《胶凝材料学》复习要点

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名词解释1,水泥是加水后能拌合成塑性浆体,可胶结砂石等适当材料,并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料2,硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料,0~5%石灰石或粒化高炉矿渣,适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料3,体积安定性:水泥水化凝结硬化体积变化的均匀程度4,干燥:生料中自由水的蒸发5,脱水:生料中粘土矿物的分解并放出化合水6,水化速率:单位时间内水泥的水化程度或水化深度7,流动性:在外力作用下克服水泥浆内部粒子间互相作用而产生变形的性能8,可塑性:浆体克服极限剪应力以后,产生塑性变形而不断裂的性能9,稳定性:水泥浆塑性变形后,保持固液相体系本身的稳定性10,易密性:消耗最小的功,最后使混合料达到致密的能力11,强度:抵抗破坏与断裂的能力12,徐变:在恒定荷载作用下依赖时间而增长的变形13,矿渣水泥:凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣,并掺入适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料14,火山灰质混合材料:凡是天然的或人工的以活性氧化硅,活性氧化铝为主要成分的矿物质材料,本身磨细加水拌合并不硬化,但与气硬性石灰混合后再加水拌合,则不但能再空气中硬化,而且能在水中继续硬化者,称为火山灰质混合材料15,火山灰质硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料,适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料16,粉煤灰硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰,适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料17,铝酸盐水泥:以矾土或含铝废渣为主要原料,烧制成以铝酸盐矿物或铝酸盐复合矿物为基本组成的水硬性胶凝材料18,高铝水泥:凡矿物组成以铝酸钙为主,化学成分中氧化铝含量约50%的熟料磨细而成的水硬性胶凝材料19,胶凝材料:凡能在物理,化学作用下,从具有可塑性浆体逐渐变成坚固石状体的过程中,能将其他物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质20,石灰的消化速度:一定标准条件下,从生石灰与水混合起,到达最高温度所需的时间21,镁质胶凝材料:由磨细的苛性苦土或苛性白云石为主要组成的一种气硬性胶凝材料填空1,石膏原料:天然二水石膏,硬石膏,化工生产中的副产品2,二水石膏分类:透明石膏,纤维石膏,雪花石膏,普通石膏,土石膏3,工业副产石膏:磷石膏,氟石膏,排烟脱硫石膏 4,石膏的①五种形态:二水石膏,半水石膏,Ⅲ型硬石膏,Ⅱ型硬石膏,Ⅰ型硬石膏②七种变种:二水石膏,α型,β型半水石膏,α型,β型Ⅲ型硬石膏,Ⅱ型硬石膏,Ⅰ型硬石膏5,半水石膏水化机理两个理论:溶解析晶理论,局部化学反应理论6．影响半水石膏水化速度的因素:石膏的煅烧温度,粉磨细度,结晶形态,杂质情况,水化条件7,二水石膏在一定温度下加热脱水得到建筑石膏,加压蒸汽热处理得到高强石膏8,碳酸钙含量较高,粘土杂质含量＜8%为气硬性石灰,＞则为水硬性石灰9,碳酸钙分解:0.1MPa时,898℃10,石灰水化特点:水化热高,需水量大,体积膨胀11,人工消化方法:喷淋法,浸水法12,石灰的分散:吸附分散,化学分散13,石灰浆体的硬化:结晶干燥,碳酸化14,5.1.8相反应比3.1.8相快,早期强度高15,硅酸盐水泥原料:石灰质原料,粘土质原料,(校正原料)16,化合水两种形态:结晶水,层间水17,流变学的理想物体:虎克弹性固体,圣维南塑性固体,牛顿粘性液体,宾汉姆体18,水泥石的孔隙率主要与水泥浆的水灰比,水泥的水化程度有关19,水化硅酸钙用电镜观测:纤维状粒子,网络状粒子,等大粒子,内部产物20,水泥石的体积变化:化学减缩,失水收缩,碳化收缩21,急冷措施一般是用水,压缩空气或蒸汽对熔渣进行突然冷却22,高炉矿渣的化学组成:网络形成剂,网络调整剂23,碱性系数＞1碱性矿渣=1中性矿渣＜1酸性矿渣24,质量系数K不得小于1.225,火山灰质材料:含水硅酸质混合材料,铝硅玻璃质混合材料,烧粘土质混合材料26,火山灰质混合材料活性评定:石灰吸收法,火山灰质试验,强度法27,石灰吸收值:化学吸附,物理吸附28,高铝水泥①化学组成:氧化铝,氧化钙,氧化硅,氧化铁②矿物组成:铝酸一钙,二铝酸一钙,七铝酸十二钙,铝方柱石29,高铝水泥水化产物:CAH10,C2AH8,C3AH6,AH330,生产快硬水泥时,水泥的比表面积一般控制在3300~4500㎝2/g31,快硬剂:QT促硬剂,NX水泥超快硬化剂32,与水泥耐久性有关的:抗渗性,抗冻性,抗侵蚀,强度33,影响水泥流变特性的因素:①水化龄期的影响②水灰比的影响③水化温度的影响④水泥熟料矿物组成的影响 简答1半水石膏比较容易水化的原因:一是在两个离子层之间的水分子失去四分之三;二是钙离子与硫酸根离子彼此错开.因此在水分子层中形成了直径为3的沟道.2α型半水石膏与β型半水石膏的区别;α型半水石膏是致密的完整的粗大的原生颗粒,而β型半水石膏是片状的不规则的由细小的单个晶体组成的次生颗粒因此β型半水石膏的水化速度快水化热高需水量大硬化体的强度低,α型半水石膏则相反.3试用溶解析晶理论解释半水石膏的水化机理:①半水石膏在水溶液中的溶解达到过饱和②溶解的半水石膏水化生成二水石膏③半水石膏的饱和溶解度对于二水石膏的平衡溶解度来说是高度过饱和的④二水石膏的析出便破坏了原有半水石膏的溶解的平衡状态这时半水石膏会进一步溶解以补偿二水石膏析晶而在液相中减少的硫酸钙含量如此不断进行的半水石膏的溶解和二水石膏的析晶直到半水石膏完全水化为止.4石膏硬化浆体的结构特征;①水化新生物晶体之间互相作用力的性质②水化新生物结晶离子之间结晶接触点的数量和性质③硬化浆体中空隙的数量以及空隙大小的分布规律5煅烧石灰石所需要的热量比理论值高得多的原因;①原料中水分蒸发的耗热量②废气带走的热量③窑体的热损失④出窑石灰带走的热量6石灰水化时产生体积增大的原因;①水化过程中物质的转移由于石灰粒子周围的反应产物还没有转移而里面的反应产物又大量的产生了这些新的反应产物将冲破原来的反应层使粒子产生机械跳跃因而使得试件膨胀或开裂甚至使石灰浆体散裂成粉末②孔隙体积增量:一个因素是氧化钙与水反应时生成氢氧化钙的固相体积要比氧化钙的固相体积增大97.92%另一个原因是指石灰在水化过程中石灰粒子分散,比表面积增大这时在分散粒子的表面上吸附水分子它具有某种固体的性质因此把这种被吸附的水分子也看做固相体积的增加.7控制石灰体积变化的一些主要方法;①改变石灰的细度②改变水灰比③改变消化温度④掺加外加剂8石灰粒子水作用下的吸附分散和化学分散中存在的几个特点;①放热过程②比表面积急剧增大几乎一百倍③固相体积明显增大9氧化镁水体系产生的两个问题;①氧化镁的溶解度小②过饱和度太大会产生很大的结晶应力10为了有效地试用镁质胶凝材料要解决两个问题①加速氧化镁的溶解②减低体系的过饱和度11硅酸盐水泥生产技术;两磨一烧即①生料的配置与磨细②将生料经煅烧使之部分熔融形成熟料③将熟料与适量石膏共同磨细为硅酸盐水泥 12硅酸盐水泥煅烧的几个阶段;①生料的干燥与脱水②碳酸钙分解③固相反应④液相的形成与熟料的烧结⑤熟料的冷却13碳酸盐颗粒内部的分解过程;①热气流传向颗粒表面②热量由表面向分解面传递③分解处的碳酸钙在一定温度下进行分解并放出二氧化碳④二氧化碳气体穿过氧化钙层向表面扩散⑤表面的二氧化碳向周围介质扩散14影响固相反应的因素;①固相反映的温度②粒子的细度和均匀性③相互进行固相反应的物质状态④矿化剂15硅酸三钙结构特征;①硅酸三钙高温稳定常温介稳热力学不稳定②硅酸三钙结构中进入了铝离子与镁离子并形成固溶体固溶程度越高活性越大③在硅酸三钙结构中钙离子的配位数是6比正常的配位数低并且处于不规则状态因而使钙离子具有较高的活性16β型C2S的结构特征;①高温稳定常温介稳热力学不稳定②钙离子具有不规则配位使其具有较高活性③结构中的杂质和稳定剂的存在也提高了其结构活性17C3A的的结构特性;①在C3A的晶体结构中,钙离子具有不规则的配位数其中处于配位数为6的钙离子以及虽然配位数为12但联系松散的钙离子均有较大的活性②在C3A晶体结构中铝离子也具有两种配位情况而且四面体[AlO4]5-是变了形的因此铝离子也具有较大的活性③在C3A结构中具有较大的孔穴,OH-离子很容易进入晶格内部,因此C3A的水化速度快18水泥熟料矿物具有胶凝能力的本质:①晶体结构中存在着活性阳离子:a不规整的配位和配位数的降低b结构的变形c电场分分布的不均匀性d上述原因兼而有之②结构有序度差:a介稳的高温型结构其结构具有不稳定性b有限的固熔体c微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响d上述原因兼而有之19硅酸盐水泥的水化过程①钙矾石形成阶段②C3S水化阶段:AFt相向AFm相转化,在此过程中,C4A及C2S也不同程度的参与了反应③结构形成与发展20水泥水化速率的影响因素:①水泥熟料离子的矿物组成与结构②水泥粒子的大小③水泥的加水量④水化时的温度⑤外加剂21,水泥的强度理论①脆性材料断裂理论（考虑:裂纹尺寸对强度的影响.未考虑:孔隙率及裂纹分布状态对强度的影响）②多孔材料的强度理论（考虑:孔隙率对强度的影响.未考虑:水化相的差别;水化环境;孔分布对强度的影响）③亚波尔理论22.矿渣水泥的最大缺点及改善措施.缺点:早期强度低.措施:适当提高水泥熟料中C3A和C3S的含量,尽量选用质量系数大的矿渣,根据综合技术经济指标,恰当的提高细度,并选用较佳的石膏掺入量.23.矿渣水泥的性质.①水泥凝结硬化慢②早期强度低③耐蚀性好④抗碳化能力差⑤需水量大,保水能力差,沁水严重⑥干缩性较大⑦温度敏感性强⑧耐热性好24.火山灰水泥的性质.①早期强度低②水化热较低③水化速度慢④耐水,耐硫酸盐侵蚀好.⑤干缩大⑥温度敏感性强 25.粉煤灰水泥的性质.①早期强度低②水化热较低③水化速度慢④抗碳化能力差⑤抗腐蚀性好⑥干缩性小,抗裂性较好27.高铝水泥的特点.①水化反应迅速,放热量大②早期强度高,后期强度增长不明显或可能下降③不适用于30℃以上的养护④不适用于大体积砼⑤密实度高,抗渗性好辨析1含有一定的量的欠火石灰比含有一定量的过火石灰水化反应能力差？这种说法是错误的,含有一定量的欠火石灰水化反应能力比含有一定量的过火石灰的水化反应能力大得多.因为①欠火石灰具有较大的内比表面积,氧化钙晶粒较小,其水化反应能力就大,相反含有一定量过火石灰在较高温度下煅烧具有较小的内比表面积氧化钙晶粒较大其水化反应能力就小②过火石灰表面有一层硬壳阻止水分进入所以其水化反应能力较低所以这种法是错误的.2物质具有水化反应能力一定具有胶结能力？这种说法是错误的.能够与水相互作用并形成水化物的物质并不一定都具有胶结能力.在这里有两个必要条件;①形成的水化物必须是稳定的,这一点是由水化物本身的结构特性所决定的②形成的水化物要有足够的数量它们之间要能够彼此交叉连生而且能够在整个水泥浆的空间形成连续的网状结构,这一点决定于液相的过饱和度及其延续的时间,所以这种说法是错误的3水泥石中H粒子越多强度越高？这种说法是错误的,水泥石中H粒子越多强度不一定越高.硬化体的强度决定于粒子本身的强度及粒子的结合力,当水灰比较大时硬化体的总孔隙率较大同样数量的L粒子可得到强度较高的硬化体由于粒子的密度低因而粒子所占的空间大所以粒子之间接触的几率大,因而强度高些这时粒子间结合力起主作用,所以L粒子多些好.当水灰比较小时硬化体的总孔隙率较小粒子间已经有很好的接触因此密度大的H粒子越多强度越高这时粒子本身的强度起主要作用所以H粒子多些好所以这种说法是错误的.4湿度越小水泥石收缩越大？这种说法是错误的,在不同的相对湿度下,干燥和碳化都会使水泥浆收缩,湿度越小时干燥收缩越大但湿度对碳化收缩的影响很大当相对湿度为100%时不产生碳化收缩.随着湿度的下降碳化收缩值增大,当湿度为55%时碳化收缩达最大值之后碳化收缩又减小.当相对湿度低于25%时碳化收缩就不在产生了.所以这种说法是错误的！论述1、硅酸三钙水化的五个阶段,特点及原因.① 诱导前期:加水立即发生剧烈反应,出现第一个放热峰.原因:急冷和球磨使C3S结构内部产生缺陷或表面出现微裂纹,这些缺陷或微裂纹在与水接触时快速溶解.②诱导期:又称静止期,这一阶段反应速率极其缓慢,初凝时间基本上相当于诱导期的结束.原因:Ca2+溶出速度远远大于[SiO4]4-,在C3S粒子周围形成大量带负电的富硅层,反过来吸引溶液中带正电的Ca2+,而在溶液中形成双电层,容易阻碍OH-或H2O向C3S表面的渗透,降低了C3S的溶解速度,C3S水化速度减慢,随着水化的进行,溶液中Ca2+,OH-溶度增加,总有一个时刻,Ca2+,OH-浓度达到过饱和,CH成核结晶析出,双电层作用消失,水化开始加速,诱导期结束.③加速期:反应重新加快,出现第二个放热峰.此时终凝已过,开始硬化.原因:C-S-HC/S﹦0.8~1.5透水性极好;CH析出,双电层作用消失.随着水化反应的进行,生成C-S-H,C/S增加,透水性同C/S﹦0.8~1.5比较差,水化反应同时存在加速反应和减速反应,当加速作用等于减速作用时反应速度最快,加速结束.④减速期:反应速率随时间下降的阶段,水化作用逐渐受扩散速率的控制.原因:1,加速后,伴随着C-S-H,CH晶核形成长大,液相中CH和C-S-H凝胶浓度下降,反过来使CH和C-S-H凝胶生成速度减慢.2,经过加速期之后,水化产物大量生成,在C3S周围形成一个水化物微结构层,阻碍了C3S的水化但该产物依旧是外部水化产物,因此反应受化学反应和扩散速率的双重控制.⑤稳定期:反应速率很低,反应过程基本趋于稳定,水化作用完全受扩散速率控制.原因:C3S新生成的水化产物沉淀在C3S周围,微结构层越来越密实,对水的扩散阻碍越来越大,而且水化产物越来越多且是内部水化产物,因此完全受扩散速率的控制.1、半水石膏水固比0.8和0.4.①当水固比为0.8时,P1＞P2.因为水固比较大时,它不仅使硬化体结构内部的孔隙率提高而且也由于浆体充水空间大,要在整个浆体内形成结晶结构网所需要的水化物数量也大大增加.因此在结晶结构内部产生结晶应力的可能性减小了或者不存在了,但由于硬化温度为60℃时的过饱和度低,形成的晶核数量较少,结晶接触点也比较少,因而其结构强度较低.20℃时,t1﹦t2;60℃时,t1﹦t2.因为结晶结构形成以后,水化物的生成不足以产生结晶应力,或者产生的结晶应力不足以引起结构的破坏,因此,达到最大塑性的时间和完全水化的时间一致.②当水固比为0.4时,P1＜P2.因为20℃时的过饱和度比60℃时高,过饱和度高,液相中形成的晶核多,生成的晶粒较小,因而产生的结晶接触点也多,容易形成结晶结构网.但是当达到某一限度值后,水化物的继续增加,就会产产生结晶应力.当结构密实以后,形成的水化物结晶体越多,结晶应力也就越大,当结晶应力大于对当时结构所能承受的限度时,就会导致结构破坏,使最终的塑性降低,所以P1＜P2.20℃时,t1＜t2.因为形成结晶应力,当达到最大塑性时,水化还未完全,结晶应力导致塑性降低.60℃时,t1﹦t2.因为过饱和度小,形成的水化产物不足以产生结晶应力或者产生的结晶应力不足以引起结构的破坏.