《土木工程材料》第4章无机胶凝材

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1、第4章无机胶凝材料本章提要胶凝材料的基本概念。胶凝材料凝结硬化机理及其影响因素是什么?土木工程对胶凝材料有哪些性能要求？怎样正确选择和使用胶凝材料？本章重点：常用六大水泥的技术要求、性能特点并能合理选用；本章难点：硅酸盐水泥的缓凝机理。本章主要内容概述4.1气硬性胶凝材料4.1.1石膏4.1.2石灰4.2水硬性胶凝材料4.2.1通用硅酸盐水泥4.2.2其它品种水泥案例分析概述基本概念胶凝材料的分类基本概念：什么是胶凝材料？定义：经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。特

2、征：严格意义上胶凝材料应指浆体；能在常温下凝结硬化为固体；有较强的胶结能力；具有一定的使用性能。胶凝材料的种类？按其化学组成：有机胶凝材料：沥青、树脂等。无机胶凝材料：水泥、石膏、石灰、磷酸钙、磷酸镁等。按其硬化条件：气硬性胶凝材料石膏、石灰等；水硬性胶凝材料各种水泥等。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！4

3、.1气硬性胶凝材料4.1.1石膏1．石膏胶凝材料的制备2．建筑石膏的水化及硬化3．建筑石膏的特性与技术要求4．建筑石膏的应用1．石膏胶凝材料的制备石膏的矿物组成：CaSO4·xH2OX为结晶水H2Ox＝0，硬石膏(无水石膏)x＝0.5，熟石膏(半水石膏)x＝2，生石膏(二水石膏)石膏是晶体结构二水石膏晶体形貌半水石膏晶体形貌天然二水石膏；天然无水石膏；工业副产物——磷石膏、氟石膏等。生产工序：原料(破碎)脱水磨细生产(脱水)的工艺：非密闭煅烧(干燥空气中)：密闭蒸练(湿的水蒸气)：不同工艺得到不同组成和结构的石膏天然

4、石膏矿纤维状晶体原料我国石膏矿分布非常广泛生产工艺与产品的组成CaSO42H2O120~180C干燥空气125~180C水蒸气-CaSO40.5H2O-CaSO40.5H2O-CaSO4(Ⅲ)可溶-CaSO4(Ⅲ)可溶200~360C200~360C400~800C400~800CCaSO4(Ⅱ)不溶800~1180CCaSO4(Ⅰ)不溶＋CaO非密闭煅烧工艺及其产品组成密闭蒸炼工艺及其产品组成型和型半水石膏，虽然化学成分相同，但宏观性能上相差很大。型半水石膏结晶完整，常是短柱状，晶粒较

5、粗大，聚集体的内比表面积较小。型半水石膏结晶较差，常为细小的纤维状或片状聚集体，内比表面积较大。因此，型半水石膏的水化速度慢，水化热低，需水量小，硬化体的强度高，其强度比型半水石膏高2～7倍，所以称为高强石膏。2．建筑石膏的水化及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凝结硬化机理——“溶解－沉淀理论”溶解沉淀硬化半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不断溶解，生成Ca

6、2+、SO42-离子的饱和溶液半水石膏的饱和溶液，对于二水石膏是过饱和溶液，后者不断结晶沉淀。二水石膏晶体不断生长、连生、交错，构成晶体颗粒堆聚的结晶结构网凝结硬化的物理化学过程石膏浆体半水石膏颗粒二水石膏晶体石膏胶体石膏硬化体水孔隙随着水化反应进行二水石膏晶体量石膏硬化体中晶体堆积体水化初期：二水石膏晶体较少半水石膏在空气中，也会吸收空气中的水分子水化成二水石膏晶体。石膏颗粒表面分子首先水化颗粒表面二水石膏晶体不断增多半水石膏全部水化成二水石膏所以，石膏胶凝材料运输、储存中，必须防潮、防水，以免失效！3．建筑石膏的特性

7、与技术要求（1）建筑石膏的特性1）凝结硬化快。2）凝结硬化时体积微膨胀。3）孔隙率高、表观密度小、强度低。4）保温隔热性和吸声性良好。5）防火性能好。6）具有一定的调温调湿性。7）耐水性和抗冻性差。（2）建筑石膏的技术要求建筑石膏密度为2.6～2.75g/cm3，堆积密度为800～100kg/m3。建筑石膏按其细度、凝结时间及强度指标分为三个等级，见表4－1。4．建筑石膏的应用（1）粉刷石膏（2）石膏墙材（3）石膏艺术制品五、建筑石膏的应用建筑石膏是一种很好的绿色建材！应用中扬长避短，正确应用！建筑上的主要应用有：建筑石

8、膏制品：各种板材：墙板、天花板等艺术装饰品粉刷石膏：墙面粉刷雕饰各种墙板德国一所教堂的外墙面雕饰室内墙面和天花板的雕饰纸面石膏板的生产工艺流程纸面石膏板生产线Summary性质——石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分是-半水石膏CaSO40.5H2O;生产方法——建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏在120~1