重庆大学土木工程材料课程(气硬性叫凝材料
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02气硬性胶凝材料_土木工程材料
2 气硬性胶凝材料 – 2.1 建筑石灰
石灰的应用
工程案例 某工地因工期紧，急需配置石灰砂浆。现建材市场有消石灰粉、
生石灰粉和生石灰三种可供选择。因生石灰价格相对便宜，工地 选择了生石灰作为原材料，买回后立刻加水进行配置石灰膏，再 配置成石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性 裂缝。试分析其原因。
钠水玻璃： Na2O•nSiO2 (常用) 钾水玻璃： K2O•nSiO2 水玻璃的模数：分子式中SiO2 与Na2O分子数比n。 水玻璃的模数越大，越难溶于水。
2 气硬性胶凝材料 – 2.3 水玻璃
水玻璃的硬化和性质
➢ 水玻璃的硬化
液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定
型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：
将液态水玻璃和氯化钙溶液交 替注入土壤中，两者反应析出 硅酸胶体，能起胶结和填充孔 隙的作用，并可阻止水分的渗 透，提高土壤密度和强度。
2 气硬性胶凝材料 – 2.1 建筑石灰
➢ 石灰的品种 按成品的加工方法分 1. 生石灰：石灰石煅烧后的块状物 CaO 2. 生石灰粉：块状生石灰磨细后的粉末 CaO 3. 消石灰粉：生石灰消化并干燥后的粉末 Ca(OH)2 4. 石灰膏：生石灰充分消化后的膏状物 Ca(OH)2和水
石灰的品种
2 气硬性胶凝材料 – 2.1 建筑石灰
建筑石膏+水
浆体
凝结
硬化
➢初凝：开始失去塑性的时间。 ➢终凝：开始具有强度的时间。
2 气硬性胶凝材料 – 2.2 建筑石膏
➢建筑石膏凝结过程
建筑石膏的凝结与硬化
溶解
反应
结晶
半水石膏溶解
半水石膏与水反 应生成二水石膏
二水石膏溶解度较小，饱和析 出，游离水分逐渐减少，二水 石膏不断增加，浆体稠度增大
土木工程材料课件-第三章气硬性胶凝材料
以石灰和硅质材料(如粉煤灰、石英砂、 炉渣等)为原料，加水拌合，经成型，蒸养或 蒸压处理等工序而成的建筑材料，统称为硅 酸盐制品。如蒸压灰砂砖、粉煤灰砌块、硅 酸盐砌块等，主要用作墙体材料。生石灰的 水化产物Ca(OH)2能激发粉煤灰、炉渣等硅质 工业废渣的活性，起碱性激发作用，Ca(OH)2 能与废渣中的活性SiO2、Al2O3反应，生成有 胶凝性、耐水性的水化硅酸钙和水化铝酸钙， 这一原理在利用工业废渣来生产建筑材料时 广泛采用。
工程实例分析1：石灰砂浆层起拱
现象： 某住宅使用石灰厂处理的下脚石灰作
粉刷。数月后粉刷层多处向外拱起，还看 见一些裂缝，请分析原因。 分析讨论：
石灰厂处理的下脚石灰往往含有过烧 的CaO或较高的MgO，其水化速度慢于正常 石灰。这些过烧石的氧化钙或氧化镁在已 经水化硬化的石灰砂浆中慢慢水化，体积 膨胀，就会导致砂浆层起拱和开裂。
第二节 建筑石膏
• 古老的胶凝材料 • 具有质轻、强度较高、绝热、防火、质
地细腻美观：优良的装饰材料 • 易于加工、成品多样：各类石膏线 • 资源丰富、分布广、储量大 • 理想的高效节能材料：重点发展的新型
材料
进一步研究开发的课题
• 先进纤维石膏基复合材料 • 高强石膏及其制品 • 提高石膏及其制品的耐水性 • 外墙保温砂浆及其装饰 • 钢结构防火涂层
。
四、建筑石膏的应用
（1）制成石膏抹灰材料
（2）各种墙体材料如纸面石膏板、石膏空 心砌块、石膏空心条板
（3）各种装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕 塑制品。
使用时应注意问题：在运输及储存时应防止 受潮，一般储存三个月后强度降低30%左右
学会分析、思考和回答问题！
1. 石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，为什么？
工程实例分析1：石灰砂浆层起拱
现象： 某住宅使用石灰厂处理的下脚石灰作
粉刷。数月后粉刷层多处向外拱起，还看 见一些裂缝，请分析原因。 分析讨论：
石灰厂处理的下脚石灰往往含有过烧 的CaO或较高的MgO，其水化速度慢于正常 石灰。这些过烧石的氧化钙或氧化镁在已 经水化硬化的石灰砂浆中慢慢水化，体积 膨胀，就会导致砂浆层起拱和开裂。
第二节 建筑石膏
• 古老的胶凝材料 • 具有质轻、强度较高、绝热、防火、质
地细腻美观：优良的装饰材料 • 易于加工、成品多样：各类石膏线 • 资源丰富、分布广、储量大 • 理想的高效节能材料：重点发展的新型
材料
进一步研究开发的课题
• 先进纤维石膏基复合材料 • 高强石膏及其制品 • 提高石膏及其制品的耐水性 • 外墙保温砂浆及其装饰 • 钢结构防火涂层
。
四、建筑石膏的应用
（1）制成石膏抹灰材料
（2）各种墙体材料如纸面石膏板、石膏空 心砌块、石膏空心条板
（3）各种装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕 塑制品。
使用时应注意问题：在运输及储存时应防止 受潮，一般储存三个月后强度降低30%左右
学会分析、思考和回答问题！
1. 石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，为什么？
土木工程材料 教案(西南) 气硬性胶凝材料
土木工程材料教案（西南）气硬性胶凝材料一、教学目标1. 让学生了解气硬性胶凝材料的定义、分类和特点。
2. 使学生掌握石灰、水泥、砂浆等常见气硬性胶凝材料的性质和应用。
3. 培养学生对土木工程材料的认识，提高实际工程应用能力。
二、教学内容1. 气硬性胶凝材料的定义和分类1.1 定义：在常温下通过水化反应强度，并能硬化保持稳定的材料。
1.2 分类：石灰、水泥、砂浆等。
2. 石灰的性质和应用2.1 石灰的性质：原料种类、化学成分、物理性质等。
2.2 石灰的应用：建筑、农业、环保等领域。
3. 水泥的性质和应用3.1 水泥的性质：品种、强度、硬化速度等。
3.2 水泥的应用：混凝土、砂浆、路面等。
4. 砂浆的性质和应用4.1 砂浆的性质：种类、组成、强度等。
4.2 砂浆的应用：砌筑、抹灰、粘接等。
三、教学方法1. 采用讲授法，讲解气硬性胶凝材料的定义、分类和特点。
2. 利用案例分析法，分析石灰、水泥、砂浆等材料的性质和应用。
3. 开展小组讨论，让学生分享对土木工程材料的认识和经验。
四、教学评价2. 课堂问答：教师提问，学生回答，检查学生对教学内容的理解和掌握程度。
3. 小组报告：各小组就土木工程材料的认识和应用进行报告，其他小组提问，评价小组报告的质量。
五、教学资源1. 教材：土木工程材料相关教材。
2. 课件：气硬性胶凝材料的相关图片、图表、动画等。
3. 案例资料：有关石灰、水泥、砂浆等气硬性胶凝材料在实际工程中的应用案例。
4. 实验材料：石灰、水泥、砂浆等样品，用于学生实地观察和体验。
六、教学活动1. 导入新课：通过展示实际工程中的建筑材料，引导学生思考土木工程材料的重要性，引出本节课的主题——气硬性胶凝材料。
2. 讲解气硬性胶凝材料的定义和分类：让学生了解气硬性胶凝材料的概念，以及常见的分类，如石灰、水泥、砂浆等。
3. 分析石灰、水泥、砂浆等材料的性质和应用：通过案例分析，让学生了解这些材料的性能，以及在实际工程中的应用。
土木工程材料(第5章 气硬性胶凝材料)
如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土， 二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石 （石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。
灰砂砖和硅酸盐制品
石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，
加水搅拌, 经压振或压制，形成硅酸盐制品。 为使其获早期强度，往往采用高温高压养护 或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著 加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂
第一节 建筑石膏
建筑石膏及其制品具有轻质，高强，隔热，吸声， 美观及易于加工等优点，因此用途广泛，是一种有 发展前途的新型建筑材料之一。 自然界中存在有天然的无水石膏CaSO4和二水石膏 CaSO4〃2H2O。 在建筑工程中所使用的石膏是由天然二水石膏经过 加工而成的半水石膏CaSO4〃1/2H2O，又成熟石膏。 天然二水石膏在加工时随温度和压力等条件的不同， 会得到结构和性能不同的产物。 高强度石膏硬化后，密实度大，强度高，可用语建 筑抹灰或者 制成石膏制品，但成本高，建筑石膏生 产方便，成本低，可在建筑工程中广泛大量使用。
三 建筑石膏的技术性质
建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时 间。并按强度和细度分为优等品、一等品和 合格品。具体技术要求见GB9776-1988。
（1）凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。 一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝 时间不超过30min，这对于普通工程施工操 作十分方便。有时需要操作时间较长，可加 入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸 盐酒精废液等。
途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。
石灰土（灰土）和三合土
石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成
石灰土或石灰与工业废料的混合料，加适量的 水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中 使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧 化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅
灰砂砖和硅酸盐制品
石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，
加水搅拌, 经压振或压制，形成硅酸盐制品。 为使其获早期强度，往往采用高温高压养护 或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著 加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂
第一节 建筑石膏
建筑石膏及其制品具有轻质，高强，隔热，吸声， 美观及易于加工等优点，因此用途广泛，是一种有 发展前途的新型建筑材料之一。 自然界中存在有天然的无水石膏CaSO4和二水石膏 CaSO4〃2H2O。 在建筑工程中所使用的石膏是由天然二水石膏经过 加工而成的半水石膏CaSO4〃1/2H2O，又成熟石膏。 天然二水石膏在加工时随温度和压力等条件的不同， 会得到结构和性能不同的产物。 高强度石膏硬化后，密实度大，强度高，可用语建 筑抹灰或者 制成石膏制品，但成本高，建筑石膏生 产方便，成本低，可在建筑工程中广泛大量使用。
三 建筑石膏的技术性质
建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时 间。并按强度和细度分为优等品、一等品和 合格品。具体技术要求见GB9776-1988。
（1）凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。 一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝 时间不超过30min，这对于普通工程施工操 作十分方便。有时需要操作时间较长，可加 入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸 盐酒精废液等。
途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。
石灰土（灰土）和三合土
石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成
石灰土或石灰与工业废料的混合料，加适量的 水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中 使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧 化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅
土木工程材料 教案(西南) 气硬性胶凝材料
土木工程材料教案（西南）气硬性胶凝材料一、教学目标：1. 让学生了解气硬性胶凝材料的定义、分类和特点。
2. 使学生掌握气硬性胶凝材料在土木工程中的应用。
3. 培养学生对气硬性胶凝材料的兴趣和认识。
二、教学内容：1. 气硬性胶凝材料的定义和分类。
2. 气硬性胶凝材料的特点。
3. 气硬性胶凝材料在土木工程中的应用。
三、教学准备：1. 教室内多媒体设备。
2. 气硬性胶凝材料的相关教材和参考资料。
3. 气硬性胶凝材料的实物样品。
四、教学过程：1. 导入：简要介绍气硬性胶凝材料的定义和分类。
2. 讲解：详细讲解气硬性胶凝材料的特点和在土木工程中的应用。
3. 实物展示：展示气硬性胶凝材料的实物样品，让学生更直观地了解其特点。
4. 案例分析：分析一些典型的土木工程案例，让学生了解气硬性胶凝材料在实际工程中的应用。
5. 课堂互动：组织学生进行小组讨论，分享他们对气硬性胶凝材料的认识和看法。
五、教学评价：1. 课堂问答：检查学生对气硬性胶凝材料的基本概念和应用的理解。
2. 小组讨论：评估学生在小组讨论中的参与度和表现。
3. 课后作业：布置相关作业，让学生进一步巩固所学内容。
教学反思：在课后对教学效果进行反思，看是否达到教学目标，是否需要改进教学方法和教学内容。
六、教学延伸：1. 参观土木工程现场，观察气硬性胶凝材料在实际工程中的应用。
2. 组织学生进行实验，测定不同气硬性胶凝材料的性能。
3. 邀请行业专家进行讲座，分享气硬性胶凝材料在土木工程领域的最新发展。
七、教学实践：1. 让学生参与课堂小实验，制作简单的混凝土结构，了解气硬性胶凝材料的基本操作。
2. 组织学生进行实地考察，参观水泥厂或混凝土搅拌站，了解气硬性胶凝材料的生产过程。
3. 安排学生进行实习或实训，让他们在实际工作中接触和应用气硬性胶凝材料。
八、教学反馈：1. 定期收集学生对教学内容和教学方法的反馈，以便及时调整教学策略。
2. 鼓励学生提出问题和建议，增强他们的参与度和主动性。
土木工程材料(气硬性胶凝材料)
2.2.5 建筑石膏的应用
石膏线角
学会思考、分析和回答问题
1. 石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，Why？
答：半水石膏需加水60～80％，才能使浆体达到成型所需可 塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6％的水量； 即，有40~60％多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥 发留下大量孔隙。
一般与水拌和后，在常温下数分钟即可初凝，30分钟以内达终凝
硬化体积微膨胀 在硬化过程中，体积略有膨胀，硬化时不出现裂缝
可加工性好
石膏制品可锯、可刨Hale Waihona Puke 可钉，易于连接，具有良好的可加工性
2.2.4 建筑石膏的性能特点
具有一定的调湿、调温作用 建筑石膏热容量大，吸湿性强，故能对室内温度和湿度起到一定 的调节作用 防火性能良好 二水石膏遇到火烧时，结晶水蒸发，吸收热量并在表面生成具有 良好绝热性的无水物，起到阻止火焰蔓延和温度升高的作用。
建筑石膏 β型半水石膏
高强石膏 α型半水石膏 可溶性石膏 需水量大，凝结很快，强度低 不溶性石膏 难溶于水，失去凝结硬化能力 高温煅烧石膏 建筑中不采用
2.2.2 建筑石膏的凝结硬化
硬化过程
1 1 CaSO 4 H 2O 1 H 2O CaSO 4 2H 2 O 2 2
2.1.3 石灰的熟化
陈伏（概念）——为消除过火石灰的危害，需将石
灰浆置于消化池 中2～3周，即陈伏。(陈伏期间石灰 浆表面应保持一层水，隔绝空气，以防碳化）
陈伏石灰浆在储灰坑内陈伏2周以上
2.1.4 石灰的凝结与硬化
结晶过程（由内向外）
石灰浆在使用过程中，因游离水分逐渐蒸发和被砌体吸收，引 起溶液某种程度的过饱和，使Ca(OH)2, 逐渐结晶析出，促进石 灰浆体的硬化。
土木工程材料第三章气硬性胶凝材料
第3章.气硬性胶凝材料
概述：胶凝材料的定义与分类
3.1 石灰 3.2 石膏 3.3 水玻璃
本章教学目标
掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、
石膏的性质 熟悉：石灰的、石膏的的熟化、硬化和应用 了解：石灰的生产、石灰的品种、水玻璃的 性能和应用
概述：胶凝材料的定义与分类
1.胶凝材料 能将散粒材料或块状材料胶结为整体并具有一定机械强度的 物质。又称胶结料。如：水泥、石膏、石灰、沥青等。
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Ca2+、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。
3.1 石膏
建筑石膏生产简介 建筑石膏的特性
建筑石膏的应用
石膏的验收与储存 石膏制品的发展
石膏在建筑工程中的应用也有较长的历史。由于其具有 轻质、隔热、吸声、仿火、色白且质地细腻等一系列优良性 能，加之我国石膏矿藏储量居世界首位（有南京石膏矿，大 波口石膏矿，平邑石膏矿等），所以石膏的应用前景十分广 阔。
3.2 石灰
石灰生产简介 生产简介 1.原料： 生产石灰的原料有两种：一种是天然原料，以碳酸钙为 主要成分的矿物、岩石（如石灰岩、白云岩）或贝壳等， 这些天然原料中主要含CaC03，部分MgCO3，以及少量的 粘土杂质，一般要求粘土杂质控制在8%以内；另外一种 是化工副产品，如电石渣（是碳化钙制取乙炔时产生的， 其主要成分是氢氧化钙）。主要原料是天然的石灰岩。
欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）
概述：胶凝材料的定义与分类
3.1 石灰 3.2 石膏 3.3 水玻璃
本章教学目标
掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、
石膏的性质 熟悉：石灰的、石膏的的熟化、硬化和应用 了解：石灰的生产、石灰的品种、水玻璃的 性能和应用
概述：胶凝材料的定义与分类
1.胶凝材料 能将散粒材料或块状材料胶结为整体并具有一定机械强度的 物质。又称胶结料。如：水泥、石膏、石灰、沥青等。
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Ca2+、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。
3.1 石膏
建筑石膏生产简介 建筑石膏的特性
建筑石膏的应用
石膏的验收与储存 石膏制品的发展
石膏在建筑工程中的应用也有较长的历史。由于其具有 轻质、隔热、吸声、仿火、色白且质地细腻等一系列优良性 能，加之我国石膏矿藏储量居世界首位（有南京石膏矿，大 波口石膏矿，平邑石膏矿等），所以石膏的应用前景十分广 阔。
3.2 石灰
石灰生产简介 生产简介 1.原料： 生产石灰的原料有两种：一种是天然原料，以碳酸钙为 主要成分的矿物、岩石（如石灰岩、白云岩）或贝壳等， 这些天然原料中主要含CaC03，部分MgCO3，以及少量的 粘土杂质，一般要求粘土杂质控制在8%以内；另外一种 是化工副产品，如电石渣（是碳化钙制取乙炔时产生的， 其主要成分是氢氧化钙）。主要原料是天然的石灰岩。
欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）
《建筑材料》第五次课(第三章)
预加任何外加剂的粉状胶凝材料。
建筑石膏
3.1.2、建筑石膏的凝结与硬化 水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。
1 3 CaSO4 H 2O H 2O CaSO4 2 H 2 O 2 2 由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四 倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶 液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全 部转变成二水石膏。 速度很快，大约7~12min。
建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值， 标准号。例如，抗折强度为2.5Mpa的建筑石膏标记 为：建筑石膏2.5GB9776。
3.建筑石膏的应用
绿色节能循环利用
石膏建材是一种节能、节材、可回收利用、不污染环境、
性能价格比优越的绿色建材。
建筑石膏是由二水石膏烧制而成的，水化后又变成二水 石膏。废弃的石膏建材，经破碎、筛选、再煅烧后又可 作为生产石膏建材的原料，不产生建筑垃圾。 建筑石膏的烧成过程是将二水硫酸钙脱去3/4的水，变成
①
胶凝材料：能通过物理化学作用将散粒材料或块 状材料胶结成为一个整体，并产生强度的材料。
② 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，保持并发 展其强度的材料。 ③ 水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好 的在水中硬化，保持并发展其强度的材料。
3.1 石膏
本节的学习目标 1）掌握建筑石膏的化学组成，了解 其生产工艺。 2）理解石膏的凝结硬化机理。 3）重点掌握石膏的特性及应用。
性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结 力削弱，强度下降、变形，且还会发 霉。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度 过高的环境中使用。
3.请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用
此石膏粉作粘结或制作石膏制品。 从图可见该建筑石膏粉已吸潮结
水泥 重庆大学土木工程材料课程
由此可见，是氢氧化钙和石膏激发了混合材料的活性，故称它 们为活性混合材料的激发剂：氢氧化钙称为碱性激发剂，石膏称 为硫酸盐激发剂。
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第4章 水泥
• 4.2.2 普通硅酸盐水泥(Ordinary Portland Cement)
– (1) P.O，活性混合材料掺加量为>5%且≤20%，其中允许用不超过 水泥质量8%且符合标准的非活性混合材料或不超过水泥质量5% 且符合标准的窑灰代替部分活性混合材 。
• (2)技术要求： SO3的含量不得大于3.5％。 • (3)技术性质
– 干缩小，抗裂性高。（适用于承受荷载较迟的工程，尤其适用 于大体积水利工程）
– 凝结硬化慢，早期强度低。 – 色深。
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第4章 水泥
– 4.2.5 火山灰硅酸盐水泥(portland pozzolan cement)
• (1)P.P，火山灰质混合材料掺量为>20%且≤40% ，其中允许 用不超过水泥质量8%且符合标准的窑灰代替部分混合材料 。
水泥
特性 水泥
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 复合硅酸盐水泥
混合材料掺量≤5％ 混合材料掺量＞5％，≤20％ 混合材料掺量＞20％，≤50％ 混合材料掺量＞50％，≤70％
混合材料掺量＞20％，≤40%
混合材料掺量＞20％，≤50％
砌筑水泥 道路水泥 油井水泥
第4章 水泥
• (5)影响水泥凝结硬化的主要因素 – 1)熟料矿物组成的影响 – 2)水泥细度(fineness)的影响 – 3)龄期(age)(养护(curing)时间)的影响 – 4)养护温度和湿度 –5)水灰比(Water-Cement Ratio)(W/C)
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第4章 水泥
• 4.2.2 普通硅酸盐水泥(Ordinary Portland Cement)
– (1) P.O，活性混合材料掺加量为>5%且≤20%，其中允许用不超过 水泥质量8%且符合标准的非活性混合材料或不超过水泥质量5% 且符合标准的窑灰代替部分活性混合材 。
• (2)技术要求： SO3的含量不得大于3.5％。 • (3)技术性质
– 干缩小，抗裂性高。（适用于承受荷载较迟的工程，尤其适用 于大体积水利工程）
– 凝结硬化慢，早期强度低。 – 色深。
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第4章 水泥
– 4.2.5 火山灰硅酸盐水泥(portland pozzolan cement)
• (1)P.P，火山灰质混合材料掺量为>20%且≤40% ，其中允许 用不超过水泥质量8%且符合标准的窑灰代替部分混合材料 。
水泥
特性 水泥
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 复合硅酸盐水泥
混合材料掺量≤5％ 混合材料掺量＞5％，≤20％ 混合材料掺量＞20％，≤50％ 混合材料掺量＞50％，≤70％
混合材料掺量＞20％，≤40%
混合材料掺量＞20％，≤50％
砌筑水泥 道路水泥 油井水泥
第4章 水泥
• (5)影响水泥凝结硬化的主要因素 – 1)熟料矿物组成的影响 – 2)水泥细度(fineness)的影响 – 3)龄期(age)(养护(curing)时间)的影响 – 4)养护温度和湿度 –5)水灰比(Water-Cement Ratio)(W/C)
第4章-气硬性胶凝材料(2024版)
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 。
石膏
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8～12 Mpa)，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。
石膏
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） 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。
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。
石膏
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。
石膏
二、建筑石膏的水化硬化 生成物溶解度小，晶体析出，水分蒸发，凝结，
石膏
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8～12 Mpa)，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。
石膏
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） 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。
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。
石膏
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。
石膏
二、建筑石膏的水化硬化 生成物溶解度小，晶体析出，水分蒸发，凝结，
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• 低镁石灰（钙质石灰，MgO≤5%）、高镁石灰（镁质 石灰，MgO>5%） • 块灰、磨细生石灰、消石灰粉、石灰浆、石灰膏
– 消解，体积膨胀，产生膨胀压力
3.2 镁质胶凝材料
– 3.2.1 轻烧氧化镁（菱苦土）的生产
轻烧氧化镁是将天然菱镁矿(MgCO3)煅烧、磨细而成的粉状 物 质 。 轻 烧 氧 化 镁 密 度 为 3.1~3.4g/cm3 ， 堆 积 密 度 为 800~900kg/m3。
℃ CaCO3 MgCO3 400 CaCO3 MgCO3
3.4 石膏(gypsum)
– 3.4.2 建筑石膏(calcined gypsum)
（1）建筑石膏的凝结硬化
（2）建筑石膏的技术性质
（3）建筑石膏的应用及保管
3.4 石膏(gypsum)
– 3.4.3高强石膏(high strength gypsum/plaster) α型和β型半水石膏的性能差异
END OF THIS CHAPTER
附 录
石灰的原料与生产
生产石灰的原料主要是石灰石（CaCO3· MgCO3），也可 利用含有碳酸钙成分的天然物质或化工副产品作原料。
℃ CaCO3 MgCO3 400 CaCO3 MgCO3
700 ℃ MgCO3 600 ～ MgO CO2 1100℃ CaCO3 900 ～ CaO CO2 • 欠烧、正烧、过烧
850 ℃ MgCO3 750 ～ MgO CO2
3.2 镁质胶凝材料
– 3.2.2 轻烧氧化镁的凝结硬化
MgO+H2O Mg(OH)2
• 用水调制轻烧氧化镁时，生成Mg(OH)2，浆体凝结硬化慢，强度低。一 般可用氯化镁（MgCl2· 6H2O）、硫酸镁、氯化铁、硫酸亚铁等盐类的 溶液（调和剂）调拌，最常用的是氯化镁溶液。
– 3.4.4无水石膏水泥和地板石膏
第3章 气硬性胶凝材料
• 思考题
• (1)气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料有何区别? • (2)石灰熟化成石灰浆使用时，一般应在储灰坑中 “陈伏”两星期以上，为什么? • (3)何为欠火石灰、过火石灰?各有何特点? • (4)试述石灰的技术性能与应用? • (5)试述建筑石膏的技术性能与应用。 • (6)水玻璃有哪些用途?
3.2 镁质胶凝材料
– 3.2.3 轻烧氧化镁的性质及应用
• 最突出的优点是与植物纤维有良好的黏结力，且碱性较弱。
• 建筑工程中常用来制造菱苦土木屑地面、木屑板和木丝板。
– 菱苦土木屑地面 » 菱苦土：木屑＝ 1：（ 0.7～ 4 ），相对密度 1.14～ 1.24的氯 化镁溶液跳板，氯化镁与菱苦土适宜质量比为0.55～0.60。 » 弹性、防火、防爆、耐磨、光洁、不产生尘土，宜用于纺 织车间、办公室、教室、剧场等，但不宜用于经常潮湿的 场所。
著的不均匀收缩。
3.1 石灰(lime,CaO)
– 3.1.5 石灰的应用
• (1)石灰乳涂料（消石灰乳或消石灰粉、消石灰浆＋ 水）
– 内墙和天棚刷白
• (2)石灰砂浆（消石灰浆和消石灰粉）
– 砌筑
• (3)灰土和三合土（生石灰粉或消石灰粉）
– 建筑物基础和地面的垫层
3.1 石灰(lime,CaO)
– 石膏、石灰、水玻璃、镁质胶凝材料
• 水硬性胶凝材料： hydraulic cements
– 水泥
水泥厂
石灰窑
3.1 石灰(lime,CaO)
– 3.1.1 石灰的原料与生产 – 3.1.2 石灰的熟化(消解)(slake) – 3.1.3 石灰的凝结、硬化(set and harden)
• 同时进行的两个过程：
– 凝结硬化快（初凝时间30～60min）；
– 强度高（28d净浆抗压强度可达90～100MPa）；
– 粘结力大、耐磨； – 吸湿性大，耐水性差，易变形和在表面泛霜。 » 改善耐水性，可掺入磷酸或磷酸盐、红砖粉、赤页岩粉、 粉煤灰、硅藻土、三聚氰胺、脲醛树脂、有机硅等。 » 或改用硫酸镁、硫酸亚铁等溶液，但强度低些。
氧氯化镁
X MgO+Y MgCl2· 6H2O
X MgO· Y MgCl2· ZH2O
（氯氧镁水泥）
– 过多，凝结硬化过快，收缩过大甚至开裂，且吸湿还潮。 – 过少，硬化太慢，强度降低。
– MgO/MgCl2摩尔比4～6。
3.2 镁质胶凝材料
– 3.2.3 轻烧氧化镁的性质及应用
• 氯氧镁水泥（瑞典学者－索瑞尔1867年发明，镁水泥）
3.3 水玻璃
（sodium silicate，Potassium silicate ） – 3.3.1 概述 – 3.3.2 水玻璃的生产 – 3.3.3 水玻璃的凝结硬化 – 3.3.3 水玻璃的性质 – 3.3.4 水玻璃的应用
3.4 石膏(gypsum)
• 3.4.1 石膏的原料、生产及品种
– (1)结晶作用→氢氧化钙晶体 – (2)碳化作用 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O – 凝结硬化缓慢
3.1 石灰(lime,CaO)
– 3.1.4 石灰的技术性质 • (1)良好的保水性：直径约为1μm的呈胶体分散状态的氢
氧化钙，其表面吸附一层较厚的水膜。
• (2)凝结硬化慢、强度低：碳酸钙和氢氧化钙结晶体 • (3)耐水性差：氢氧化钙晶体易溶于水（0.165g，20℃） • (4)体积收缩大：蒸发大量的游离水 ，毛细管张力引起显
第3章 气硬性胶凝材料
• 胶凝材料(cements,binding materials)
– 能将砂、石等散粒材料或砖、板等片状材料粘接为一 个整体的材料称为胶凝材料。 – 有机胶凝材料：沥青、树脂 – 无机(矿物)胶凝材料
• 气硬性胶凝材料： air hardening binding materials
• (4)硅酸盐制品（石灰）
– 蒸养粉煤灰砖及砌块，蒸压灰砂砖及砌块，加气混凝 土等
• (5)碳化石灰空心板
– 将磨细生石灰、纤维状填料或轻质骨料加水搅拌成型 为坯体，然后再通入高浓度二氧化碳进行人工碳化 (12-24h)制成的一种轻质板材。
– 非承重内隔墙板、天花板
• (6)加固含水的软土地基（生石灰块）－－石灰桩