第11章 胶凝材料——水硬性胶凝材料
什么是水硬性胶凝材料
什么是水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料是一种常见的建筑材料，它在建筑领域中扮演着非常重要的角色。
水硬性胶凝材料是指在水的存在下，通过化学反应产生胶凝物质，然后形成坚固的材料。
常见的水硬性胶凝材料包括水泥、石膏、石灰等。
这些材料在建筑工程中被广泛应用，为建筑物的结构和外观提供了坚固的支撑和美观的装饰。
水硬性胶凝材料的主要成分是无机物质，它们通过水的存在进行化学反应，形
成坚固的胶凝物质。
水泥是其中最常见的一种水硬性胶凝材料，它由石灰石、粘土和其他辅助原料经过研磨、混合、煅烧等工艺制成。
水泥在建筑工程中被广泛用于混凝土、砌体、砂浆等材料的制备，为建筑物的结构提供了坚固的支撑。
除了水泥之外，石膏也是一种常见的水硬性胶凝材料。
石膏是一种含水石膏矿
石经过粉碎、煅烧、研磨等工艺制成的粉状物质。
它在建筑领域中被用于制备石膏板、石膏线条、装饰石膏等材料，用于装饰建筑物的内部和外部。
此外，石灰也是一种重要的水硬性胶凝材料。
石灰是一种无机化合物，它可以
和水发生化学反应，生成氢氧化钙，然后在空气中吸收二氧化碳，逐渐形成碳酸钙，从而使材料逐渐硬化。
石灰在建筑工程中被用于砂浆、灰浆、石灰石膏墙等材料的制备，为建筑物提供了坚固的支撑和美观的装饰。
总的来说，水硬性胶凝材料是建筑工程中不可或缺的材料，它们通过化学反应
形成坚固的胶凝物质，为建筑物的结构和外观提供了坚固的支撑和美观的装饰。
水泥、石膏、石灰等是常见的水硬性胶凝材料，它们在建筑领域中发挥着重要的作用，为人们的生活和工作提供了便利和舒适。
希望本文能帮助大家更好地了解水硬性胶凝材料，为建筑工程的发展做出贡献。
水工胶凝材料
水工胶凝材料胶凝材料是一种经自身的物理、化学作用，能由浆体（液态或半固态）变成坚硬的固体物质，并能将散粒材料或块状材料黏结成一个整体的物质。
胶凝材料按化学成分可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。
无机胶凝材料按凝结的条件不同又可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。
气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化，并保持和提高自身强度；水硬性胶凝材料不仅能在空气中还能在水中凝结硬化，保持和提高自身强度。
工程中常用的石灰、石膏、水玻璃属于气硬性胶凝材料，各种水泥属于水硬性胶凝材料。
第一节气硬性胶凝材料一、石灰石灰是一种气硬性无机胶结材料，就硬化条件而言，石灰只能在空气中硬化，其强度也只能在空气中保持并连续增长。
石灰是由以碳酸盐类岩石（石灰石、白云石、白垩、贝壳等）为原料，经900～1300℃煅烧而成。
石灰是人类最早应用的气硬性胶凝材料，其化学成分主要是氧化钙，反应式为（一）石灰的消化与硬化过程1.石灰的消化块状生石灰与水相遇，即迅速水化、崩解成高度分散的氢氧化钙细粒，并放出大量的热，这个过程称为石灰的“消化”，又称水化或熟化。
石灰熟化的化学反应式为石灰熟化时放出大量的热，体积增大1.0～2.0倍。
工地上熟化石灰常用两种方法，即消石灰浆法和消石灰粉法，以适应不同工程需求。
石灰中一般都含有过火石灰，过火石灰熟化慢，若在石灰浆体硬化后再发生熟化，会因熟化产生的膨胀而引起隆起和开裂。
为了消除过火石灰的危害，石灰在熟化后，还应“陈伏”两周左右。
2.石灰的硬化石灰的凝结硬化是干燥结晶和碳酸化两个交错进行的过程。
消石灰浆在使用过程中，因游离水分逐渐蒸发，或为附着基面所吸收，浆体中的氢氧化钙溶液过饱和而结晶析出，产生“结晶强度”，并具有胶结性。
浆体中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生化学反应，生成碳酸钙晶体，反应式为由于干燥结晶和碳化过程十分缓慢，且氢氧化钙易溶于水，故石灰不能用于潮湿环境及水下的建筑物中。
（二）石灰的技术性质根据我国建材行业标准《建筑生石灰》（JC/T 479—2013）、《建筑生石灰粉》（JC/T 480—2013）和《建筑消石灰》（JC/T 481—2013）的规定，各类石灰产品都划分为优等品、一等品和合格品3个质量等级，详见表9-1～表9-3。
水硬性胶凝材料
特点
特点
水泥呈粉末状，与水混合后，经过物理化学过程能由可塑性浆体变成坚硬的石状体，并能将散粒材料胶结成 为整体，是一种良好的矿物胶凝材料。水泥不仅能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并发展强度，所 以水泥属于水硬性胶凝材料，它可以用于地上、地下、水中的工程。
主要参数
主要参数
国家于2001年4月对水泥的标号制定新的标准。通用水泥新标准是：GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐 水泥》、GB1344-1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥》、GB-1999《复合硅酸盐水 泥》。六大水泥标准实行以MPa表示的强度等级,如32.5、32.5R、42.5、42.5R等,使强度等级的数值与水泥28天 抗压强度指标的最低值相同。新标准还统一规划了我国水泥的强度等级,硅酸盐水泥分3个强度等级6个类型,即 42.5、42.5R、52.5Байду номын сангаас52.5R、62.5、62.5R。其他五大水泥也分3个等级6个类型,即32.5、32.5R、42.5、42.5R、 52.5、52.5R。
国家建材局经测试，得出新水泥标准的强度等级与老水泥标准的水泥标号之间存在如下表中对等关系： GB175-92 GB175-1999
725(R) 62.5(R) 625(R) 52.5(R) 525(R) 42.5(R) 425(R) 32.5(R) 二、沙 沙也称砂，是水泥沙浆里面的必须材料。如果水泥沙浆里面没有沙，那么水泥沙浆的凝固强度将几乎是零。
水硬性胶凝材料水泥课件
水泥生产需大量水资源，且生产过程中可能产生废水，若处理不当， 将对水资源造成污染。
水泥工业的节能减排技术
高效节能技术
01
采用高效磨机、预热器、分解炉等设备，提高热效率，降低能耗。
废弃物协同处置技术
02
利用水泥窑协同处置城市垃圾、工业废弃物等，实现资源化利
用，减少污染物排放。
清洁能源替代
水硬性胶凝材料水泥课件
• 水泥的概述和分类 • 水泥的生产工艺 • 水泥的性能与应用 • 水泥的试验与检测 • 水泥的环境影响与可持续发展
01
水泥的概述和分类
水泥的定义和作用
定义
水泥是一种粉状水硬性胶凝材料，加 水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或 者在水中硬化，并能把砂、石等材料 牢固地胶结在一起。
高或特殊的要求。
04
水泥的试验与检测
水泥试验的目的和意义
目的
水泥试验的主要目的是评估水泥的质量和性能，以确保其满足相关标准和工程要求。
意义
通过水泥试验，可以有效地控制水泥产品的质量，保证建筑工程的安全性和耐久性，同时也有助于推 动水泥行业的科技进步和可持续发展。
水泥的试验方理试验和化学试 验两大类。物理试验主要检测水泥的力学性 能、凝结时间和安定性等；化学试验则主要 分析水泥的化学成分和矿物组成。
试验步骤
一般而言，水泥试验的步骤包括样品准备、 试验前处理、试验操作、数据记录和分析等。 具体操作步骤会根据不同的试验方法有所差 异。
水泥试验数据与结果分析
数据记录
在水泥试验过程中，需要详细记录各种试验 数据，如抗压强度、抗折强度、凝结时间、 安定性指标等。这些数据是评估水泥性能的 重要依据。
结果分析
现状
土木工程材料3 水硬性胶凝材料
ettringite，AFt)。后期转变为单硫型硫铝酸钙（monosulfate
hydrates, Afm)。AFt—针状晶体；Afm—六方片状晶体。
13
2）水泥的硬化(hardening)
第一阶段：拌水起至初凝时，C3S迅速反应 生成Ca(OH)2。石膏和C3A反应生成AFt。 水泥浆呈塑性状态。 第二阶段：从初凝起至 24h ，水化加速，生 成较多的Ca(OH)2、AFt、C-S-H凝胶，水 泥凝结。 第三阶段： 24h 以后直到水化结束。所有水 化产物生成，数量不断增加，结构更加致 密，强度不断提高。
3 水硬性胶凝材料( cement )
水硬性胶凝材料是指能与水发生化学反应凝结和硬化， 且在水下也能够凝结和硬化并保持和发展其强度的胶凝材 料。水泥是一种典型的水硬性胶凝材料。 常用的是通用硅酸盐水泥,主要品种有：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 酸盐水泥等。 此外,还有铝酸盐水泥等其他系列水泥。
3
3.1 硅酸盐水泥
3.1.1 硅酸盐水泥的生产和矿物组成
1）原材料与生产简介
石灰石质—石灰石、白垩
CaO SiO2、Al2O3、Fe2O3 Fe2O3
粘土质—粘土、页岩
校正原料（少量）——铁粉
4
工艺：“二磨一烧”
水泥生产工艺流程示意图
5
某新型干法旋窑水泥生产线
6
2）硅酸盐水泥熟料的矿物组成
石膏耗尽时，钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物所胀破，C3A等矿物
再次快速水化，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥浆
的塑性逐渐消失，直到终凝。
17
水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料是指在水的存在下通过水化反应生成硬化胶凝体的材料。
常见的水硬性胶凝材料主要包括水泥、石膏和石灰等。
其中，水泥是最常用的水硬性胶凝材料之一。
它通过将水泥与水混合，并在一段时间内进行反应，形成坚硬的胶凝体。
水泥的主要成分是石灰石和粘土，经过破碎、磨制和混合成粉末状的水泥熟料，再经过烧制和研磨加工形成水泥粉。
在水的湿润下，水泥粉与水发生水化反应，形成具有一定强度和耐久性的水泥石。
石膏是另一种常见的水硬性胶凝材料。
它通过石膏矿石的石膏石（CaSO4·2H2O）经过煅烧、研磨和筛分等工艺，得到石膏粉。
在与适量的水混合后，石膏粉与水发生水化反应，形成石膏石。
石灰也是一种常用的水硬性胶凝材料。
石灰主要包括生石灰和熟石灰两种。
生石灰是指石灰石经过石灰窑内高温煅烧后得到的产物，石灰石中的CaCO3 通过石灰窑内的煅烧反应变成CaO。
熟石灰是指将生石灰与适量的水混合，发生水化反应生成石灰石。
水硬性胶凝材料有很多应用领域。
最常见的是建筑领域，用于制作混凝土、砂浆和砌块等。
水硬性胶凝材料可以通过调整配比和工艺，调控其强度、硬化时间和耐久性等性能，满足不同工程的需求。
另外，在其他领域，如矿山填埋、地基处理、固化污染土壤、制备人造石材和艺术品等方面也有广泛的应用。
然而，水硬性胶凝材料也存在一些问题。
例如，水泥的制造过程消耗大量的能源和原材料，对环境造成一定的影响；同时，硬化后的胶凝体在长期使用过程中会产生一些老化、开裂和腐蚀等问题，需要进行维修和防护。
因此，需要在材料的选择、工艺的控制和结构的设计等方面进行综合考虑，提高水硬性胶凝材料的性能和可持续性。
水硬性胶凝材料名词解释
水硬性胶凝材料名词解释水硬性胶凝材料是指在水的作用下发生化学反应，产生结晶、凝固和硬化的材料。
它通常由水泥、石灰、石膏等主要成分组成，通过加水后能够形成坚固的固体状物质。
以下是对水硬性胶凝材料常见的名词进行解释。
1. 水泥：水泥是一种常用的水硬性胶凝材料，主要由石灰、硅酸盐等矿物质熟料经磨碎和炉烧制而成。
水泥通过与水反应，产生水化产物，形成硬化固体。
常用的水泥有普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣水泥等。
2. 石灰：石灰是水硬性胶凝材料中的一种，主要由石灰石经焙烧得到。
石灰可通过吸湿而形成石灰浆，与二氧化碳反应形成碳酸钙，产生硬化效果。
石灰主要有生石灰和熟石灰两种形式，常用于砌筑、装饰等工程中。
3. 石膏：石膏是一种硫酸盐类水硬性胶凝材料，主要由石膏矿石经煅烧得到。
石膏与水反应生成硬化石膏，可以用于建筑物内部的板材、装饰品、造型等。
常见的石膏产品有天然石膏、熟石膏等。
4. 凝结剂：凝结剂是水硬性胶凝材料中的一种，通常用于加速水泥等物料的凝结硬化过程。
常用的凝结剂有蓝剂、钠硅酸盐等，可以改变水泥颗粒之间的作用力，促使其更快地凝结和硬化。
5. 混凝土：混凝土是由水泥、骨料、掺合料等组成的复合材料。
混凝土在加水后，水泥与骨料反应形成水化产物，使混凝土逐渐凝结硬化。
混凝土具有一定的强度和抗压能力，常用于建筑物的结构和基础等各类工程中。
6. 水化反应：水化反应是指水硬性胶凝材料在水的作用下，水泥或石灰等成分与水发生化学反应，产生水化产物并逐渐形成坚硬的固体。
水化反应是水硬性胶凝材料凝结硬化的关键过程，其速度和产物的结构将直接影响材料的性能。
总之，水硬性胶凝材料是广泛应用于建筑、装饰和工程等领域的材料，其通过与水发生化学反应，产生凝固和硬化的效果。
熟悉这些材料的名称和特点，可以更好地理解和应用水硬性胶凝材料。
水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料是一种常见的建筑材料，它具有优良的硬化性能和抗压性能，被广泛应用于建筑工程中。
水硬性胶凝材料主要包括水泥、石膏、石灰等材料，它们在水的作用下能够发生化学反应，形成坚固的结晶体，从而实现胶凝硬化的效果。
本文将对水硬性胶凝材料的特性、应用及发展趋势进行探讨。
一、水硬性胶凝材料的特性。
1. 硬化性能，水硬性胶凝材料在水的作用下能够发生化学反应，形成结晶体，从而实现硬化的效果。
这种硬化性能使得水硬性胶凝材料能够承受较大的压力和荷载，在建筑工程中被广泛应用。
2. 抗压性能，水硬性胶凝材料具有优良的抗压性能，能够承受较大的压力而不易发生破裂和变形。
这种特性使得水硬性胶凝材料成为建筑结构中重要的支撑材料。
3. 耐久性，水硬性胶凝材料在适当的条件下能够保持长期的稳定性和耐久性，不易受到外界环境的侵蚀和破坏。
这种耐久性使得水硬性胶凝材料能够保持建筑结构的稳定性和安全性。
4. 施工性能，水硬性胶凝材料在施工过程中具有良好的可塑性和流动性，能够适应各种复杂的施工环境和要求。
这种施工性能使得水硬性胶凝材料能够更好地满足建筑工程的需求。
二、水硬性胶凝材料的应用。
1. 水泥，水泥是一种常见的水硬性胶凝材料，它广泛应用于混凝土、砌体、地基和路面等建筑结构中。
水泥具有优良的硬化性能和抗压性能，能够保证建筑结构的稳定性和安全性。
2. 石膏，石膏是一种常见的水硬性胶凝材料，它广泛应用于室内装饰、墙体隔断和天花板等建筑结构中。
石膏具有良好的施工性能和装饰性能，能够满足建筑结构的美观和实用需求。
3. 石灰，石灰是一种常见的水硬性胶凝材料，它广泛应用于砌体、抹灰和粉刷等建筑结构中。
石灰具有优良的施工性能和抗压性能，能够保证建筑结构的稳定性和耐久性。
三、水硬性胶凝材料的发展趋势。
1. 绿色环保，随着人们对环境保护意识的提高，水硬性胶凝材料的发展趋势是向绿色环保方向发展。
未来的水硬性胶凝材料将更加注重资源的可持续利用和环境的友好性，减少对环境的污染和破坏。
第十一讲气硬性胶凝材料详解
C02含量/%
≯ 7 9 11 8 10 12
0.90mm筛筛余/%≯ 0.2 0.5 1.5 0.2 0.5 1.5
细
度 0.125mm筛筛余/%≯
7.0
12.0 18.0
7.0
12.0 18.0
11
表4.3 消石灰粉的技术标准
项
目
CaO+MgO含量/% ≮
钙质消石灰粉
镁质消石灰粉 白云石消石灰粉
• 桥涵用石灰技术标准应满足建筑石灰的技术要求。 • 路面基层用石灰技术标准应满足JTJ034-2000《公路路面基
层施工技术规范》要求。
9
表4.1 生石灰的技术标准
项目
钙质生石灰
镁质生石灰
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
CaO+MgO含量/% ≮ 90 85 80 85 80 75
气硬性胶凝材料
胶凝材料（结合料） ——经物理、化学作用，能将散
粒状或块状材料粘结为整体的材料
1
胶凝材料分类:
无机胶凝材料
（以无机化合物为基本成分）
按凝结硬化 条件分类
气硬性胶凝材料 ——只在空气中硬化
（石灰、石膏）
水硬性胶凝材料
——空气、水中皆可硬化 （水泥）
有机胶凝材料
（天然的或合成的有机 高分子化合物为基本成分）
3 10 15 3 10 15 3 10 15
12
表4.4 路面基层用石灰的技术标准
钙质生石灰 镁质生石灰 钙质消石灰 镁质消石灰
项
目
等级
ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ
CaO+MgO含量/% ≮ 85 80 75 80 75 70 65 60 55 60 55 50
水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料是一种具有优良性能的新型建筑材料，它具有高强度、耐久性好、抗渗透性强等特点，被广泛应用于工程建设领域。
水硬性胶凝材料的研究和应用对于提高建筑物的质量、延长使用寿命具有重要意义。
本文将对水硬性胶凝材料的特点、应用及发展趋势进行介绍。
首先，水硬性胶凝材料具有高强度。
它能够在较短的时间内达到较高的强度，
从而保证了建筑物的整体结构安全稳定。
其次，水硬性胶凝材料的耐久性好，能够在恶劣的环境条件下长期使用而不受到影响。
此外，水硬性胶凝材料还具有优异的抗渗透性能，能够有效地阻止水分和其他物质的渗透，保护建筑物的结构不受到侵蚀。
水硬性胶凝材料的应用范围非常广泛，主要包括建筑混凝土、水泥制品、路面、桥梁、隧道等工程领域。
在建筑混凝土中，水硬性胶凝材料可以有效提高混凝土的强度和耐久性，延长建筑物的使用寿命。
在水泥制品中，水硬性胶凝材料可以提高制品的密实性和耐久性，使其更加适合各种建筑需求。
在道路、桥梁和隧道工程中，水硬性胶凝材料可以有效提高工程的抗渗透性和耐久性，保证工程的长期稳定运行。
随着科技的不断进步，水硬性胶凝材料的研究和应用也在不断发展。
未来，水
硬性胶凝材料将更加注重环保性能，减少对环境的污染，提高可持续发展能力。
同时，水硬性胶凝材料的生产技术也将更加先进，生产成本更低，质量更可靠，为建筑行业的发展提供更好的支持。
总的来说，水硬性胶凝材料具有优良的性能和广泛的应用前景，对于建筑行业
的发展起着重要的推动作用。
我们应该不断加强对水硬性胶凝材料的研究和应用，推动其不断发展和完善，为建筑行业的可持续发展做出更大的贡献。
水硬性胶凝材料
细度：指水泥颗粒的粗细程度。 水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应
速度、活性和强度。 实验：筛析法
3. 标准稠度用水量
① 标准稠度：为测定水泥的性质而规定的稠度。 ② 标准稠度用水量：水泥净浆在达到标准稠度时
所需要的拌和水量。 标准稠度用水量 = 所需水量 / 水泥质量
4.凝结时间
凝结时间 分为初凝时间和终凝时间。 ① 初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间 ② 终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的时间。
3.77
三、硅酸盐水泥的水化和凝结硬化
• （1）硅酸三钙
2(3CaO SiO2 ) 6H2O 3CaO 2SiO2 3H2O 3Ca(OH )2
• （2）硅酸二钙
2(2CaO SiO2 ) 4H2O 3CaO 2SiO2 3H2O 3Ca(OH )2
• 1、硅酸盐水泥的水化
图6－1 数字电视系统的基本原理框图
6.2.1 二进制数字幅移键控(2ASK) 1.2ASK 调制原理 数字幅度调制又称幅移键控(ASK),二进制幅移键控记作
2ASK。2ASK 是利用代表 数字信息“0”或“1”的基带矩 形脉冲去键控一个连续的载波,使载波时断时续地输出。有 载 波输出时发送“1”,无载波输出时发送“0”。
如砌筑水泥、油井水 泥、道路水泥、大坝 水泥等
特性水泥
如白色硅酸盐水泥、 快凝快硬硅酸盐水泥 等
一、硅酸盐水泥的定义、生产及主要矿物组成
1. 硅酸盐水泥的定义
由硅酸盐水泥熟料、0—5%的石灰石或粒化高炉
矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
混合材料：石灰石或粒化高炉矿渣。
分类
Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混合材料） Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。
水硬性胶凝材料
水泥综合训练1、名词解释1.水泥体积安定性；水硬性胶凝材料；硅酸盐水泥；水泥的初凝时间；水泥的标准养护条件；水泥的水化热；水泥的终凝时间；水泥石；水泥石的软水侵蚀；水泥的标准稠度用水量。
2、判断题1.硅酸盐水泥中C2S早期强度低，后期强度高，而C3S正好相反。
（）2.在生产水泥中，石膏加入量越多越好。
（）3.沸水法可以全面检验硅酸盐水泥的体积安定性是否良好。
（）4.按规范规定，硅酸盐水泥的初凝时间不迟于45min。
（）5.水泥是水硬性胶凝材料，所以在运输和储存中不怕受潮。
（）6.用粒化高炉矿渣加入少量石膏共同磨细，即可制得矿渣硅酸盐水泥。
（）7.水泥和熟石灰混合会引起体积安定性不良。
（）8.测定水泥标准稠度用水量为了确定水泥混凝土的拌合用水量。
（）9.硅酸盐水泥中含CaO、MgO和过多的石膏都会造成水泥的体积安定性不良。
（）10.道路水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥都属于专用水泥。
（）11.高速公路路面混凝土用水泥的铝酸三钙含量不宜大于7%。
（）12.活性混合材料掺入石灰和石膏即成水泥。
（）13.在硅酸盐水泥熟料中含有少量游离氧化镁，它水化速度慢并产生体积膨胀，是引起水泥安定性不良的重要原因。
（）14.为防止封存期内水泥样品质量的下降，可将样品用食品塑料薄膜袋装好，并扎紧袋口放入白铁样品桶内密封。
（）15.存放时间超6个月的水泥，应重新取样检验，并按复验结果使用。
（）16.铝酸三钙为水泥中最重要的矿物组成。
（）17.水泥和石灰都属于水硬性胶凝材料。
（）18.水泥的细度与强度的发展有密切关系，因此细度越细越好。
（）19.水泥强度越高，则抗蚀性越强。
（）20.安定性不良的水泥可以用于拌制砂浆。
（）21.水硬性胶凝材料是只能在水中硬化并保持强度的一类胶凝材料。
（）22.硅酸盐水泥指由硅酸盐水泥熟料加适量石膏制成，不掺加混合料。
（）14.下列哪种水泥不是通用水泥？（ A ）A.大坝水泥B。
硅酸盐水泥C粉煤灰硅酸盐水泥D火山灰硅酸盐水泥15.影响硅酸盐水泥强度的主要因素包括（ABCDE ）。
胶凝材料学
第一篇胶凝材料学第一章气硬性胶凝材料在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它散粒物料(如砂、石等)，制成有一定机械强度的复合固体的物质称为胶凝材料，又称为胶结料。
胶凝材料根据其化学组成可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。
无机胶凝材料是按一定要求制备的粉状物料，能以一定速度与水或电介质溶液作用，生成真溶液或胶体溶液，经过一定的时间能形成可塑性浆体，最后凝结硬化，粘结骨料形成有承受外力能力的整体，并可以在一定的介质中（空气、水或一定浓度的酸、碱、盐溶液及温度的变化）仍然保持强度及增加强度。
这类材料在常温下，当其与水或适当的盐类水溶液混合后，经过一定的物理化学变化过程，由浆状或可塑状逐渐失去塑性，进而硬化，并能将松散材料胶结成具有一定强度的整体——人造石。
无机胶凝材料按硬化条件义可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。
水硬性胶凝材料是指和水成浆后，既能在空气中硬化并保持强度，又能在水中硬化并长期保持和提高其强度的材料，这类材料常统称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。
气硬性胶凝材料是指不能在水中硬化，只能在空气中硬化，保持或发展强度，如石膏、石灰、镁质胶凝材料，水玻璃等。
气硬性胶凝材料只适用于地上或干燥环境，而水硬性胶凝材料既适用于地上，也可用于地下潮湿环境或水中。
第一节石膏胶凝材料石膏是一种应用历史悠久的材料。
它与石灰、水泥并列为无机胶凝材料中的三大支柱。
在化工、医药、工艺美术、建筑雕塑，建筑材料工业等方面都有广泛的用途。
如在水泥工业中，石膏可作为硅酸盐型水泥的缓凝剂，可用于配制硅酸盐与铝酸盐自应力水泥，也可用作生产硫铝酸钙早强水泥的原料。
在硅酸盐建筑制品生产中，石膏作为外加剂能有效改善产品的性能。
石膏胶凝材料包括建筑石膏、高强石膏、硬石膏水泥等，不仅用于粉刷和制备砌筑砂浆，而且还可制成各种石膏制品。
我国天然石膏储量丰富，随着工业的日益发展而相应的伴生出多种副产化学石膏。
土木工程师-专业基础(水利水电)-建筑材料-水硬性胶凝材料
土木工程师-专业基础（水利水电）-建筑材料-水硬性胶凝材料[单选题]1.硅酸盐水泥组成是由硅酸盐水泥熟料、适量石膏和以下哪项磨细而成？()[2010年真题]A.6%～20%混（江南博哥）合材料B.6%～15%粒化高炉矿渣C.5%窑灰D.0%～5%石灰石或粒化高炉矿渣正确答案：D参考解析：凡是由硅酸盐水泥熟料、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称为硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥分两种类型：①不掺混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ；②在硅酸盐水泥熟料粉磨时，掺加不超过水泥重5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。
国外将这两种水泥统称为波特兰水泥。
[单选题]2.硅酸盐水泥熟料水化反应速率最快的是()。
[2017年真题]A.硅酸三钙B.硅酸二钙C.铁铝酸四钙D.铝酸三钙正确答案：D参考解析：四种矿物成分的水化特性见表6-5-1。
表6-5-1因此，硅酸盐水泥熟料水化反应速率最快的是铝酸三钙。
[单选题]3.一般认为硅酸盐水泥颗粒小于多少具有较高活性，而大于100μm其活性则很小？()[2016年真题]A.30μmB.40μmC.50μmD.20μm正确答案：B参考解析：水泥颗粒的细度需满足一定条件才能保证其活性。
一般认为，水泥颗粒小于40μm才具有很高的活性。
[单选题]4.硅酸盐水泥中，常见的四大矿物是()。
[2014年真题]A.C3S、C2S、C3A、C4AFB.C2AS、C3S、C2S、C3AC.CA2、CA、C2S、C3AD.CA、C2S、C3A、C4AF正确答案：A参考解析：硅酸盐水泥一般是由三部分组成的，即熟料、石膏缓凝剂和混合材料。
其中，硅酸盐水泥熟料是以适当成分的生料烧至部分熔融，得到的以硅酸钙为主要成分的产物。
原料的主要化学成分是：氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）、三氧化二铁（Fe2O3）。
水硬性胶凝材料
水硬性胶凝材料首先，水硬性胶凝材料的主要成分是水泥、砂、骨料和外加剂。
水泥是水硬性胶凝材料的基础材料，它是一种粉状物质，具有良好的粘结性和硬化性，能够将砂、骨料等颗粒状材料黏结在一起，形成坚固的混凝土结构。
砂是水硬性胶凝材料的填充材料，它的颗粒大小适中，能够填充水泥和骨料之间的空隙，提高混凝土的密实性和强度。
骨料是水硬性胶凝材料的骨架材料，它的主要作用是增加混凝土的强度和硬度，提高混凝土的承载能力。
外加剂是水硬性胶凝材料的助剂，它能够改善混凝土的工作性能和性能指标，提高混凝土的抗渗透性、耐久性和耐久性。
其次，水硬性胶凝材料的制备过程主要包括原材料的配合、混合、浇筑和养护。
在原材料的配合过程中，需要根据混凝土的用途和性能要求，按照一定的配合比例将水泥、砂、骨料和外加剂混合均匀。
在混合过程中，需要将原材料放入搅拌机中进行搅拌，使其充分混合均匀。
在浇筑过程中，需要将混合好的混凝土倒入模具中，进行振实和养护。
在养护过程中，需要对混凝土进行适当的养护，以保证其充分硬化和强度发挥。
最后，水硬性胶凝材料在建筑工程中的应用主要包括混凝土结构、水泥制品、水泥砂浆等方面。
混凝土结构是水硬性胶凝材料的主要应用领域，包括桥梁、道路、建筑物等。
水泥制品是水硬性胶凝材料的衍生产品，包括水泥管、水泥砖、水泥瓦等。
水泥砂浆是水硬性胶凝材料的一种应用形式，主要用于砌筑、抹灰、粘贴等工程。
总的来说，水硬性胶凝材料在建筑工程中发挥着重要的作用，为建筑工程的安全、耐久、美观提供了可靠的保障。
综上所述，水硬性胶凝材料是一种重要的建筑材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
通过对水硬性胶凝材料的成分、制备过程和应用领域进行深入了解，可以更好地掌握其特点和使用方法，为建筑工程的设计、施工和维护提供有力的支持。
希望本文对水硬性胶凝材料的相关人员有所帮助，谢谢阅读！。
《建筑材料》模块三水硬性胶凝材料
《建筑材料》模块三水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料是指在水的作用下能够凝结、硬化成为坚固材料的材料。
常见的水硬性胶凝材料包括水泥、水泥基砂浆、石膏、石膏板、石膏砂浆等。
本文将围绕水硬性胶凝材料的性质、应用和发展前景展开讨论。
首先，水硬性胶凝材料具有很强的塑性和可塑性，能够适应多样的建筑形态和结构要求。
由于其硬化过程在水中进行，因此有较长的保持期，便于施工和调整。
同时，它的成本较低，易于制备和加工，有利于工程的快速完成。
其次，水硬性胶凝材料具有很强的耐久性和抗冻性能。
水泥和石膏等材料在硬化后具有较高的强度和稳定性，能够长期承受建筑物的荷载和外界环境的影响。
此外，它们的孔隙结构也有助于调节湿度和温度，具有较好的调湿性能。
在寒冷地区，水硬性胶凝材料能够有效抵御低温冻害，提高建筑物的寿命和稳定性。
水硬性胶凝材料的应用广泛，主要用于建筑物的结构和装修中。
在建筑结构中，水泥混凝土常用于建筑框架和地基的施工，石膏板常用于室内隔墙和天花板的装饰。
在装修中，水泥砂浆经常用于瓷砖和地板的铺贴，石膏砂浆用于墙面的涂刷和装饰。
水硬性胶凝材料还可以制备成为各种建筑构件和装饰品，如水泥制品、石膏雕塑等。
随着科学技术的进步和建筑工程的发展，水硬性胶凝材料的应用前景越来越广阔。
一方面，新型材料的研发和应用，如高性能水泥、新型水泥基材料等，将进一步提高水硬性胶凝材料的强度和耐久性。
另一方面，随着建筑工程对节能和环保的要求日益提高，水硬性胶凝材料也将面临新的发展机遇。
例如，水泥基复合材料可利用工业废渣和废料，达到资源循环利用和环境保护的目的。
水硬性胶凝材料还能够与其他材料进行复合利用，如钢筋混凝土、玻璃等，构成更加复杂和多样的建筑材料系统。
总之，水硬性胶凝材料是建筑材料中非常重要的一类材料。
其塑性、可塑性、耐久性和抗冻性能使其广泛应用于建筑结构和装修中。
未来，随着科学技术和工程需求的不断发展，水硬性胶凝材料有望在性能和应用上取得进一步突破，为建筑领域的发展贡献更多的力量。
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• 表现形式： 体积膨胀－膨胀型腐蚀 体积收缩－溶出型腐蚀
1.软水的腐蚀
软水－重碳酸盐(HCO3)-含量比较低的水（如雨水、雪水、 内陆河水、湖水）
腐蚀机理： 氢氧化钙及其他水化物的分解、溶解，导致水泥石孔隙 增大，强度下降，以致全部溃裂
以上四种矿物C3S和C2S占总含量的70%以上，因此 称为硅酸盐水泥。
2、石膏 水泥与水相遇会瞬凝，无法施工。掺入石膏可以起
缓凝作用。
石膏掺量过少起不到缓凝作用，掺量过多又会有促 凝效果。因此要控制好掺量。
3、混合材料
硅酸盐水泥主要矿物组成与特性
矿物组成
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
C3S
速凝。 研究水泥凝结硬化的影响因素目的是为了能更好的调节
水泥性能，和在混凝土中合理选用水泥。
五、硅酸盐水泥的技术性质
1、密度、细度
• 密度：3.05～3.20g/cm3，一般取3.1 • 堆积密度：1.3 g/cm3 • 细度－指水泥颗粒的粗细程度，用筛余
或比表面积表示（300～350 m2/kg），影响水泥的水 化速度、收缩等性质 粒径： < 3µm 水化非常迅速，需水量增大； >40 µm 水化非常缓慢，接近惰性。
量和强度任一项不符合要求，称为不合格品。 • 水泥包装标志不全的也属不合格品。
11.2.2 掺混合材料的硅酸盐水泥
• 定义－凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量 的混合材料和适量的石膏共同磨细制成的水 硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。 • 掺入目的： 改善水泥的性能
增加品种 提高产量 节约熟料，降低成本
• 胶体－水化硅酸钙（C-S-H） 50％ 水化铁酸钙
水泥石结构：未水化的水泥颗粒+水泥凝胶+ 毛细孔（含水）
已水化的水 泥浆里留下 的孔隙
未水化水 泥颗粒
四、影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素
1、水泥孰料的矿物组成 2、水泥细度—越细反应速度越快 3、用水量（水灰比）—越大，反应速度越快 4、龄期（养护时间） 5、环境温湿度（养护条件） 6、石膏掺量—起缓凝作用，掺过少不起作用，会导致
C2S
C3A
C4AF
与水反应速度 中
慢
快
中
水化热
中
低
高
中
对强度 早期 高
低
高
高
的作用
后期 高
高
低
低
耐化学侵蚀
中
良
差
优
干缩性
中
小
大
小
三、水泥的水化、凝结、硬化
• 1、水化－水泥加水拌合后，水泥颗粒立即分散于 水中并与水发生化学反应，生成水化产物并放出 热量。 • 2、凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆 体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。 • 3、硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬 的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。 水泥＋水（流体）－可塑性浆体（塑性体）－ 水泥石(固体)
• 影响强度的因素主要有水泥的矿物组成、水泥细 度、水灰比、龄期、环境温度等。
硅酸盐水泥各龄期强度要求
(GB175-1999)
标号
抗压强度(MPa)
抗折强度(MPa)
3d
28d
3d
28d
42.5
17.0
42.5
3.5
6.5
42.5R
22.0
42.5
4.0
6.5
52.5
23.0
52.5
4.0
7.0
52.5R
（f-CaO）用沸煮法检验必须合格（试饼法和雷氏夹法） （f-MgO）：经压蒸安定性检验必须合格， <5%， 允许放宽到6.0%。 • 三氧化硫(SO3):<3.5%，影响定性检验（试饼法）
体积安定性检验（雷氏夹法）
C－A< 5mm ︱(C2－A2)－ (C1－A1) ︱< 4mm
至水泥浆完全失去可塑性并开始产生 强度所需的时间。 • GB1346规定： t初≮45min
t终≯6.5h
4.体积安定性
• 定义－是水泥硬化后因体积膨胀而产生不均匀变形 的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理。
• 原因：
熟料中含游离氧化钙（f-CaO）过多 熟料中含游离氧化钙（f-MgO）过多 掺入石膏过多
一、硅酸盐水泥生产原材料
1、原料：
１）石灰质原料 主要提供CaO，
２）粘土质原料 主要提供SiO2 、 Al2O3
3）校正原料
以及Fe2O3。
补充两种原料中所缺少的铁或硅。
材料:铁矿石、黄铁矿渣、砂岩等。
２.硅酸盐水泥生产工艺概述
1)把几种原材料按适当比例配合，在磨机中磨成生料；
2)将制备好的生料入窑进行煅烧，烧至1450℃左右生成 以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥“熟料”；
１．硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成
硅酸三钙 3CaO ·SiO2， 简式为C3S， 37%～60％; 硅酸二钙 2CaO ·SiO2， 简式为C2S， 15%～37％; 铝酸三钙 3CaO ·Al2O3， 简式为C3A， 7%～15％; 铁铝酸四钙4CaO ·Al2O3 ·Fe2O3， 简式为C4AF， 10% ～18％。
• 3CaO·Al2O3+6NaOH—— 3Na2O·Al2O3+3Ca(OH)2
• 当水泥石被氢氧化钠浸透后又在空气中干燥，则 溶于水的铝酸钠会与空气中的CO2反应生成碳酸 钠。碳酸钠在水泥石毛细管中结晶膨胀，引起水 泥石疏松、开裂。
膨胀裂缝
硅酸盐水泥石腐蚀的原因
1、水泥石内含有易引起腐蚀的成分 2、水泥石本身不密实 3、外界有腐蚀的介质存在
水泥凝结硬化的 过程就是： 溶解 饱和 胶化 结晶
水泥的水化示意图1
水泥的水化示意图2
水化产物不断生成，各种颗粒连接成网，使 水泥凝结
水泥的水化示意图3
随着水化的进行，水化产物数量不断增加， 结构更加致密，强度不断提高。
水泥的水化示意图4
水泥水化产物
• 晶体－氢氧化钙 20～25％ 水化铝酸钙 水化硫铝酸钙（石膏作用下生成）
硅酸盐水泥的应用
常用于： • 重要结构的高强混凝土和预应力混凝土工程 • 要求凝结快的现场浇注的混凝土工程 • 冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程 不宜用于： • 受流动的软水和有水压作用的工程 • 受海水和矿物水作用的工程 • 大体积工程 • 耐热、耐酸工程
八、 硅酸盐水泥的储存
• 存放地点：防潮、防水 • 堆放高度：袋装一般不超过10袋 • 存放时间：
27.0
52.5
5.0
7.0
62.5
38.0
62.5
5.0
8.0
62.5R
32.0
62.5
5.5
8.0
6.水化热
• 定义－水泥水化时放出的热量。以J/kg示。 主要集中在水化初期（7d）
主要考虑：放热总量与放热速度 影响因素： 熟料的矿物组成－如C3A 水泥的细度－越细，放热速度越快 水泥的标号－越高，放热速度越快、越大 外加剂－掺加缓凝剂可降低早期水化热
• 按用途： 通用水泥－硅酸盐系列的六大品种 专用水泥－道路水泥、大坝水泥、 装饰水泥 特种水泥－膨胀水泥、快硬水泥
输水管
内 径 6.6m 外 径 7.5m
美 国 加 州 引 水 渠
2008-9-5
材料工程系
9
正在建设中的三峡大坝
挪 威 的 海 上 石 油 钻 井 平 台
11.2.1 硅酸盐水泥的生产
掺混合材硅酸盐水泥的品种
• 普通硅酸盐水泥：p.o
熟料＋(6~15)%混合材＋石膏
• 矿渣硅酸盐水泥p.s：
3)为调节水泥的凝结速度，在烧成的熟料中加入适量的 石膏共同磨细，即为硅酸盐水泥。
因此，硅酸盐水泥生产工艺概括起来为“两磨一烧”。
CaO 石灰石
石膏
SiO2,Al2O3,粘 土 Fe2O3
铁矿粉
配料
煅烧
生料
熟料
Ⅰ型水 泥
磨细
1450℃
磨细
硅酸盐水泥生产工艺示意图
水 泥 厂 照 片
二、硅酸盐水泥的组成材料
净浆搅拌
先加拌和水：120-150ml; 水泥：500g（5-10s内加完） 搅拌：低速120s
停：15s 高速: 120s
标准稠度用水量测定（标准法）
释放试杆30s时读数： 试杆离底板5～7mm的水泥 浆为标准稠度水泥浆
3.凝结时间 • 初凝时间（t初）－水泥开始加水拌和
至水泥浆开始失去可塑性所需的时间。 • 终凝时间（t终） －水泥开始加水拌和
11.2 水硬性胶凝材料
内容提要： 主要介绍硅酸盐水泥的熟料矿物组成、
水化硬化机理、影响水化的因素；硅酸盐水 泥主要技术性质；水泥石的腐蚀和防止； 同时介绍了其它掺混合材的水泥和装饰水 泥的特性及应用，达到正确选择和使用水 泥的目的。
重点:水泥的性能和使用
水硬性胶凝材料系指既能在空气中硬化,又 能在潮湿介质或水中继续硬化,并不断增进其 强度的一类材料，如硅酸盐水泥、铝酸盐水 泥、硫铝酸盐水泥等。
7、 碱含量
• 碱(Na2O、K2O):<0.6%， 以Na2O＋0.658K2O计，超量造成碱骨料反
应破坏。 •主要在用于混凝土时，水泥中的碱与骨料中的 活性成分在潮湿环境下缓慢反应，生成膨胀性 物质，使混凝土开裂破坏。该反应非常缓慢， 可持续几年，几十年。
碱
碱骨料反应
骨 料—
反
应
引
起
的
错
位
六、 水泥石的腐蚀与防止
防止措施： 事先在空气中硬化成碳酸钙外壳，可防止溶出性侵蚀。