第三章 其他胶凝材料和新材料 3.1其他胶凝材料
第3章无机胶凝材料
3
任务1
石灰
千锤万击出深山， 烈火焚烧若等闲。 粉身碎骨全不怕， 要留清白在人间。
(明) 于谦
4
一、石灰的生产
（一）、石灰的生产
温度过低时 欠火石灰 煅烧石灰石 或白垩,内 含CaCO3 温度在900℃左右时 温度过高时 正火石灰
碳酸钙没有完全 分解，降低了生 石灰的产量
因煅烧温度过高使粘土杂质 融化并包裹石灰，从而延缓 石灰的熟化，导致已硬化的 砂浆产生鼓泡、崩裂等现象
46
建筑石膏的应用
纸面石膏条板
石膏空心条板
47
纸面石膏板与龙骨组成轻质墙体：美国，70％以上的 民用住宅内隔墙 轻钢龙骨石膏板墙体体系(简称QST)具有以下优点： (1)质轻，强度较高。 (2)尺寸稳定。 (3)抗震性好。 (4)自动调湿性好。 (5)装饰方便。 (6)占地面积少。 (7)便于管道及电线等埋设。 (8)施工简便，进度快。 艺术装饰石膏制品：石膏注模成型
自热式米饭
3.1 石灰
石灰砂浆的裂纹
观察与讨论
请观察下图 A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并 讨论其成因。
石灰砂浆A
石灰砂浆B
讨论
工程实例 1
某工地购进一批块状生石灰，作为材料员，你如 何对石灰的品质进行检验？
过程： 1、首先观察颜色，如果颜色为深褐色则可判断为过火石灰。 2、如果颜色为白色，则用小锤将块状生石灰砸开，观察是 否有硬心，如有则为欠火石灰。 3、如无硬心，为白色疏松块状固体，则为优质生石灰。
• （3）灰砂砖和硅酸盐制品 石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅 拌, 经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期 强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝
第三章气硬性胶凝材料
第三章气硬性胶凝材料☆知识点1．石灰、石膏、水玻璃的特性及应用。
2．以上三种气硬性胶凝材料的凝结硬化原理。
★要求掌握：1．石灰、石膏的技术要求、特性、应用及保管。
2．水玻璃的特性及工程中的应用。
了解：1．胶凝材料的分类。
2．石灰、石膏、水玻璃的生产工艺及对性能的影响。
在建筑工程中，把经过一系列的物理、化学作用后，由液体或膏状体变为坚硬的固体，同时能将砂、石、砖、砌块等散粒或块状材料胶结成具有一定机械强度的整体的材料，统称为胶凝材料。
胶凝材料品种繁多，按化学成分可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类，其中无机胶凝材料按硬化条件又可分为水硬性胶凝材料和气硬性胶凝材料两类。
所谓气硬性胶凝材料，是指只能在空气中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃等。
气硬性胶凝材料一般只适合用于地上或干燥环境，不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。
水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如水泥。
水硬性胶凝材料既适用于地上，也适用于地下或水中。
3.1 石灰石灰是建筑工程中使用较早的矿物胶凝材料之一。
由于其原料来源广泛，生产工艺简单，成本低廉，具有其特定的工程性能，所以至今仍广泛应用于建筑工程中。
3.1.1 石灰的生产1.原料生产石灰的原料有两种：一是天然原料，以碳酸钙为主要成分的矿物、岩石(如石灰岩、白云岩)或贝壳等；一是化工副产品，如电石渣（是碳化钙制取乙炔时产生的，其主要成分是氢氧化钙）。
而主要原料是天然的石灰岩。
2.生产过程将主要成分为碳酸钙和碳酸镁的岩石经高温锻烧(加热至900℃以上)，逸出CO2气体，得到的白色或灰白色的块状材料即为生石灰，其主要化学成分为氧化钙和氧化镁。
CaCO 3 09001100C−−−−−→ CaO + CO 2↑ 在上述反应过程中，CaCO 3、CaO 、CO 2的质量比为100∶56∶44，即质量减少44%，而在正常煅烧过程中，体积只减少约15%，所以生石灰具有多孔结构。
《胶凝材料》PPT课件
7
一、石膏的生产
高强石膏：为α-半水石膏，晶粒粗， 调制一定稠度浆体需水量小，硬化后强 度高。
建筑石膏：为β-半水石膏，晶粒细， 调制一定稠度浆体需水量大，硬化后强 度较低。
精选课件ppt
8
二、建筑石膏的硬化
1、凝结过程：建筑石膏是半水石膏，其溶解于水
后，很快成为饱和溶液。溶液中的半水石膏与水化合， 按下式进行：
膏空心砌块、石膏空心条板 3、用于装饰。如石膏板、石膏浮雕花饰、
雕塑制品。 4、注意事项：在运输及储存时应防止受潮，
一般储存三个月后强度降低30%左右。
精选课件ppt
12
高强石膏的应用
（1）强度要求较高的抹灰工程、装饰制品 和石膏板
（2）掺入防水剂，可用于湿度较高的环境。 （3）做粘结剂，须加入聚乙烯醇水溶液。
2.0、1.6三级，见GB776-2008标准)。 3、孔隙率大，导热系数小，吸声性强，吸湿
性大，可调节室内温湿度。 4、凝结过程中体积略有膨胀。 5、具有良好的抗火性能。 6、耐水性、抗冻性差，不宜用于潮湿部位。
精选课件ppt
11
四、建筑石膏的应用
1、制成石膏抹灰材料 2、制作各种墙体材料。如纸面石膏板、石
Na2O•nSiO2 + Na2SiF6 + mH2O === 6NaF + (2n+1)SiO2•mH2O
溶液中结晶。 ⑵碳化作用—氢氧化钙与空气中二氧化碳化合成碳
酸钙结晶，释放出水分并被蒸发，体积收缩。
Ca(OH)2 + CO2 + n H2O = CaCO3 + (n+1) H2O
特点：①体积收缩； ②放水
精选课件ppt
济南大学813无机非金属材料工艺学2020年考研专业课初试大纲
济南大学自命题科目考试大纲
[考试内容]
原料、燃料及预处理
无机非金属材料的组成及配料计算
配合料的制备与加工
煅烧、烧成与熔化
冷却
制品加工
第三章无机非金属材料的物化性能
[学习要求]熟练掌握硅酸盐水泥的水化过程及物化性能；掌握陶瓷的物理性能，了解陶瓷增韧原理；掌握玻璃的基本物化性质。
[考试内容]
第一节硅酸盐水泥的物化性能
第二节陶瓷的物理性能
第三节玻璃的物理化学性质
第四章其他胶凝材料和新材料
[学习要求]了解石灰、石膏等其他胶凝材料，了解复合材料工艺及新材料。
[考试内容]
第一节其它胶凝材料
第二节复合材料工艺
第三节发展中的新材料。
胶凝材料分类
胶凝材料分类一、水泥类胶凝材料水泥是一种常用的胶凝材料，主要用于混凝土和砂浆的制作。
根据其成分和用途的不同，水泥可分为硅酸盐水泥、矿渣水泥、石膏水泥、高铝水泥等多种类型。
水泥的主要特点是具有较高的强度和耐久性，适用于各种建筑工程。
二、石膏类胶凝材料石膏是一种常见的胶凝材料，主要用于石膏板、石膏线和装饰材料的制作。
石膏可以分为石膏粉和石膏砂两种类型。
石膏的主要特点是具有良好的可塑性和可加工性，可以根据需要进行模塑和雕刻。
三、粉煤灰类胶凝材料粉煤灰是一种由燃烧煤炭产生的细粉状物质，可以用作胶凝材料。
根据粉煤灰的硅铝比和活性指数的不同，可以将其分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类粉煤灰。
粉煤灰的主要特点是具有较高的活性和较低的胶凝性，适用于混凝土和砂浆的制作。
四、矿渣类胶凝材料矿渣是一种由冶炼金属时产生的副产物，可以用作胶凝材料。
常见的矿渣包括炉渣、高炉渣和转炉渣等。
根据矿渣的成分和活性指数的不同，可以将其分为矿渣水泥、矿渣粉和矿渣砂等多种类型。
矿渣的主要特点是具有较高的活性和较低的胶凝性，适用于混凝土和砂浆的制作。
五、高效胶凝材料高效胶凝材料是指在常规胶凝材料的基础上，通过添加剂改善其性能的材料。
常见的高效胶凝材料包括减水剂、增强剂和延缓剂等。
减水剂可以改善混凝土的流动性和工作性能，增强剂可以提高混凝土的强度和耐久性，延缓剂可以延长混凝土的凝结时间。
高效胶凝材料的主要特点是具有较好的可操作性和性能调控性，适用于各种特殊工程。
六、其他胶凝材料除了上述分类的胶凝材料外，还有一些特殊的胶凝材料被广泛应用于工程建设中。
例如，聚合物胶凝材料可以通过聚合反应形成胶凝体，具有良好的柔性和抗裂性；纳米胶凝材料可以通过纳米技术改善材料的性能，具有较高的强度和耐久性。
这些胶凝材料的特点各不相同，可以根据具体工程的要求进行选择和应用。
胶凝材料是一类广泛应用于工程建设中的材料，根据其成分和性能的不同，可以将其分为水泥类、石膏类、粉煤灰类、矿渣类、高效胶凝材料和其他胶凝材料等多种类型。
3.1 气硬性胶凝材料
胶凝材料(cements,binding materials) 胶凝材料
胶凝材料概念：在土木工程材料中， 胶凝材料概念：在土木工程材料中，凡是经过 一系列的物理、化学作用， 一系列的物理、化学作用，能将散粒状或块状 材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。 材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。
作为石膏制品时， 作为石膏制品时，因为石膏凝 结速度很快，需要进行调节， 结速度很快，需要进行调节， 此时可以加入促凝剂和缓凝剂。 此时可以加入促凝剂和缓凝剂。
四、品种
(1)建筑石膏(calcined gypsum) (2)高强石膏(high strength gypsum/plaster) (3)硬石膏：无水石膏(anhydrite,anhydrous gypsum)
(2)凝结硬化慢、强度低：碳酸钙和氢氧化钙结晶体 凝结硬化慢、强度低： 凝结硬化慢 (3)耐水性差：氢氧化钙结晶易溶于水 耐水性差： 耐水性差 (4)体积收缩大：蒸发大量的游离水 体积收缩大： 体积收缩大 （5）吸湿性强 ）
四、应用
（一）建筑业
1．石灰乳涂料
将热化好的消石灰加入水稀释，直接用于室内墙壁和天棚的 将热化好的消石灰加入水稀释， 涂料。 涂料。 ——加入各种耐碱颜料，可变成彩色涂料。 加入各种耐碱颜料，可变成彩色涂料。 加入各种耐碱颜料 ——加入少量磨细的矿渣或粉煤灰 ，提高其耐水性。 加入少量磨细的矿渣或粉煤灰 提高其耐水性。 ——加入明矾，氯化钙，聚乙烯醇等减少涂层粉化。 加入明矾，氯化钙，聚乙烯醇等减少涂层粉化。 加入明矾
– 建筑石膏的应用
(1)纸面石膏板：两面用坚韧的纸做护面 纸面石膏板： 纸面石膏板 (2)纤维石膏板：含纤维材料 纤维石膏板： 纤维石膏板 (3)装饰石膏板：造型美观，品种多样 装饰石膏板： 装饰石膏板 造型美观， (4)空心石膏条板：空心 空心石膏条板： 空心石膏条板 (5)石膏蜂窝板、石膏矿棉复合板、防潮石膏板 石膏蜂窝板、 石膏蜂窝板 石膏矿棉复合板、 等
胶凝材料
2.5 硅酸盐水泥
通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料、 适量石膏和混合材料制成的水硬性胶凝 材料。包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水 泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水 泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水 泥。 硅酸盐水泥分为I型硅酸盐水泥（代号 P〃I，不掺加混合材料）和II型硅酸盐 水泥（代号P〃II，可掺加不超过水泥质 量5% 石灰石或粒化高炉矿渣）。
② 适宜的石膏掺量主要取决于水泥中铝酸 三钙和石膏中SO3的含量，同时与水泥细度 及熟料中SO3的含量有关，石膏掺量一般为 水泥质量的3%～5%。 ③ 拌合水泥浆时，水与水泥的质量比称为 水灰比。拌合水越多，水泥石中的毛细孔就 越多，而水泥石的强度随其孔隙增加呈线性 关系下降。在熟料矿物组成相近的情况下， 水灰比的大小是影响水泥石强度的主要因素。
图2-1 水泥材料在国民经济中的作用
2.4 水泥工业的发展概况
1 水泥的生产过程
水泥的生产过程可以简称为“两磨一烧”，即原料 （生料磨）→生料（窑烧成）→熟料（水泥磨）→水 泥。
2 水泥的生产方法分类
①按生料制备方法分：湿法[半湿法(湿磨干烧)亦归为湿 法]和干法[半干法(料球)亦归为干法]。 ②按煅烧熟料窑的结构分：立窑生产（普通立窑、机械 化立窑），回转窑生产（干法回转窑：普通干法和新 型干法、湿法回转窑、半干法回转窑）。
安定性是水泥硬化后体积变化的均匀性，体积 的不均匀变化引起膨胀、裂缝或翘曲等现象。
2.6 通用水泥
2.6.3 粒化高炉矿渣
凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸钙与铝硅酸钙为主 要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣 。
胶凝材料学
胶凝材料学历史回顾：古埃及人发现尼罗河流域盛产的石膏可以做成很好的粘结材料。
他们发现，把开采出来的石膏碾碎磨细，再加上少量粘土一起煅烧，就会失去一部分结晶水成为熟料。
熟料中加水，调成糊状，过不了多久又会重新变硬，而且石膏糊粘性甚好。
由此，埃及人发明了与水泥相似的石膏粘结剂，并用它创造了世界建筑史上的奇迹——金字塔。
这些金字塔是由巨大的石块以石膏复合胶凝材料粘结而成的具有良好的耐久性。
一、石灰1.石灰的生产及分类：生石灰粉：石灰在制备过程中，采用石灰石、白云石、白垩、贝壳等原料经煅烧后，即得到块状的生石灰，生石灰粉是由块状生石灰磨细而成。
消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2,称为消石灰粉。
石灰膏：将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的3～4倍)消化，或将消石灰粉和水拌和，所得的一定稠度的膏状物，主要成分为Ca(OH)2和水。
2.石灰的熟化与硬化：a.石灰的熟化生石灰与水反应生成氢氧化钙，称为石灰的熟化。
石灰的熟化过程会放出大量的热，熟化时体积增大1～2.5倍。
为了消除过火石灰的危害，石灰膏在使用之前应进行陈伏。
陈伏是指石灰乳在储灰坑中放置14d以上的过程。
b.石灰浆体的硬化石灰浆体的硬化包括干燥结晶和碳化，后者过程缓慢。
（1）干燥结晶硬化过程石灰浆体在干燥过程中，游离水分蒸发，形成网状孔隙，使石灰粒子更紧密并使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。
（2）碳化过程Ca(OH)2与空气中的CO2和水反应，形成碳酸钙。
由于碳化作用主要发生在颗粒表层，且生成的CaCO3膜层较致密，阻碍了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分蒸发，因此硬化缓慢。
3.石灰的性质与技术要求石灰的性质是可塑性好；硬化较慢，强度低，硬化时体积收缩大，耐水性差，吸湿性强。
a. 石灰乳将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入大量的水搅拌稀释，成为石灰乳。
主要用于内墙和天棚刷白，石灰乳中加入各种耐碱颜料，可形成彩色石灰乳。
第三章 水硬性胶凝材料——水泥
复合水泥的技术要求，现行国家标准GB12958—91作了规定。
复合水泥各龄期强度见表3-6。
表3-6 复合水泥强度(GB 12958—91)
标
号
抗压强度，MPa 3d 7d 28d
抗折强度，MPa 3d 7d 28d
325 — 18.5 32.5 — 3.5 5.5
425 — 24.5 42.5 — 4.5 6.5
安定性
用沸煮法检验，必须合格
化学成分
熟料中氧化镁含量不得超过6%，水泥中三氧 化硫含量不得超过4%
强度类别及 抗压强度
抗折强度
强度
龄期
7d
28d
7d
28d
MPa 125
5.5(56
175 (kgf/cm2)
7.6(78) 17.2(175) 1.6(16) 3.4(35)
硅酸525 230(22.6) 340(33.3)525(51.5) 42(4.1) 54(5.3)72(7.1)
盐 525R 275(27.0) —
525(51.5) 50(4.9) — 72(7.1)
水泥625625R
290(28.4) 326(32.0)
430(42.2) —
625(61.3) 625(61.3)
50(4.9) 56(5.5)
62(6.1) —
80(7.8) 80(7.8)
725R 377(37.0) —
725(71.1) 63(6.2) — 88(8.6)
二、普通硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、少量混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶 凝材料，称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)。
水泥中混合材料掺加量按重量百分比计：
25.0(255) 41.7(425) 4.5(46) 6.3(64)
建筑材料第三章 气硬性胶凝材料
章目录
节目录
一、建筑石膏
建筑石膏的技术要求主要有强度、细度和凝 结时间。按强度、细度和凝结时间将石膏划分为
3.0、2.0、1.6共3个等级，各等级的技术要求见
表3-1。如有一项指标不合格，则石膏应重新检 验级别或报废。
表3-1 建筑石膏的技术指标
技术指标
3.0
2.0
1.6
抗折强度/MPa
≥3.0
≥2.0
1
3
CaSO4 H2O H2O CaSO4 2H2O
2
2
（3-2）
章目录
节目录
一、建筑石膏
建筑石膏凝结硬化过程：半水石膏加水后首 先进行的是溶解。由于二水石膏的溶解度比半水 石膏的溶解度小，所以二水石膏不断从过饱和溶 液中析出。由于溶液中有二水石膏析出，破坏了 原有半水石膏的平衡浓度，这时半水石膏会进一 步溶解。如此不断进行半水石膏的溶解和二水石 膏的析出，随着析出的二水石膏胶体不断增多， 石膏失去了塑性，开始凝结。
建筑材料
第三章 气硬性胶凝材料
第三章 气硬性胶凝材料
第一节 石膏 第二节 石灰 第三节 水玻璃
第一节 石膏
一、建筑石膏 二、高强度石膏 三、无水石膏水泥
章目录
一、建筑石膏
将β型半水石膏磨成细粉，即得建筑石膏。其中， 杂质较少、色泽较白、磨得较细的产品称模型石膏。
建筑石膏密度为2.50～2.80 g/cm³，其紧密堆积 表观密度为1 000～1 200 kg/m³，疏松堆积表观密度 为800～1 000 kg/m³。建筑石膏遇水时，将重新水化 成二水石膏，并逐渐凝结硬化，其反应式如下：
章目录
节目录
二、石灰的生产
石灰岩煅烧即成生石灰。煅烧时，石灰岩中碳酸钙和少量碳酸镁分解， 生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳气体。其化学反应为：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3. 1. 其他胶凝材料
3. 1. 1 石灰
石灰是将以碳酸钙为主要成分的原料，经适当温度煅烧后，所得到的以氧化钙为主要成分的物质。
生产石灰的原料主要是天然原料，如石灰石、白垩等。
一、石灰的生产
二、煅烧温度
三、石灰的水化硬化
二、煅烧温度
石灰的煅烧温度主要与窑的形式、石灰石的致密程度以及杂质含量有关。
煅烧温度过高或过低和煅烧时间长短都会影响石灰的质量，因为石灰的活性主要由其内比表面积和晶粒尺寸大小决定。
随着煅烧温度提高和煅烧时间延长，石灰的内比表面积将逐渐减小。
过烧石灰内部多孔结构致密，氧化钙结晶粗大，消化时与水反应的速度极慢；
煅烧温度过低和时间太短，石灰石烧不透，形成生烧。
三、石灰的水化硬化
石灰消化而得的浆体即石灰浆，其硬化包括两个同时进行的过程：干燥和碳酸化。
1. 干燥
石灰浆体在干燥环境中，多余的游离水分逐渐蒸发：
在石灰浆内部形成大量的彼此相通的毛细孔隙，残留在孔隙内的游离水分形成了弯月面，从而产生毛细管压力，使颗粒
聚结而互相粘结，产生强度。
使液相中氢氧化钙达到某种程度的饱和，从而产生氢氧化钙析晶过程，加强了石灰浆中原来的强氧化钙颗粒之间的结合。
一、氯氧镁水泥水化机理
MgO-MgCl2-H2O系统在常温下的主要水化产物是：
5Mg(OH)2•MgCl2•8H2O （简称5•1•8）
3Mg(OH)2•MgCl2•8H2O （简称5•1•8）
这些水化产物的形成和水化相的转变与MgO/MgCl
摩尔比，
2
MgO活性及其液相中镁离子浓度有关。
二、氯氧镁水泥的物化性能
构成镁水泥强度的基础是5•1•8和3•1•8两种复盐晶体，这两种复盐晶体以结晶较好的棒状或结晶较差的凝胶状连结在一起，形成网络，即形成了高强度的硬化体。
1. 氯氧镁水泥强度的影响因素
MgO ：MgCl 2：H 2O 摩尔比，以7：1：16最为理想 MgO 的活性和粒度，砂率取10%较好
添加剂，较为流行的添加剂为Si 、Fe 、P 等的复合型添加剂，总量为10%
2. 氯氧镁水泥的耐水性
材料的耐水性是其与水长期接触或在水的作用下继续保持其性能不变的能力。
氯氧镁水泥耐水性很差的突出表现是其硬化体强度在水中大幅度下降，可损失60%以上。
一般认为影响耐水性的因素主要有以下几点：
氯氧镁水泥硬化体是一个多孔性的多晶体堆积结构
氯氧镁水泥的部分水化物在水中的可溶性甚大
硬化试体浸水后5相或3相会转变成Mg(OH)
，进而与HCl
2
发生反应：
2HCl + Mg(OH)2 = MgCl2 + 2H2。
形成了可溶于水的MgCl
2
改善耐水性的方法主要有：
（1）选择合理的配比和工艺方法
（2）改变氯氧镁水泥的水化物组成与结构（3）掺加抗水外加剂
二、石膏的水化硬化
石膏与适量的水混合，成为可塑性浆体，然后很快失去流动性、硬化并产生强度，最终成为坚硬的固体。
1. 半水石膏的水化硬化
半水石膏加水发生化学反应：
CaSO4•1/2H2O + 3/2H2O CaSO4•2H2O + Q
结晶理论
胶体理论。