无机胶凝材料3
新型无机胶凝材料
新型无机胶凝材料是指在建筑领域中用于固化和粘合的一类材料，与传统的有机胶凝材料（如水泥、石膏等）相比，新型无机胶凝材料具有更高的强度、耐久性和环保性。
以下是几种常见的新型无机胶凝材料：
1. 硅酸盐水泥：硅酸盐水泥是一种由石灰、硅酸盐矿物和其他添加剂混合而成的胶凝材料。
它具有出色的强度和耐久性，同时对环境的影响较小。
2. 高性能混凝土：高性能混凝土采用特殊的配方和工艺，具有较高的强度、耐久性和抗裂性能。
它通常包括优质的水泥、细砂、骨料和添加剂等。
3. 硅酸钙板：硅酸钙板是一种以天然石膏为主要原料制成的建筑材料。
它具有良好的防火性能、隔热性能和声学性能，常用于室内隔断墙、吊顶和隔热保温材料等。
4. 水玻璃胶凝材料：水玻璃是一种无机胶凝材料，可用于固化砂浆、粘合材料和耐火材料等。
它具有较高的耐温性和耐化学性，并可与其他材料形成持久的粘结。
5. 碱活性材料：碱活性材料是一类以碱性物质为基础的胶凝材料，如碱硅玻璃、磷酸铝胶凝材料等。
它们具有良好的抗裂性能和耐久性，并可用于钢筋混凝土结构的维修和加固。
这些新型无机胶凝材料在建筑领域中被广泛应用，以满足对建筑材料强度、耐久性和环保性的要求。
随着技术的进步和研究的深入，预计还会涌现更多创新的新型无机胶凝材料。
无机胶凝材料
无机胶凝材料无机胶凝材料是一类由无机物质制成的材料，主要由胶凝材料和填料组成。
由于其优异的力学性能、耐火性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于建筑材料、耐火材料和化工材料等领域。
常见的无机胶凝材料有水泥、石膏、石灰和硅酸盐等。
水泥是一种最常见的无机胶凝材料，由石灰石、粘土和石膏等原材料经过煅烧和磨细制得。
它能够与水发生水化反应，形成水化产物，从而具有了很高的强度和硬度。
水泥广泛应用于建筑工程中，用于灰筑、浇筑及砖石粘接等。
石膏是一种由石膏矿石经过煅烧和磨细制得的无机胶凝材料。
它在一定温度下可以与水发生水化反应，形成石膏石和水化石膏。
石膏具有较好的延展性和塑性，适合用于石膏板的制作和内墙的装修。
石灰是一种由石灰石经过煅烧得到的无机胶凝材料。
石灰具有较好的抗压强度和吸水性能，能够与水发生水化反应，生成钙氢氧化物和钙碳酸盐等产物。
石灰广泛应用于建筑工程中，用于墙体、地面和屋顶的建造。
硅酸盐是一类由硅酸盐矿物经过高温煅烧得到的无机胶凝材料。
它具有较高的抗压强度和耐火性能，能够与水发生水化反应，形成硅酸盐胶凝体。
硅酸盐广泛应用于建筑材料和耐火材料中，常用于制作混凝土、砖坯和耐火砖等。
无机胶凝材料的应用不仅仅局限于建筑领域，还广泛应用于化工领域。
例如，水泥常用于制作化工设备和储罐，石膏可用于制作化工管道和容器，石灰可用于化学反应的中和剂和脱硫剂，硅酸盐可用于制备玻璃和陶瓷等产品。
总之，无机胶凝材料由于其优异的性能和广泛的应用领域，成为现代工业中不可或缺的重要材料之一。
随着科学技术的不断进步和材料科学的发展，相信无机胶凝材料将会在将来的应用中发挥更加重要的作用。
第3章无机胶凝材料
第3章无机胶凝材料教学目的：让学生了解胶凝材料的种类、特性。
特别是要求学生掌握水泥在建筑工程中的应用，为今后的学习和在施工中水泥的合理选用打下前期基础。
教学重点：学习硅酸盐水泥的技术性质、工程应用等技术方法。
教学难点：理解和掌握建筑水泥材料的应用性质、工程技术特点等。
教学学时：4教学过程：3．1 气硬性胶凝材料胶凝材料：凡是经过一系列的物理、化学变化，能将散粒状材料或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。
气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料，称为气硬性胶凝材料。
如：石膏、石灰、水玻璃如下图所示。
3．1．1 石膏石膏材料：以CaSO4为主要成分的气硬性胶凝材料。
其性质优良，原料来源丰富，生产能耗低，因而在建筑工程中应用广泛。
1、石膏胶凝材料的生产原料：主要是天然二水石膏（CaSO4·2H2O）矿石，也可利用化工石膏。
生产工序：破碎、加热煅烧、磨细。
加热方式和煅烧温度：不同性质的石膏胶凝材料产品。
建筑石膏：β型半水石膏，即建筑石膏。
晶体较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，强度较低。
高强石膏：、124℃的过饱和蒸汽条件下蒸压，或置于某些盐溶液中沸煮α型半水石膏，即高强石膏。
其特点：晶粒粗大，调制成浆体时需水量较小，因而强度较高。
2、建筑石膏的凝结硬化：建筑石膏的凝结硬化示意图见教课书中图3-1所示：3、建筑石膏的技术性质与应用(1) 建筑石膏的性质：初凝和终凝时间都很短；硬化后孔隙率较大，表观密度小；强度较低；导热系数小，吸声性强，吸湿性大，可调节室内的温度和湿度；耐水性和抗冻性差；防火性能较好；硬化时体积微膨胀，可装饰性好。
(2) 建筑石膏的技术要求：强度、细度、凝结时间。
分为优等品、一等品和合格品。
(3)建筑石膏的应用：石膏抹灰材料、各种墙体材料（纸面石膏板、石膏空心条板等）、各种装饰石膏板、浮雕花饰、雕塑制品等。
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。
第二章-基体之-无机胶凝材料
氯化镁溶液
mMgO
+ nMgCl2 + 6H2O
mMgO nMgCl2 6H2O
反应生成的氧氯化镁结晶速度比氢氧化镁快，因而加 速了镁质胶凝材料的凝结硬化速度，制品强度显著提高。 氯化镁溶液（密度为1.2g/cm3）的掺量一般为菱苦土 的55%～60%。掺量太大则凝结速度过快，且收缩大、强 度低。掺量过少，则硬化太慢、强度也低。此外，温度对 凝结硬化很敏感，氯化镁掺量可作适当调整。
即将颁布的最新国家标准《通用硅酸盐水 泥》将代替GB175—1999，GB1344—1999， GB12958—1999。 通用硅酸盐水泥——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。
修订标准的原因：
水泥品种划分和强度等级不匹配，生产的普通硅 酸盐水泥中混合材料超标现象严重； 标准中没有规定混合材料掺量检测方法； 水泥中掺加混合材料种类呈现开放状态； 水泥生产中使用盐类早强剂等； 检验规则的可操作性不强等。
I型硅酸盐水泥， 代号P· I 硅酸盐水泥 II型硅酸盐水泥， 代号P· II
无机胶凝材料特点
(1) 原料丰富，能就地取材，生产成本低；
(2) 耐久性好，适应性强，可用于水中、海洋 及炎热、寒冷的环境；
(3) 耐火性好； (4) 维修工作量小，折旧费用低； (5) 作为基材组合或复合其他材料的能力强； (6) 有利于有效地利用工业废渣。
水泥——水硬性无机胶凝材料 我国水泥工业的优势 约1.2t石 灰石 我国水泥工业的劣势 大量粉 尘与烟
3-无机胶凝材料(水硬性)
由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很
快凝结，为使工程使用时有足够的操 作时间，水泥中加入了适量的石膏。 水泥加入石膏后，一旦铝酸三钙开始 水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生 成针状的钙矾石。钙矾石很难溶解于 水，可以形成一层保护膜覆盖在水泥 颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的 水化，阻止了水泥颗粒表面水化产物 的向外扩散，降低了水泥的水化速度， 使水泥的初凝时间得以延缓。
（２）硅酸二钙 硅酸二钙的化学成分为 2ＣaＯ· ＳiＯ 2 ，其简写为C2S， 约占水泥熟料总量的15％～37％。 硅酸二钙遇水后反应较慢，水化 热也较低。它不影响水泥的凝结， 对水泥的后期强度起主要作用。
（３）铝酸三钙
铝酸三钙的化学成分是３CaO· 2O3 ， Al 其简写为C3Ａ，约占水泥熟料总量的7～ 15％。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的 热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝 结起主导作用，但其水化产物强度较低， 主要对水泥的早期强度有所贡献。
（４）体积安定性 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为
水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能 保持一定形状，不开裂，不变形，不溃 散的性质。体积安定性不良的水泥应作 废品处理，不得应用于工程中，否则将 导致严重后果。
导致水泥安定性不良的主要原因一般是由于熟料 中的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多等 原因造成的，其中游离氧化钙是一种最为常见， 影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙 或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加 之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经 硬化后才进行熟化，生成六方板状的 Ca（OH） 2 晶体，这时体积膨胀９７％以上， 从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石 膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大 约1.5倍，从而导致水泥石开裂。 国家标准规定．水泥的体积安定性用雷氏法或试 饼沸煮法检验。
无机胶凝材料
无机胶凝材料
无机胶凝材料（inorganic grouting materical）是一种由特定混和原料经烘焙制备
而成的细颗粒状硬质填料。
它不同于常见砂、砂石骨料，具有相对细小的固形粒子尺寸，
其大部分粒径为0.05～0.6mm，最大粒径不超过3mm。
无机胶凝材料一般以水泥、石灰、
膨润土磨粉等熟料及各种添加剂为主要原料，烘烤制备。
组合形式有水泥基胶凝材料、氯
化钾基胶凝材料和复合胶凝材料。
无机胶凝材料的主要特点是具有良好的流动性和抗压强度。
当与水混合时，比重、粘度、流变性和其它技术指标都良好，它能在混凝土结构体中形成强稳定的结构。
无机胶凝
材料之所以具有良好的黏结和保护性能，是因为它具有凝胶化的过程，当湿体入水时，胶
凝混合强度的提高甚至可以达到最大值，在孔隙边界上形成一层“牢固的膜”。
另外，它
也有一定的防水性和保温性能，能够抗渗透和蒸汽的传导能力，因此易于保护地下结构，
改善结构的耐久性和使用寿命。
无机胶凝材料具有良好的环境友好性，能够无毒、无害地利用，其废弃物也能够安全
排出，不会对大气产生污染，无有毒有害气体排放，是一种安全、绿色的施工材料。
此外，它也容易与周围的结构连接，具有良好的抗冲击性，不易被应力传递而形成裸露的缝隙，
能够在坚硬的基础上起到良好的固定作用。
最后，由于无机胶凝材料具有优良的隔音、防
潮性能和低温特性，有助于地下工程的正常使用。
胶凝材料的定义和分类
胶凝材料的定义和分类胶凝材料是指在固化过程中能够形成结构稳定的物质，常用于建筑、工程、制造等领域。
胶凝材料具有粘结性和硬化性，能够将多个构件或材料粘接在一起，形成稳定的结构体。
根据其成分和性质的不同，胶凝材料可以分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。
一、无机胶凝材料无机胶凝材料是指主要由无机物质组成的胶凝材料，其胶凝过程主要是物理过程。
常见的无机胶凝材料有水泥、石膏、石灰等。
1. 水泥水泥是一种常用的无机胶凝材料，主要由石灰石、粘土等矿石经过煅烧、研磨等工艺制得。
水泥在与水反应的过程中会产生水化作用，使其逐渐硬化并形成坚固的结构。
水泥广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域。
2. 石膏石膏是一种由石膏矿石经过煅烧后得到的无机胶凝材料。
石膏的主要成分是硫酸钙，具有良好的可塑性和硬化性。
石膏常用于建筑装饰、石膏板制造等领域。
3. 石灰石灰是指氧化钙和氢氧化钙等化合物，其主要成分是氧化钙。
石灰具有较高的可塑性和耐水性，广泛应用于建筑、冶金、化工等领域。
二、有机胶凝材料有机胶凝材料是指主要由有机物质组成的胶凝材料，其胶凝过程主要是化学过程。
常见的有机胶凝材料有聚合物胶凝材料、胶粘剂等。
1. 聚合物胶凝材料聚合物胶凝材料是一种由高分子聚合物组成的有机胶凝材料。
聚合物胶凝材料具有良好的粘结性和耐久性，常用于粘接、涂料、密封材料等领域。
常见的聚合物胶凝材料有环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯等。
2. 胶粘剂胶粘剂是一种能够将两个或多个材料粘接在一起的有机胶凝材料。
胶粘剂具有粘结力强、耐久性好的特点，广泛应用于制造业、家具制作、包装等领域。
常见的胶粘剂有环氧胶、丙烯酸胶、氨基胶等。
总结：胶凝材料根据其成分和性质的不同可以分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。
无机胶凝材料主要由无机物质组成，其胶凝过程是物理过程，常见的有水泥、石膏和石灰等。
有机胶凝材料主要由有机物质组成，其胶凝过程是化学过程，常见的有聚合物胶凝材料和胶粘剂等。
无机胶凝材料的成分与作用原理
无机胶凝材料的成分与作用原理一、引言无机胶凝材料是指以无机物为主要成分的胶凝材料，包括水泥、石膏、石灰等。
无机胶凝材料是现代建筑中最常用的材料之一，其主要作用是固化混凝土、砌块等建筑材料，以增强建筑的强度和耐久性。
本文将详细介绍无机胶凝材料的成分及作用原理。
二、无机胶凝材料的成分1. 水泥水泥是指混合熟料、石膏和适量掺合料在水中按一定比例制成的胶凝材料。
其主要成分为硅酸盐矿物（如硅酸钙、硅酸铝等）和石灰石。
水泥的化学成分和物理性能决定了其在混凝土中的作用。
2. 石膏石膏是以石膏矿石为原料，经过高温煅烧和粉碎加工而得到的一种无机胶凝材料。
石膏的主要成分是硫酸钙，其水化产物为石膏水和硬石膏。
3. 石灰石灰是指将石灰石经过高温煅烧得到的一种无机胶凝材料。
石灰的主要成分是氧化钙和氧化镁，其水化产物为氢氧化钙。
三、无机胶凝材料的作用原理1. 水泥的作用原理水泥的主要作用是通过水化反应生成硬化物质，即水泥石。
水泥石中的主要成分是硅酸钙凝胶和水化硅酸铝凝胶，其强度和硬度均较高。
水泥的水化反应分为两个阶段：初期水化和后期水化。
初期水化主要是水泥中的硅酸盐矿物与水发生反应，生成硅酸钙凝胶和水化硅酸铝凝胶。
后期水化是指水泥在长时间内与水发生反应，生成更加稳定的硬化产物。
2. 石膏的作用原理石膏的主要作用是加速水泥的硬化过程，同时改善混凝土的加工性能。
石膏能够与水泥中的硫酸钙反应生成硬石膏，并释放出大量的热量。
这些热量能够促进水泥的水化反应，并缩短水泥的硬化时间。
此外，石膏还能够改善混凝土的流动性和减少空隙率，从而提高混凝土的密实度和强度。
3. 石灰的作用原理石灰的主要作用是促进混凝土中的碳酸盐反应，进而生成较为稳定的碳酸盐骨架。
此外，石灰还能够与水泥中的部分硅酸铝矿物反应，生成氢氧化钙和水化硅酸铝凝胶，从而增加混凝土的强度和耐久性。
四、总结无机胶凝材料是现代建筑中最常用的材料之一，其主要成分为水泥、石膏和石灰。
这些材料通过水化反应生成硬化物质，进而固化混凝土、砌块等建筑材料，以增强建筑的强度和耐久性。
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硅酸盐水泥熟料＋石膏
＋
＋
＋
＋
＋
6混~掺合15材%混合2材0矿~硅7渣0%酸盐2火水0~山5泥0灰%的凝2粉0结~煤4硬0灰%化和1种6性~混5能0合%与材两 所掺混合材的种类与掺量密切相关！
普
矿
火
粉
复
通
渣
山
煤
合
硅
硅
灰
灰
硅
酸
酸
硅
硅
酸
盐
盐
酸
酸
盐
水
水
盐
盐
水
泥
泥
水
水
泥
泥
泥
掺混合材水泥的代号
早期强度要求高的工程； 有抗冻要求的混凝土工程
处在干燥环境中 的混凝土工程； 其他同矿渣水泥
地上、混凝土结构地 下及水中大体积；蒸 汽养护的构件；抗裂 性要求较高的构件； 有抗硫酸盐侵蚀要求 的工程
有抗碳化要求的工程； 其他同矿渣水泥
3.4 其他水泥
水泥按用途与性能划分为通用水泥、专 用水泥及特性水泥三类。其中专用水泥是 指专门用途的水泥，如道路硅酸盐水泥； 特性水泥是指某种性能比较突出的水泥， 如快硬硅酸盐水泥。
不 适 大体积混凝土结 用 构；受化学及海 范 水侵蚀的工程 围
与硅酸 盐水泥 基本相 同
高温车间和有耐热耐火要 求的混凝土结构；大体积 混凝土结构；蒸汽养护的 构件；有抗硫酸盐侵蚀要 求的工程
地下、水中大体 积混凝土结构和 有抗渗要求的混 凝土结构；蒸汽 养护的构件；有 杭硫酸盐侵蚀要 求的工程
与硅酸 盐水泥 基本相 同
答：激发剂起激发水化，促进凝结硬化的作用。
碱性激发剂：石灰和硅酸盐水泥熟料
硫酸盐激发剂：石膏
熟料矿物水化析出氢氧化钙，氢氧化钙再 与活性氧化硅和活性氧化铝相互作用，生成无 定形的水化硅酸钙和水化铝酸钙，水化铝酸钙 再与硫酸盐激发剂反应生成钙矾石，长时间后 转变成结晶不完善的凝胶。
MPa)
抗 压 强 度 （
一、白色硅酸盐水泥
• 组成特点：
水泥中的氧化铁的含量低于水泥质量的0.5%。
• 性能特点：
外观为白色，按白度分为一级、二级和三级；技术 要求与普通水泥同。
• 应用特点：
白水泥熟料与颜料、石膏共同磨细可制得彩色水泥； 主要用于建筑室内外装饰等。
二、快硬硅酸盐水泥
• 组成特点：
熟料中C3S、C3A的含量较高，石膏的掺量略大（其 中SO3≤4.0%）。
• 性能特点：
水泥的细度较细，凝结硬化快，早期强度增进率高。
• 应用特点：
早期强度要求高、紧急抢修、低温施工工程和高标号 混凝土预制构件等。
三、高 铝 水 泥
• 高铝水泥的矿物组成 • 高铝水泥的水化 • 高铝水泥的技术性质 • 高铝水泥的特点与应用
(一) 高铝水泥的矿物组成
• 定义：
高铝水泥（矾土水泥）是以铝矾土和石灰石为原料， 按一定比例配合，经煅烧、磨细所制得的一种以铝酸钙 为主要矿物成分的水硬性材料，又称铝酸盐水泥。
➢ 磨细石英砂 ➢ 石灰石粉 ➢ 废渣 ➢ 慢冷矿渣
2. 活性混合材
• 定义——具有水化活性的混合材。 • 活性组分：SiO2、Al2O3 • 常用品种：
➢ 粒化高炉矿渣—炼钢铁的废料
➢ 火山灰质粉末—天然岩石和人工煅烧物
➢ 粉煤灰—火电厂的废料
3. 活性混合材的作用
• 水化反应：
xCa(OH)2 + SiO2 + mH2O = xCaOSiO2nH2O xCa(OH)2 + Al2O3 + mH2O = xCaOAl2O3nH2O
• 稀释作用
3d ➢ 减少水泥中熟料矿物含量，7降d 低水化热； ➢ 减少水泥石中Ca(OH)2的含量。
• 超细粉末的密实填充效应
活性矿物粉磨颗粒与石灰的反应
49d
182d
掺加粉煤灰的水泥强度发展
早期强度增长减慢，但掺量小于20％时， 后期强度也有较多增长
问题？
• 什么是活性混合材的激发剂？其激发机理是什么？
在水泥生产过程中，为改善性能、调节强度等级所加 入的天然或人工矿物材料，均称为水泥混合材料。
• 种类：
➢ 活性 ➢ 非活性
• 作用：
在水泥中主要起填充作用，调节强度等级、节省能源、 降低成本、增加产量、降低水化热等。
1.非活性混合材
• 定义： 与水泥矿物成分或水化产物不发生化学反应
或化学反应很弱的混合材，为非活性混合材。 • 常见的有：
早期强度较低， 后期强度增长较 快；水化热较低； 耐蚀性较强；抗 抗渗性好；抗冻 性差；干缩性大
早期强度较低，后期 强度才长较快；水化 热较低；耐蚀性较强； 干缩性较小；抗裂性 较高；抗冻性差
一般土建工程中 适 钢筋混凝土及预 用 应力钢筋混凝土 范 结构；受反复冰 围 冻作用的结构；
配制高强混凝土
问题 ？
• 各种掺混合材硅酸盐水泥的代号、组成区别、特 性及使用范围是什么？
几种通用水泥的性能特点及应用
硅酸盐水泥
普通水 泥
矿渣水泥
火山灰水泥
粉煤灰水泥
早期强度高；水 特 化热较大；抗冻 性 性较好；耐蚀性
差；干缩较小
与硅酸 盐水泥 基本相 同
早期强度较低，后期强度 增长较快；水化热较低； 耐热性好；耐蚀性较强； 抗冻性差；干缩性较大； 泌水较多
养护龄期（天） 石膏激发剂对粉煤灰水泥强度的影响
MPa)
抗 压 强 度 （
养护龄期（天） 石膏激发剂对粉煤灰水泥强度的影响
钙 钒 石 含 量 （ ％ ）
养护龄期（天） 石膏激发剂增加钙钒石的含量
二、活性混合材水泥的共性
• 密度较小 2.70～3.10。 • 早期强度较低，后期强度增长率高。 • 对养护温湿度敏感，适合蒸汽养护。 • 水化热较小。 • 耐腐蚀性较好。 • 抗冻性、耐磨性不及硅酸盐水泥和普通硅
酸盐水泥。
三、活性混合材水泥的特性
• 矿渣水泥：
保水性差，泌水性大，干缩较大，耐热性较好。
• 火山灰水泥：
易吸水，易反应，结构较致密，抗渗性和耐水性较好， 体积收缩较大，抗硫酸盐能力较差。
• 粉煤灰水泥：
吸水能力弱，需水量较低，干缩性较小，结构致密， 抗裂性较好。
• 复合水泥：
取决于所掺的混合材种类。
• 主要矿物有：
水化活性很高
➢ 铝酸一钙
CaOAl2O3
CA，50%~70%；
➢ 硅酸二钙
2CaOSiO2
水泥品种
普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥 石灰石水泥
组成特点
6％～15％的混合材 20～70％矿渣 20～50％火山灰 20～40％粉煤灰 15～50％两种混合材 11％～25％的石灰石
代号
P ·O P ·S P ·P P ·F P ·C P ·L
3.3.1、水泥混合材
• 定义：