胶凝材料学

《胶凝材料学》课程教学中加强学生创新教育的研究与实践《胶凝材料学》是无机非金属材料类专业方向的重要专业知识课程。

随着高校教育改革的深化，培养创新型人才势在必行，本文分析了我校《胶凝材料学》课程教学现状，并从教学观念、教学内容、教学方式、考核体系、实践教学五方面入手，对加强胶凝材料学课程教学创新教育进行了探索。

胶凝材料问题创新教育课程教学《胶凝材料学》是高等学校建筑材料与制品专业、胶凝材料与制品专业、无机非金属材料专业的一门专业基础课，主要任务是要求学生从材料科学的基本原理出发，以硅酸盐水泥为重点，掌握胶凝材料的组成、结构与性能的关系；胶凝材料水化、硬化过程的基本规律；胶凝材料硬化体结构与工程性质的关系；硬化体形成过程与工艺参数的关系；胶凝材料硬化体结构、性能与环境的关系等。

作为我校材料专业无机非金属材料方向专业知识的延续和补充，它不仅巩固了硅酸盐水泥生产原理、过程及方法，水泥水化反应及机理，水泥组成、结构与性能间的关系，水泥硬化体形成及工程应用等相关知识，而且进一步要求学生掌握石膏、石灰、镁质胶凝材料等多种胶凝材料的特性和应用，课程教学中内容繁多而抽象枯燥，学生学习兴趣不大，自主学习动力不足，仍存在为考试而学的不良习惯。

然而，我校卓越工程师培养计划实施要求教师着力培养基础理论扎实，知识面广，实践能力强，思想道德素质高，且具有创新精神的工程性人才，以适应社会对创新人才的需求。

本文结合多年的教学经验，分析《胶凝材料学》课程教学现状，对加强学生创新教育提出一些建议。

一、课程教学存在的问题随着材料类高校课程体系的调整，我校《胶凝材料学》课程内容被压缩到24学时，而课程内容涉及众多常用胶凝材料，而不同的胶凝材料拥有不同的特点，课程要求学生掌握常用胶凝材料的特点和应用，课程内容繁多。

大部分知识仍以叙述的方式存在，逻辑性差。

并且，胶凝材料科学本身还处于发展之中，课程教学要求学生对各种材料的掌握程度不同，直接导致学生对于课程重点认识不足，易使学生中出现因重点众多而厌学的现象，不利于学习兴趣的培养。

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]。

绪论1胶凝材料：凡在物理化学作用下，从具有可塑性浆体逐渐变成坚固石状的过程中，能将其他物料胶结为整体，并具有一定的机械强度的物质。

一、石膏1、CaSO4 H2O有几种石膏相及其生成条件（温度等）CaSO4 H2O系统中的石膏相有五种：二水石膏、α型与β型半水石膏、α与βⅢ型硬石膏、Ⅱ型硬石膏、Ⅰ型硬石膏。

半水石膏有α型与β型两个变种。

当二水石膏在。

>45°加压水蒸气条件下，在酸和盐的溶液中加热时，可以形成α型半水石膏。

如果二水石膏的脱水过程是在45°干燥环境中进行的，则可以形成β型半水石膏。

Ⅲ型硬石膏也存在α型与β型两个变种，他们分别由α型与β型半水石膏加热脱水而成。

前者是在100度加压水蒸气条件生成，后者是在107度干燥空气条件下生成。

如果二水石膏脱水时，水蒸气分压过低，二水石膏也可以不经过半水石膏直接转变为Ⅲ型硬石膏。

Ⅱ型硬石膏是二水石膏、半水石膏和Ⅲ型硬石膏经高温（200度-1180度）脱水后在常温下稳定的最终产物。

Ⅰ型硬石膏只有在温度高于1180℃时才能存在，如果低于此温度，他会转化为Ⅱ型硬石膏。

故Ⅰ型硬石膏在常温下是不存在的。

2、为什么α型半水石膏比β型的强度高？两者的差别主要表现在亚微观状态下晶体的形态大小以及分散度方面的不同。

1.α型半水石膏是致密的完整的，粗大的原生颗粒，而β型半水石膏是片状的，不规则的，由细小的单个晶粒组成的次生颗粒。

2.β型半水石膏分散度比α大得多。

所以，β型半水石膏的水化速度快、水化热高、需水量大、硬化体强度低。

3、简述半水石膏水化机理。

半水石膏加水后进行的水化反应用下式表示：CaSO4.1/2H2O+3/2H2O=CaSO4.H2O=Q,关于半水石膏水化有两个理论：1，溶解析晶理论。

2，局部化学理论。

1理论认为半水石膏与水拌合后，首先是半水石膏在水溶液中溶解，因为半水石膏的饱和溶解度对于二水石膏的平衡溶解度来说是高度过饱和的，所以在半水石膏的溶液中，二水石膏的晶核会自发地形成和长大。

第一篇胶凝材料学第一章气硬性胶凝材料在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它散粒物料（如砂、石等），制成有一定机械强度的复合固体的物质称为胶凝材料，又称为胶结料。

胶凝材料根据其化学组成可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。

无机胶凝材料是按一定要求制备的粉状物料，能以一定速度与水或电介质溶液作用，生成真溶液或胶体溶液，经过一定的时间能形成可塑性浆体，最后凝结硬化，粘结骨料形成有承受外力能力的整体，并可以在一定的介质中（空气、水或一定浓度的酸、碱、盐溶液及温度的变化）仍然保持强度及增加强度。

这类材料在常温下，当其与水或适当的盐类水溶液混合后，经过一定的物理化学变化过程，由浆状或可塑状逐渐失去塑性，进而硬化，并能将松散材料胶结成具有一定强度的整体——人造石。

无机胶凝材料按硬化条件义可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。

水硬性胶凝材料是指和水成浆后，既能在空气中硬化并保持强度，又能在水中硬化并长期保持和提高其强度的材料，这类材料常统称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。

气硬性胶凝材料是指不能在水中硬化，只能在空气中硬化，保持或发展强度，如石膏、石灰、镁质胶凝材料，水玻璃等。

气硬性胶凝材料只适用于地上或干燥环境，而水硬性胶凝材料既适用于地上，也可用于地下潮湿环境或水中。

第一节石膏胶凝材料石膏是一种应用历史悠久的材料。

它与石灰、水泥并列为无机胶凝材料中的三大支柱。

在化工、医药、工艺美术、建筑雕塑，建筑材料工业等方面都有广泛的用途。

如在水泥工业中，石膏可作为硅酸盐型水泥的缓凝剂，可用于配制硅酸盐与铝酸盐自应力水泥，也可用作生产硫铝酸钙早强水泥的原料。

在硅酸盐建筑制品生产中，石膏作为外加剂能有效改善产品的性能。

石膏胶凝材料包括建筑石膏、高强石膏、硬石膏水泥等，不仅用于粉刷和制备砌筑砂浆，而且还可制成各种石膏制品。

我国天然石膏储量丰富，随着工业的日益发展而相应的伴生出多种副产化学石膏。

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。

浅谈《胶凝材料学》课程在建材专业学生培养中的重要作用摘要：《胶凝材料学》是高等学校建筑材料专业的重要课程。

随着高等学校教育教学改革及企业实际生产中对高素质人才需要的日益迫切，培养具有一定操作技能和更多基础理论知识的大学毕业生成为一种趋势和要求。

本文从作者的教学体验和我校《胶凝材料学》课程教学现状出发，并从教学观念、教学内容、教学方式以及往届毕业生在工作中的体会等方面出发，阐述了《胶凝材料学》课程对于建材专业学生的职业生涯的重要性，并对如何提高教学效果提出建议。

关键词：《胶凝材料学》；重要性；教学效果胶凝材料，又称胶结料，是指在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。

胶凝材料有着悠久的发展历史，从人们使用最早的胶凝材料——粘土到目前应用量最大的胶凝材料——水泥，胶凝材料的发展伴随着人类文明的发展，尤其随着我国社会主义现代化建设的逐步深入，各种新型胶凝材料的应用也越来越广泛。

《胶凝材料学》经高等学校无机非金属材料类专业教学指导委员会审定为无机非金属材料、建筑工程材料与制品专业本科教学用书。

《胶凝材料学》以硅酸盐水泥为主，按材料品种阐述各类胶凝材料的组成、结构与性能的关系，介绍了胶凝材料的水化硬化机理以及改善硬化体结构与性能的途径。

作为我校材料科学与工程专业建筑材料方向的专业基础课程，《胶凝材料学》起到基础知识的延伸和为专业知识做铺垫的作用，它为《房屋建筑学概论》、《建筑结构材料》、《建筑功能材料》、《建筑施工》、《概预算》等后续专业课的学习奠定重要基础。

然而在课程教学中存在着诸多问题，如内容繁多而抽象枯燥，学生学习兴趣不大，自主学习动力不足，仍存在为考试而学的不良习惯，对学生将来的就业和工作产生较大影响。

本文结合多年的教学经验，分析《胶凝材料学》课程教学现状，对《胶凝材料学》在培养高素质研发、施工及管理人才方面的重要作用进行论述，并提出一些建议。

《胶凝材料学》课程大纲课程代码0801041课程名称中文名:胶凝材料学英文名：CementitiousMateria1s课程类别专业课修读类别学位学分 3.0 学时理论48开课学期第5学期开课单位材料科学与工程学院无机非金属材料工程系适用专业无机非金属材料工程专业先修课程无机化学、物理化学、材料科学基础、土木工程材料A等后续有关专业课程和混凝土学，无机非金属材料工艺学教学环节主讲教师/职称黄书珍/副教授、孙国文/副教授、高礼雄/副教授考核方式及各环节所平时成绩+期末考试占比例(30%)+(70%)教材及主要参考书1.《胶凝材料学》，袁润章主编，武汉理工大学出版社，1996年10月第2版.2 .《Cementchemistry》,Tay1orH.F.W主编,ThomasTe1fordpub1ishing,1997年出版3 .《胶凝材料学》，林宗寿主编，武汉理工大学出版社，2014年8月第1版.4 .《现代混凝土理论与技术》，孙伟，缪昌文著，科学出版社，2012年3月第1版.5 .《水泥的结构和性能》，J.本斯迪德，P.巴恩斯著，廖欣译.化学工业出版社，2009年1月第1版.一、课程性质和目标本课程是无机非金属材料工程专业的一门专业必修课，课程内容包括常见无机胶凝材料的组成和结构、胶凝性能的本质、水化硬化条件、调控机理和方法、胶凝材料的性能特点和工程应用性质；新型胶凝材料组成、结构、性能特点和主要应用途径。

培养学生对胶凝材料的“组成一结构一性能”的认知和应用能力，具备应用专业基本原理解决复杂工程问题的能力。

通过本课程的理论教学，使学生具备基本的知识和能力，课程的具体课程目标如下:知识目标：课程目标1：常用无机胶凝材料的组成、水化硬化过程、硬化体结构及技术性质等基础知识，并能运用分析材料组分、结构与性能之间的相互关系。

课程目标2：能利用胶凝材料的基础理论，依据其水化硬化及结构形成过程的规律，对胶材浆体结构的形成过程进行调控与设计。