下载文档原格式
胶凝材料是什么
胶凝材料是一类具有胶结性能的材料，主要用于建筑和工程领域中的结构连接和固定。
胶凝材料通过硬化过程中形成的化学反应或物理作用，能够将不同材料粘接在一起。
常见的胶凝材料包括水泥、石膏、胶水、胶粘剂等。
首先，水泥是最常见的胶凝材料之一。
水泥主要由石灰石、粉煤灰和砂石等原材料经过煅烧、研磨等工艺制成。
在硬化过程中，水泥与水发生化学反应，形成水化产物，使水泥糊变得坚硬。
其次，石膏也是一种常见的胶凝材料。
石膏是由天然石膏矿石经过破碎、粉碎等工艺加工而成。
石膏主要用于内墙装饰、吊顶等建筑领域，具有良好的加工性能和吸湿性能。
胶水和胶粘剂是一类用于粘接和固定材料的胶凝材料。
胶水通常是由树脂、溶剂、填料等成分组成，具有粘接牢固、干燥迅速、耐候性好的特点。
胶粘剂主要用于工业和家庭化学品相关领域，如家具制作、纸箱封胶等。
胶凝材料在建筑和工程领域中起着重要的作用。
它们能够处理不同材料之间的连接和固定问题，提供结构的稳定性和安全性。
同时，胶凝材料也能够填充和修补建筑结构中的缺陷，提高结构的完整性和耐久性。
总结而言，胶凝材料是一类具有胶结性能的材料，用于建筑和工程领域中的结构连接和固定。
常见的胶凝材料包括水泥、石
膏、胶水、胶粘剂等。
它们通过硬化过程中的化学反应或物理作用，能够将不同材料粘接在一起，提供结构的稳定性和安全性。
胶凝材料在建筑和工程中起着重要的作用，提高了结构的完整性和耐久性。
胶凝材料是什么
胶凝材料是指在水的作用下，能够凝固成坚固体的材料。
它是建筑工程中常用
的一种材料，用于混凝土、水泥砂浆等的制作。
胶凝材料主要包括水泥、石灰、石膏等，它们在建筑工程中发挥着重要的作用。
下面我们将详细介绍胶凝材料的种类、特性及其在建筑工程中的应用。
首先，水泥是一种常用的胶凝材料，它主要用于混凝土的制作。
水泥具有硬化
迅速、抗压强度高等特点，能够保证建筑物的结构稳定和牢固。
另外，水泥还可以用于砌筑、抹灰等工程中，是建筑工程中不可或缺的材料之一。
其次，石灰也是一种常见的胶凝材料，它主要用于砌筑和抹灰工程中。
石灰具
有吸湿性强、在空气中迅速吸收二氧化碳等特点，能够与水发生化学反应形成胶凝物质，使建筑材料具有一定的强度和硬度。
另外，石膏也是一种常用的胶凝材料，它主要用于室内装饰和建筑材料的制作。
石膏具有加水后迅速凝固、抗压强度高等特点，能够制作成各种装饰品和建筑材料，美化建筑环境，提高建筑物的使用价值。
胶凝材料在建筑工程中发挥着重要的作用。
首先，它们能够保证建筑物的结构
稳定和牢固，提高建筑物的抗压能力和使用寿命。
其次，胶凝材料能够美化建筑环境，提高建筑物的装饰效果和观赏性。
另外，胶凝材料还能够提高建筑物的使用价值，满足人们对建筑环境的需求。
总的来说，胶凝材料是建筑工程中不可或缺的材料，它们在建筑物的结构、装
饰和使用方面发挥着重要的作用。
我们在使用胶凝材料的过程中，需要注意合理搭配、正确施工，以确保建筑物的质量和安全。
希望本文对胶凝材料有所了解，并在实际工程中加以应用。
胶凝材料的组成胶凝材料是指在一定条件下，能够主动硬化并形成坚固结构的材料。
在建筑工程中，胶凝材料被广泛应用于混凝土、砂浆、粘结剂和涂料等方面。
下面将详细介绍胶凝材料的组成。
1. 水泥：水泥是最常用的胶凝材料，由石灰石和粘土等矿物原料煅烧而成。
水泥的主要成分是三氧化二铝、二氧化硅和三氧化二铁等，其中二氧化硅和三氧化二铝在水的作用下生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，从而使水泥形成硬化的胶状物质。
2. 粉煤灰：粉煤灰是燃煤电厂燃烧后产生的废弃物，可以用作水泥的一种掺合材料。
粉煤灰中含有硅酸和氧化铝等成分，能够增加胶结材料的抗压强度和耐久性。
3. 矿渣粉：矿渣粉是冶金工业过程中产生的副产物，通常用作水泥的一种掺合材料。
矿渣粉中含有硅、铝和氧化钙等成分，能够改善水泥的工作性能和抗硫酸盐侵蚀能力。
4. 石膏：石膏是一种天然矿石，主要成分是硫酸钙。
石膏常用于制造石膏板和装饰材料等，也可以用作水泥的掺合材料。
石膏在水中溶解后会形成石膏石，能够提高水泥的凝结时间和增加其耐水性。
5. 混凝土掺合料：混凝土掺合料包括细骨料和粗骨料。
细骨料主要由砂子组成，具有填充效应和增加混凝土强度的作用；粗骨料主要由骨料石组成，能够增加混凝土的强度和耐久性。
6. 外加剂：外加剂是指能够改变胶凝材料性能的化学物质。
常见的外加剂有减水剂、增稠剂、水泥加速剂、延缓剂等。
减水剂能够减少混凝土的水灰比，提高流动性和强度；增稠剂能够增加砂浆的粘结力和工作性能；水泥加速剂能够缩短水泥的凝结时间；延缓剂能够延长水泥的凝结时间。
综上所述，胶凝材料的组成主要包括水泥、粉煤灰、矿渣粉、石膏、混凝土掺合料和外加剂等。
这些材料能够在一定条件下发生化学反应，形成硬化的胶状物质，为建筑结构提供强度和耐久性。
胶凝材料在建筑工程中起着重要的作用，对于保障工程质量和提高工程性能具有重要意义。
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。
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。
浅析胶凝材料学发展摘要：基于胶凝材料的发展历史，提出了非传统胶凝材料的概念，根据工业废渣的化学组成、矿物特征以及胶凝固结特征对其进行了分类并探讨了工业废渣在胶凝材料中的应用途径，指出工业废渣在胶凝材料中的应用不仅有助于解决环境污染，节约能源，而且可降低产品成本，不同程度地改善胶凝材料的性能，具有显著的社会经济效益，并对以土聚水泥为例，介绍其研究现状及应用发展前景。
关键词：胶凝材料；工业废渣；利用；土聚水泥0引言胶凝材料是指经过自身的物理化学作用后，能够由液态或半固态变成坚硬固体的物质。
胶凝材料按其化学成分可分为有机和无机两大类。
无机胶凝材料按其硬化时的条件又可分为：气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料。
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提高其强度，如石灰、石膏、水玻璃等[1-2]。
水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度[3]。
1胶凝材料学的发展历程1.1传统胶凝材料1.1.1古代胶凝材料人类发现和利用胶凝材料，有着悠远的历史。
新石器的前陶器时代人们就开始使用天然胶凝材料粘土和姜石，并且在9000年前开始使用最早的人造胶凝材料—石灰。
公元前2500～3000年，人们就开始使用石膏—石灰类胶凝材料。
公元初期，石灰—火山灰水硬性胶凝材料开始使用。
这种胶凝材料表现出极强的耐久性[4-7]。
古代胶凝材料的最大不同是AL203和SiO2含量高而且有大量(40％)的方沸石存在。
方沸石是一种化学稳定性较高的水化产物，溶解度小，与Ca(OH)2几乎完全反应。
因此古代的胶凝材料的溶解度小，其内的成分不会因为时间的流失而流失，所以古代胶凝材料有卓越的耐久性。
1.1.2现代胶凝材料。
现代胶凝材料一般指硅酸盐水泥、石灰、石膏等最常用的胶凝材料。
而铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、则又称为非硅酸盐水泥。
现代以波特兰水泥为主的胶凝材料的最大特点是强度主要由硅酸盐熟料四种矿物质和石膏水解水化而形成强度[8]。
1.2非传统胶凝材料传统胶凝材料的主要元素是地壳中含量最高的几种元素，但元素的含量和地壳中元素的丰度次序差异较大，特别是钙的含量相差较大，生产水泥需要大量的高品质的石灰石。
而石灰石资源也是有限的，因此未来的水泥应该是一种比较适合于未来资源枯竭条件下生产的水泥，而且更适合于回收利用。
非传统胶凝材料应该是：不用自然资源，以各类工业废渣为主要原料、制造工艺简单、能耗小、基本上零排放的环境友好型的胶凝材料。
固体废弃物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态赋存的物质。
工业固体废弃物是指工业生产过程中产生的废渣、粉末、碎屑、污泥等。
固体废弃物具有一些与工业原料相当的物理学性质，又被称为“放错了地方的资源”、“二次资源”、“再生资源”。
有些工业固体废弃物具有潜在的胶凝活性，能够作为胶凝材料和辅助胶凝材料使用，并能改善原胶凝材料的一些性质：如混凝土中加入矿渣微粉或粉煤灰后可以起到改善工作性，降低水化热，提高耐久性的作用。
根据工业固体废弃物的化学组成、矿物特征以及胶凝固结特征，将工业固体废弃物分为以下几类：石灰类、石膏类、火山灰类、潜在水硬性类、水硬性类及惰性和有害类等。
2固体废弃物在胶凝材料中的应用2.1代替粘土做组分配料。
粉煤灰、煤矸石、炉渣、金属尾矿、赤泥等。
根据实际情况可部分或全部代替。
煤矸石、炉渣不仅代人化学组分，而且还可代人部分热量。
2.2代替石膏作矿化剂。
磷石膏、氟石膏、盐田石膏、环保石膏、柠檬酸渣等，因其含有三氧化硫、磷、氟等都是天然的矿化成分。
且S03含量高达40％以上，可全部代替石膏。
因石膏类工业废渣与莹石配合作复合矿化剂时，在烧成过程中发滞，可与品种技术配合作用，充分发挥复合矿化剂和晶种技术的互补优势。
3土聚水泥的研究现状及应用发展前景硅酸盐水泥已问世一个半世纪，其生产过程能耗大、污染严重、资源未充分利用；而且在使用过程中水化产物的稳定性不够好，某些工程因此耐久性不良。
水泥又是各类建筑物和工程的原料组分，在制作混凝土时，因工艺上的不当，水泥的作用不能完全发挥，如在某些建筑物中，经数十年后仍有相当数量的未水化水泥熟料颗粒。
近年来国际上开始研究土聚水泥(土壤聚合水泥)，土聚水泥是一种高性能的碱激活水泥，是一种不同于普通硅酸盐水泥的新型胶凝材料[10]。
因其水化中含有大量与一些构成地壳物质相似的化合物。
它给人们一个新的启示，即可以采用新的原料、新的生产方法来获得所需要的胶凝材料。
1996年在英国伦敦由SCI组织召开了欧洲国家的碱—矿渣水泥和碱—无熟料水泥会议。
其中法国J.Davidovits教授在碱—矿渣和SEM 的研究中认为，土聚合水泥的组成复杂，加水后各组分相互进行反应，并认为在水系统中，矿渣溶解于土聚水泥基质中，生成(CaO，K)—(Si—0—A1—Si)三维网络结构，把碱固结于其中，因此土聚水泥不易产生碱—集料反应。
随着时间的推移，土聚水泥在原料来源、生产能耗、强度及耐久性方面的诸多优点，越来越得到人们的重视，这也是各国大力开展土聚水泥研究的原因。
遗憾的是土聚水泥在国内几乎是一片空白，因此我们必须加强投入，重视对这类新型胶凝材料的研究．赶上国际水泥技术的发展水平，并进一步开发其优异的工程性能和环保性能，将土聚水泥发展为2l世纪可大量应用于各类工程的新型水泥。
3.1主要化学成分及矿物组成土聚水泥是法国J.Davidovits教授在深入研究古建筑材料的基础上研制发明的。
J.Davidovits教授认为古代金字塔是由土聚水泥混凝土建成的。
虽然这一观点在混凝土界引起激烈的争论，但J.Davidovits教授发明的土聚水泥的确具有许多普通硅酸盐水泥难以达到的性能，而且其水化产物和金字塔砌块中的某些矿物结构非常相似。
另外，力学实验结果也表明土聚水泥混凝土达到了理想的力学强度。
土聚水泥水化产物的矿物分析结果显示，土聚水泥水化产物中存在大量的沸石型矿物，如方钠石：Na (Si～O～Al～O) ；方沸石：(Na，Ca，Mg) (Si—O—A1—O—Si) ，而这些沸石类矿物同样在金字塔砌块中广泛地存在[11-13]。
土聚水泥是一种火山灰类物质，化学组成也与某些天然火山灰接近。
天然火山灰能有效地抵制碱骨料反应，所以，土聚水泥是不会发生碱骨料反应的。
按ASTMC 227进行的砂浆棒碱骨料反应膨胀实验也表明，土聚水泥的膨胀量明显小于W(Na2O)1-2％的普通硅酸盐水泥。
土聚水泥在矿物组成上完全不同于硅酸盐水泥，其主要是无定形矿物组成：高活性偏高岭土；碱性激活剂(苛性钾，苛性钠，水玻璃，硅酸钾等)；促硬剂(低钙硅比的硅酸钙以及硅灰等，处于无定形态)；外加剂(主要有缓凝剂等)。
3.2物理化学性质土聚水泥在较低温度下(500～900 o C)煅烧而成，其中处于介稳状态的偏高岭等无定形硅铝化合物经碱性激活剂的作用，硅铝链经历了一个由解聚到再聚合的过程。
土聚水泥与普通硅酸盐水泥的不同之处在于：前者存在离子键、共价键和范德华键，并以前两类为主；后者则以范德华键和氢键为主。
这就是两种材料性能十分悬殊的原因。
土聚水泥兼有有机高聚物、陶瓷、水泥的特点，又不同于上述材料，它具有以下特点[14-16]：(1)力学性能好。
主要力学性能指标优于玻璃和水泥，可与陶瓷、铝、钢等金属材料相媲美与一般的碱激活水泥～样，土聚水泥表现丫较高的早期强度，20℃土聚水泥水化4 h，抗压强度可达15—20 MPa，达其最终强度的70％；使用优质骨料配制的上聚水泥混凝土，25℃下，1 d抗压强度可达56 MPa；土聚水泥后期强度也不下降，一定工艺条件下，土聚水泥制品的强度可达300 MPa以上。
因此，土聚水泥也被划分为化学键合陶瓷的范畴。
(2)水化热低。
土聚水泥在较低温度下制备而成，与普通硅酸盐水泥相比，土聚水泥“过利”的能量小，表现出较低的水化热，用于大体积工程时不会造成急剧温升，避免了破坏性热应力的产生。
(3)收缩小。
土聚水泥表现出完全不同于普通硅酸盐水泥的水化机理普通硅酸盐水泥水化后，产生较大的化学收缩，而土聚水泥水化后表现出较好的体积稳定性，收缩也远小于普通硅酸盐水泥。
(4)具有较强的耐腐蚀性和良好的耐久性。
土聚水泥水化时不产生钙矾石等硫铝酸盐矿物，因而能耐硫酸盐侵蚀；另外，土聚水泥在酸性溶液和各种有机溶剂中都表现了良好的稳定性：表5给出了土聚水泥和其它类型水泥在浓度为5％酸性条件下的质量损失率比较工程界一般认为，硅酸盐水泥的使用寿命只有50—150年，而土聚水泥聚合反应后形成的耐久型矿物，几乎不受侵蚀性环境的影响，其寿命可达千年以上。
(5)耐水热作用在水热条件下，传统水泥易受到毁灭性破坏，而土聚水泥则保持较好的稳定性，能有效地同封核废料。
(6)有较高的界面结合强度。
普通硅酸盐水泥与骨料结合的界面处，容易出现富含Ca(OH) 及钙矾石等粗大结晶的过渡区，造成界面结合力薄弱。
而土聚水泥和骨料界面结合紧密，不会出现类似的过渡区，适宜作混凝土结构修补材料。
(7)土聚水泥能有效固定几乎所有有毒离子。
土聚水泥聚合后形成网络状的硅铝酸盐结构，能聚合有毒离子。
这对于处置和利用各种工业废渣极为有利。
(8)低CO：排放。
土聚水泥生产过程中不使用石灰石原料，因此CO排放量仅为硅酸盐水泥的1/5，这对于保护生态平衡、维护环境协调具有重要意义。
综上所述，土聚水泥某些力学性能与陶瓷相当，耐腐蚀、耐高温等性能更超过金属与有机高分子材料，但其生产能耗只及陶瓷的1/20，钢的1/70，塑料的1/150，而且几乎无污染，因此土聚水泥有可能在许多技术领域内代替昂贵材料。
这也是在欧、美、日等国家土聚水泥受到重视并作为高技术材料投入大量人力物力进行研究开发的原因。
3.3土聚水泥的应用领域土聚水泥因其一系列独特的物理、化学性能而受到人们的广泛关注，目前有近30个国家或地区建立了专门研究土聚水泥的实验室。
以J.Davidovits教授为首的法国土聚物研究所(Geopolymer Institute)，在土聚水泥的研究及应用领域做出了重大的贡献。
从20世纪80年代至今，该研究所获得了大量的专利权，并开发了系列土聚水泥产品，在耐火材料、冶金、建筑、艺术、环保等诸多领域取得了广泛的应用。
在该研究所的努力下，主持召开了两届土聚水泥研讨会，大大促进了土聚水泥的发展。
目前，商品名为Geopolymite，PZ-Geopoly，Pyrament等系列土聚水泥产品已经投放欧洲市场。
土聚水泥因其优异的性能，在汽车及航空工业、非铁铸造、冶金工业、土木工程、交通工程、塑料工业、有毒废料及放射性废料处理、艺术及装饰领域都取得了广泛的应用。
(1)汽车及航空工业。
1994-1995年，在国际汽车大奖赛上，Michael Schumacher 连续两届获得了世界冠军，因为他的赛车使用了土聚水泥复合材料制成的防热罩，大大提高了赛车的工作性能；Michael Schumacher所在的工作组同时也获得汽车设计世界冠军的殊荣。
