水硬性胶凝材料
什么是水硬性胶凝材料
什么是水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料是一种常见的建筑材料，它在建筑领域中扮演着非常重要的角色。
水硬性胶凝材料是指在水的存在下，通过化学反应产生胶凝物质，然后形成坚固的材料。
常见的水硬性胶凝材料包括水泥、石膏、石灰等。
这些材料在建筑工程中被广泛应用，为建筑物的结构和外观提供了坚固的支撑和美观的装饰。
水硬性胶凝材料的主要成分是无机物质，它们通过水的存在进行化学反应，形
成坚固的胶凝物质。
水泥是其中最常见的一种水硬性胶凝材料，它由石灰石、粘土和其他辅助原料经过研磨、混合、煅烧等工艺制成。
水泥在建筑工程中被广泛用于混凝土、砌体、砂浆等材料的制备，为建筑物的结构提供了坚固的支撑。
除了水泥之外，石膏也是一种常见的水硬性胶凝材料。
石膏是一种含水石膏矿
石经过粉碎、煅烧、研磨等工艺制成的粉状物质。
它在建筑领域中被用于制备石膏板、石膏线条、装饰石膏等材料，用于装饰建筑物的内部和外部。
此外，石灰也是一种重要的水硬性胶凝材料。
石灰是一种无机化合物，它可以
和水发生化学反应，生成氢氧化钙，然后在空气中吸收二氧化碳，逐渐形成碳酸钙，从而使材料逐渐硬化。
石灰在建筑工程中被用于砂浆、灰浆、石灰石膏墙等材料的制备，为建筑物提供了坚固的支撑和美观的装饰。
总的来说，水硬性胶凝材料是建筑工程中不可或缺的材料，它们通过化学反应
形成坚固的胶凝物质，为建筑物的结构和外观提供了坚固的支撑和美观的装饰。
水泥、石膏、石灰等是常见的水硬性胶凝材料，它们在建筑领域中发挥着重要的作用，为人们的生活和工作提供了便利和舒适。
希望本文能帮助大家更好地了解水硬性胶凝材料，为建筑工程的发展做出贡献。
名词解释普通水泥
名词解释普通水泥普通水泥，也称为洋灰、红毛泥、英泥，是一种用于土木工程中的胶结性材料。
它是一种水硬性胶凝材料，可以在水中凝结并在空气中硬化。
普通水泥是当今世界上最重要的建筑材料之一，广泛应用于房屋建筑、桥梁、道路、隧道、水利工程等各个领域。
普通水泥的主要成分是硅酸盐水泥熟料，它由石灰石、粘土、铁矿石等原材料经过煅烧而成。
在制作过程中，将硅酸盐水泥熟料与适量的石膏和规定的混合材料进行混合，形成水硬性胶凝材料。
普通水泥的性能和品质可以通过比表面积、筛余等指标进行衡量。
根据胶结性质的不同，普通水泥可以分为水硬性水泥和非水硬性水泥。
水硬性水泥是指在水中能够凝结和硬化的一种水泥，而非水硬性水泥则不具备在水中凝结和硬化的能力。
普通水泥按照其主要水硬性物质名称可以分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。
其中，硅酸盐水泥是最常见的一种，也被称为波特兰水泥。
在工程中，普通水泥的强度等级是一个重要的指标。
根据强度的不同，普通水泥可以分为325、425、525等不同等级。
此外，还有325R、425R、525R等型号，表示水泥的强度等级和凝结时间。
除了普通水泥外，还有一些特性水泥，如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等。
这些特性水泥在某些性能方面具有突出的表现，例如快硬硅酸盐水泥的凝结速度较快，低热矿渣硅酸盐水泥的热量释放较低，膨胀硫铝酸盐水泥具有较好的体积膨胀性能等。
总之，普通水泥是一种广泛应用于土木工程中的胶结性材料，它是一种水硬性胶凝材料，可以在水中凝结并在空气中硬化。
普通水泥的主要成分是硅酸盐水泥熟料，根据胶结性质的不同，可以分为水硬性水泥和非水硬性水泥。
普通水泥按照其主要水硬性物质名称可以分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。
在工程中，普通水泥的强度等级是一个重要的指标，还有快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等特性水泥。
水硬性胶凝材料
特点
特点
水泥呈粉末状，与水混合后，经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒材料胶结成 为整体，是一种良好的矿物胶凝材料。水泥不仅能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并发展强度，所 以水泥属于水硬性胶凝材料，它可以用于地上、地下、水中的工程。
主要参数
主要参数
国家于2001年4月对水泥的标号制定新的标准。通用水泥新标准是：GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐 水泥》、GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》、GB-1999《复合硅酸盐水 泥》。六大水泥标准实行以MPa表示的强度等级,如32.5、32.5R、42.5、42.5R等,使强度等级的数值与水泥28天 抗压强度指标的最低值相同。新标准还统一规划了我国水泥的强度等级,硅酸盐水泥分3个强度等级6个类型,即 42.5、42.5R、52.5Байду номын сангаас52.5R、62.5、62.5R。其他五大水泥也分3个等级6个类型,即32.5、32.5R、42.5、42.5R、 52.5、52.5R。
国家建材局经测试，得出新水泥标准的强度等级与老水泥标准的水泥标号之间存在如下表中对等关系： GB175-92 GB175-1999
725(R) 62.5(R) 625(R) 52.5(R) 525(R) 42.5(R) 425(R) 32.5(R) 二、沙 沙也称砂，是水泥沙浆里面的必须材料。如果水泥沙浆里面没有沙，那么水泥沙浆的凝固强度将几乎是零。
土木工程材料3 水硬性胶凝材料
ettringite，AFt)。后期转变为单硫型硫铝酸钙（monosulfate
hydrates, Afm)。AFt—针状晶体；Afm—六方片状晶体。
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2）水泥的硬化(hardening)
第一阶段：拌水起至初凝时，C3S迅速反应 生成Ca(OH)2。石膏和C3A反应生成AFt。 水泥浆呈塑性状态。 第二阶段：从初凝起至 24h ，水化加速，生 成较多的Ca(OH)2、AFt、C-S-H凝胶，水 泥凝结。 第三阶段： 24h 以后直到水化结束。所有水 化产物生成，数量不断增加，结构更加致 密，强度不断提高。
3 水硬性胶凝材料( cement )
水硬性胶凝材料是指能与水发生化学反应凝结和硬化， 且在水下也能够凝结和硬化并保持和发展其强度的胶凝材 料。水泥是一种典型的水硬性胶凝材料。 常用的是通用硅酸盐水泥,主要品种有：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 酸盐水泥等。 此外,还有铝酸盐水泥等其他系列水泥。
3
3.1 硅酸盐水泥
3.1.1 硅酸盐水泥的生产和矿物组成
1）原材料与生产简介
石灰石质—石灰石、白垩
CaO SiO2、Al2O3、Fe2O3 Fe2O3
粘土质—粘土、页岩
校正原料（少量）——铁粉
4
工艺：“二磨一烧”
水泥生产工艺流程示意图
5
某新型干法旋窑水泥生产线
6
2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
石膏耗尽时，钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物所胀破，C3A等矿物
再次快速水化，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥浆
的塑性逐渐消失，直到终凝。
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水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料是指在水的存在下通过水化反应生成硬化胶凝体的材料。
常见的水硬性胶凝材料主要包括水泥、石膏和石灰等。
其中，水泥是最常用的水硬性胶凝材料之一。
它通过将水泥与水混合，并在一段时间内进行反应，形成坚硬的胶凝体。
水泥的主要成分是石灰石和粘土，经过破碎、磨制和混合成粉末状的水泥熟料，再经过烧制和研磨加工形成水泥粉。
在水的湿润下，水泥粉与水发生水化反应，形成具有一定强度和耐久性的水泥石。
石膏是另一种常见的水硬性胶凝材料。
它通过石膏矿石的石膏石（CaSO4·2H2O）经过煅烧、研磨和筛分等工艺，得到石膏粉。
在与适量的水混合后，石膏粉与水发生水化反应，形成石膏石。
石灰也是一种常用的水硬性胶凝材料。
石灰主要包括生石灰和熟石灰两种。
生石灰是指石灰石经过石灰窑内高温煅烧后得到的产物，石灰石中的CaCO3 通过石灰窑内的煅烧反应变成CaO。
熟石灰是指将生石灰与适量的水混合，发生水化反应生成石灰石。
水硬性胶凝材料有很多应用领域。
最常见的是建筑领域，用于制作混凝土、砂浆和砌块等。
水硬性胶凝材料可以通过调整配比和工艺，调控其强度、硬化时间和耐久性等性能，满足不同工程的需求。
另外，在其他领域，如矿山填埋、地基处理、固化污染土壤、制备人造石材和艺术品等方面也有广泛的应用。
然而，水硬性胶凝材料也存在一些问题。
例如，水泥的制造过程消耗大量的能源和原材料，对环境造成一定的影响；同时，硬化后的胶凝体在长期使用过程中会产生一些老化、开裂和腐蚀等问题，需要进行维修和防护。
因此，需要在材料的选择、工艺的控制和结构的设计等方面进行综合考虑，提高水硬性胶凝材料的性能和可持续性。
水硬性胶凝材料名词解释
水硬性胶凝材料名词解释水硬性胶凝材料是指在水的作用下发生化学反应，产生结晶、凝固和硬化的材料。
它通常由水泥、石灰、石膏等主要成分组成，通过加水后能够形成坚固的固体状物质。
以下是对水硬性胶凝材料常见的名词进行解释。
1. 水泥：水泥是一种常用的水硬性胶凝材料，主要由石灰、硅酸盐等矿物质熟料经磨碎和炉烧制而成。
水泥通过与水反应，产生水化产物，形成硬化固体。
常用的水泥有普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等。
2. 石灰：石灰是水硬性胶凝材料中的一种，主要由石灰石经焙烧得到。
石灰可通过吸湿而形成石灰浆，与二氧化碳反应形成碳酸钙，产生硬化效果。
石灰主要有生石灰和熟石灰两种形式，常用于砌筑、装饰等工程中。
3. 石膏：石膏是一种硫酸盐类水硬性胶凝材料，主要由石膏矿石经煅烧得到。
石膏与水反应生成硬化石膏，可以用于建筑物内部的板材、装饰品、造型等。
常见的石膏产品有天然石膏、熟石膏等。
4. 凝结剂：凝结剂是水硬性胶凝材料中的一种，通常用于加速水泥等物料的凝结硬化过程。
常用的凝结剂有蓝剂、钠硅酸盐等，可以改变水泥颗粒之间的作用力，促使其更快地凝结和硬化。
5. 混凝土：混凝土是由水泥、骨料、掺合料等组成的复合材料。
混凝土在加水后，水泥与骨料反应形成水化产物，使混凝土逐渐凝结硬化。
混凝土具有一定的强度和抗压能力，常用于建筑物的结构和基础等各类工程中。
6. 水化反应：水化反应是指水硬性胶凝材料在水的作用下，水泥或石灰等成分与水发生化学反应，产生水化产物并逐渐形成坚硬的固体。
水化反应是水硬性胶凝材料凝结硬化的关键过程，其速度和产物的结构将直接影响材料的性能。
总之，水硬性胶凝材料是广泛应用于建筑、装饰和工程等领域的材料，其通过与水发生化学反应，产生凝固和硬化的效果。
熟悉这些材料的名称和特点，可以更好地理解和应用水硬性胶凝材料。
水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料是一种常见的建筑材料，它具有优良的硬化性能和抗压性能，被广泛应用于建筑工程中。
水硬性胶凝材料主要包括水泥、石膏、石灰等材料，它们在水的作用下能够发生化学反应，形成坚固的结晶体，从而实现胶凝硬化的效果。
本文将对水硬性胶凝材料的特性、应用及发展趋势进行探讨。
一、水硬性胶凝材料的特性。
1. 硬化性能，水硬性胶凝材料在水的作用下能够发生化学反应，形成结晶体，从而实现硬化的效果。
这种硬化性能使得水硬性胶凝材料能够承受较大的压力和荷载，在建筑工程中被广泛应用。
2. 抗压性能，水硬性胶凝材料具有优良的抗压性能，能够承受较大的压力而不易发生破裂和变形。
这种特性使得水硬性胶凝材料成为建筑结构中重要的支撑材料。
3. 耐久性，水硬性胶凝材料在适当的条件下能够保持长期的稳定性和耐久性，不易受到外界环境的侵蚀和破坏。
这种耐久性使得水硬性胶凝材料能够保持建筑结构的稳定性和安全性。
4. 施工性能，水硬性胶凝材料在施工过程中具有良好的可塑性和流动性，能够适应各种复杂的施工环境和要求。
这种施工性能使得水硬性胶凝材料能够更好地满足建筑工程的需求。
二、水硬性胶凝材料的应用。
1. 水泥，水泥是一种常见的水硬性胶凝材料，它广泛应用于混凝土、砌体、地基和路面等建筑结构中。
水泥具有优良的硬化性能和抗压性能，能够保证建筑结构的稳定性和安全性。
2. 石膏，石膏是一种常见的水硬性胶凝材料，它广泛应用于室内装饰、墙体隔断和天花板等建筑结构中。
石膏具有良好的施工性能和装饰性能，能够满足建筑结构的美观和实用需求。
3. 石灰，石灰是一种常见的水硬性胶凝材料，它广泛应用于砌体、抹灰和粉刷等建筑结构中。
石灰具有优良的施工性能和抗压性能，能够保证建筑结构的稳定性和耐久性。
三、水硬性胶凝材料的发展趋势。
1. 绿色环保，随着人们对环境保护意识的提高，水硬性胶凝材料的发展趋势是向绿色环保方向发展。
未来的水硬性胶凝材料将更加注重资源的可持续利用和环境的友好性，减少对环境的污染和破坏。
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。
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❖ 块状生石灰 ——煅烧直接获得
CaO
❖ 生石灰粉 ——块状生石灰磨细
❖ 消石灰粉 ——生石灰消解 ❖ 石灰膏/乳 ——生石灰+过量水
Ca(OH)2
6
4.1.3 石灰的熟化与硬化
1. 石灰的熟化（消化） CaO + H2O —— Ca(OH)2 + Q（64.9KJ） 注意： ➢ 消解安全 ➢ 措施：分层消解
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4.2.3 建筑石膏的技术性质和要求
1.技术性质 ❖ 密度和堆积密度小，属轻质材料 ❖ 凝结硬化快（30min终凝） ❖ 凝结硬化时体积略膨胀，硬化不开裂 ❖ 硬化后孔隙率高，导热性低，吸声性好 ❖ 防火性能好 ❖ 耐水性和耐冻性及耐热性差
拌和
石灰＋粘土＋砂（炉渣/石膏）——三合土：应用历史悠久
主要用于建筑物的地基、基础，也用于道路的基层、垫层
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4.2 石 膏
石膏——CaSO4为主要成分。 分为建筑石膏和高强度石膏两种。
石膏的存在形式
天然二水石膏 化工石膏 天然无水石膏 建筑石膏 高强石膏
CaSO4·2H2O CaSO4·2H2O与CaSO4混合废渣
CaO+MgO含量/% ≮ 90 85 80 85 80 75
C02含量/%
≯ 5 7 9 6 8 10
未消化残渣含量 （5mm圆孔筛余）/% ≯
5
10 15
5
10 15
产浆量/L·kg-1 ≮ 2.8 2.3 2.0 2.8 2.3 2.0
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表4.2 生石灰粉的技术标准
项目
钙质生石灰
镁质生石灰
生石灰、生石灰粉及消石灰的技术指标见表4.1、4.2、4.3。
• 桥涵用石灰技术标准应满足建筑石灰的技术要求。 • 路面基层用石灰技术标准应满足JTJ034-2000《公路路面基层
施工技术规范》要求，技术标准见表4.4。
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表4.1 生石灰的技术标准
项目
钙质生石灰
镁质生石灰
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
应为白色疏松结构。
欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心
过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）
注意 过火石灰可以使用，但应陈伏半个月
5
4.1.2 石灰分类
1.按MgO含量分类
钙质石灰（MgO≤5％）
镁质石灰（MgO>5％）
2.石灰的存在形成
特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。
➢ 消解为石灰膏/乳的作用
——水层隔绝空气，避免发生碳化
➢ 消解安全
——分层消解，热量较快散释
9
4.1.4 石灰的技术要求
• 建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种：建筑生石灰、
建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。 根据我国建材行业标准JC/T479-92《建筑生石灰》与
JC/T480-92《建筑生石灰粉》、JC/T481-92《建筑消石灰粉》 的规定，按照技术指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。
CaSO4，硬 β-CaSO4·1/2H2O α-CaSO4·1/2H2O
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4.2.1 建筑石膏的水化
1
3
CaSO4 • 2 H2O 2 H2O CaSO4 • 2H2O
特点化
自由水水化和蒸发，石膏浆体可塑性减小，浆体变稠——凝结 晶体逐渐长大，浆体产生强度，直到干燥——硬化
7
2.硬化
1）干燥结晶硬化：
两种强度
水分蒸发，产生毛细管压力，压密石灰粒子 ——附加强度
水分蒸发，氢氧化钙过饱和析晶 ——结晶强度
2）碳化： Ca（OH）2＋CO2＋H2O —— CaCO3
碳化强度
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石灰的生产、消解、硬化小结
➢ 过火石灰存在,陈伏半个月左右
——常见实例：陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂
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表4.3 消石灰粉的技术标准
项
目
CaO+MgO含量/% ≮
钙质消石灰粉
镁质消石灰粉 白云石消石灰粉
优等 一等 合格 优等 一等 合格 优等 一等 合格 品 品品品品品品品品
70 65 60 65 60 55 65 60 55
游离水/%
0.4～２
体积安定性
0.90mm筛 细 筛余/%≯ 度 0.125mm筛
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
CaO+MgO含量/% ≮ 85 80 75 80 75 70
C02含量/%
≯ 7 9 11 8 10 12
0.90mm筛筛余/%≯ 0.2 0.5 1.5 0.2 0.5 1.5
细
度 0.125mm筛筛余/%≯
7.0
12.0 18.0
7.0
12.0 18.0
筛余%≯
合格 合格 — 合格 合格 — 合格 合格 —
0
0 0.5 0
0 0.5 0
0 0.5
3 10 15 3 10 15 3 10 15
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表4.4 路面基层用石灰的技术标准
钙质生石灰 镁质生石灰 钙质消石灰 镁质消石灰
项
目
等级
ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ
CaO+MgO含量/% ≮ 85 80 75 80 75 70 65 60 55 60 55 50
过程： 1.检测石灰中CaO和MgO的含量、二氧化碳的含量、细度。 2.根据MgO含量，判定该石灰的类别（钙质/镁质石灰） 3.根据表4.1判定该石灰的等级。
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4.1.5 石灰的应用
1.石灰乳 、涂料 2.砂浆、石灰砂浆、水灰水泥混合砂浆 3.石灰土和三合土
按比例 5%～12%
石灰＋粘土 —— 石灰土(灰土)：用于道路的底基层、基层
未消化残渣含量 (5mm圆孔筛余)% ≯
含水量/% ≯
0.71mm筛筛余 细 /% ≯ 度 0.125mm筛筛余
/% ≯
MgO含量/%
7 11 17 10 14 20 444444 —1 1—1 1
13 20 — 13 20 —
≤5
＞5
≤4
＞4
14
工程实例
某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判 该石灰的品质？
（天然的或合成的有机
高分子化合物为基本成分）
3
4.1 石 灰
4.1.1 石灰的生产 1.原料
——以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等)
富含CaCO3 部分MgCO3
4
2.煅烧
CaCO3 900 1100 C CaO CO2 Q
块状生石灰
100
56
44
块状生石灰的特点：
CaO质量几乎下降一半,但体积缩小很少,故优质生石灰
第4章 无机胶凝材料
1
第4章 无机胶凝材料
概述 胶凝材料（结合料） ——经物理、化学作用，能将散粒状或块 状材料粘结为整体的材料。
2
气硬性胶凝材料
无机胶凝材料
按凝结硬化 条件分类
（以无机化合物为基本成分）
——只在空气中硬化 （石灰、石膏）
水硬性胶凝材料
——空气、水中皆可
有机胶凝材料
硬化 （水泥） （沥青、树脂）