建筑胶凝材料
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凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石 灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。 • 水硬性胶凝材料
加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在空气 中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，继续保 持或增长其强度。如各种水泥。
石膏
一、石膏胶凝材料的生产
1 原料
天然石膏： 天然二水石膏（ＣaSO4·2H2O）：也称生石膏或软石膏，大部分 自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料白云石石灰 石属方解石族，化学组成CaCO3· MgCO3，含FeO、MnO杂质 天然无水石膏（ＣaSO4）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较 硬，是生产硬石膏水泥的原料。
• 石灰的特性
1 保水性
三、石灰的技术性质
• 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1μ）的呈胶体分 散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其 突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著 提高。
• 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰 乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节 约石灰。
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
• 石灰的品种 • 按石灰中的氧化镁含量的高低分
生石灰
钙质石灰 镁质石灰 白云质石灰
MgO≤5% MgO为5%~20% MgO为20%~40%
• 按成品的加工方法分
块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石 灰膏、石灰乳等。
三、石灰的技术性质
建筑石灰的技术指标
建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、CO2含量和 体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合 格品三个等级。具体技术要求见： • JC/T479-1992 建筑生石灰（P31 表2-2）、 • JC/T480-1992 建筑生石灰粉(P48 表2-3） • JC/T481-1992 建筑消石灰粉(P48 表2-2） 钙质生石灰 MgO≤5%；钙质消石灰粉 MgO≤4% 镁质生石灰 MgO﹥5%；镁质消石灰粉 MgO﹥4%
因工程时间多，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。 消石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟 化时造成的体积安定性不良的危害。故可不必陈伏可直接使用，且生 石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬 化后的砂浆强度亦较高。
硅酸盐水泥
水泥的起源
最早采具有水硬性胶凝材料制备混凝土的 是中国人，而不是多少年来一直误认为的古罗 马人。
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
• 石灰的硬化
• 干燥：蒸发失水 • 结晶 ：水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶 • 碳化：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙
结晶，释出水分并被蒸发
Ca(OH)2 CO2 nH2O 碳化CaCO3 (n 1)H2O
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。 所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。
– 石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。 – 混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、
粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材 料（石灰石粉、磨细石英砂等）。
一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
• 硅酸盐水泥的生产工艺——“两磨一烧”工艺
石灰石
石膏
粘 土 生 料 熟 料 磨细 按比例混合
煅烧
1350℃～
强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑的
温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色；第 二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石 灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥” 质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此， 现代水泥生产的基本参数已被发现。
水泥的特点和适用范围
10.0
15.0
初凝不早于6min，终凝不迟于30min
四、建筑石膏的技术性质
• 硬化后孔隙率大（达50%~60%），表观密度小，强度 较低，3~5MPa——隔墙、饰面
• 存放三个月强度下降30%。； • 凝结硬化快(一般在30min内可安全凝结)； • 有较好的功能性(导热系数小，隔热保温好，吸光性强，
化学石膏：化工副产品及废渣，主要成分是二水硫酸钙和无水 硫酸钙的混合物，如磷石膏、氟石膏等
一、石膏胶凝材料的生产
石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定 的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。
在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。 具体过程如下所示：
二水石膏
Hale Waihona Puke 107～170℃ 加热、脱水
据甘肃省考古研究所于1980年和1983年考 察，在该省秦安县的大地湾（黄河支流渭水之 畔，西安以西约600公里处）先后发掘出两个 大型住宅遗址，该遗址的地坪系用混凝土建造， 经测算距今已有5千年，相当于“新石器时 代”。从大地湾发掘出的混凝土是用水硬性的 水泥所制成。这种水泥以礓石——一种富含碳 酸钙的粘土为原料煅烧而成.
2石灰
一、石灰的生产
• 原材料
生产石灰的原材料包括以碳酸钙为主 要成分的天然岩石(石灰石、白云质石灰石)
和化工副产品。主要成分为CaCO3，其含量 ≮90%，粘土杂质≯8%。
• 生产工艺——煅烧
生石灰
1000-1200℃
CaCO3 ===== CaO + CO2
750-850℃
MgCO3===== MgO + CO2
CaSO4·0.5H2O β型
建筑石膏
CaSO4·2H2O
125℃ 0.13MPa
α型
蒸压锅
CaSO4·0.5H2O
高强石膏
β- CaSO4·0.5H2O晶粒细小，此表面积大，需水量大，强度低。 α- CaSO4·0.5H2O晶粒粗大，此表面积小，需水量小，强度高。
二、建筑石膏的凝结硬化
• 建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：
三、建筑石膏的等级与技术性质
• 建筑石膏的质量等级
建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分 为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：
技术指标名称 抗折强度≥
强 度 抗压强度≥
细度（0.2mm方 孔筛筛余）≤
凝结时间
优等品 2.5 4.9
一等品 2.1 3.9
合格品 1.8 2.9
5.0
• 将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰—氢氧化钙 的过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”
MgO + H2O == Mg（OH）2 CaO + H2O == Ca（OH）2 + 65KJ
• 石灰熟化时放出大量的热，其体积膨胀1~2.5倍，熟化 后的产物Ca(OH)2称熟石灰或消石灰。
• 为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在 储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。 “陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝， 以免碳化。
具有一定调温调湿性)； • 凝结时体积产生微膨胀； • 吸湿性强，耐水性和抗冻性差； • 防火性能良好，着火温度下，石膏脱水，水分蒸发，火
与板之间形成蒸汽带，阻止火蔓延。。 • 具有良好的装饰性。
五、建筑石膏的应用
• 室内抹灰与粉刷 • 生产建筑石膏制品 • 生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中
各 种 装 饰 石 膏 板
一、石灰的生产
主要工艺：煅烧 设备：各种结构的窑（土窑、立窑、回转窑） 温度：1000-1000℃ 欠火石灰：窑温不均匀，石灰石未完全分解 过火石灰：窑温过高，原料中SiO2和Al2O3等的玻化现
象而得到的难于水化的石灰，水化慢，使硬化的灰浆 或石灰制品产生局部膨胀而引起崩裂或隆起
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选 用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂 浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。
图3-2 石灰砂浆的膨胀性裂缝
该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中 熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。
• 水泥的特点 – 水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形 成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化， 而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强 度，形成具有堆聚结构的人造石材。
• 水泥适用范围 – 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且 也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。
• 按性能和用途分 通用水泥
1450℃
磨细
硅酸盐水泥
铁矿粉
混合材料
– 生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法 回转窑生产两种 ；
– 硅酸盐水泥分为：Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混 合材料）和Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5%的 石灰石或粒化高炉矿渣混合材料）。
矿渣水泥 火山灰水泥
粉煤灰硅酸盐水泥
粉煤灰水泥
复合硅酸盐水泥
复合水泥
专用水泥
专门用于某些工程的水泥
特性水泥
某种性能较突出的水泥
0～5 6～15 20～70 20～50 20～40 15～50
彩色水泥 彩色水泥 彩色水泥 普通水泥
一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
• 硅酸盐水泥的原材料
– 生产硅酸盐水泥熟料的原材料 • 石灰质原料 : 天然石灰石。也可采用与天然 石灰石化学成分相似的材料如白垩、石灰华等。 • 粘土质原料 : 主要为粘土，其主要化学成分 为SiO2，其次为Al2O3和少量Fe2O3。 • 校正原料: 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。
• 不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和 混合运输，(受潮熟化放出大量热量)。
• 熟石灰在使用前必须陈伏14d以上，以防止过 火石灰对建筑物产生的危害。
石灰砂浆的裂纹
• 请观察图3-1中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差 别，并讨论其成因。
加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在空气 中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，继续保 持或增长其强度。如各种水泥。
石膏
一、石膏胶凝材料的生产
1 原料
天然石膏： 天然二水石膏（ＣaSO4·2H2O）：也称生石膏或软石膏，大部分 自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料白云石石灰 石属方解石族，化学组成CaCO3· MgCO3，含FeO、MnO杂质 天然无水石膏（ＣaSO4）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较 硬，是生产硬石膏水泥的原料。
• 石灰的特性
1 保水性
三、石灰的技术性质
• 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1μ）的呈胶体分 散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其 突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著 提高。
• 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰 乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节 约石灰。
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
• 石灰的品种 • 按石灰中的氧化镁含量的高低分
生石灰
钙质石灰 镁质石灰 白云质石灰
MgO≤5% MgO为5%~20% MgO为20%~40%
• 按成品的加工方法分
块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石 灰膏、石灰乳等。
三、石灰的技术性质
建筑石灰的技术指标
建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、CO2含量和 体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合 格品三个等级。具体技术要求见： • JC/T479-1992 建筑生石灰（P31 表2-2）、 • JC/T480-1992 建筑生石灰粉(P48 表2-3） • JC/T481-1992 建筑消石灰粉(P48 表2-2） 钙质生石灰 MgO≤5%；钙质消石灰粉 MgO≤4% 镁质生石灰 MgO﹥5%；镁质消石灰粉 MgO﹥4%
因工程时间多，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。 消石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟 化时造成的体积安定性不良的危害。故可不必陈伏可直接使用，且生 石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬 化后的砂浆强度亦较高。
硅酸盐水泥
水泥的起源
最早采具有水硬性胶凝材料制备混凝土的 是中国人，而不是多少年来一直误认为的古罗 马人。
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
• 石灰的硬化
• 干燥：蒸发失水 • 结晶 ：水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶 • 碳化：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙
结晶，释出水分并被蒸发
Ca(OH)2 CO2 nH2O 碳化CaCO3 (n 1)H2O
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。 所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。
– 石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。 – 混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、
粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材 料（石灰石粉、磨细石英砂等）。
一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
• 硅酸盐水泥的生产工艺——“两磨一烧”工艺
石灰石
石膏
粘 土 生 料 熟 料 磨细 按比例混合
煅烧
1350℃～
强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑的
温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色；第 二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石 灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥” 质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此， 现代水泥生产的基本参数已被发现。
水泥的特点和适用范围
10.0
15.0
初凝不早于6min，终凝不迟于30min
四、建筑石膏的技术性质
• 硬化后孔隙率大（达50%~60%），表观密度小，强度 较低，3~5MPa——隔墙、饰面
• 存放三个月强度下降30%。； • 凝结硬化快(一般在30min内可安全凝结)； • 有较好的功能性(导热系数小，隔热保温好，吸光性强，
化学石膏：化工副产品及废渣，主要成分是二水硫酸钙和无水 硫酸钙的混合物，如磷石膏、氟石膏等
一、石膏胶凝材料的生产
石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定 的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。
在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。 具体过程如下所示：
二水石膏
Hale Waihona Puke 107～170℃ 加热、脱水
据甘肃省考古研究所于1980年和1983年考 察，在该省秦安县的大地湾（黄河支流渭水之 畔，西安以西约600公里处）先后发掘出两个 大型住宅遗址，该遗址的地坪系用混凝土建造， 经测算距今已有5千年，相当于“新石器时 代”。从大地湾发掘出的混凝土是用水硬性的 水泥所制成。这种水泥以礓石——一种富含碳 酸钙的粘土为原料煅烧而成.
2石灰
一、石灰的生产
• 原材料
生产石灰的原材料包括以碳酸钙为主 要成分的天然岩石(石灰石、白云质石灰石)
和化工副产品。主要成分为CaCO3，其含量 ≮90%，粘土杂质≯8%。
• 生产工艺——煅烧
生石灰
1000-1200℃
CaCO3 ===== CaO + CO2
750-850℃
MgCO3===== MgO + CO2
CaSO4·0.5H2O β型
建筑石膏
CaSO4·2H2O
125℃ 0.13MPa
α型
蒸压锅
CaSO4·0.5H2O
高强石膏
β- CaSO4·0.5H2O晶粒细小，此表面积大，需水量大，强度低。 α- CaSO4·0.5H2O晶粒粗大，此表面积小，需水量小，强度高。
二、建筑石膏的凝结硬化
• 建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：
三、建筑石膏的等级与技术性质
• 建筑石膏的质量等级
建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分 为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：
技术指标名称 抗折强度≥
强 度 抗压强度≥
细度（0.2mm方 孔筛筛余）≤
凝结时间
优等品 2.5 4.9
一等品 2.1 3.9
合格品 1.8 2.9
5.0
• 将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰—氢氧化钙 的过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”
MgO + H2O == Mg（OH）2 CaO + H2O == Ca（OH）2 + 65KJ
• 石灰熟化时放出大量的热，其体积膨胀1~2.5倍，熟化 后的产物Ca(OH)2称熟石灰或消石灰。
• 为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在 储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。 “陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝， 以免碳化。
具有一定调温调湿性)； • 凝结时体积产生微膨胀； • 吸湿性强，耐水性和抗冻性差； • 防火性能良好，着火温度下，石膏脱水，水分蒸发，火
与板之间形成蒸汽带，阻止火蔓延。。 • 具有良好的装饰性。
五、建筑石膏的应用
• 室内抹灰与粉刷 • 生产建筑石膏制品 • 生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中
各 种 装 饰 石 膏 板
一、石灰的生产
主要工艺：煅烧 设备：各种结构的窑（土窑、立窑、回转窑） 温度：1000-1000℃ 欠火石灰：窑温不均匀，石灰石未完全分解 过火石灰：窑温过高，原料中SiO2和Al2O3等的玻化现
象而得到的难于水化的石灰，水化慢，使硬化的灰浆 或石灰制品产生局部膨胀而引起崩裂或隆起
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选 用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂 浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。
图3-2 石灰砂浆的膨胀性裂缝
该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中 熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。
• 水泥的特点 – 水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形 成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化， 而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强 度，形成具有堆聚结构的人造石材。
• 水泥适用范围 – 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且 也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。
• 按性能和用途分 通用水泥
1450℃
磨细
硅酸盐水泥
铁矿粉
混合材料
– 生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法 回转窑生产两种 ；
– 硅酸盐水泥分为：Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混 合材料）和Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5%的 石灰石或粒化高炉矿渣混合材料）。
矿渣水泥 火山灰水泥
粉煤灰硅酸盐水泥
粉煤灰水泥
复合硅酸盐水泥
复合水泥
专用水泥
专门用于某些工程的水泥
特性水泥
某种性能较突出的水泥
0～5 6～15 20～70 20～50 20～40 15～50
彩色水泥 彩色水泥 彩色水泥 普通水泥
一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺
• 硅酸盐水泥的原材料
– 生产硅酸盐水泥熟料的原材料 • 石灰质原料 : 天然石灰石。也可采用与天然 石灰石化学成分相似的材料如白垩、石灰华等。 • 粘土质原料 : 主要为粘土，其主要化学成分 为SiO2，其次为Al2O3和少量Fe2O3。 • 校正原料: 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。
• 不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和 混合运输，(受潮熟化放出大量热量)。
• 熟石灰在使用前必须陈伏14d以上，以防止过 火石灰对建筑物产生的危害。
石灰砂浆的裂纹
• 请观察图3-1中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差 别，并讨论其成因。
