2第二章无机胶凝材料-土木工程材料课件.ppt

1、第二章第二章 无机胶凝材料无机胶凝材料1、胶凝材料定义、胶凝材料定义:物理化学作用物理化学作用（能胶结其它物料）（能胶结其它物料）坚强固体坚强固体塑性浆体塑性浆体2、胶凝材料作用、胶凝材料作用散粒材料散粒材料(砂、石等砂、石等)块状材料块状材料(砖、石块砖、石块)胶胶结结整整体体 3、胶凝材料分类、胶凝材料分类有机有机 不饱和树脂、沥青、不饱和树脂、沥青、气硬性气硬性只能在空气中硬化只能在空气中硬化无机无机 水硬性水硬性不仅能在不仅能在 空气中空气中 硬化硬化,而且能在而且能在 水中水中 硬化。硬化。分类的意义：分类的意义：气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料(石灰、石膏、菱苦土、石灰、石膏、菱苦土、

2、水玻璃水玻璃)耐水性差，只能用于干燥环境耐水性差，只能用于干燥环境 水硬性胶凝材料（水泥）水硬性胶凝材料（水泥）耐水性好，可用于潮湿环境。耐水性好，可用于潮湿环境。2-1 石石 灰灰 一、原料及生产一、原料及生产原料：石灰石（主要成份原料：石灰石（主要成份CaCO3）生产：生产：CaCO3 CaO（生石灰）（生石灰）CO2900次次品品原原因因缺缺点点欠欠烧烧石石灰灰温温度度过过低低时时间间不不足足料料块块太太大大有有未未分分解解利利用用率率低低过过烧烧石石灰灰温温度度过过高高时时间间太太长长料料块块太太小小石石灰灰烧烧结结活活性性降降低低二、石灰熟化与硬化二、石灰熟化与硬化1、熟化、熟化Ca

3、OH2O Ca(OH)2(熟石灰熟石灰)64.9KJ/Mol 粉状粉状消石灰：只用少量水消石灰：只用少量水(约约70)(理论值为理论值为 31.2%)浆状浆状石灰浆：加过量水石灰浆：加过量水(2.53倍倍)熟石灰熟石灰过烧石灰过烧石灰危害危害：熟化缓慢，浆体硬化后仍在熟化，熟化缓慢，浆体硬化后仍在熟化，体积膨胀，导致硬化浆体开裂。体积膨胀，导致硬化浆体开裂。消除危害方法消除危害方法：“陈伏陈伏”两星期两星期2、石灰硬化、石灰硬化晶体交晶体交错生长错生长干燥干燥(空气中空气中)CO2+H2O(空气中空气中)塑性塑性浆体浆体硬化硬化浆体浆体Ca(OH)2结晶析出结晶析出 CaCO3结晶析出结晶析出

4、石灰碳化的条件与作用F条件：CO2，湿度 Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+(n+1)H2O 作用：形成CaCO3晶体并相互共生，或与Ca(OH)2共生，构成结构紧密交织的结晶网，强度提高。特点：缓慢，因表层碳化膜阻碍了空气中CO2的进入，也阻碍了内部水分的蒸发产产品品建建筑筑生生石石灰灰建建筑筑生生石石灰灰粉粉 建建筑筑消消石石灰灰质质量量评评定定指指标标C Ca aO O+M Mg gO O含含量量C CO O2 2含含量量游游离离水水含含量量产产浆浆量量细细度度残残渣渣含含量量体体积积安安定定性性三、石灰技术性质三、石灰技术性质1、质量评定指标、质量评定指标2、石灰性质、石灰性

5、质可塑性好可塑性好 凝结硬化慢、强度低凝结硬化慢、强度低耐水性差耐水性差 体积收缩大体积收缩大四、石灰应用四、石灰应用 1、石灰乳、石灰乳粉刷粉刷 2、石灰膏、石灰膏砌筑、抹灰砌筑、抹灰 3、消石灰、消石灰石灰土、三合土石灰土、三合土 4、生石灰粉、生石灰粉碳化石灰板、硅酸盐制品碳化石灰板、硅酸盐制品石灰石石灰石 CaCO3生石灰生石灰 CaO熟石灰熟石灰 Ca(OH)2成品成品 Ca(OH)2 CaCO3煅烧煅烧熟化熟化碳化碳化结晶结晶石灰的强度不石灰的强度不高，为什么会高，为什么会使用其作为地使用其作为地基材料基材料？2-2 石石 膏膏一、原料和生产一、原料和生产 二水石膏二水石膏（生石膏

6、生石膏）破碎破碎加热处理加热处理磨细磨细半水石膏半水石膏（熟（熟石膏石膏）OHSOCa2421OHSOCa242原料：天然二水石膏与原料：天然二水石膏与工业副产品，按二水石工业副产品，按二水石膏含量分五级：特，膏含量分五级：特，95%、85%、75%55%55%加热加热处理处理方式方式煅烧煅烧蒸炼蒸炼普通建筑石膏普通建筑石膏高强建筑石膏高强建筑石膏(107170，干燥，干燥)(125，1.3atm，有液态水，有液态水)OHCaSO2421OHCaSO2421水化需水大60-80%水化需水小35-45%F、半水石膏无水半水石膏F可溶性硬石膏不溶性硬石膏F高温煅烧石膏（地板石膏）180-21032

7、0-360400-750800-1200结构无显著变化水化凝结快、放热需水大、强度低结构紧密难溶于水，凝结硬化需加激发剂部分分解为CaO,有水化凝结（慢）能力，硬化后强度高、耐磨耐水性较好二、石膏水化硬化二、石膏水化硬化 1、物理化学变化、物理化学变化半水石膏半水石膏(晶体晶体)半水石膏半水石膏(饱和溶液饱和溶液)溶解溶解二水石膏二水石膏(过饱和溶液过饱和溶液)水化水化二水石膏二水石膏(针状晶体针状晶体)结晶结晶促进促进8.16g/l202.05g/l20石膏凝结硬化示意图石膏凝结硬化示意图 2、浆体性状变化、浆体性状变化 流动性流动性可塑性可塑性有部分有部分可塑性可塑性具有强度具有强度硬化浆

8、体硬化浆体应应6min30min开始失去开始失去塑性塑性完全失去完全失去塑性塑性终凝终凝初凝初凝加水加水石石膏膏品品种种晶晶体体特特征征比比表表面面积积需需水水量量强强度度-型型尺尺寸寸较较大大小小3 35 54 4 5 5高高-型型微微细细鳞鳞片片状状大大6 60 08 8 0 0低低3、硬化浆体结构特征、硬化浆体结构特征 多孔性多孔性理论需水量理论需水量(用于水化用于水化)18.6%多余水分蒸发多余水分蒸发实际需水量实际需水量(便于操作便于操作)3580%内部留下孔隙内部留下孔隙四、石膏技术性质四、石膏技术性质1、质量评定指标、质量评定指标 强度强度 抗折、抗压抗折、抗压 细度细度 凝结时

9、间凝结时间 初凝、终凝初凝、终凝2、性质特征、性质特征 凝结硬化快凝结硬化快 早期强度高早期强度高 微膨胀性微膨胀性 孔隙率高孔隙率高 耐水性差耐水性差 耐火性强耐火性强四、石膏应用四、石膏应用1、室内抹灰、粉刷、室内抹灰、粉刷2、建筑装饰制品、建筑装饰制品3、石膏板、石膏板煅烧煅烧水化水化硬化硬化生石膏生石膏熟石膏熟石膏成品成品复习复习OHCaSO242OHCaSO2421OHCaSO2422-3 菱苦土原料制备：原料制备：MgCO3MgO+CO2成分：成分：MgO水化：水化：MgO+H2OMg(OH)2 mMgO+nMgCl26H2OmMgOnMgCl2qH2O 分分 4-1-8，2-1-

10、8 等，等，或用或用MgSO27H2O,FeCl3,FeSO4H2O作调和剂作调和剂性质特点：抗压强度大、吸湿性强、碱性低性质特点：抗压强度大、吸湿性强、碱性低应用：制作地板、木屑板、绝热材料等应用：制作地板、木屑板、绝热材料等2-4 水玻璃制备：Na2CO3+nSiO2Na2OnSiO2+CO2组成：Na2OnSiO2 SiO2/Na2O=n 模数硬化：Na2OnSiO2+CO2+mH2O Na2CO3+nSiO2mH2O 2(Na2OnSiO2)+Na2SiF6+mH2O 6NaF+(2n+1)SiO2mH2O性能特点：与水任意调和、粘接性好、耐酸性好、耐热性好应用：涂刷材料、沙土固化、堵

11、漏材料、配制耐酸、耐热混凝土等。n 粘结性粘结性 难溶于水难溶于水1300-14002.5 水 泥水泥是重要的建筑材料之一，加水拌和后经物理化学反应可由塑性浆体变为坚硬的石状体，不仅可在空气中而且可更好的在水中硬化并继续发展保持其强度。水泥分类F通用水泥（主体结构）：硅酸盐水泥P.,P.普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥F特种水泥：特种用途水泥或非硅酸盐类水泥，如高铝水泥、硫铝酸盐水泥、白水泥、膨胀水泥、快凝水泥等 石灰石石灰石粘土粘土辅料辅料生料生料石膏石膏熟料熟料混合混合磨细磨细煅烧煅烧水泥水泥磨细磨细1通用水泥1-1硅酸盐水泥一、生产一、生

12、产水泥熟料水泥熟料二、熟料矿物及其特性名称成分简写含量(%)水化速度水化热强度硅酸三钙（3CaOSiO2）C3S3760快多早高后高硅酸二钙（2CaOSiO2）C2S1537慢少早低后高铝酸三钙（3CaOAl2O3）C3A715最快最多早高后低铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3）C4AF1018快中早低后低矿物组成矿物组成 水泥性能水泥性能 应用应用C C3 3S S 高强高强 结构工程结构工程C C3 3A A、C C3 3S,CS,C2 2S S 水化热低水化热低 大体积砼大体积砼C C3 3S S、C C3 3A A 快硬高强快硬高强 抢修工程抢修工程三、水化硬化三、水化硬化1 1

13、、铝酸盐水化、铝酸盐水化C3A+H3CaOAl2O36H2O石膏存在时石膏存在时:C3A+CaSO4H2+HC3A3(CaSO4)H322、硅酸盐水化、硅酸盐水化2C3S+6HC3S2H3+3CH2C2S+4H C3S2H3+CH 3、凝结硬化、凝结硬化 影响因素：影响因素：初初凝凝加加水水可塑浆体可塑浆体具流动性具流动性 45min诱导期诱导期终终凝凝稠硬浆体稠硬浆体塑性渐失塑性渐失 10h凝结期凝结期后期强度后期强度缓慢增长缓慢增长稳定期稳定期硬化浆体硬化浆体强度增长强度增长硬化期硬化期温度、湿度、养护时间温度、湿度、养护时间4、水泥石、水泥石水泥石组成水泥石组成水化产物组成水化产物组成(

14、充分水化时充分水化时)孔隙组成孔隙组成 孔隙率决定因素孔隙率决定因素：水化产物未水化熟料颗粒孔隙水化产物未水化熟料颗粒孔隙C-S-H凝胶凝胶Ca(OH)2晶体水化晶体水化(硫硫)铝酸钙铝酸钙 70%20%7 凝胶孔毛细孔气孔凝胶孔毛细孔气孔水灰比、水化程度水灰比、水化程度四、品质要求四、品质要求1、凝结时间、凝结时间分类分类：影响因素影响因素：不正常凝结不正常凝结：初凝、终凝初凝、终凝矿物组成、细度、加水量、环境温湿度矿物组成、细度、加水量、环境温湿度假凝、闪凝假凝、闪凝2 2、强度、强度水泥胶结能力的体现水泥胶结能力的体现影响因素影响因素强度检验强度检验 强度标号强度标号矿物组成、细度、温湿

15、度、龄期矿物组成、细度、温湿度、龄期固定的胶砂比和水灰比，固定的胶砂比和水灰比，规定的试件尺寸、水养护温度，规定的试件尺寸、水养护温度，以以28d28d抗压抗压强度划分的强度等级。强度划分的强度等级。3 3、体积安定性、体积安定性水泥硬化后体积变化的均匀性水泥硬化后体积变化的均匀性不不安安定定原原因因检检验验方方法法控控制制方方法法f f-C Ca aO O沸沸煮煮沸沸煮煮膨膨胀胀值值5 5 m m m mf f-M Mg gO O压压蒸蒸含含量量5 5.0 0 S SO O3 3长长期期浸浸水水含含量量3 3.5 5 水泥安定性检验：试饼法水泥安定性检验：试饼法合格合格不合格不合格水泥安定性

16、检验：雷氏夹法水泥安定性检验：雷氏夹法初值初值 A养护养护24h后后终值终值 C沸煮沸煮3h后后安定性评定：安定性评定：CA5.0mm 合格合格 CA 5.0mm 不合格不合格4、细度、细度作用作用：检测方法检测方法：细度细度水化快、充分水化快、充分 强度强度 比表面积、筛分析比表面积、筛分析 5、水化热、水化热 利利：弊弊：影响因素影响因素：改善水化热的水泥品种改善水化热的水泥品种 冬季施工冬季施工 大体积砼开裂大体积砼开裂 矿物组成、细度矿物组成、细度 中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥2m 2m 2m水泥石100(两昼夜)6、烧失量、烧失量 烧失量对硅酸盐水泥（

17、烧失量对硅酸盐水泥（3-3.5%）、普通水）、普通水泥泥(5.0%)作规定、作规定、7、碱含量、碱含量定义定义：水泥中：水泥中Na2O和和K2O的含量（的含量（0.6%）。）。危害危害：碱：碱骨料反应，混凝土开裂。骨料反应，混凝土开裂。废品废品：MgO、SO3、f-CaO、初凝时间、初凝时间 不合格不合格五、水泥石的腐蚀与防止五、水泥石的腐蚀与防止 1、腐蚀种类腐蚀种类 2、腐蚀原因腐蚀原因 3、防止措施防止措施 溶出性溶出性 离子交换离子交换 膨胀性膨胀性 水泥中存在水泥中存在CH、C3AH6，本身不密实，本身不密实周围存在侵蚀性介质周围存在侵蚀性介质水泥组成水泥组成 密实度密实度 保护层保

18、护层离子离子交换交换溶溶出出性性膨膨胀胀性性盐类盐类 易溶物易溶物酸类酸类 松软物松软物+CHCH软软 CHCH 其他水化其他水化水水 溶出溶出 产物溶出产物溶出 钢筋钢筋锈蚀锈蚀内应力内应力硫酸盐硫酸盐 CaSOCaSO4 4 石膏石膏 CHCH 钙凡石钙凡石C C3 3AHAH6 6碱度碱度孔隙率孔隙率侵侵蚀蚀加加速速强度强度变形开裂变形开裂渗透性渗透性六、硅酸盐水泥应用六、硅酸盐水泥应用 1 1、适应环境、适应环境 2 2、适用工程、适用工程 3 3、不适应工程、不适应工程 干燥、潮湿环境，水中，严寒地区。干燥、潮湿环境，水中，严寒地区。快硬、高强、抗渗、耐磨混凝土工程快硬、高强、抗渗、

19、耐磨混凝土工程大体积混凝土、海工混凝土、高温环境大体积混凝土、海工混凝土、高温环境七、水泥的风化七、水泥的风化 1 1、受潮风化机理、受潮风化机理 f-CaO f-CaO+H+H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 2 有利有利 C C3 3S C-S-H+Ca(OH)S C-S-H+Ca(OH)2 2 H H2 2O+CaCOO+CaCO3 3 2 2、储运注意事项、储运注意事项 防水防潮防水防潮 不宜久存不宜久存H H2 2O(O(空气中空气中)COCO2 2(空气中空气中)不利不利1-2掺混合材的硅酸盐水泥掺混合材的硅酸盐水泥一、混合材一、混合材 1 1、种类、种类 活性活性 非活性

20、非活性 2 2、活性成分、活性成分水淬矿渣、火山灰、粉煤灰水淬矿渣、火山灰、粉煤灰 慢冷矿渣、磨细石英砂等慢冷矿渣、磨细石英砂等SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、CaOCaO、FeFe2 2O O3 3 a.粉煤灰原灰 b.玻璃质微珠 c.富铁微珠3 3、作用原理、作用原理潜在活性潜在活性 激发剂种类激发剂种类本身水化活性极小本身水化活性极小在激发剂作用下，具有较好的水化活性。在激发剂作用下，具有较好的水化活性。氢氧化钙、石膏氢氧化钙、石膏二、掺混合材的水泥二、掺混合材的水泥1 1、水泥品种水泥品种 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥(混合材掺量：混合材掺量：6 61515)、火山灰水

21、泥火山灰水泥(20(2050)50)、矿渣水泥、矿渣水泥(20(2070)70)粉煤灰水泥粉煤灰水泥(20(2040)40)、复合水泥、复合水泥(15(1550)50)普通硅酸盐水泥的性能接近于硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥的性能接近于硅酸盐水泥2 2、掺混合材水泥的、掺混合材水泥的水化过程水化过程激发剂激发剂活性混合材活性混合材水水水化硅水化硅(铝铝)酸钙酸钙水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙熟料矿物水化熟料矿物水化粉煤灰水泥水化粉煤灰水泥水化28d粉煤灰表面已有一层水化产物粉煤灰表面已有一层水化产物3 3、掺混合材水泥的共性、掺混合材水泥的共性水化热较低水化热较低 适用于大体积混凝土适用于大体积混凝土抗软

22、水、硫酸盐侵蚀能力强抗软水、硫酸盐侵蚀能力强 适用于水工、海港工程适用于水工、海港工程抗冻性差、抗碳化能力差抗冻性差、抗碳化能力差 不宜用于受冻部位，注意钢锈不宜用于受冻部位，注意钢锈早期强度低，后期强度增长较大早期强度低，后期强度增长较大，宜蒸汽养护，不宜低温施工宜蒸汽养护，不宜低温施工4 4、掺混合材水泥的个性、掺混合材水泥的个性矿渣水泥矿渣水泥 火山灰水泥火山灰水泥 粉煤灰水泥粉煤灰水泥 复合水泥复合水泥泌水性、干缩性较大，养护不当易开裂。泌水性、干缩性较大，养护不当易开裂。耐热性较好耐热性较好可用于耐热混凝土可用于耐热混凝土干缩大易开裂干缩大易开裂不宜用于干燥环境；不宜用于干燥环境；抗

23、渗性好抗渗性好适用于抗渗混凝土。适用于抗渗混凝土。干缩性小，抗裂性好干缩性小，抗裂性好常用水泥技术性能（总结）水泥品种强度等级细度凝结时间安定性SO3MgO烧失量%质量评定硅酸盐42.4-62.5R300/Kg45分6.5h煮沸合格3.5%5%6%3.03.5废：初凝，安定性SO3,MgO任一项普通硅酸盐32.5-52.5R80m45分10h同上3.5%同上5.0不合格：其他项及掺合料超量矿渣水泥同上同上同上同上4.0%同上同上粉煤灰同上同上同上同上3.5%同上同上火山灰同上同上同上同上3.5%同上同上复合水泥同上同上同上同上3.5%同上同上2特种水泥一、高铝水泥一、高铝水泥 1 1、原料、原

24、料 2 2、熟料矿物、熟料矿物 3 3、特性、特性 石灰石、矾土石灰石、矾土 铝酸盐铝酸盐CA,CACA,CA2 2,C,C1212A A7 7,C C2 2S,CS,C2 2ASAS 快硬高强快硬高强 水化热大、且集中在早期水化热大、且集中在早期 耐高温耐高温 抗硫酸盐抗硫酸盐 抗冻性与不透水性均好抗冻性与不透水性均好4、铝酸盐水泥的水化与硬化FT 30 均生成或转化为C3AH6,AH35 5、高铝水泥的高铝水泥的应用应用 紧急抢修工程紧急抢修工程 冬季施工冬季施工 抗硫酸盐、冻融交替的工程抗硫酸盐、冻融交替的工程 制作膨胀水泥制作膨胀水泥 配置耐热砂浆、混凝土配置耐热砂浆、混凝土6 6、高

25、铝水泥的高铝水泥的注意注意 不得与硅酸盐水泥、石灰混用不得与硅酸盐水泥、石灰混用 不得用于湿热环境不得用于湿热环境 不能用于结构工程不能用于结构工程 不宜用于大体积混凝土不宜用于大体积混凝土二、膨胀水泥二、膨胀水泥 1 1、原理、原理 2 2、配制、配制 水化水化 水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙(大量大量)硅酸盐水泥硅酸盐水泥 +高铝水泥高铝水泥 +石膏石膏 高铝水泥高铝水泥 +石膏石膏 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 +明矾石明矾石 +石膏石膏 +矿渣矿渣3 3、类型与应用、类型与应用 收缩补偿型收缩补偿型：一般膨胀型一般膨胀型：强膨胀型强膨胀型：防止收缩裂缝防止收缩裂缝用于防水混凝土、构件接头、修补工程用于防水混凝土、构件接头、修补工程 应用同上应用同上 产生膨胀应力产生膨胀应力用于自应力钢筋混凝土压力管用于自应力钢筋混凝土压力管三、其他品种水泥三、其他品种水泥 1 1、白色硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥 白度白度 2 2、砌筑水泥、砌筑水泥 3 3、硫铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥 矾土矾土+石膏石膏+石灰石灰-C-C4 4A A3 3S S白水泥的反射率白水泥的反射率纯净纯净MgO的反射率的反射率煅烧-F水泥的正常凝结、瞬凝和假凝的区别？F硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及其特性？F六大品种水泥的基本材料组成与范围？F侵蚀水泥石的环境因素有哪些？