凝土工程；答：应优先选用矿渣硅酸盐水泥，不能使用硅酸盐水泥。因前种水泥本身是矿渣掺合而成，矿渣耐热，此水泥耐热性较好；而硅酸盐水泥的水泥石中的水化产物在高温下会脱水和分解，使结构破坏，其中的Ca(OH)2在高温下分解成CaO，再吸湿或长期放置时，CaO又会熟化，使体积膨胀，使水泥石受到破坏，因而硅酸盐水泥不耐热，不宜用作耐热混凝土工程。（15）严寒地区经常与水接触的混凝土工程；答：