无机材料工艺学课件(PPT 92页)

“看来，正是这些被视为杂质的黏土起了好的作用。” 史密顿后来就有意识地把黏土同石灰石适当地配合加以煅 烧，这种石灰性能果然理想。
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史密顿的做法很快传遍欧洲各国，引起了许多人的兴 趣，人们仿效此法去煅烧也都获得了成功。1820年前后， 俄国建筑师契利耶夫在莫斯科地区从事建筑施工时，就用 这种方法烧石灰，造了好些建筑物，其中最著名的是用它 来修复克里姆林宫的墙垣。
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国外性能各异的特种水泥 4.夜光水泥
国外研究出一种夜光水泥。多用于在 公路上标划车道、人行道线和各种路面标 志等，可贮存白天的日光及来往车辆的灯 光，夜晚时闪闪发光，构成“夜光公路”， 给城市夜色增添光彩，方便夜行车辆。
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国外性能各异的特种水泥 5.贮热水泥
这是一种多孔泡沫水泥，具有重量特 轻、比重小于水、强度很高等特点。在高 层建筑中使用它无需打桩，利于加快建设 进度，并可在白天贮存太阳光的热量，晚 上再慢慢地放出热量，因而是一种建造太 阳能房屋的材料。
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四大基础工程材料： 水泥、钢材、木材、塑料 现虽有许多新的胶凝材料出现，尚无任何
一种材料可以取代水泥作为基础工程材料的地 位。
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水泥在国民经济中的作用
住宅建设
高层建筑 军事工程
核电建设
市政工程
大坝工程
公路建设 地下工程
水泥基材料
水下工程 油井工程
住宅建设
农田水利
市政工程 港口建设 桥梁工程 环境治理
和
及早期强度高的特点，高压井效果好)、G级油
性 能 分
井水泥(基本油井水泥，能与多种外加剂配合， 能适应较大的井深和温度变化范围 )、彩色水
类
泥、道路硅酸盐水泥等。
特性水泥 有某种特殊性能的水泥。
以水泥的主要水硬性矿物名称冠以
水泥的主要特性命名。如快硬硅酸盐水 泥、低热矿渣硅酸盐水泥等。
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2、分类
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水泥：起源于胶凝材料。
胶凝材料分类：
拌水后只能在空气中硬化
气硬性－－石灰、石膏
无机胶凝材料
拌水后既能在空气中硬化 又能在水中硬化
水硬性－－各种水泥
有机胶凝材料 －－沥青、树脂、橡胶
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公元前2000—3000年如中国（长城—石灰）、 埃及（金子塔—煅烧石膏）、罗马（庞贝圣 庙—石灰）使用石膏胶凝材料，十八世纪后期 发展水硬性石灰，十九世纪初(1879—1825)， Portland 水泥即硅胶盐水泥制成。英国（ J. Aspdin）1824年首获Portland cement 专利。 1907—1909，制成快硬性高铝水泥，近年又 发展了硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。（要 学会用材料的眼光看世界，你会有意想不到的 收获）。
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不同无机非金属材料其各自的工 艺过程不尽相同，但有着许多的共 性和相似性，下面就硅酸盐水泥、 平板玻璃、普通陶瓷、常用耐火材 料的制备工艺过程分别加以阐述。
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第一篇 水泥工艺学
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第一章 引 言
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1、定义： 在物理化学的作用下，能从浆体变成
坚硬的石状体，并能胶结其它物料而具有 一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。
两星期后，石灰石运到了，史密顿兴冲冲地赶到卸料码
头。当他见到这些越山跨海送来的石灰石时，不由失声惊叫
起来：“真倒霉，这石头怎么是带有黑色的？它混有太多的
土质，用这种次品原料建造高标准的灯塔，不是开玩笑吗？”
可是，时间已不允许他再调运优质石灰石了，史密顿只好将
就着用这些劣质原料进行烧制。
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不料，史密顿却因祸得福。用这批石灰石烧出来的石 灰，性能居然好得出奇，将石块黏结得从来没有过的结实。 当监工官员将这出人意料的结果通知史密顿时，他惊喜得 跳了起来。随即他又冷静下来，“这石灰中有名堂，要查 一查。”史密顿马上对这些石灰进行了检验，结果发现这 些石灰的确不纯，其中竟含有多达约20％的黏土。
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水泥的发明 23
天然水泥被发现后。
“能不能使它的性能更好一些呢？”一位名叫阿斯普 丁（J.Aspdin）的英国工匠企图对史密顿的发明进行改进。 他联想到古罗马人为增强石灰的黏结力，曾在石灰中加入 火山灰的做法，因而产生了新的想法：火山灰是岩石高温 熔烧后的产物，那么，把陶器、砖瓦的屑片磨成细粉，是 不是也跟火山灰差不多呢？
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水泥的定义和分类
国外性能各异的特种水泥
6.自愈水泥
自愈水泥内掺一些粘性流体并山一些
多孔的纤维包裹，一旦水泥裂缝，纤维外
包装也破裂，将混合物放出，填补裂缝。
该水泥还包含一种防护性药剂，因为用来
回固的钢筋会由于盐分和污水的腐蚀而生
锈。用这种纤维Biblioteka Baidu钢筋包起来，可防止砼
中的钢筋腐蚀。这种水泥可应用于重点工
6、复合硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：1550%
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第一节 硅酸盐水泥国家标准
一、定义
1、 硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%－5% 石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即 国外通称的波特兰水泥。
P·Ⅰ为不掺混合料 （Ⅰ型） P·Ⅱ为掺混合料<5% （Ⅱ型）
硅酸盐 铝酸盐 硫铝酸盐 铁铝酸盐 氟铝酸盐
其他
以火山灰性或潜在水硬性材 料以及其他活性材料为主要 组分的水泥。
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水泥的定义和分类
国外性能各异的特种水泥
1.弹力水泥 英国牛津大学研制成功的这种水泥，系在
生产流程中减少水泥的含水量，并加入一种聚 合物，使其强度比普通水泥高10倍，而且具 有柔韧性。使用这种水泥时，可像面团一样随 意拉长、卷叠、挤压，或者注入预先做好的模 具内，制成各种水泥制品，而且可大大节约原 材料。用这种水泥的净浆可制备弹簧、棒、管、 盘和唱片等……
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1、定义：

加入水后成塑性浆体，能在空气和
水中硬化，并能胶结砂、石等材料的细
粉状水硬性胶凝材料称为水泥。
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2、分类
通用水泥 一般土木建筑工程上使用水泥。
(1)
以水泥的主要水硬性矿物名称冠以
按
混合材料名称或其他适当名称命名。
用 途 和
2008年6月1日实施的新标准，通称 六大(通用)水泥。
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1756年，英国海峡群岛上的一座灯塔，突然失火烧毁了。 这真要命，要知道这可是英吉利海峡南端最重要的灯塔，没 有了它，要影响无数船只的航行。英国政府命令工程师史密 顿（J.Smetetonf）用最快的速度重建这座灯塔。
史密顿立即通知将石灰石运往灯塔所在的小岛，以便烧 成石灰后将岛上产的石头黏合起来重砌灯塔。
性
能 分 类
专用水泥
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐 水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复
特性水泥
合硅酸盐水泥。
P8－－七大品种
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2、分类
通用水泥 一般土木建筑工程上使用水泥。
(1) 按 用
专用水泥 有专门用途的水泥。
以专门用途命名，并可冠以不同型
途
号。如A级油井水泥(可泵性好、凝结硬化快
通用水泥 一般土木建筑工程上使用水泥。
(1) 按
专用水泥 有专门用途的水泥。
特 种
用
水
途 和
特性水泥 有某种特殊性能的水泥。
泥
性
能
分 类
目前我国特种水泥已发展到6大体系，7个大
类，共70多个品种。我国水泥品种开发和研
制已跨入世界先进行列。
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2、分类
(2)
按水泥 主要水 硬性物 质所属 体系分 类
料、生态材料
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2、材料分类： ① 金属材料； ② 无机非金属材料：⑴ 矿物岩石材料；
⑵ 水泥、玻璃；⑶ 陶瓷、耐火材料； ③ 高分子材料； ④ 复合材料；
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3、材料工艺

定义：我们将任何一种材料从原料→ 成品的整个过程称为材料工艺过程。
它包括原料制备工艺、成型工艺、 溶制（窑炉工艺），制品工艺等。
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2、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、 6%－15%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）,代号：P.O。
3、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、 粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬 性胶凝材料, 称为 矿渣硅酸盐水泥，代号： P.S。
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4、粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟 料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性 胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号： P.F。
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“波特兰水泥”最早的一次大规模应用，是建造了穿 越泰晤士河河底的隧道。尔后，它在世界各地迅速推广开 来，法国和德国分别在1840年和1855年建设了水泥制造厂。 现在，水泥已成为现代人类生活中不可缺少的物资了。
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中国最早的水泥厂是外资企业澳门的青洲英坭厂，建 于1886年。唐山细绵土厂（后改组为启新洋灰公司，现为 启新水泥厂）是中国最早的民族水泥企业，创建于1889年， 比澳门的青洲英坭厂晚了3年，是中国人开办的第一个水 泥厂。
5、火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥 熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅 酸盐水泥，代号：P.P。
程，因具只产生微小裂缝，可避免更大的
灾害性断裂，在应用中可提高建筑物的安
全系数。
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水泥的定义和分类
国外性能各异的特种水泥
7.自找平水泥 这种水泥是将共聚物乳液、水泥和水
混介而成，共聚物是在存在非离子或阳离 子表而活性剂的条件下，由烯类不饱和单 体与酸加成物共聚合而成。将上述共聚物 乳液167份、水泥100份和水100份混均后 即成聚合物水泥。这种水泥自行流动性好、 凝固快，涂层具有柔软性等优点。可用喷 涂方法喷涂在混凝土楼板上，涂层能自找 平，形成平整的地面涂层。
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国外性能各异的特种水泥 2.变色水泥
国外在白色水泥中加入二氧化钴，制 成一种能随空气含水量多少而变色的水泥。 由于它可预报天气、湿度的变化，故又称 为气象水泥。
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国外性能各异的特种水泥 3.木质水泥
由瑞典研制。是在水泥中加入粒径为 300微米的聚合物制成。使用中除有普通 水泥的特点外，其制品还能像木材一样锯 切、钉割和开螺孔，并具有良好的隔音和 防火性能。
无机材料工艺学
绪言
课程内容
1、水泥工艺学 2、玻璃工艺学 3、陶瓷工艺学
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主要讲解这三种普通硅酸盐材料的生产工 艺原理、流程和方法特点，为大家将来从 事科研、产品开发或生产管理提供一定的 理论基础。
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材料回顾
使用效能
合成与制备工艺 组成与结构
性能
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1、有关“材料”的定义： 材料科学与工程 材料学 无机非金属材料 结构材料、功能材料、建筑材料、环境材
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六大品种水泥
1、硅酸盐水泥类，石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏，掺量为：0-5%
2、普通硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：615%
3、矿渣硅酸盐水泥类，粒化高炉矿渣掺量为： 20-70%
4、粉煤灰硅酸盐水泥类，粉煤灰掺量为：2040%
5、火山灰质硅酸盐水泥类，火山灰质混合材 料掺量为：20-50%
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胶凝材料发展史
泥巴墙 不抗水 强度低
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石块、砖用石灰粘结
人们发现石灰岩在火中煅烧脱 水、在雨中胶结产生胶凝性， 因而可用来调制砌筑砂浆。
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在石灰中掺加某些火山灰沉积物，不仅强度提高，而 且还具有一定的抗水性。
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石灰被人们用了数千年，一直到史密顿遇上了“倒霉
事”为止，发现了天然水泥。
阿斯普丁试了一下，效果果然不错。后来他又由此想
到，煤高温燃烧后的煤渣、炼铁高炉里流出的经高温冶炼
的矿渣可能也有类似的功能，经试验也证实了他的想法是
对的。
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1824年，阿斯普丁在反复试验的基础上，总结出石灰 、黏土、矿渣等各种原料之间的比例以及生产这种混合料 的方法。阿斯普丁为他的这项发明申请了专利，用这项专 利生产出来的便是今天被我们称为“水泥”的建筑材料。 由于阿斯普丁的水泥在硬结后的颜色和强度，都和当时英 国波特兰岛上所产的石材差不多，所以人们就称它为“波 特兰水泥”。
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4、无机非金属材料工艺：
将原料选择→粉碎→配方设计→混合 →高温（成型）→制品→后期处理的整 个过程称为工艺过程，研究工艺过程中 的各种物理化学变化、机械加工方法、 生产各种的控制等以确保产品质量的过 程称为工艺学。
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书名为《普通硅酸盐工艺学》。“普通” 二字说明该课所讲是我们日常所见到的， 生活中常用到的水泥、玻璃、陶瓷的工艺 学。区别于特种水泥、特种玻璃、特种陶 瓷工艺学。
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1、规模扩大； 2、窑炉改变； 3、粉末工艺改进； 4、能源、资源、环境
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第二章 硅酸盐水泥国家标准 及其生产
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硅酸盐水泥的通常含义：以硅酸钙为主要 成分的熟料制得的水泥的总称。
国外，硅酸盐水泥统称为波特兰水泥。 按水泥中混合材料的种类和含量，又可将
硅酸盐水泥分为这样几类：