胶凝材料复习资料

一、胶凝材料的定义与分类1、定义：凡能在物理、化学作用下，从具有可塑性的浆体逐渐变成坚固石状体的过程中，能将其他物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质。

2、分类：（1）.有机胶凝材料（沥青、树脂）（2）. 无机胶凝材料（水泥、石灰、石膏等）3、水硬性胶凝材料：在拌水后既能起空气中硬化，又能在水中硬化并具有强度的材料，通称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。

4、非水硬性胶凝材料：不能在水中硬化，但能在空气中或其他条件下硬化。

只能在空气中硬化的胶凝材料，称为气硬性胶凝材料，如石灰、石膏、镁质胶凝材料等。

5、胶凝材料发展史：黏土——石灰——石灰火山灰——水泥二、石膏3、石膏相种类 ）二水石膏（O H CaSO 242⋅、）、半水石膏（O H CaSO O H CaSO 24242121⋅-⋅-βα、）、型硬石膏（III CaSO III CaSO III 44--βα、）型硬石膏（II CaSO II 4、）型硬石膏（I CaSO I 4 五种形态、七个变种。

4、二水石膏：石膏属于单斜晶系：Ca 2+联结[SO 42-]四面体，构成双层结构层，H 2O 分子分布于双层结构层之间。

在显微镜下呈菱形薄板状、柱板状或针状晶体。

由于H 2O 分子与层状结构之间的结合力较弱，因此当加热二水石膏时，层间水首先脱出，而使其结晶结构发生变化。

5、α、β型半水石膏结构的细微差别：（1）结晶形态上： α型半水石膏致密、完整、粗大的原生颗粒；β型半水石膏是片状的、不规则的，由细小的单个晶粒组成的次生颗粒。

（2）分散度（细度）：α型半水石膏的比表面积小于β型半水石膏，晶粒平均粒径大于β型半水石膏。

（3）水化热：α型半水石膏水化热小于β型半水石膏。

（4）差热分析结果：高强石膏在不断加热时，转变为II型硬石膏的温度要比建筑石膏低。

（5）x射线衍射谱：两者晶体结构相差不大，高强石膏的特征峰更强，结晶度更完整。

6、石膏脱水相的水化动力学特征：（1）半水石膏加水后立即溶解并在溶液中发生水化反应，数分钟后反应加快，放热量增大并出现放热高峰，1h左右水化基本结束。

（2）III硬石膏水化过程中有两个放热峰。

（3）II硬石膏水化放热量很小，水化慢。

7、结合水的测定方法：将试样放在无水酒精中终止水化作用，然后将终止水化的试样先用酒精，再用乙醚加以洗涤，以便除去未参与水化的多余水分；接着在40℃温度下干燥至恒重并称其质量；然后将该试样煅烧至完全脱水后再称其重量，最后通过计算便可确定出结合水的含量。

8、半水石膏和二水石膏的溶解度与温度的关系：半水石膏溶解度随温度的增高而减小，二水石膏的溶解度几乎不随温度而变化。

9、影响半水石膏水化过程的主要因素：（1）石膏的煅烧温度（2）粉磨细度（3）结晶形态（3）杂质情况（4）水化条件：温度、湿度、浓度（5）外加剂10、缓凝剂种类：a、分子量大的物质：降低半水石膏的溶解度，阻止晶核的发展，如骨胶、蛋白胶、淀粉渣、氨基酸与甲醇的化合物等；b、降低石膏溶解度的物质，如丙三醇、乙醇、糖、柠檬酸及其盐类、硼酸、乳酸及其盐类；c、改变石膏结晶结构的物质，如醋酸钙、碳酸钠、磷酸盐等。

11、石膏浆体强度在潮湿条件下强度降低的原因：在正常干燥条件下，已形成的结晶接触点保持相对稳定。

因此，结晶结构网完整，所获得的强度相对稳定。

若结构处于潮湿状态，则强度下降。

其原因一般认为是由于结晶接触点的热力学不稳定性引起的。

通常，在结晶接触点的区段，晶格不可避免地发生歪曲和变形。

因此，它与规则晶体相比具有高的溶解度。

所以，在潮湿的条件下，产生接触点的溶解和较大晶体的再结晶，该过程中出现的石膏硬化体结构强度的降低是不可逆的。

12、石膏硬化浆体的强度：α 型半水石膏的强度为24~40MPaβ 型半水石膏的强度为7~10MPa强度不仅与结晶体的强度、尺寸有关，还与结晶接触点的性质和数量、孔结构有关。

13、提高耐水性的措施：（1）保证石膏硬化浆体结晶结构的形成，目的是提高密实性，抵抗侵入的能力。

（2）保证一定强度的前提减少接触点的数量，减少内应力产生造成结构破坏。

（3）提高密实性（4）加入外加剂（活性二氧化硅、三氧化二铝和氧化钙，石灰、矿渣或粉煤灰）（5）沥青-石蜡悬浮液或其他水溶性聚合物进行改性（6）物理防水，包括涂刷防水层、憎水剂等14、石膏的用途：石膏、石灰、水泥为无机胶凝材料的三大支柱。

（1）水泥缓凝剂（2）混凝土膨胀剂（3）石膏制品（纸面石膏板、建筑饰面板、隔音板、纤维石膏板和砌块）（4）医药用品（5）模型材料（6）工艺品：相框、雕塑。

三、石灰1、定义：以碳酸钙为主要成分的原料（如石灰石）经过适当的煅烧，排出二氧化碳后所得到的成品。

分类（性质）：（1）气硬性石灰：由碳酸钙含量高，黏土杂质含量小于8%的石灰石煅烧而成。

（2）水硬性石灰：由黏土杂质含量大于8%的石灰石（如泥灰质石灰石）煅烧而成，其成品除CaO外，还含有一定的硅酸钙（2CaO·SiO2）、铝酸钙（12CaO·7Al2O3）等。

2、石灰的水化反应：消化（熟化）：石灰与水作用后，迅速发生化学反应而生成氢氧化钙的过程，即石灰的水化反应。

反应特点：（1）强烈的水化反应能力，主要原因在于内比表面积和晶格变形程度；（2）激烈的放热过程，加快混凝土体系反应，铝粉发气；（3）显著的体积膨胀；（4）需水量大。

3、影响石灰消化的主要因素(不是很重要)：（1）煅烧条件（2）水化温度：水化反应速度随着水化温度的提高而显著增加。

（3）外加剂：a 、氯盐，加快石灰的消化反应。

b 、磷酸盐、草酸盐、硫酸盐、碳酸盐，延缓石灰的消化反应。

4、石灰的应用：（1）石灰乳与石灰砂浆、 砌筑砂浆、抹灰砂浆（2）三合土和灰土（3）配制无熟料水泥及硅酸盐制品（4）碳化制品5、加气混凝土生产原料：粉煤灰、石膏、粉状石灰 、水泥、硅砂 、铝粉四、镁质胶凝材料1、定义：由磨细的苛性苦土（MgO ）或苛性白云石（MgO 和CaCO 3）为主要组成的一种气硬性胶凝材料。

原料：天然菱镁矿或天然白云石或含水硅酸镁（3MgO·SiO 2·2H 2O ）为主要成分的蛇纹石、冶炼轻质镁合金的熔渣。

（主要分布于辽宁、四川、山东、新疆、西藏等地区）2、镁质胶凝材料的水化：a 、比表面积越大，水化速度越快。

b 、比表面积越大，强度发展越快，但浆体强度越低。

3、存在的问题：A ：如果提高煅烧温度，降低其比表面积，则其溶解速度与溶解度更低，水化过程更慢；B ：如果提高MgO 的比表面积，虽然可以增大MgO 的溶解速度与溶解度，加快水化过程，但是其过饱和度太大，会产生很大的结晶应力，导致结构破坏，使强度显著降低。

4、既能加快凝结时间又能提高强度的技术方法？1、加速MgO 的溶解；2、降低体系的过饱和度：用MgCl 溶液代替水做MgO 的调和剂，可以加速其水化速度，并且能与之作用形成新的水化物相。

这种新的水化物相的平衡溶解度比Mg （OH ）2高，因此其过饱和度也相应降低。

（eg:用MgCl 2溶液调制的镁质胶凝材料——氯氧镁水泥） 5、水化相：O H MgCl OH Mg 22283⋅⋅）（简称3·1·8相或3相 O H MgCl OH Mg 22285⋅⋅）（简称5·1·8相或5相 2）（OH Mg 5相向3相转变强度降低6、镁质胶凝材料的应用：（1）技术优势：表观密度小、强度高、耐磨、热导率低、隔音性能好且易于施工及可加工性好。

应用：门窗、瓦、防火墙体材料、车间地板材料、及室内隔音绝热材料等（2）镁质混凝土制品：刨花板、不屑板、人造大理石、镁纤复合材料制品 技术优势：镁纤复合材料（以镁水泥为基材、纤维为增强材料），具有强度高、耐腐蚀、气密性好、耐热。

7、镁质胶凝材料应用中存在哪些问题，论述其改善措施？氧化镁用水调拌时,将生成氢氧化镁,浆体凝结很慢,硬化后的强度很低。

而用氯化镁的溶液调拌时硬化后强度高,但吸湿性大、抗水性差。

制约这种现象要从调整原材料配比，调整养护制度，掺加外加剂等方面入手。

五、硅酸盐水泥1、定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%混合材（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。

分类： I 型硅酸盐水泥：不掺加混合材的水泥，P .I ；II 型硅酸盐：在硅酸盐水泥熟料粉磨过程中掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材的，P .II2、硅酸盐水泥的主要技术要求:(1)不溶物：P.I中不溶物小于0.75%；P.II中不超过1.5%(2)MgO：不大于5.0%，如水泥经过压蒸安定性检验合格水泥中MgO含量容许放宽到6.0%(3)SO3：不大于3.5%(4)烧失量：P.I烧失量不大于3.0%，P.II不大于3.5%，P.O不大于5.0%(5)细度：硅酸盐水泥Se大于300m2/kg；普通水泥：80微米方孔筛不超过10.0%(6)凝结时间：硅酸盐水泥初凝不得早于45min；终凝不得迟于6h30min；普通硅酸盐水泥初凝不得早于45min；终凝不得迟于10h。

(7)碱：Na2O+0.658K2O<0.60%最关注的是C3S和C3A，影响水泥的耐久性4、硅酸盐水泥熟料的率值：（1）硅率：物理意义：水泥熟料矿物中硅酸盐矿物与溶剂矿物（C3A+C4AF）之间的数量对比关系。

SM最佳值：1.7~2.7。

（2）铝率：物理意义：水泥熟料中氧化铝与氧化铁含量的质量比。

如果Al2O3与Fe2O3的总含量已经确定，铝率表示C3A 与C4AF的相对含量。

最佳值：0.8~1.7。

（3）石灰饱和系数KH：物理意义：熟料中硅酸二钙被子氧化钙饱和形成硅酸钙的程度。

KH控制范围：0.82~0.945、C3S与C2S水化的比较：（1）放热量：C3S的放热量高于C2S，为26.5倍。

（2）需水量：C3S的需水量高于C2S。

（3）生成的CH量：C3S水化生成的CH多于C2S，前者为后者的3倍量CH产物。

（4）水化速度：C3S水化速率大于C2S水化速率6、CH的作用：是水泥石的主要组成，是维持水泥石碱度的重要组成，是其他水泥水化产物稳定存在的重要前提。

CH的不利影响：属于层状结构，易于产生层状解理，大量存在于集料和水泥石的界面，影响混凝土的强度和耐侵蚀性能（抗钢筋锈蚀性能、抗碳化性能、抗溶蚀性能、体积变形性能等密切相关）被视为混凝土中的“薄弱环节”。

7、水泥石：固液气三相多孔体系，水泥石包括（未水化水泥颗粒、水化水泥、水和少量空气以及由水和空气占有的孔隙网组成。

六、矿物掺合料1、矿渣形成过程：Fe2O3—Fe 其中溶剂矿物为石灰石和白云石。

溶剂矿物分解的CaO、MgO 与铁矿石中的杂质和燃料中的灰分熔为一体，从而组成以硅酸盐和铝硅酸盐为主的熔融体。