各种水泥的特性概论
材料概论练习题答案
(—)填空题1、机械设计常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。
2、设计刚度好的零件，应根据刚度指标来选择材料。
3、TK是材料从韧性状态转变为脆性状态时的温度。
4、冲击韧性的单位是 J/cm2；延伸率的单位是 % ；屈服强度的单位是 MPa或N/mm2。
5、屈强比是屈服强度与抗拉强度之比。
6、材料主要的工艺性能有铸造性能、锻造性能、焊接性能、和切屑性能。
7、热敏电阻陶瓷可分为正温度系数（PTC）热敏陶瓷、负温度系数（NTC）热敏陶瓷和临界温度系数（CTR）热敏陶瓷。
8、无机胶凝材料可分为气硬性无机胶凝材料和水硬性无机胶凝材料。
9、石灰硬化包括干燥、结晶和碳化三个过程。
10、石膏可分为二水石膏、半水石膏、可熔石膏和无水石膏四大类。
11、水硬性无机胶凝材料是指既能在空气中硬化又能在水中硬化的材料。
12、水泥按用途和性能可分为通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。
13、能产生激光的固体材料都是由（基质晶体）和（激活离子）两部分组成。
实际上掺杂离子就是（激活离子）14、铁氧体是作为（高频用磁性材料）而制备的金属氧化物烧结磁性体，它分为（软磁铁氧体）和（硬磁铁氧体）。
15、表征压电材料的参数是（机电耦合系数K）（K=通过压电效应转换的电能/输入的机械能），K值恒小于1，它是压电材料进行（机—电能量转换）的能力反映。
16、在三价稀土氧化物中掺入二价阳离子将产生（O2-空位），若掺入四价阳离子会产生（间隙氧离子），从而改变三价稀土氧化物的导电性。
17、判断材料是否具有超导性，有两个基本特征：一是（超导电性），二是（完全抗磁性）。
18、陶瓷材料的性能：具有（高熔点）、（高硬度）、高化学稳定性、耐高温、耐磨、耐氧化、耐腐蚀、（弹性模量大）等特点，但（塑性）、（韧性）、可加工性、抗热震性、使用可靠性不如金属材料。
19、普通陶瓷的主要原料是（黏土）（石英）（长石）。
20、陶瓷生产工艺过程比较复杂，但基本的工艺可分为（原料配制）、（坯料成型）、（制品烧结）等三大步骤。
常用水泥的种类选用及其使用范围
常用水泥的种类选用及其使用范围
水泥是建筑材料的基础，广泛用于建筑、道路、桥梁、水坝等工程中。
不同种类的水泥具有不同的性能和用途，选用适合的水泥种类可以提高工
程的质量和耐久性。
下面介绍几种常用的水泥种类、选用以及其使用范围。
1.普通硅酸盐水泥（OPC）
普通硅酸盐水泥是最常用的水泥类型，广泛应用于各类建筑工程中。
它具有较高的强度和稳定性，适用于混凝土结构、水泥砂浆、砌块、砖瓦
等材料的制作。
普通硅酸盐水泥根据强度等级分为32.5级、42.5级和
52.5级，根据应用环境的不同可以选择相应的强度等级。
2.特种硅酸盐水泥
特种硅酸盐水泥是添加了特殊材料的硅酸盐水泥，具有特殊的性能和
用途。
例如快硬硅酸盐水泥、高硫硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥等。
快硬
硅酸盐水泥适用于需要快速硬化的应用领域，高硫硅酸盐水泥适用于需抗
硫酸盐侵蚀的环境，低热硅酸盐水泥适用于大体积混凝土工程，以减少温
度升高和龟裂。
3.矿渣水泥（GB）
矿渣水泥是指将矿渣与普通硅酸盐水泥按一定比例混合而成的水泥。
常见的矿渣包括炉渣、粉煤灰等。
矿渣水泥具有较高的抗渗和早期强度发
展性能，适用于各类混凝土结构、水工建筑以及大体积混凝土工程。
4.石膏水泥（SGC）
石膏水泥是将石膏与普通硅酸盐水泥按一定比例混合而成的水泥。
石膏水泥具有较好的质地稳定性和砂浆的延展性，适用于内墙、天花板、装饰、粘贴砖瓦等。
水泥分类资料
水泥分类
水泥是建筑材料中常用的一种，它具有粘合性和硬化性，被广泛用于建筑、基
础设施和道路建设等领域。
根据成分和用途的不同，水泥可以分为多种类型。
本文将介绍几种常见的水泥分类。
普通硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥是最常见的水泥类型之一，通常用于一般建筑工程。
它主要由
石灰石、粘土、熟石膏等原料煅烧而成，具有较高的早强性和耐久性。
轻质水泥
轻质水泥是一种密度较小的水泥，通常用于制造轻质混凝土制品，如保温板、
隔墙板等。
它在建筑中能够减轻结构自重、提高保温效果。
高强水泥
高强水泥具有较高的抗压强度和早强性，适用于需要承受较大力学载荷的工程，如桥梁、地下工程等。
腐蚀抵抗水泥
腐蚀抵抗水泥具有抗硫酸盐侵蚀等特性，适用于地下水工程、沿海地区建筑等
对腐蚀性环境要求较高的场所。
符合特殊要求的水泥
除了以上几种类型外，根据具体项目需求，还可以定制符合特殊要求的水泥，
如高早、耐磨、防火等水泥种类。
在选择水泥时，需根据项目的具体情况和工程要求来选用适当的类型，以保证
工程质量和持久性。
以上是关于水泥分类的简要介绍，不同类型的水泥在建筑领域中有各自的应用
特点和优势，在实际工程中需要根据具体情况做出选择。
土木工程概论习题答案
土木工程概论习题第一章绪论1.1土木工程概论课程的任务1、简述土木工程的概念及其包含的内容。
答：概念：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它即指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘探设计、施工、保养、维修等技术。
包含的内容：基础工程、房屋建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、港口工程、地下工程、水利水电工程。
1.2土木工程发展历史概述1、简述古代土木工程的特点。
答：没有系统的设计理论，主要依靠经验2、简述近代土木工程的特点。
答：（1）、有了比较系统的设计理论，如1683年意大利学者伽利略发表了“关于两门新科学的对话”，首次用公式表达了梁的设计理论；1687年牛顿总结出力学三大定律，为土木工程奠定了力学分析基础；1825年，法国的纳维于1825年建立了土木工程中结构设计的容许应力法。
（2）、从材料方面讲，1824年波特兰水泥发明；1867年钢筋混凝土开始应用于土木工程；1859年转炉法炼钢发明3、简述现代土木工程的特点。
答：（1）、功能要求多样化：由于电子技术，精密机械，生物基因工程，航空航天等高技术工业的发展，许多工业建筑提出了恒湿、恒温、防微震、防腐蚀、防辐射、防磁、无微尘等要求，并向跨度大、分隔灵活、工厂花园化的方向发展。
（2）、城市建设立体化：经济发展、人口增多，造成城市用地紧张、交通拥挤。
（3）、交通工程快速化：市场经济要求运输系统快速、高效，现代化技术的进步提供了条件。
（4）、工程设施大型化1.2土木工程的未来1、目前土木工程面临的形势有哪些？答：（1）、世界正经历工业革命以来的有一次重大变革，这便是信息（包括计算机、通信、网络等）工业的迅猛发展，可以预计人类的生产、生活方式将会发生重大变化。
（2）、航空、航天事业等高科技事业的发展，月球上已经留下了人类的足迹，对火星及太阳系内外星空的探索已取得了巨大进步。
（3）、地球上居住人口激增，目前世界人口已经达60亿，预计21世纪末，人口要接近百亿。
水泥生产基本知识概论(PPT 97页)
1875年英国人弗雷特里克.冉荪 (Frederik.RanSome)把回转窑引用到水泥工业 中来 。水泥工业的第一次革命
1910年机械化立窑问世
1928年发明了立波尔窑 1951年世界上第一台旋风予热气窑在德国洪 堡公司运行。 1934年丹麦的M.V约里根生(M.VgelJogensen) 获得悬浮予热器专利权。1951年 由F.缪勒（F.Miuller）改进的第台旋风予热器 投入实际运行。 1971年窑外分解技术成功 立即在世界范围 内引起强烈反响
1876年在唐山建成了第一台立窑,成立綮新 洋灰公司。
中国第一台回转窑于1906年在唐山綮新洋 灰公司建成投产,
1907大连建成了回转窑,以后相继建成了上 海水泥厂,中国水泥厂,广州水泥厂。
1940年我国第一台机械化立窑在山西口泉 镇建成投产。
1976年国内第一条窑外分解工艺线在四平 石岭水泥厂建成
2）安定性：用沸煮法检验必须合格
3）强度：水泥强度等级按规定龄期的抗折和抗压强 度来划分，各强度等级水泥各龄期强度不得低于规定 值
4）细度： P.Ⅰ、P.Ⅱ、P.O水泥用比表面积表示不小 于300m2/kg；P.S、P.F、P.P、P.C用筛余量表示， 45μm方孔筛筛余不超过30.0%，80μm方孔筛筛余 不超过10.0%
见流程图
1.2 通用硅酸盐水泥国家标准 GB175-2007
该标准规定了通用硅酸盐水泥的定义与分类、组分 与材料、强度等级、技术要求、试验方法、检验规则和 包装、标志、运输与贮存等。
1、水泥代号
P.Ⅰ；P.Ⅱ；P.O；P.S.A；P.S.B；P.P；P.F；P.C 2、定义及分类 （1）通用硅酸盐水泥 Common Portland Cement：
建筑材料水泥
建筑材料水泥水泥是一种常见的建筑材料，广泛应用于建筑工程中。
它是由石灰石、粘土、矿石等原料经过研磨、混合、煅烧等工艺制成的粉状或块状物质。
水泥在建筑行业中扮演着非常重要的角色，它不仅可以用于混凝土的制作，还可以用于砌筑、抹灰、粘贴瓷砖等多种工程中。
本文将从水泥的种类、性能特点以及在建筑材料中的应用等方面进行介绍。
首先，水泥根据其主要成分的不同可以分为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥等几种类型。
其中，硅酸盐水泥是目前使用最为广泛的一种水泥，它具有凝结速度快、强度高、耐久性好等特点，适用于各种工程中。
硫铝酸盐水泥在耐高温和化学腐蚀性能方面表现突出，常用于特殊工程中。
普通硅酸盐水泥则是一种多用途水泥，适用于一般建筑工程。
其次，水泥的性能特点是决定其在建筑材料中应用的重要因素。
水泥具有良好的可塑性和可浇性，能够在模板内成型，并且能够在一定时间内保持形状稳定。
同时，水泥的抗压强度高，能够承受较大的外部压力，保证建筑物的结构稳固。
此外，水泥还具有较好的耐久性和耐磨性，能够保证建筑物长期使用。
这些性能特点使得水泥成为建筑材料中不可或缺的一部分。
最后，水泥在建筑材料中的应用非常广泛。
首先，水泥常用于混凝土的制作。
混凝土是建筑工程中使用最多的材料，而水泥作为混凝土的主要胶凝材料，决定了混凝土的强度和耐久性。
其次，水泥还可以用于砌筑墙体、地面和顶板，能够保证建筑物的整体稳固。
此外，水泥还可以用于抹灰、粘贴瓷砖等工程中，使得建筑物的表面平整、美观。
总之，水泥在建筑材料中发挥着重要作用，为建筑工程的施工提供了坚实的保障。
综上所述，水泥作为一种常见的建筑材料，具有多种类型和性能特点，并且在建筑材料中应用广泛。
它为建筑工程的施工提供了坚实的基础，保障了建筑物的稳固和耐久。
因此，我们在使用水泥的同时，也需要注意其质量和施工工艺，以确保建筑物的安全和可靠。
水利工程建筑材料4水泥
石膏过量安定性不良
石膏的掺量一定要适量，如果掺量过多，在水泥硬化后 还会继续生成水化硫铝酸钙，因水化硫铝酸钙自身含有 大量的结晶水，生成时体积膨胀约2.5倍，会导致硬化后 的水泥石开裂而破坏。
（5）硅酸盐水泥的技术性质
1）细度
定义
细度－－指水泥颗粒的粗细程度。通常水泥颗粒的粒径 为7~200um。 讨论与分析
铁相、无水硫铝 有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝 酸钙、硅酸二钙 酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等 活性二氧化硅 活性氧化铝 石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、 低热钢渣矿渣水泥等
（2）按性能和用途分
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥
通用水泥
粉煤灰硅酸盐水泥
火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
水 泥
专用水泥
讨论与分析
定义
试验方法
2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量
讨论与分析
为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时， 要将水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的 稠度呢？
为了使试验结果 具有可比性
2）硅酸盐水泥的标准稠度用水量
定义
标准稠度用水量指水泥浆达到规定的标准稠 度时，所需要的用水量，是对水泥性质检验的准 备性指标。由于用水量的多少，能直接影响凝结 时间和体积安定性等性质的测定，因此，必须在 规定的稠度下进行试验。按国家标准GB/T13462001的规定试验。
3）硅酸盐水泥的凝结时间
GB规定
初凝时间不得 早于45min 终凝时间不得 迟于6.5h。
同时规定:凝结时间不符合规定者为不合格品。
3）硅酸盐水泥的凝结时间 试验方法 水泥的凝结时间的测定，是以标准稠度 用水量拌制的水泥净浆，在规定的温度 和湿度条件下，用凝结时间测定仪来测 定。
土木工程概论 第章 土木工程材料
古代土木工程时期的原始材料
建筑石膏，β型半水石膏又称熟石膏。 在建筑石膏制品内部有大量的毛细孔隙，导热系数小，吸 声性较好，防火性好，属于轻质保温材料；具有较强的吸湿性 能，所以对室内的空气湿度有一定的调节作用。 建筑石膏是土木工程中使用最多的石膏品种，应用很广， 除用于室内抹面、粉刷外，更主要的用途是制成各种石膏制品， 其表面光滑、细腻、尺寸精确、形体饱满、装饰性好。
古代土木工程时期的原始材料
古代土木工程时期的原始材料
应用特点：结构自重小、制作容易，架设简便，工期快，造价便宜；但易燃、易腐朽，结构变形较 大等。
木材在结构工程主要用于构架和屋顶，如梁、柱、板、斗拱等；在建筑工程中还常用作混凝土模板 及木桩等，在装饰工程中用作木地板、护壁板和加工成型材等。
古代土木工程时期的原始材料
砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料 之一，是土木工程的大宗材料。根据粗细程度 不同又有粗砂、中砂、细砂之分。
近代土木工程中的人造材料
近代土木工程中的人造材料 水泥
分类：水泥按其用途及性能分为三类：通用水泥, 专用水泥, 特性水泥。 水泥按其主要水硬性物质名称分为：硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥， 磷酸盐水泥，以火山灰或水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。 特性：水泥是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可 将其它材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料 。
Q315(16Mn钢)。 碳素结构钢：一般结构钢及工程用热轧板、管、带、型、棒材。 低合金结构钢：普通低合金结构钢一般是在普通碳素钢的基础上，少量添加若干合金元素而成，
在诸如大跨度桥梁、大型柱网构架、电视塔、大型厅馆中成为主体结构材料。
近代土木工程中的人造材料
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有抗碳化要求的 混凝土；早强混 凝土；有抗冻要 求的混凝；干燥 气候条件下的混 凝土
粉煤灰硅酸盐水泥
早期强度较低， 大体积混凝土工 后期强度增长快； 程；受侵蚀的混 水化热低；耐腐 凝土；蒸汽养护 蚀性较强；抗冻 的构件；承受荷 性较差；干缩性 载较迟的混凝土 较大；抗碳化性 能差；耐磨性较 差；抗渗性差； 干缩性小；抗裂 性好；湿热养护 效果好
有抗碳化要求的 混凝土；有抗冻 要求的混凝；干 燥气候条件下的 混凝土；路面混 凝土
特性水泥
1、快硬高强水泥 2、抗硫酸盐型硅酸盐水泥 3、油井水泥 4、白色水泥 5、彩色水泥 6、道路水泥 7、补偿收缩水泥 8、砌筑水泥 9、防辐射水泥 10、耐高温水泥
快硬高强水泥
（1）特点：凝结时间短、硬化快、早期强度高 以3天强度来划分等级
5. 耐腐蚀性差
由于硅酸盐水泥熟料中硅酸三钙和铝 酸三钙含量高，其水化产物中易腐蚀的氢氧 化钙和水化铝酸三钙含量高，因此耐腐蚀性 差，不宜长期使用在含侵蚀性介质（如：软 水，酸和盐）的环境中 。
6. 水化热高
由于硅酸盐水泥熟料中硅酸三钙和铝 酸三钙含量高，水化热高且释放集中，不宜 用于大体积混凝土工程中 。
（2）组成：一般为硅酸盐系列 （3）制备方法：白水泥+颜料
在原材料中配入着色剂烧制 （4）用途：建筑装饰
道路水泥
（1）性能特点：耐磨性好、抗冻性好、抗冲击 性好、收缩小、弹性好
（2）组成：硅酸盐系列水泥中增加含铁矿物 （3）用途：公路路面
补偿收缩水泥
（1）特点：具有微膨胀性 （2）组成：CSA系列 （3）用途：防止混凝土开裂
其他常用水泥的应用
品种 普通硅酸盐水泥
性能
适用范围
不适用范围
与硅酸盐水泥基本 与硅酸盐水泥基本 与硅酸盐水泥基本
相同
相同
相同
矿渣硅酸盐水泥
早期强度较低， 大体积混凝土工 后期强度增长快； 程；受侵蚀的混 水化热低；耐腐 凝土；耐热混凝 蚀性较强；抗冻 土；蒸汽养护的 性较差；干缩性 构件 较大；抗碳化性 能差；耐磨性较 差；抗渗性差； 耐热性好；湿热 养护效果好
第五组
物质的构成 物质的性能 物质的用途
水泥性能的指标
凝结时间 强度 抗冻性 耐磨性 抗碳化性 耐腐蚀性 水化热 耐热性
硅酸盐水泥的性能及应用
1. 凝结硬化快，强度高 由于硅酸盐水泥熟料中硅酸三钙和铝酸
三钙含量高，所以硅酸盐水泥凝结硬化快， 早期和后期强度高，主要用于重要结构的高 强混凝土，预应力混凝土和有早强要求的混 凝土工程。
油井水泥
（1）特点：流动性好、快凝 初凝、终凝时间间隔短 在高温高压环境中凝结硬化
（2）组成：硅酸盐系列改变矿物比例 （3）用途：用于油田固井
白色水泥
（1）特点：颜色为白色，白度是重要的性 能指标
（2）组成：控制Fe含量 （3）用途：建筑装饰
彩色水泥
（1）特点：按照使用要求可配制出红色、 绿色等彩色水泥
2. 抗冻性好 由于硅酸盐水泥硬化快，早期强度高，
因此用于寒冷地区和严寒地区遭受反复冻融 的混凝土工程 。
3. 耐磨性好
由于硅酸盐水泥强度高，因此耐磨性 好，可用于路面和机场跑道等混凝土工程。
4. 抗碳化性能好
由于硅酸盐水泥凝结硬化后，水化产 物中氢氧化钙浓度高，水泥石的碱度高，再 加上硅酸盐水泥混凝土的密实度高，开始碳 化生成的碳化钙填充混凝土表面的孔隙，使 混凝土表面更密实，有效地阻止了进一步碳 化。
原因分析
砌筑水泥
（1）特点：强度要求不高，流动性好 （2）组成：硅酸盐系列 （3）用途：用于热小、抗拉强度高 （2）组成：含有Ba、Sr等重金属离子 （3）用途：用于阻挡或防护原子核反应堆辐射
耐高温水泥
（1）特点：耐高温、耐腐蚀 （2）组成：主要为铝酸盐系列
有抗碳化要求的 混凝土；早强混 凝土；有抗冻要 求的混凝；干燥 气候条件下的混 凝土；路面混凝 土
复合硅酸盐水泥
早期强度较低， 大体积混凝土工 后期强度增长快； 程；受侵蚀的混 水化热低；耐腐 凝土；蒸汽养护 蚀性较强；抗冻 的预制构件 性较差；干缩性 较大；抗碳化性 能差；耐磨性较 差；湿热养护效 果好
有抗碳化要求的 混凝土；有抗渗 要求的混凝土； 早强混凝土
火山灰质硅酸盐水 泥
早期强度较低， 大体积混凝土工 后期强度增长快； 程；受侵蚀的混 水化热低；耐腐 凝土；混抗渗凝 蚀性较强；抗冻 土；蒸汽养护的 性较差；干缩性 构件 较大；抗碳化性 能差；耐磨性较 差；抗渗性好； 耐热性好；湿热 养护效果好
（2）组成：PC系列（硅酸盐水泥） CSA系列（硫铝酸盐水泥）
（3）用途：需要快速施工的工程、抢修工程、 冬季施工
抗硫酸盐型硅酸盐水泥
（1）特点：有较强的抵抗硫酸根离子腐蚀 的能力、水化热低
（2）组成：硅酸盐系列改变熟料矿物组成（降 低硅酸三钙≤50%和铝酸三钙含量≤5% ）
（3）用途：水利工程、地下工程、海港工 程、隧道工程、桥梁基础等
7. 耐热性差
硅酸盐水泥混凝土在温度不高（100~250 摄氏度之间）时，尚存的游离水使水泥水化 继续进行，混凝土的密实度进一步增加，强 度有所提高。当温度高于250摄氏度时，水 泥中的水化产物氢氧化钙分解为氧化钙，如 遇到潮湿的环境，氧化钙熟化体积膨胀，使 混凝土遭到破坏。当水泥受热温度约300摄 氏度时，体积收缩，强度开始下降。温度达 到700~1000摄氏度时，强度降低很多，甚 至完全破裂。因此，硅酸盐水泥不宜用于由 耐热性要求的混凝土工程。
另外还有磷酸盐系列 （3）用途：窑炉内衬（电力、石化、冶金、建材）
观察与讨论
假凝现象
某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和 后，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，
水泥浆体又恢复塑性，随后过3 h才凝结。请讨论
形成这种现象的原因。
讨论
工程实例分析
现象 水泥凝结时间前后变化
某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量 较高，加水拌和后初凝时间仅40 min，本属于废品。 但后来放置1个月，凝结时间又恢复正常，而强度下 降。