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第2章 矿业工程材料
三节内容：
2.1 混凝土材料
2.2 金属材料
2.3 其他工程材料
2.1 混凝土材料
每年分值1-3分，有时一单选一多选，两目内容
2.1.1 水泥的性能及其应用
2.1.2 混凝土的组成和技术要求2.1.1 水泥的性能及其应用
考点一、水泥的基本组成及分类
水泥是一种水硬性胶凝材料，以硅酸钙为主要成分的熟料，加入适量的石膏，磨成细粉面制成。
主要化学成分是氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁等。主要矿物成分是硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝
酸四钙等
既能在空气中硬化，又能在水中硬化
水泥品种可按用途及性能或其主要水硬性物质进行分类。
1）按用途及性能分类
（1）通用水泥： 主要有六大类，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、
粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
复合硅酸盐水泥：混合材料总掺加量按质量百分比应大于20%、不超过50%。掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣
水泥重复。具有较高的早期强度，较好的和易性，但需水量较大，配制混凝土的耐久性略差
（2）专用水泥
（3）特种水泥
2）按其主要水硬性物质名称分类
（1）硅酸盐水泥：以硅酸盐为主要成分
（2）铝酸盐水泥：快硬、早强，用于抗腐蚀、抗冻等工程。
（3）硫铝酸盐水泥：早强、自由膨胀较小的特点
（4）铁铝酸盐水泥：凝结速度快、早期强度高的特点，其抗冻性、耐腐蚀性和耐磨性也较好，常用于抢修工
程。
（5）氟铝酸盐水泥：水化热大，且放热量集中，具有长期强度稳定、低温硬化性能好的特点。
（6）以火山灰或潜在水硬性材主要组分的水泥。
考点二、水泥的性能指标
水泥有关的性能指标包括细度、凝结时间、体积安定性、强度和水化热等方面。
1）细度：水泥颗粒粒径愈细，水化越快，其早期强度和后期强度都较高。
水泥细度试验分水筛法和负压筛法两种，硅酸盐水泥细度采用透气式比表面积仪检验，要求其比表面积大于
300m2/kg；其他五类水泥细度用筛析法检验，要求在80μm标准筛上的筛余量不得超过10%（考过）。当水泥比表
面积相同时，水泥颗粒分布越均匀，水泥水化速度越快，水泥浆体强度也越高。
2）凝结时间：
凝结时间分初凝和终凝。水泥初凝时间不宜过短；终凝时间不宜太长。六大常用水泥初凝时间不得早于45min，
硅酸盐终凝时间不得长于6.5h，其他五类不得长于10h
3）体积安定性（水泥安定性）
指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。水泥中如含有过量的游离石灰、氧化镁或三氧化硫，会出现体积安定性不良，引起严重事故。
体积安定性不合格的水泥属于废品。
4）强度
根据受力形式的不同，水泥强度通常分为抗压强度、抗折强度和抗拉强度三种。
42.5级水泥的28d抗压强度应不小于42.5MPa。
5）水化热
水泥的水化反应是放热反应，其水化过程放出的热称为水泥的水化热。水化热对冬期混凝土施工则是有益的，
水化热可促进水泥水化进程。
考点三、矿业工程中水泥品种的选用
矿业工程所处环境条件较复杂，因此应根据具体情况选择合适的水泥品种。选择水泥品种时可参考表2.1-2
注意，水泥选用多次考，重点关注。
表 2.1-3 水泥品种使用条件表几点规律：1.硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的性能、适用范围和不适用工程基本一致。主要不适合大体积、受
化学、海水侵蚀工程。
2.矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥三者性能、适用范围和不适用工程相同点较多。
3.矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥的抗碳化能力差，但只有粉煤灰硅酸盐水泥明确了不适用抗碳化要求的
工程
4.硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的性能、适用范围和不适用工程；与矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和
粉煤灰硅酸盐水泥三者性能、适用范围和不适用工程相反点很多，但都适用配置建筑砂浆。
5.只有火山灰质硅酸盐水泥明确不适用干燥环境的混凝土和耐磨性要求的工程。
习题演练
往年真题：水泥的性能指标包括（ ）等
A.细度
B.坍落度
C.体积安定性
D.强度
E.和易性
答案：ACD
解析：BE为混凝土性能指标
往年真题：根据受力形式的不同，表征水泥强度的指标通常有（ ）。
A.抗压强度B.抗拉强度
C.抗折强度
D.抗剪强度
E.抗扭强度
答案：ABC
解析：根据受力形式的不同，水泥强度通常分为抗压强度、抗折强度和抗拉强度三种
