无机凝胶材料.ppt

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1、第三章第三章 无机胶凝材料无机胶凝材料胶凝材料是指具有一定的机械胶凝材料是指具有一定的机械强度并度并经过一系列物理作用、一系列物理作用、化学作用，能将散粒状或化学作用，能将散粒状或块状材料粘状材料粘结成整体的材料。成整体的材料。胶凝材料可分胶凝材料可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料，无机胶凝材无机胶凝材料和有机胶凝材料，无机胶凝材料又分料又分为气硬性和水硬性胶凝材料气硬性和水硬性胶凝材料第一第一节石石灰灰一、石灰的生一、石灰的生产及分及分类1、石灰的生、石灰的生产2、石灰的分、石灰的分类（1）钙质石灰石灰（2）镁质石灰石灰3、石灰、石灰产品品 生石灰粉、消石灰粉（熟石灰粉）、石灰膏生石灰粉、消石

2、灰粉（熟石灰粉）、石灰膏二、石灰的熟化与硬化二、石灰的熟化与硬化1、石灰的熟化、石灰的熟化生石灰与水作用生成生石灰与水作用生成氢氧化氧化钙的的过程程2、石灰的硬化、石灰的硬化石灰水化后逐石灰水化后逐渐凝凝结硬化硬化三、石灰的性三、石灰的性质（1）可塑性好）可塑性好（2）硬化）硬化较慢、慢、强度度较低低（3）硬化）硬化时体体积收收缩大大（4）耐水性差）耐水性差（5）石灰吸湿性）石灰吸湿性强四、石灰的四、石灰的应用用1、石灰乳、石灰乳2、配制砂、配制砂浆3、石灰土和三合土、石灰土和三合土石灰与粘土拌合后称石灰与粘土拌合后称为灰土或石灰土，再加砂或炉灰土或石灰土，再加砂或炉渣、石屑等即成渣、石屑等即

3、成为三合土。三合土。4、制作硅酸、制作硅酸盐制品制品第二第二节石石 膏膏石膏是以硫酸钙为主要成分的无机气硬性胶凝材料石膏是以硫酸钙为主要成分的无机气硬性胶凝材料一、石膏的种一、石膏的种类1、天天然然无无水水石石膏膏（CaSO4）：也也称称硬硬石石膏膏，它它结晶晶紧密，密，质地地较硬，是生硬，是生产硬石膏水泥的原料。硬石膏水泥的原料。2、天天然然石石膏膏（CaSO42H2O）：也也称称生生石石膏膏或或二二水水石石膏膏，大大部部分分自自然然石石膏膏矿为生生石石膏膏，是是生生产建建筑筑石石膏膏的主要原料。的主要原料。3、化工石膏、化工石膏含含有有CaSO42H2O与与CaSO4混混合合物物的的化化工

4、工副副产品品及及废渣作渣作为生生产石膏的原料石膏的原料4、建建筑筑石石膏膏（CaSO41/2 H2O）也也称称熟熟石石膏膏或或半半水水石石膏膏。它它是是由由生生石石膏膏加加工工而而成成的的，根根据据其其内内部部结构构不同可分不同可分为型半水石膏和型半水石膏和型半水石膏型半水石膏5、高高强石膏石膏：晶粒粗大，需水量少，：晶粒粗大，需水量少，强度高度高石膏石膏矿二、建筑石膏的水化与硬化二、建筑石膏的水化与硬化1、建筑石膏的水化、建筑石膏的水化2、建筑石膏的凝、建筑石膏的凝结硬化硬化（1）建建筑筑石石膏膏的的凝凝结：石石膏膏浆体体中中的的自自由由水水分分因因水水化化和和蒸蒸发而而减减少少，粒粒子子总

5、表表面面积增增加加，因因而而浆体体可可塑塑性性逐逐渐减减小小，浆体体渐渐变稠，稠，这一一过程称程称为凝凝结。（2）建建筑筑石石膏膏的的硬硬化化：石石膏膏凝凝结后后，其其晶晶体体颗粒粒仍仍在在不不断断长大大和和连生生，形形成成相相互互交交错且且孔孔隙隙率率逐逐渐减减小小的的结构构，其其强度度也也会会不不断断增增大大，直直至至水水分分完完全全蒸蒸发，形形成成硬硬化化后后的的石石膏膏结构构，这一一过程程称称为石膏的硬化。石膏的硬化。三、建筑石膏的性三、建筑石膏的性质1、密度与堆、密度与堆积密度密度2、凝、凝结硬化快硬化快3、凝、凝结硬化硬化时体体积略膨略膨胀4、硬化后孔隙率高、硬化后孔隙率高5、防火

6、性能好、防火性能好6、耐水性和抗、耐水性和抗冻性差性差7、有良好的装、有良好的装饰性和可加工性性和可加工性四、建筑石膏的四、建筑石膏的应用用1、石膏砂、石膏砂浆及粉刷石膏及粉刷石膏2、建筑石膏制品：石膏板、石膏砌、建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等等3、制作建筑雕塑和模型、制作建筑雕塑和模型第三第三节 其他气硬性胶凝材料其他气硬性胶凝材料一、水玻璃一、水玻璃1、水玻璃的、水玻璃的组成成水水玻玻璃璃俗俗称称泡泡花花碱碱，由由碱碱金金属属氧氧化化物物和和二二氧氧化化硅硅组成，属可溶性的硅酸成，属可溶性的硅酸盐类。硅硅酸酸钠水水玻玻璃璃（Na2OnSiO2）、硅硅酸酸钾水水玻玻璃璃K2OnSiO2）、

7、硅酸）、硅酸锂水玻璃（水玻璃（Li2OnSiO2）等）等2、水玻璃的硬化、水玻璃的硬化液液体体水水玻玻璃璃在在空空气气中中吸吸收收二二氧氧化化碳碳，形形成成无无定定形形硅硅酸酸凝凝胶，并逐胶，并逐渐干燥而硬化：干燥而硬化：3、水玻璃的性、水玻璃的性质（1）粘）粘结力力强（2）耐酸性好）耐酸性好（3）耐）耐热性高性高（4）不耐水）不耐水4、水玻璃的、水玻璃的应用用（1）用作涂料，涂刷材料表面）用作涂料，涂刷材料表面（2）配制防水）配制防水剂（3）加固土壤）加固土壤（4）配制耐酸砂）配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐、耐酸混凝土、耐热混凝土混凝土二、菱苦土二、菱苦土思考思考题：建筑石膏及其制品建筑石膏及

8、其制品为什么适用于室内，什么适用于室内，而不适用于室外使用？而不适用于室外使用？第四第四节 通用硅酸通用硅酸盐水泥的水泥的组成与技成与技术要求要求按主要成分，水泥可分按主要成分，水泥可分为硅酸硅酸盐类水泥、水泥、铝酸酸盐类水泥、硫水泥、硫铝酸酸盐类水泥和磷酸水泥和磷酸盐类水泥水泥等等。按水泥的用途和性能又可分按水泥的用途和性能又可分为通用水泥通用水泥(如硅酸如硅酸盐水泥、水泥、矿渣硅酸渣硅酸盐水泥等水泥等)、专用水泥用水泥(如中、低如中、低热水泥水泥等等)及及特性水泥特性水泥(如快硬硅酸如快硬硅酸盐水泥、膨水泥、膨胀水泥等水泥等)。一、通用硅酸一、通用硅酸盐水泥的定水泥的定义、分、分类及生及生

9、产概况概况1、定、定义硅硅酸酸盐水水泥泥是是由由硅硅酸酸盐水水泥泥熟熟料料、05%的的混混合合料料、适适量石膏磨量石膏磨细制成的制成的水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料。2、分、分类硅硅酸酸盐水水泥泥、普普通通硅硅酸酸盐水水泥泥、矿渣渣硅硅酸酸盐水水泥泥、火火山山灰灰质硅酸硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸水泥、复合硅酸盐水泥水泥3、生、生产概况概况二、通用硅酸二、通用硅酸盐水泥的水泥的组成材料成材料1、硅酸、硅酸盐水泥熟料水泥熟料矿物物组成成主要是：主要是：（1）硅酸三硅酸三钙(3CaOSiO2，简写写为C3S，占，占36%60%)（2）硅酸二硅酸二钙(2CaOSiO2，简写成

10、写成C2S，占，占15%37%)（3）铝酸三酸三钙(3CaOAl2O3，简写成写成C3A，占，占7%15%)（4）铁铝酸四酸四钙(4CaOAl2O3Fe2O3，简写写为C4AF，占，占10%18%)。2、石膏、石膏3、混合材料、混合材料（1）活性混合材料：粒化高炉）活性混合材料：粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰渣、粉煤灰、火山灰质混合材料混合材料（2）非活性混合材料）非活性混合材料（3）窑灰）窑灰4、助磨、助磨剂三、通用硅酸三、通用硅酸盐水泥的技水泥的技术要求要求1、化学指、化学指标（1）不溶物）不溶物（2）烧失量失量（3）三氧化硫）三氧化硫（4）氧化）氧化镁（5）氯离子离子2、含碱量、含碱量四、

11、通用硅酸四、通用硅酸盐水泥的水化硬化与性能水泥的水化硬化与性能1、硅酸、硅酸盐水泥的水化硬化水泥的水化硬化（1）水泥的凝）水泥的凝结与硬化与硬化水泥加水拌和后，成水泥加水拌和后，成为可塑性可塑性浆体，随后，水泥体，随后，水泥浆逐逐渐变稠而失去塑性，但尚不具有稠而失去塑性，但尚不具有强度的度的过程，称程，称为水泥的凝水泥的凝结。凝凝结过后，水泥后，水泥浆产生明生明显的的强度并逐度并逐渐发展成展成为坚硬的固体，硬的固体，这一一过程称程称为水泥的硬化水泥的硬化。（2）熟料）熟料矿物的水化物的水化产物物其化学反其化学反应式有：式有：为了了调节水泥的凝水泥的凝结时间，掺入适量石膏，入适量石膏，这些些石膏

12、与反石膏与反应最快的最快的铝酸三酸三钙的水化的水化产物作用生成物作用生成难溶的水化硫溶的水化硫铝酸酸钙，覆盖于未水化的，覆盖于未水化的铝酸三酸三钙周周围，阻止其阻止其继续快速水化。快速水化。其反其反应式式为：（3）水泥石的）水泥石的结构构 硬化后的水泥石是由胶体粒子、硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水孔及未水化的水泥化的水泥颗粒所粒所组成。成。（1）密度、堆）密度、堆积密度、密度、细度度 硅酸硅酸盐水泥的密度水泥的密度约为3.10g/cm3。其松散状。其松散状态下的堆下的堆积密度密度为10001100kg/m3，紧密堆密堆积密度达密度达1600kg/

13、m3。2、硅酸、硅酸盐水泥的技水泥的技术性性质 为了了测定水泥的凝定水泥的凝结时间及体及体积安定性等性能，安定性等性能，应该使使水泥水泥净浆在一个在一个规定的稠度下定的稠度下进行，行，这个个规定的稠度称定的稠度称为标准稠度。准稠度。（2）标准稠度用水量准稠度用水量 凝凝结时间分初凝和分初凝和终凝。凝。（3）凝结时间）凝结时间水泥体水泥体积安定性安定性简称称水泥安定性水泥安定性，是指水泥，是指水泥浆硬化后体硬化后体积变化是否均匀的性化是否均匀的性质。当水泥当水泥浆体在硬化体在硬化过程中或硬化后程中或硬化后发生不均匀生不均匀的体的体积膨膨胀，会，会导致水泥石开裂、致水泥石开裂、翘曲等曲等现象，称象

14、，称为体体积安定性不良安定性不良。（4）体积安定性）体积安定性（5）水泥的强度与等级）水泥的强度与等级硅酸硅酸盐水泥的水泥的强度指度指标（依据（依据GB17599）强度等级强度等级 抗压强度（抗压强度（MPa）抗折强度（抗折强度（MPa）3d283d2842.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.52352.54.07.052.5R2752.55.07.062.52862.55.08.062.5R3262.55.58.0 水化水化热是指水泥与水是指水泥与水发生水化反生水化反应时放出的放出的热量，通常用量，通常用J/kg表示。表示。（6）水化热）水化热水泥熟料

15、水泥熟料单矿物水化物水化时特征特征 名称名称硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙凝结硬化速度凝结硬化速度水化放热量水化放热量强强 度度 快快多多高高 慢慢少少早期低，后期高早期低，后期高 最快最快最多最多低低 快快中中低低 水泥石在正常使用条件下，具有水泥石在正常使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些好的耐久性，但在某些腐腐蚀性介性介质作用下，水泥石的作用下，水泥石的结构逐构逐渐遭到破坏，遭到破坏，强度下降以度下降以致全部致全部溃裂，裂，这种种现象叫象叫水泥石的腐水泥石的腐蚀。主要原因有：主要原因有：1、软水腐水腐蚀2、盐类腐腐蚀(1)硫酸硫酸盐腐腐蚀(2)镁盐

16、腐腐蚀(3)3、酸、酸类腐腐蚀(4)4、强碱腐碱腐蚀五、水泥石的腐蚀及防止五、水泥石的腐蚀及防止 (1)水泥石受腐水泥石受腐蚀的基本原因的基本原因：水泥石中存在着易受腐水泥石中存在着易受腐蚀的的氢氧化氧化钙和水化和水化铝酸酸钙；水泥石本身不密水泥石本身不密实而使侵而使侵蚀性介性介质易于易于进入其内部；入其内部；外界因素的影响，如腐外界因素的影响，如腐蚀介介质的存在，的存在，环境温度、湿度、介境温度、湿度、介质浓度的影响等。度的影响等。(2)防止腐防止腐蚀的措施的措施：根据工程所根据工程所处环境，境，选用适当品种的水泥用适当品种的水泥；增加水泥制品的密增加水泥制品的密实度，减少侵度，减少侵蚀介介

17、质的渗透；的渗透；加做保加做保护层。5、腐蚀的防止、腐蚀的防止1、普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 普通硅酸普通硅酸盐水泥水泥简称称普通水泥普通水泥(PO)，是由硅酸，是由硅酸盐水泥熟水泥熟料、料、6%15%混合材料、适量石膏，混合材料、适量石膏，经磨磨细制成的水硬性胶制成的水硬性胶凝材料。凝材料。掺活性混合材料活性混合材料时，最大，最大掺量不得超量不得超过15%。普通水泥分普通水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等等6个个强度等度等级。各。各强度等度等级水泥在各水泥在各龄期期强度要求度要求见表表。六、掺混合材料的硅酸盐水泥六、掺混合材料的硅酸盐水泥强度等级强

18、度等级 抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.51132.52.55.532.5R1632.53.55.542.51642.53.56.542.5R2142.54.06.552.52252.54.07.052.5R2652.55.07.0普通硅酸盐水泥的强度要求普通硅酸盐水泥的强度要求(GB 17599)2、矿渣硅酸渣硅酸盐水泥水泥矿渣硅酸渣硅酸盐水泥水泥简称称矿渣水泥渣水泥(PS)，是由硅酸，是由硅酸盐水泥熟料和粒水泥熟料和粒化高炉化高炉矿渣、适量石膏，渣、适量石膏，经磨磨细制成的水硬性胶凝材料。制成的水硬性胶凝材料。3、火山灰、火山灰质硅酸硅酸盐水泥

19、水泥火山灰火山灰质硅酸硅酸盐水泥水泥简称火山灰水泥称火山灰水泥(PP)，是由硅酸，是由硅酸盐水泥熟水泥熟料和火山灰料和火山灰质混合材料、适量石膏，混合材料、适量石膏，经磨磨细制成的水硬性胶凝制成的水硬性胶凝材料。材料。4、粉煤灰硅酸、粉煤灰硅酸盐水泥水泥 粉煤灰硅酸粉煤灰硅酸盐水泥水泥简称粉煤灰水泥称粉煤灰水泥(PF)，是由硅酸，是由硅酸盐水泥熟料、水泥熟料、粉煤灰、适量石膏，粉煤灰、适量石膏，经磨磨细制成的水硬性胶凝材料。制成的水硬性胶凝材料。矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥分渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等等6个个强度等度

20、等级。各。各龄期期强度要求度要求见表。表。强度等级强度等级 抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥与硅酸渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥与硅酸盐水泥或普水泥或普通硅酸通硅酸盐水泥相比，它水泥相比，它们的特点是：的特点是：（1）水化放）水化放热速度慢，放速度慢，放热量低，凝量低，凝结硬化速度硬化速度较慢，早慢，早

21、期期强度度较低，但后期低，但后期强度增度增长较多；多；（2）对温度敏感性温度敏感性较高，温度低高，温度低时硬化硬化较慢；慢；（3）水泥石中）水泥石中氢氧化氧化钙含量减少，抗含量减少，抗软水及硫酸水及硫酸盐腐腐蚀的的能力能力较硅酸硅酸盐水泥水泥强；（4）抗）抗冻性差；性差；（5）矿渣水泥的耐渣水泥的耐热性性较好，粉煤灰水泥抗裂性好，粉煤灰水泥抗裂性较好。好。5、复合硅酸、复合硅酸盐水泥水泥复合硅酸复合硅酸盐水泥水泥简称复合水泥，是由硅酸称复合水泥，是由硅酸盐水泥熟料、两水泥熟料、两种或两种以上种或两种以上规定的混合材料、适量石膏，定的混合材料、适量石膏，经磨磨细制成的制成的水硬性胶凝材料。水硬性

22、胶凝材料。强度等级强度等级 抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0 凡以凡以铝酸酸钙为主的主的铝酸酸盐水泥熟料，磨水泥熟料，磨细制成的水硬性胶制成的水硬性胶凝材料称凝材料称为铝酸酸盐水泥，代号水泥，代号为CA。（1）分）分类 铝酸酸盐水泥按水泥按Al2O3含量百分数分含量百分数分为4类：CA5050%Al2O360%CA6060%Al2O36

23、8%CA7068%Al2O377%CA8077%Al2O31、铝酸盐水泥、铝酸盐水泥七、其他品种水泥七、其他品种水泥（2）特性及特性及应用用 特性特性 快硬早快硬早强，后期，后期强度下降度下降耐高温耐高温 抗渗性及耐腐抗渗性及耐腐蚀性性强 水化水化热高，放高，放热快快 应用用2、快硬型水泥、快硬型水泥 凡以硅酸凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨水泥熟料和适量石膏磨细制成的，制成的，以以3d抗抗压强度表示度表示强度等度等级的水硬性胶凝材料称的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸快硬硅酸盐水泥水泥(简称称快硬水泥快硬水泥)。（1）快硬硅酸快硬硅酸盐水泥水泥快硬水泥各龄期强度快硬水泥各龄期强度(GB 19990)

24、强度等级强度等级 抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)1d3d28d1d3d28d32.515.032.552.53.55.07.237.517.037.557.54.06.07.642.519.042.562.54.56.48.0 凡以凡以铝酸酸钙为主要成分的熟料，加入适量的主要成分的熟料，加入适量的硬石膏，硬石膏，经磨磨细制成具有快硬高制成具有快硬高强性能的水硬性性能的水硬性胶凝材料，称胶凝材料，称为快硬高快硬高强铝酸酸盐水泥。水泥。该水泥适用于早水泥适用于早强、高、高强、抗渗、抗硫酸、抗渗、抗硫酸盐及及抢修等特殊工程。修等特殊工程。（2）快硬高）快硬高强铝酸酸盐水泥水泥

25、由硅酸由硅酸盐水泥熟料与适量石膏和膨水泥熟料与适量石膏和膨胀剂共同磨共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称制成的水硬性胶凝材料，称为膨膨胀水泥水泥。按水泥的主要成分不同按水泥的主要成分不同，分，分为硅酸硅酸盐、铝酸酸盐和和硫硫铝酸酸盐型膨型膨胀水泥水泥；按水泥的膨按水泥的膨胀值及其用途不同及其用途不同，又分，又分为收收缩补偿水泥水泥和和自自应力水泥力水泥两大两大类。3、膨、膨胀型水泥型水泥 由白色硅酸由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨水泥熟料加入适量石膏，磨细制成制成的水硬性胶凝材料，称的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸白色硅酸盐水泥水泥(简称白水称白水泥泥)。白度是白水泥的一个重要指白度是白水泥的一

26、个重要指标。我国白水泥的白。我国白水泥的白度分度分为4个等个等级。根据白度及。根据白度及强度等度等级，又分，又分为优等等品、一等品和合格品。品、一等品和合格品。4、白色硅酸、白色硅酸盐水泥水泥白水泥各白水泥各龄期期强度度(GB 201591)强度等级强度等级 抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)3d7d28d3d7d28d32.514.020.532.52.53.55.542.518.026.542.53.54.56.552.523.033.552.54.05.57.062.528.042.062.55.06.08.0白水泥产品等级白水泥产品等级白度等级白度等级白度白度(%)白

27、水泥强度等级白水泥强度等级优等品优等品特级特级8662.5 52.5一等品一等品一级一级8452.5 42.5二级二级8052.5 42.5合格品合格品二级二级8032.5三级三级7542.5 32.5白水泥等白水泥等级划分划分(GB 201591)(1)防潮防水防潮防水(2)分分类储存存(3)储存期不宜存期不宜过长补充资料补充资料习题一、填空一、填空题1、石灰的特性有：可塑性（、石灰的特性有：可塑性（）、硬化（）、硬化（）、硬化）、硬化时体体积（）和耐水性（）和耐水性（）等；）等；2、建筑石膏具有以下特征：凝、建筑石膏具有以下特征：凝结硬化（硬化（）、孔隙率）、孔隙率（）、）、强度（度（）、凝）、凝结硬化硬化时体体积（）、防火性）、防火性能（能（）等。）等。3、国家、国家标准准规定：硅酸定：硅酸盐水泥的初凝水泥的初凝时间不得早于（不得早于（）、）、终凝凝时间不得不得迟于（于（）二、二、选择题水泥熟料中水化速度最快水泥熟料中水化速度最快,28d水化水化热最大的是（）最大的是（）A、C3S B、C2S C、C3A D、C4AF三、名三、名词解解释胶凝材料胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料