第二章无机胶凝材料30页PPT

B）石灰砂浆：是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途， 分为砌筑砂浆和抹面砂浆。
（2）石灰土（灰土）和三合土
如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三 合土（泥土、熟石灰、沙 ），二灰土（石灰、 粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉 灰、级配碎石）等。
石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用， 制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，加适量 的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中 使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化 硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙 或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。
经过加工而成的半水石膏（
故又称熟石膏。
CaSO4.
1 2
H2O）
破碎、加热和磨细
（3）化学反应式：
天然二水石膏在加热过程中，随着加热温度 和加热方式的不同，可以得到不同性质的
石膏产品。
二
107~1700
水
煅烧
石 膏
1250C，0.13MPa
蒸压锅蒸炼
性半水石膏
（建筑石膏）
性半水石膏
（高强石膏）
Ca(OH)2+水
（2） 石灰按氧化镁（MgO)含量分 类：
钙质生石灰： 氧化镁（MgO)含量<5%;
镁质生石灰： 氧化镁（MgO)含量>5%;
3 石灰的熟化
称生为石石灰灰（的C熟aO化)加或水消生解成过C程a。(OH)2过程，
C H a 2 O O C ( O a ) 2 H 6 .8 4 K 5 /m J
硅酸钾 : K2O.nSiO2等 其中n称为水玻璃的模数，n=1.5~3.5
2 水玻璃的应用
（１）用作涂料;涂刷材料表面直接将液体水玻璃 涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、 水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密实度、强 度、抗渗性、耐水性均得到提高。

• 石膏板及装饰件——石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于 施工，
广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。
常用制品：纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏板、穿孔石膏板、装饰 石膏板、石膏角线等装饰件。 Nhomakorabea筑石膏的应用
建筑石膏的应用
建筑石膏的保存
从图可见该建筑石膏粉已吸潮结 粒，对凝结硬化性能及强度均有 影响，已不宜使用。
• 二水石膏或无水石膏在800~1000 ℃下煅烧，是部分CaSO4分 解成CaO，磨细后可制得高温煅烧石膏，由于硬化后有较高的 强度，耐磨性高，抗水性好，适宜作地板，故又称为地板石膏。
• 高强石膏(α型)和建筑石膏(β型)
半水石膏的水化与凝结硬化
• 水化反应式:
• •
石 凝
膏 结
的C硬a化S是O4分 ：半水石膏
的自由水因水化和蒸发逐渐减少，浆体逐渐变稠，并失去可塑性。
半水石膏的水化与凝结硬化
• 硬化：浆体继续变稠，二水石膏逐渐凝聚成为晶体，并逐渐长大、共生和交错生长，形成结晶结构网。在 这个过程中，浆体逐渐变硬，强度不断增长，形成具有一定强度的硬化体，直到完全干燥，强度停止增长。
• α型半水石膏与β型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积 较小，强度高，因此又称为高强石膏。
1 2
H 2O
1
1 2
H 2O
1
1
CaSO4 2H 2O 1 24 C压蒸 CaSO4 2 H 2O 1 2 H 2O
石膏的原料、生产及品种
• 无水石膏与激发剂（5%硫酸钠或硫酸氢钠与1%的铁矾或铜矾 的混合物；1%~5%的石灰；10%~15%的碱性粒化高炉矿渣） 共同磨细可制得无水石膏水泥；
由于建筑石膏粉易吸潮，长期储 存也会降低强度，因此建筑石膏 粉存贮时必须防潮，储存时间一 般不得超过三个月。

无机胶凝材料分类
• 按硬化条件不同又分为气硬性胶凝材料和水硬 性胶凝材料两大类。
• 气硬性胶凝材料: • 只能在空气中硬化，产生并增长其强度的胶凝
材料。如石灰、石膏、水玻璃、菱苦土等 • 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的 胶凝材料。如各种水泥
第一节 石 膏
“熟化”或消解
• 特点:放出大量热，体积明显膨胀
• 生石灰使用前的陈伏及原因
石灰的硬化
• 干燥硬化 • 碳化硬化
石灰的特性
• 良好的保水性 • 凝结硬化慢、强度低 • 耐水性差 — 不宜在潮湿的环境中使用 • 体积收缩大 — 不宜单独使用
掺加砂、麻刀、纸筋抵抗收缩开裂
石灰的应用
• 磨细生石灰 • 熟石灰粉 — 配制石灰土（石灰＋粘土）
随n提高，水玻璃粘度增加，可溶性降低 • 特点: 粘结性强，耐酸性高，耐火性好 • 应用: • 硅胶 • 耐酸材料（耐酸混凝土，耐酸砂浆等） • 防火涂层、耐热砂浆、耐火混凝土
• 如纸面石膏板、空心石膏板、石膏砌块、 装饰石膏板、石膏脚线、灯圈、罗马柱等， 主要用于分室墙，内隔墙、吊顶及装饰。
建筑石膏装饰品
建筑石膏的应用
（三）石膏板
• （1） 纸面石膏板 • （2）石膏空心条板 • （3）石膏装饰板 • （4）纤维石膏板
O.W. • 石膏蜂窝板、防潮石膏板、石膏矿棉复合板等，
建筑石膏的技术要求
• 分为优等品、一等品和合格品三个等级 • 强度 • 细度 • 初凝时间 • 终凝时间
建筑石膏的技术指标（GB 9776-88）
技术指标
优等品 一等品
合格品
抗折强度/MPa, 不小于

04
无机胶凝材料的应用
建筑工程
混凝土
广泛应用于住宅、办公楼、商业中心 等建筑物的建设，具有抗压、抗弯、 耐久性好等特点。
砂浆
用于砌筑、抹灰等，具有良好的粘结 性和耐久性。
道路工程
水泥混凝土路面
用于城市道路、高速公路等，具有耐磨、防滑、抗压等特点 。
沥青混凝土路面
适用于各种气候和交通条件，具有良好的弹性和耐久性。
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特性
无机胶凝材料具有较好的耐久性、耐 火性、耐腐蚀性和环保性，广泛用于 建筑、道路、水利等领域。
分类
水泥类
石灰类
以水泥为主要成分，是最常见的无机胶凝 材料之一，具有强度高、硬化快、成本低 等优点。
以石灰为主要成分，具有原料丰富、成本 低、硬化慢等特点，但硬化后强度较低。
石膏类
镁质胶凝材料
以石膏为主要成分，具有硬化慢、硬化后 体积稳定、防火性能好等特点，但耐水性 较差。
无机胶凝材料的耐磨性是指在长期使用过程中抵抗磨损的能力，耐 久性则是指材料在各种环境因素下保持其性能的能力。

03
无机胶凝材料的制备与生 产
制备方法
烧结法
通过高温烧结原料，使其发生 物理和化学变化，形成致密的
结构。
水热法
在高压水环境下，使原料发生 溶解、结晶等反应，形成无机 胶凝材料。
化学沉淀法
通过化学反应使溶液中的离子 形成沉淀，经过滤、干燥等工 艺制备无机胶凝材料。
以氧化镁和氯化镁为主要成分，具有较高 的抗压、抗拉和耐火性能，广泛用于高层 建筑、大跨度结构等领域。
02
无机胶凝材料的性质
物理性质
颜色与外观
无机胶凝材料通常呈现为粉末状 、颗粒状或块状，颜色因材料种 类而异，如水泥多为灰色或白色 。

• 2、硬化（水化的结果）——水泥强度增 长的过程
• 硬化后的水泥石结构：未水化的水泥颗粒 、凝胶体、毛细孔隙网
• 水泥的水化反应是从颗粒表面逐渐深入到内层的 ，开始进行较快，随后由于水泥颗粒表层生成了 凝胶膜，水分渗入越来越困难，水化作用越来越 慢。
• 实践证实，完成水泥的水化和水解作用的全过程 ，需要几年、几十年时间。
子式、简写式。 • 2.写出硅酸盐水泥的主要水化产物及其分子
式和简式。 3.硅酸盐水泥中什么组分决定水泥早期强度 ？什么组分保证后期强度？什么组分凝结硬化 速度最快？
六、硅酸盐水泥的主要技术性质
（一）实际密度与堆积密度
（1）硅酸盐水泥的实际密度为3100 kg／m3～ 3200kg ／m3。 （2）硅酸盐水泥的堆积密度为1300 kg／m3～1600kg ／m3。 （二）细度
• （1）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱 和溶液中结晶。
• （2）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合 生成碳酸钙结晶，释放出水分并被蒸发。
• 碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧 化钙反应生成碳酸钙。这个作用不能在没有水分的全 干状态下进行。而且，碳化作用在长时间内只限于表 面，石灰浆硬化后，是由碳酸钙和氢氧化钙两种不同 的晶体组成。
• 二、 石 膏 • （一）石膏的原料与生产 • 1、原料：天然二水石膏、化工石膏等 • 2、生产（基于外部条件之差异，相应的品种也有差
别） • （二）石膏的水化与硬化 • 1、水化：
• CaSO4·1/2H2O+1.5H2O——CaSO4·2H2O • 2、硬化：随着水化的进行，浆体逐渐失去可塑性，
粉化后，搅拌成浆，通过6mm筛网过滤（除渣）， 流入淋灰坑内呈膏状材料。为保证石灰完全熟化， 石灰膏必须在坑中保存两星期以上，这个过程称为 “陈伏”。否则未熟化的颗粒，将混入砂浆中，有 碍工程质量。有条件时也可用机械淋制石灰膏。

成粉末，再与水拌和制得用于金字塔建造中石块得粘结材 料——灰浆； 372-287 BC，古希腊人采用天然透明石膏（亚硒酸石膏）做 神庙得窗户；
古罗马人用石膏浇注了成千上万座古希腊得雕塑。
十七世纪，法国巴黎的木质房的所有墙壁均用石膏灰浆 （plaster）覆盖，以提高防火性能，因而，法国巴黎有“石 膏的首都（capital of plaster）之称。
气硬性与水硬性胶凝材料的特点
气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在空气 中保持和发展其强度； 关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！
水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地 在水中硬化，保持并发展其强度。 关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好 的性能！
2.1 石 灰
石灰的原料与生产 石灰的熟化与硬化 石灰的技术性质 石灰的应用
在建筑工程中，生石灰必须经充分熟化后方可使用。 为了消除过火石灰的这种危害长，石灰熟化得 越完全。陈伏期间石灰浆表面应保持有一层水，使 之与空气隔绝，以免产生过早的碳化。
石灰的硬化
结晶作用
生石灰或熟石灰＋水成为Ca(OH)2浆体； 浆体中游离水的不断损失，导致Ca(OH)2结晶； 晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网—硬化。
碳化作用
Ca(OH)2与空气中的CO2反应，在表面形成CaCO3 膜层。
提高耐久性。
2.1.3 石灰的技术性质
➢ 建筑石灰的特性：
表观密度较小→浆体的可塑性好
硬化速度慢、硬化后的强度较低→耐水性差
体积收缩大→浆体硬化中容易开裂
➢ 建筑石灰的技术要求：
CaO、MgO的含量 CO2的含量(欠火石灰)
50年代我国在石膏煅烧及装饰制品方面 作过一些研究、开发 工作；七十年代中期开始了系列研究。八十年代建成纸面石 膏板、石膏空心条板、石膏砌块、粉刷石膏生产线。九十年 代又建成了石膏刨花板 、纸纤维石膏板 、石膏夹芯发泡聚 苯保温板等生产线。

➢公元前8世纪古希腊人就已使用石灰。罗马人用石灰砂浆 作为墙体砌筑材料。
➢古希腊人和古罗马人利用火山灰掺入石灰中制作砂浆，用 它砌筑的构筑物坚固耐久。这种胶凝材料曾延续使用了相当 长的一段历史时期，直到罗马水泥和波特兰水泥问世，才逐 渐被取代。
古埃及金字塔
3.1.4 胶凝材料的发展简史
(2) 石灰/石膏时代：
3.2 气硬性胶凝材料
石膏
3.2.1 制作石膏的原料种类
用于制造石膏胶凝材料的石膏有： ⑴ 天然二水石膏 ⑵ 化工石膏 ⑶ 天然无水石膏
3.2.1 制作石膏的原料种类
⑴ 天然二水石膏
生产石膏胶凝材料的主要原料。
纯净的天然二水石膏矿石（CaSO4·2H2O）呈无色透明或 白色，但常含各种杂质而呈灰、褐、黄、红或黑等颜色。
土窑
节能型石灰立窑——河北唐山丰南石源 冶金炉料公司（2002.5, 480t/d)
回转窑——武钢乌龙泉矿（600t/d）
气烧石灰竖窑——唐山三丰集团 4×140m3（2003.10）
为加快煅烧，煅烧温度常高达1000～1100℃
欠火石灰：温度太低或温度分布不均，CaCO3分解不完全； 过火石灰：温度太高，CaO结构致密，与水反应（水化）较慢； 正火石灰（Normally burnt lime）：质轻色匀，密度3.2g/cm3， 堆积表观密度800～1000kg/m3
本章主要内容
3.1 胶凝材料概述 3.2 气硬性胶凝材料(★) 3.3 硅酸盐水泥(★) 3.4 掺混合材料的硅酸盐水泥 3.5 其他水泥 本章练习题
本章要求
★掌握石膏、石灰及水玻璃等气硬性胶凝材料的硬 化机理、性能及使用要点，熟悉其主要用途；
★熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解其硬化机理， 熟练掌握几种通用硅酸盐水泥的性能特点、相应的 检测方法及选用原则；

可
溶
无
200~360C
水
石
膏
地板石膏
CaSO4与CaO
石膏生产流程图
原料入口
熟石膏
产品
高强石膏
三、建筑石膏的凝结硬化
❖ 凝结硬化过程中的水化反应：
CaSO4·0.5H2O ＋1.5H2O CaSO4·2H2O＋Q 即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应
❖ 1、凝结 ❖ 2、硬化
凝结硬化的物理化学过程
➢ 强度：抗折强度、抗压强度;
➢ 细度：0.2mm方孔筛筛余;
➢ 凝结时间：初凝、终凝时间;
❖ 石膏硬化体及制品的特性：
➢ 表观密度较小：～1.0 ➢ 孔隙率较大 ➢ 强度较低 ➢ 耐水性和抗冻性较差 ➢ 防火性较好 ➢ 隔热性和吸声性良好
➢ 装饰性
学会分析、思考和回答问题！
1. 石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，Why？
后得到水泥
❖ 自动化生产过程
“两磨一烧”
硅质 (粘土)
钙质 (石灰石)
调节 原料
水泥制造的“两磨一烧”工艺流程
粉磨
生料
1450℃
煅烧
水泥
石膏
粉磨
熟料 石膏 混合材
水泥制造厂全貌
回 转 窑 尾
水泥生料煅烧回转窑
1450~1500C
二、硅酸盐水泥的组成
❖ 硅酸盐水泥是由下列物质混合组成的水泥
➢ 硅酸盐水泥熟料 ➢ 石膏(CaSO42H2O)
非密闭煅烧脱水工艺及其产品
不
溶
无
水
500~750C
石
膏
-半水石膏
120~180C
CaSO42H2O
400~500 C