页数：46页文件大小：1.55 MB来源： 建筑材料与检测ppt课件
本课件先界定胶凝材料的定义与无机、有机及气硬性、水硬性的分类，随后依次讲解石灰的生产熟化陈伏硬化与性质应用、建筑石膏的凝结硬化与技术要求、水玻璃的性质用途；再进入水硬性胶凝材料，介绍通用硅酸盐水泥的品种组分、生产工艺与熟料矿物特性、水化凝结硬化过程、技术要求和腐蚀防治，并比较专用水泥与特性水泥的适用场合。
《建筑材料与检测》教学课件 第三章 胶凝材料
学习目标
根据化学组成的不同，胶凝材料可分为无机与有机两大类。无机胶凝材料按硬化时的条件又可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。
本页图示展示石灰膏、石油沥青、水玻璃等典型胶凝材料的形态。
3.1.1 石灰
由于原料来源广、生产工艺简单、成本低，石灰被广泛地应用于建筑领域。
煅烧后得到生石灰，多呈浅白色或灰白色，表面可观察到部分疏松贯通孔隙，称作块灰。
根据质量的不同，生石灰可分为正火石灰、欠火石灰和过火石灰。
过火石灰颗粒在块灰中普遍存在，如不加处理就用于配制砂浆，颗粒会在砂浆中缓慢吸水膨胀，造成已硬化砂浆产生裂纹或崩裂、隆起。
石灰的品种
常见形态：生石灰块（块灰）、石灰膏、磨细的消石灰粉。
2. 石灰的熟化和硬化
石灰的熟化：生石灰（氧化钙）与水发生水化反应生成熟石灰（氢氧化钙）的过程，也叫消解或消化。
CaO + H₂O = Ca(OH)₂ + 64.83 kJ
石灰的陈伏：为消除过火石灰在使用中造成的危害，通常将石灰膏在储灰池中存放两周以上，使过火石灰充分熟化。陈伏期间，石灰膏表面应敷盖一层水（亦可用细砂）以隔绝空气，防止表面碳化，此种方法称为化灰法。
石灰膏含水约50%，体积密度为1300～1400 kg/m³。一般1 kg生石灰可熟化成1.5～3升石灰膏。
生石灰块淋适量的水（生石灰量的60%～80%），直至数层，经熟化得到的粉状物称为消石灰粉，这种方法称为淋灰法。
石灰的硬化主要有结晶硬化和碳化硬化两个过程。
3. 石灰的现行标准与技术要求
根据技术要求，建筑生石灰及消石灰粉均分为优等品、一等品、合格品。
4. 石灰的性质及应用 1）石灰的技术性质
本页配有石灰硬化收缩裂缝的图片示意。
2）石灰的应用
本页配有灰土垫层施工的图片。
5. 石灰的储运
3.1.2 石膏
建筑石膏为白色粉末，松散堆积密度800～1000 kg/m³，密度为2500～2800 kg/m³。采用不同生产工艺还可得到高强石膏，成本较高，主要用于室内高级抹灰、装饰制品和石膏板等。
2. 石膏的凝结与硬化
建筑石膏与适量水拌和后形成浆体，之后水分逐渐蒸发，浆体失去可塑性，逐渐形成具有一定强度的固体。
CaSO₄·0.5H₂O + 1.5H₂O = CaSO₄·2H₂O
由于半水石膏的溶解度（8.15 g/L）高于二水石膏（2.08 g/L），上述可逆反应总体表现为向右进行，即表现为沉淀反应。建筑石膏的凝结及硬化是一个连续进行的过程。
3. 建筑石膏的技术要求
根据《建筑石膏》(GB 9776—1988)规定，建筑石膏根据其细度、凝结时间和强度可分为优等品、一等品和合格品三个质量等级，具体指标见教材。
国标规定石膏初凝不小于6分钟，终凝不大于30分钟。
4. 建筑石膏的性质
5. 建筑石膏的应用与贮运
石膏在运输贮存过程中应注意防水、防潮，且建筑石膏不宜长期贮存。
本页以图片形式展示几种典型石膏板：耐水纸面石膏板、木纤维增强石膏板、石膏空心条（墙）板。
3.1.3 水玻璃
水玻璃俗称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅按不同比例化合而成的一种可溶于水的硅酸盐。常用的是硅酸钠（Na₂O·nSiO₂，钠水玻璃）和硅酸钾（K₂O·nSiO₂，钾水玻璃）。液体水玻璃呈青灰色、绿色或黄色，以无色透明的液体水玻璃为最好。建筑上常用钠水玻璃的模数n为2.5～3.5，密度为1.3～1.4 g/cm³。
1. 硬化：水玻璃溶液在空气中吸收CO₂气体，析出无定形二氧化硅凝胶（硅胶）并逐渐干燥硬化；应用中可加入氟硅酸钠作为促硬剂。
2. 水玻璃的性质
3. 水玻璃的主要用途
3.2 水硬性胶凝材料
水泥的种类很多，按其主要成分可分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥和磷酸盐类水泥；按水泥的用途和性能又可分为通用水泥（如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥）、专用水泥（如道路水泥）及特性水泥（如快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥）。
3.2.1 通用水泥
通用水泥（即通用硅酸盐水泥），是以硅酸盐熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。
| 品种 | 代号 | 混合材料种类及掺量 | 熟料＋石膏 |
|---|---|---|---|
| 硅酸盐水泥 | P·I | — | 100 |
| 硅酸盐水泥 | P·II | 粒化高炉矿渣或石灰石 ≤5 | ≥95 |
| 普通硅酸盐水泥 | P·O | 混合材料 >5且≤20 | ≥80且<95 |
| 矿渣硅酸盐水泥 | P·S·A | 粒化高炉矿渣 >20且≤50 | ≥50且<80 |
| 矿渣硅酸盐水泥 | P·S·B | 粒化高炉矿渣 >50且≤70 | ≥30且<50 |
| 火山灰质硅酸盐水泥 | P·P | 火山灰质混合材料 >20且≤40 | ≥60且<80 |
| 粉煤灰硅酸盐水泥 | P·F | 粉煤灰 >20且≤40 | ≥60且<80 |
| 复合硅酸盐水泥 | P·C | 混合材料 >20且≤50 | ≥50且<80 |
源文件该表为列优先排版，各混合材料分列排放，此处按品种重新对齐；掺量均为质量分数。
3.2.2 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥是以石灰质原料（如石灰石等）与粘土质原料（如粘土、页岩等）为主，有时加入少量铁矿粉等，按一定比例配合，磨细成生料粉（干法生产）或生料浆（湿法生产），经均化后送入回转窑或立窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，再与适量石膏共同磨细，即可得到硅酸盐水泥。
生产工艺（简称为“两磨一烧”）的流程框图见原图，即生料磨细、熟料煅烧、熟料与石膏共同磨细三个主要环节。
| 矿物名称 | 密度 (g/cm³) | 水化反应速率 | 水化放热量 | 强度 | 耐腐蚀性 |
|---|---|---|---|---|---|
| 3CaO·SiO₂（硅酸三钙） | 3.25 | 快 | 大 | 高 | 差 |
| 2CaO·SiO₂（硅酸二钙） | 3.28 | 慢 | 小 | 早期低、后期高 | 好 |
| 3CaO·Al₂O₃（铝酸三钙） | 3.04 | 最快 | 最大 | 低 | 最差 |
| 4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃（铁铝酸四钙） | 3.77 | 快 | 中 | 低 | 中 |
3.2.3 硅酸盐水泥的水化、凝结及硬化
水泥加水拌合后，未水化的水泥颗粒分散在水中成为水泥浆体。水化开始时水化物尚不多，包有凝胶体膜层的水泥颗粒之间还是分离的，相互引力较小，此时水泥浆具有良好的塑性。
随着水泥颗粒不断水化，凝胶体膜层不断增厚而破裂并继续扩展，在水泥颗粒之间形成网状结构，水泥浆体逐渐变稠，粘度不断增大，失去塑性，这就是水泥的凝结过程。
上述过程继续进行，水化产物不断生成并填充颗粒之间空隙，毛细孔越来越少，结构更加紧密，水泥浆体逐渐产生强度而进入硬化阶段。
3. 影响硅酸盐水泥凝结硬化因素
4. 水泥石的结构：硬化后的水泥石是由未水化的水泥颗粒、水化产物（主要包括水化硅酸钙凝胶体和结晶体）、凝胶体中的孔隙以及毛细孔（含有部分水分）所组成的多孔体系。
3.2.4 通用硅酸盐水泥的技术要求
3. 物理指标
2）安定性：GB 175 对体积安定性不良的原因、定义与试验方法均有规定，详见标准原文与本页图示。
引例：某县一机关修建职工住宅楼，共六栋，设计均为七层砖混结构，建筑面积10001平方米，主体完工后进行墙面抹灰，采用某水泥厂生产的32.5水泥。
抹灰后在两个月内相继发现墙面抹灰开裂并迅速发展：开始由墙面一点产生膨胀变形，形成不规则的放射状裂缝，多点裂缝相继贯通，成为典型的龟状裂缝，并且空鼓，抹灰与墙体已产生剥离。
后经查证，该工程所用水泥中氧化镁含量严重超高，致使水泥安定性不合格，施工单位未对水泥进行进场检验就直接使用，因此产生大面积空鼓开裂，最后墙面抹灰全面返工，造成严重的经济损失。
3）强度：表示水泥力学性能的一项重要指标，是评定水泥强度等级的依据。各龄期强度要求详见标准规定与本页图示。
4）细度（选择性指标）：指水泥颗粒的粗细程度，是检定水泥品质的主要指标之一。
GB 175规定：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其值应不小于300 m²/kg；矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥的细度以筛余表示，其80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。
4. 其他指标
3.2.5 通用硅酸盐水泥的腐蚀与防治
水泥硬化后，在通常使用条件下耐久性较好。但在某些介质中，水泥石中的各种水化产物会与介质发生物理化学作用，导致混凝土强度降低甚至破坏，这种现象称为水泥的腐蚀。
常见腐蚀现象：
防止措施：
3.2.6 六大通用水泥的性能特点及应用
本页以图表形式比较硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥与复合硅酸盐水泥的性能特点及适用工程，具体对比内容见原图。
3.2.7 水泥的包装、标志、运输与贮存
包装袋两侧应根据水泥品种采用不同颜色印刷水泥名称和强度等级：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色，火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。
3.2.8 专用水泥
专用水泥是指专门用途的水泥，如道路硅酸盐水泥、油井水泥、白色水泥、彩色水泥。
3.2.9 特性水泥
特性水泥是指某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥。
本章小结
气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料硬化条件不同，适用范围也不同。生石灰熟化时大量放热、体积膨胀，故必须充分熟化方可使用。石灰浆体具有良好的可塑性和保水性，硬化慢、强度低，硬化时收缩大，不宜单独使用。石灰主要用于配制砂浆、拌制灰土和三合土、生产硅酸盐制品，储运过程中要注意防潮，且储存时间不宜过长。
建筑石膏凝结硬化快，硬化体孔隙率大，属多孔结构材料，成本低、质量轻，有良好的保温隔热、隔音吸声效果，有较好的防火性，是一种发展前景良好的轻质墙体材料和室内装饰材料。水玻璃常用于涂刷或浸渍制品、配制耐酸耐热砂浆或混凝土、堵塞漏洞和填缝等。
水泥是本课程的重点内容之一。本章主要讨论了通用硅酸盐的六种常用水泥。通用硅酸盐水泥的技术性质包括密度与堆积密度、细度、标准稠度用水量、凝结时间、体积安定性、强度、水化热、不溶物和烧失量、碱含量等；硅酸盐水泥储存应分别存放，并注意防潮，不宜久存；硅酸盐水泥如使用不当会受到腐蚀。
与硅酸盐水泥相比，掺混合材料的通用硅酸盐水泥具有早期强度低（但后期强度增长较快）、水化热小、抗腐蚀性强、对温湿度比较敏感等特点；通用硅酸盐水泥性能特点各异，适用于不同要求的混凝土和钢筋混凝土工程。特性水泥和专用水泥适用场合与水泥特点密切相关。
习题 · 复习思考题（具体题目见原图）
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