第三章 无机胶凝材料Word文档格式.docx

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2、碳化硬化，与空气中二氧化碳和水产生碳酸钙晶体。

注意：

由于二氧化碳浓度低，且表层生成的碳酸钙结构致密，阻止二氧化碳继续深入，并影响水分蒸发，所以石灰硬化很慢。

四、石灰的技术要求和技术标准

1、技术要求

（1）有效氧化钙和氧化镁含量：

决定粘结力大小

（2）生石灰产浆量和未消化残渣含量：

与质量相关

（3）二氧化碳含量：

控制煅烧中欠火的现象

（4）消石灰粉游离水含量：

过多会造成碳化现象。

（5）细度

2、技术标准

按氧化镁含量的多少建筑石灰粉为钙质和镁质两类，建筑消石灰粉分为钙质、镁质和白云石质。

五、石灰的应用及储存

1、石灰的特性

（1）良好的保水性于氢氧化钙粒子极细（直径约1μm），数量多，总表面积大，能吸附水膜而不易失去。

利用保水性好的特性拌制石灰砂浆或石灰混合砂浆。

（2）凝结硬化慢、强度低石灰浆碳化在表面形成碳酸钙外壳，碳化作用难以深入，内部水分又不易蒸发，因此凝结硬化缓慢。

硬化后的强度也不高,1:

3的石灰砂浆28天的抗压强度为0.2～0.5MPa。

（3）耐水性差石灰浆体在潮湿环境中，难以晶体析出，凝结硬化不会进行。

而硬化后的石灰长期受水浸泡，氢氧化钙晶体也会重新溶于水，使硬化的石灰溃散。

（4）硬化后体积收缩大石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起毛细管显著的收缩，从而造成了体积极大的收缩。

2、石灰的应用

（1）砂浆常用于配制石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆。

（2）粉刷石灰膏加水拌合，可配制成石灰乳，用于粉刷墙面。

（3）石灰土和三合土石灰土由石灰、粘土组成,三合土由石灰粘土和碎料（砂、石渣、碎砖等）组成。

石灰土或三合土其耐水性和强度均优于纯石灰。

广泛用于建筑物的基础垫层和临时道路。

（4）水泥和硅酸盐建筑制品石灰是生产灰砂砖、蒸养粉煤灰砖、粉煤灰砌块或墙用板材等的主要原料。

也是各种水泥的主要原料。

（5）碳化石灰板在磨细生石灰中掺加玻璃纤维、植物纤维、轻质骨料等，用碳化的方法使氢氧化钙碳化成碳酸钙，即为碳化石灰板。

用作隔墙、天花板等。

3、石灰的储存

防潮、防爆、随到随用，及时进行陈伏

小结：

掌握石灰因炉温不同的三大类型、石灰熟化中的现象、如何有效地降低过火石灰的危害方法、石灰的特性及石灰浆体硬化速度慢的原因；

理解石灰的生产工艺、硬化过程、技术要求和技术标准及石灰的应用；

了解石灰的储存。

作业：

P311、2、4

1、石灰因炉温不同的三大类型。

2、石灰熟化中的现象。

3、如何有效地降低过火石灰的危害方法。

4、石灰的特性。

5、石灰浆体硬化速度慢的原因。

3．2石膏

制作粉刷石膏、抹灰石膏、石膏砂浆、石膏水泥、各种石膏墙板、天花板、装饰吸声板、石膏砌块、纸面石膏板、嵌缝石膏、粘结石膏、自流平地板石膏及其它装饰部件等，是一种在建筑工程上应用广泛的建筑材料。

主要应用于作为轻质墙体材料和建筑装饰制品，是高效节能材料。

一、石膏的原料及生产

（一）原料：

（我国石膏资源极其丰富，年产石膏总量约1000多万吨）

90%

1. 

天然二水石膏又称生石膏（CaSO4·

2H2O）,是由含两个结晶水的硫酸钙所组成的沉积岩石。

2.天然硬石膏又称为无水石膏，主要是由无水硫酸钙（CaSO4）组成的沉积岩石。

3.工业副产石膏系指某些化工生产过程中，所产生的以硫酸钙为主要成分的副产品，经适当处理后，作为石膏胶凝材料的原料。

常见品种有磷石膏和氟石膏。

107∽170℃

（二）生产：

CaSO4·

2H2OCaSO4·

1/2H2O+2/3H2Oβ—半水石膏

空气中

（建筑石膏）

190℃

1/2H2O+CaSO4+H2O模型石膏

124℃

1/2H2O+2/3H2Oα—半水石膏

1.3个大气压

（高强石膏）

二、建筑石膏的水化硬化

1/2H2O+2/3H2OCaSO4·

2H2O

生成物溶解度小，晶体析出，水分蒸发，凝结，连生交错，强度增大，硬化。

三、建筑石膏的技术性质及特性

技术性质：

密度、表观密度、分类、产品名称（产品名称、抗折强度和标准号）

特性：

1.凝结硬化快石膏加水拌和后，在6～10min便开始失去可塑性,终凝不超过30min，一般加硼砂、亚硫酸盐纸浆废液等缓凝剂。

2.硬化后体积微膨胀石膏浆体在凝结硬化时会产生微膨胀（0.5～1.0%），这使石膏制品的表面光滑、细腻、形体饱满，所以适合制作建筑装饰制品。

3.硬化后孔隙率大，重量轻但强度低水化需水18.6%，石膏硬化后具有很大孔隙率（约50～60%），因而强度低（7d为8～12Mpa），抗冻性、抗渗性及耐水性较差。

但具有轻质、保温隔热、吸声、吸湿的特点。

同样体积的石膏板与水泥板相比较，重量只有其四分之一。

美国108层的摩天大楼由于大量采用了石膏建材，总重量只相当于我国20－30层的楼房。

石膏建材由于自身轻、厚度小，同时大大降低了高层建筑的地基施工费用，缩短了工期，又增加了房屋的使用面积。

4.具有良好的保温隔热和吸声性能（石膏吸收电磁波的作用、无毒害），一般80mm厚的石膏砌块相当于240mm厚实心砖的保温隔热能力。

微孔吸声能力强。

5.具有一定的调节温度、湿度性能具有呼吸功能，房间内过量湿气可很快吸收：

当气候变化湿度减小能再次放出湿气，而不影响墙体牢固程度：

也即具有调节室内大气湿度功能，可调节室内小气候。

墙面在空气湿度较高时也无冷凝水。

6.防火性能优良遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，水蒸气在表面形成水蒸汽膜，还能起到阻火的作用。

如墙厚80mm的石膏砌块墙体，火灾时每平方米要蒸发出约15kg水份，墙体才能进一步升温。

一般1kg的结晶水全部挥发需要126KJ左右的热量。

40㎡的办公室相当于要蒸发1t左右的水，将消耗掉大量的热量。

石膏与混凝土相比，其耐火性能要高5倍。

极限抗火时间5—20min。

7.耐水性差微溶于水。

8.具有良好的装饰性和可加工性用石膏建材建造的房屋洁白如霜，十分美观。

石膏制品，具有可锯、可刨、可钉性。

四、建筑石膏的应用

1. 

石膏板

（1）纸面石膏板以建筑石膏为主要原料，掺加少量外加材料，如填充料，发泡剂、缓凝剂等，加水搅拌、浇注辊压后作芯材，两面用纸作护面制成。

主要用于内墙、隔墙、天花板等处。

是室内装修的主要材料。

石膏板体积稳定，湿胀干缩小。

纸面石膏板是吊顶、隔墙、隔断工程最基本的中间材料,必须经过表面装饰后才能正式使用。

所以石膏板的使用同木材板材的方法相同,可以通过锯、刨、钉等加工工艺,制成各种装饰作品的结构,再通过面饰乳胶漆、壁纸、陶瓷墙砖（要用防水型石膏板）做装饰,才能完成装饰工程。

隔墙主要结构形式为中间龙骨，两面覆以石膏板，如果要求更好的隔音，在两块石膏板之间填充隔音材料。

从价格上考虑,使用纸面石膏板比使用木质板材要经济、合理（1/3）。

（2）石膏空心条板和石膏砌块以建筑石膏为主要原料，掺加适量填充料或少量纤维材料，加水搅拌、振捣成型、抽芯、脱模、烘干而成,该板和砌块不用纸，不用胶，强度高。

可用作内隔墙，安装时不需龙骨。

（3）石膏装饰板石膏装饰板是以建筑石膏为主要原料，掺加少量纤维增强材料和胶结料，加水搅拌制成。

装饰板有平板、多孔板、花纹板、浮雕板等多种。

贴膜饰面系列将聚乙烯贴膜与石膏板相复合粘贴而成；

浮雕饰面系列将石膏板表面进行压花图案处理，施以面漆而成。

（4）纤维石膏板以建筑石膏为主要原料，掺适量纤维增强材料制成，其抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可代替木材作家具。

其中纤维可使用玻璃纤维或木质纤维。

我国大量生产木质纤维石膏纤维板，石膏纤维板的性能较目前国内生产的纸面石膏板好。

在施工石膏纤维板的破损率极低。

此外尚有石膏蜂窝板、防潮石膏板、耐火石膏板、石膏矿棉复合板等品种。

2.粉刷石膏

在建筑石膏中加入其他石膏（硬石膏或煅烧粘土质石膏）、各种缓凝剂（木质磺酸钙、柠檬酸、酒石酸等）及附加材料（石灰、烧粘土、氧化铁红等）可配制成像水泥一样在施工中现场拌制的新型抹灰材料┄粉刷石膏。

它具有表面坚硬,光滑细腻，一是黏结力强,不易脱落,克服了传统的水泥砂浆经常出现的空鼓、开裂现象;

二是具有呼吸功能,可调节室内空气湿度。

三是无毒无味。

四是凝结度快,体质轻。

五是绿色生态建材,防火性能良好。

六是施工工序简便,落地灰少。

特别适用于砼顶板、加气砼墙面各种保温材料的表面抹灰。

解决新材料抹灰难。

3．3水玻璃

定义：

俗称泡化碱，分为钾水玻璃和钠水玻璃，主要为硅酸钠Na2O•nSiO2。

一、水玻璃的生产

1生产简介水玻璃原料是石英砂、纯碱或含碳酸钠的原料,加热

至1300～1400℃,熔融,冷却即为固态水玻璃硅酸钠，反应式如下：

Na2CO3+nSiO2==Na2O•nSiO2+CO2

固态水玻璃在蒸压锅内加热、溶解，即成液态水玻璃。

氧化钠与二氧化硅的分子比n为水玻璃的模数。

二、水玻璃的硬化

水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，失水后硬化，反应式如下：

Na2O•nSiO2+CO2+mH2O==Na2CO3+nSiO2•nH2O

二氧化碳少，上述过程很慢，将水玻璃加热或掺加适量促硬剂，如氟硅酸钠（Na2SiF6）。

氟硅酸钠也能提高水玻璃耐水性。

三、水玻璃的性质水玻璃能溶解于水。

模数大，其粘度大，较易硬化。

一般为2—3。

常用的水玻璃模数为2.6～2.8。

无色、淡黄色或青灰色透明的粘稠液体。

抗渗性、耐酸腐蚀性、耐热性好。

四、水玻璃的用途

1.水玻璃与粒状高炉矿渣粉配制的砂浆，可作补缝材料。

2.涂料水玻璃溶液喷涂在建筑材料表面，如天然石料、粘土砖、混凝土等，能提高材料的密实度、强度、耐水性和抗风化能力。

石膏制品不能用水玻璃溶液喷涂。

钢筋阻锈。

3.灌浆材料水玻璃溶液与氯化钙溶液交替灌入土壤内，是加固建筑地基的一种灌浆材料。

此外，水玻璃能加速水泥的凝结、硬化，可作为水泥的促凝剂。

。

4.作防水剂与多种矾配制

5.耐酸、耐热制品水玻璃是一种耐酸材料。

用水玻璃、胶凝材料与耐酸骨料等可制成耐酸砂浆及耐酸混凝土;

水玻璃耐热性良好，能长期承受高温作用而强度不降低。

用其作胶凝材料，与耐热骨料等可配制成耐热砂浆及耐热混凝土。

掌握石膏的特性与应用和水玻璃的应用，

理解石膏和水玻璃的技术性质和其水化硬化过程，

了解石膏和水玻璃的生产。

P315、6

1、气硬性胶凝:

只能在空气中硬化、保持或发展强度

2、石灰：

主要性质——保水性和可塑性好、硬化慢；

强度低、耐水性差、硬化时体积收缩大

主要用途——制作石灰乳涂料、配制砂浆、拌制灰土与三合土、生产硅酸盐制品

3、石膏：

硫酸钙为主主要成分，有着许多优良的建筑性能，如具有良好的隔热性能、吸声性能、防火性能、装饰性和加工性能好，并且具有一定的调温调湿性能，尤其适合作为室内的装饰装修材料，也是一种具有节能意义的新型轻质墙体材料。

4、水玻璃特性与应用主要有：

耐酸性好，用做耐酸材料；

耐热性好，用做耐热材料；

粘结力大，用于粘结耐酸或耐热材料等。

第三章水泥

概念：

具有拌水后的粘结性能，能在空气和水中硬化，将散粒和纤维材料胶结在一起形成强度的材料称为水泥。

分类：

水泥的种类按水硬性物质分为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐、铁铝酸盐水泥，按用途和性能分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。

3.4通用水泥

硅酸盐水泥，分为六大类型

3.4.1硅酸盐水泥

又称波特兰水泥，由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。

分为不掺入混合材的称为Ⅰ型硅酸盐水泥,代号P·

Ⅰ

加入不超过5％混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥,代号P·

Ⅱ

规范：

GB175-1999分为六个强度等级

一、硅酸盐水泥的原料与生产

硅酸盐水泥生产的原材料、主要工艺流程如下：

生料

按比例配合、磨细

铁矿粉

粘土

石灰石

磨细

煅烧，1450℃

水泥

硅酸盐熟料

石膏

“两磨一烧”

二、硅酸盐水泥的组成材料

（一）硅酸盐水泥熟料

硅酸盐水泥熟料由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙四种矿物组成

硅酸钙（包括硅酸三钙和硅酸二钙）约占70%以上，对硅酸盐水泥的性能具有重要影响。

也是“硅酸盐水泥”这一名称由来的原因。

不同熟料矿物与水作用时表现的性能是不同：

C3S水化速度快、水化热多，早期强度和最终强度高强度的来源

C2S水化速度慢、水化热少，早期强度低，最终强度高

C3A水化速度最快、水化热最多，强度低，与C4AF同属“熔媒矿物”

改变水泥熟料组成的相对含量，水泥的技术性能会随之变化。

例如：

提高硅酸三钙的含量，可以制得快硬高强的优质水泥。

（二）石膏

在水泥生产过程中加入适量石膏起缓凝作用。

掺量3%-5%，过多导致水泥石膨胀性破坏。

（水化硫铝酸钙）

（三）混合材料

1、定义：

在水泥生产时,所掺入的天然或人工矿物材料,称为混合材料

2、作用：

（1）改善性质

（2）增产，降水化热、降强度、降成本

3、分类：

混合材料按其是否可发生化学反应可分为活性混合材和非活性混合材料。

非活性混合材料与水泥不能或很少反应生成水化物，在水泥中仅起填充作用。

例如石英砂、粘土、石灰岩等。

活性混合材料与水泥能生成具有胶凝性的水化物，它可改善水泥的某些性能,提高水泥产量，降低水泥成本，扩大使用范围，还能充分利用工业废渣。

这类混合材料常用的有粒化高炉矿渣、火山灰与粉煤灰等。

主要成分为活性的氧化硅、氧化钙、三氧化二铝。

窑灰是从水泥回窑窑尾废气中收集下的粉尘。

窑灰的性能介于非活性混合材料和活性混合材料之间。

三、硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化

（一）水化硅酸盐水泥遇水后，各熟料矿物与水发生化学反应,这一过程称为水化，其反应式如下：

2（3CaO·

SiO2）+6H2O=3CaO·

2SiO2·

3H2O（胶体）+3Ca（OH）2（晶体）

2（2CaO·

SiO2）+4H2O=3CaO·

3H2O+Ca（OH）2（晶体）

3CaO·

Al2O3+6H2O=3CaO·

Al2O3·

6H2O（晶体）

4CaO·

Al2O3·

Fe2O3+7H2O=3CaO·

6H2O+CaO·

Fe2O3·

H2O（胶体）

石膏与部分水化铝酸钙反应，生成难溶的水化硫铝酸钙的针状晶体。

水化硫铝酸钙的存在，延缓了水泥的凝结时间。

（钙矾石）

综上所述，硅酸盐水泥水化反应后，生成的水化产物有胶体和晶体，其结构称为水泥凝胶体。

水化产物水化硅酸钙、水化铁酸钙的胶体和水化铝酸钙、水化铁酸钙、、水化硫铝酸钙、氢氧化钙的晶体，主要水化产物水化硅酸钙的胶体。

（二）凝结与硬化

塑性失去，强度产生，洛赫尔三阶段理论来解释：

1、加水至初凝：

水化产物小，数量少，呈可塑状态。

2、初凝至24h：

水化加快，水化物大量形成，各颗粒交错连接成网，水泥凝结。

3、24h至水化结束：

石膏耗尽，结构致密，强度提高。

水泥的水化和硬化过程是连续的。

水化是凝结硬化的前提,而凝结硬化是水化的结果。

凝结标志着水泥浆失去流动性而具有了塑性强度，硬化则表示水泥浆固化后的网状结构具有了机械强度。

四、硅酸盐水泥的技术性质和技术标准

（一）化学性质与标准

1、氧化镁含量水泥中氧化镁水化慢，生成物体积膨胀，含量不宜超过5.0%。

2、三氧化硫含量水泥中三氧化硫（石膏掺入或含于原料中）的含量不得超过3.5%。

3、烧失量锻烧不理想或受潮，Ⅰ型硅酸盐水泥≤3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥≤3.5%。

4、不溶物残渣，影响粘结质量

（二）物理、力学性质

1、细度硅酸盐水泥比表面积勃氏法测定值应大于300m2/kg，细度是指水泥颗粒的粗细程度。

颗粒愈细，表面积愈大，因而水化较迅速，凝结硬化快，早期强度高，但硬化后体积收缩大。

而水泥颗粒过粗，不利于强度的发展。

2、标准稠度用水量指将水泥净浆调制成标准稠度时所需的水量。

标准稠度用水量是作为测定水泥的凝结时间和安定性等所用拌和水量的依据。

测试结果具有可比性。

各种水泥其值在23～31%之间。

采用试杆法测试，以试杆沉入净浆深度距底板6mm±

1mm为水泥浆的用水量，旧标准试锥法。

3、凝结时间（从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间）硅酸盐水泥初凝不早于45min，终凝不迟于6.5h。

分为初凝和终凝。

初凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；

终凝时间则为从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需时间。

初凝不宜过早，以便有足够的时间完成混凝土和砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等施工操作；

国家标准规定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。

水泥的终凝不宜过迟，以使混凝土施工完毕后，尽快达到规定的强度，以利下一步施工的进行，国家标准规定硅酸盐水泥终凝时间≤390min。

4、体积安定性

危害：

在硬化中产生不均匀的体积变化，使水泥石产生膨胀裂纹、疏松、崩溃，影响工程质量，甚至引起事故。

原因：

过量的游离氧化镁和氧化钙或掺入过多的石膏所致。

控制措施：

（1）氧化镁和石膏由生产配料控制

（2）氧化钙由炉温控制，不易控制，用试验检测。

测试方法：

沸煮法

旧标准规定可用试饼法，也可用雷氏夹法。

新标准规定用雷氏夹法：

养护24±

2h，30min±

5min加热至沸，恒沸3h±

5min，测张口张开小于5mm，合格

规定：

六种通用水泥中MgO的含量不大于5.0%，SO3的含量不大于3.5%（矿渣水泥4.0%），安定性试验合格，则为合格品，否则为废品。

（GB/T1346—2001）

5、强度和强度等级（标号）

重要性：

一项重要的技术指标。

标准：

GB/T17671—1999

水泥：

标砂：

水=1：

3：

0.5制成160mm×

40mm×

40mm的试件，标准养护（20℃±

1℃，湿度大于90%）测3d、28d的抗压和抗折强度

注意问题：

（1）任一强度不得低于标准规定，否则为不合格，降级使用。

（2）等级中字母“R”代表早强型。

（3）标准规定的是这一强度按一定保障率的低值。

6、水化热

水泥在凝结硬化过程中放出的热量（化学热）称为水泥的水化热。

水化放热对大体积混凝土会有内热外凉的温度裂缝产生,是有害的，对建筑的冬期施工则是有利的。

废品与不合格品

1.、废品

水泥中，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合国家标准规定的均视为废品。

2、不合格品

水泥出厂后，凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合国家标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于规定时为不合格品。

水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产单位名称和出厂编号不全的也属于不合格品。

掌握1、硅酸盐水泥的概念

2、硅酸盐水泥熟料的成分和各自的作用

3、混合材料的种类和作用

4、硅酸盐水泥的水化产物

5、细度的影响

理解1、硅酸盐水泥的原料和生产

2、硅酸盐水泥的化学性质与标准

作业

P3167

1、硅酸盐水泥的概念

3.4.2掺混合材料的硅酸盐水泥

要求：

1、增产降成本（普通水泥）2、改善某些方面的性质（水化热大、耐热差）

措施：

掺混合材料

一、六种通用水泥的组成成份

普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及复合水泥的替代材料的规定

二、六种通用水泥的性质比较

顶目

硅酸盐水泥

普通水泥

矿渣

火山灰质

粉煤灰水泥

复合

主要性质区分

1、早期、后期强度高

2、耐腐蚀差

3、水化热高

4、抗碳化好

5、抗冻性好

6、耐磨性好

7、耐热性差

1、早期强度稍低，后期强度高

2、耐蚀性稍好

3、水化热略小

6、耐磨性较好

7、耐热性稍好

8、抗渗性好

早期强度低，后期强度高

早期强度较高

1、对温度敏感，适于高温养护；

2、耐蚀性好；

3、水化热小；

4、抗冻性差；

5、抗碳化性较差

1、泌水性大，抗渗性差

2、耐热性较好

3、干缩性较大

1、保水性好、抗渗性好

2、干缩大

3、耐磨性差

1、泌水性大（快），易产生失水裂纹，抗渗性差

2、干缩小、抗裂性好

1、干缩较大

强度等级

42.5，42.5R，

52.5，52.5R，

62.5，62.5R，

32.5，32.5R，

52.5，52.5R

42.5，42.