3无机胶凝材料详解
第3章无机胶凝材料
3
任务1
石灰
千锤万击出深山， 烈火焚烧若等闲。 粉身碎骨全不怕， 要留清白在人间。
(明) 于谦
4
一、石灰的生产
（一）、石灰的生产
温度过低时 欠火石灰 煅烧石灰石 或白垩,内 含CaCO3 温度在900℃左右时 温度过高时 正火石灰
碳酸钙没有完全 分解，降低了生 石灰的产量
因煅烧温度过高使粘土杂质 融化并包裹石灰，从而延缓 石灰的熟化，导致已硬化的 砂浆产生鼓泡、崩裂等现象
46
建筑石膏的应用
纸面石膏条板
石膏空心条板
47
纸面石膏板与龙骨组成轻质墙体：美国，70％以上的 民用住宅内隔墙 轻钢龙骨石膏板墙体体系(简称QST)具有以下优点： (1)质轻，强度较高。 (2)尺寸稳定。 (3)抗震性好。 (4)自动调湿性好。 (5)装饰方便。 (6)占地面积少。 (7)便于管道及电线等埋设。 (8)施工简便，进度快。 艺术装饰石膏制品：石膏注模成型
自热式米饭
3.1 石灰
石灰砂浆的裂纹
观察与讨论
请观察下图 A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并 讨论其成因。
石灰砂浆A
石灰砂浆B
讨论
工程实例 1
某工地购进一批块状生石灰，作为材料员，你如 何对石灰的品质进行检验？
过程： 1、首先观察颜色，如果颜色为深褐色则可判断为过火石灰。 2、如果颜色为白色，则用小锤将块状生石灰砸开，观察是 否有硬心，如有则为欠火石灰。 3、如无硬心，为白色疏松块状固体，则为优质生石灰。
• （3）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
3 无机胶凝材料
硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧 化钙晶体。 该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土 强度的发展起关键作用。水化热释放缓慢。
2CaO· SiO2+H2O 3CaO· 2SiO2· 3H2O+Ca(OH)2
铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。 该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。 如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现 象，水泥将无法正常使用。 通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问 题的发生。
气硬性胶凝材料
于成龙 建筑工程学院 2014.3
1、分类
胶凝材料
有机材料 气硬性 胶凝材料
沥青
无机材料
合成材料-胶粘剂
石膏石灰和水玻璃 水泥 水硬性 胶凝材料
2．概念
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。
2、性质（特点）
凝结硬化快、强度低 浆体可塑性好（保水性好） 体积收缩大 耐水性差
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应用
—生石灰粉、熟石灰粉、石灰膏 ①加水→石灰浆、石灰乳使用可提高石灰 的利用率、缩短陈伏期、操作简便 ②硅酸盐制品：如灰砂砖、生石灰粉+砂+ 水→（经拌）陈伏→加压→成型→压蒸 ③碳化石灰板 ④作无熟料水泥等（生石灰粉+活性混合 料+石膏）
建筑石膏
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石膏的凝结与硬化
1、水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的 过程。
1 3 CaSO 4 H 2O H 2O CaSO 4 2 H 2 O 2 2
什么是无机胶凝材料
什么是无机胶凝材料无机胶凝材料是指以矿物和无机物质为主要原料，通过化学反应制得的具有胶凝性能的材料。
它们在建筑材料领域具有重要的应用价值，被广泛用于水泥、混凝土、砂浆等材料的生产和加工中。
无机胶凝材料的种类繁多，包括水泥、石膏、石灰等，它们各自具有独特的特性和用途。
本文将对无机胶凝材料的定义、分类、特性以及应用进行详细介绍。
无机胶凝材料主要包括水泥、石膏和石灰。
水泥是一种常用的无机胶凝材料，主要用于混凝土、砂浆、砌块、砖、瓦等建筑材料的生产。
它具有胶凝性强、硬化速度快、抗压强度高的特点，是现代建筑工程中不可或缺的材料。
石膏是另一种常见的无机胶凝材料，主要用于石膏板、石膏线条、石膏装饰等领域。
它具有耐火性好、隔热性能优异的特点，被广泛应用于建筑装饰领域。
石灰是传统的无机胶凝材料，主要用于生产石灰砂浆、石灰混凝土等材料。
它具有吸湿性强、透气性好的特点，是古代建筑中常用的材料。
无机胶凝材料具有很强的胶凝性能，可以在一定的水和空气条件下，通过化学反应形成坚固的胶凝体。
它们在建筑材料中起着粘结、硬化、耐久等重要作用。
水泥在混凝土中起到粘结骨料的作用，使混凝土具有一定的强度和耐久性；石膏在石膏板中起到胶凝和硬化的作用，使石膏板具有一定的强度和平整度；石灰在石灰砂浆中起到胶凝和粘结的作用，使石灰砂浆具有一定的强度和耐久性。
无机胶凝材料在建筑材料中有着广泛的应用。
水泥混凝土被广泛应用于房屋建筑、道路铺设、桥梁工程等领域，它具有强度高、耐久性好、施工方便等优点；石膏制品被广泛应用于室内装饰、建筑装饰、艺术雕塑等领域，它具有质轻、隔热、隔音等优点；石灰制品被广泛应用于古建筑修复、文物保护等领域，它具有透气、吸湿、抗霉等优点。
综上所述，无机胶凝材料是建筑材料中不可或缺的一部分，它们在建筑领域发挥着重要的作用。
通过对无机胶凝材料的了解，可以更好地选择和使用建筑材料，为建筑工程的质量和安全保驾护航。
希望本文对无机胶凝材料有所了解的读者有所帮助，谢谢阅读！。
无机胶凝材料
常用水泥的技术要求
1.细度
细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒愈细，与水起反应的表面积就愈大，水化较快且较完全，因而凝结 硬化快，早期强度高，但早期放热量和硬化收缩较大，且成本较高，储存期较短。因此，水泥的细度应适中。
2.凝结时间
水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间； 终凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的凝结时间在施工中具 有重要意义。为了保证有足够的时间在初凝之前完成混凝土的搅拌、运输和浇捣及砂浆的粉刷、砌筑等施工工序， 初凝时间不宜过短；为使混凝土、砂浆能尽快地硬化达到一定的强度，以利于下道工序及早进行，终凝时间也不 宜过长。国家标准规定，六大常用水泥的初凝时间均不得短于45min，硅酸盐水泥的终凝时间不得长于6.5h，其 他五类常用水泥的终凝时间不得长于10h 。
无机胶凝材料
建筑材料
01 简介
03 分类 05 性能
目录
02 历史 04 发展
基本信息
无机胶凝材料（ inorganic cementing material）建筑材料中，凡是自身经过一系列物理、化学作用，或 与其他物质（如水等）混合后一起经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒材料（如 砂、石等）或块、片状材料（如砖、石块等）胶结成整体的物质，称为胶凝材料。
3-无机胶凝材料(水硬性)
由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很
快凝结，为使工程使用时有足够的操 作时间，水泥中加入了适量的石膏。 水泥加入石膏后，一旦铝酸三钙开始 水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生 成针状的钙矾石。钙矾石很难溶解于 水，可以形成一层保护膜覆盖在水泥 颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的 水化，阻止了水泥颗粒表面水化产物 的向外扩散，降低了水泥的水化速度， 使水泥的初凝时间得以延缓。
（２）硅酸二钙 硅酸二钙的化学成分为 2ＣaＯ· ＳiＯ 2 ，其简写为C2S， 约占水泥熟料总量的15％～37％。 硅酸二钙遇水后反应较慢，水化 热也较低。它不影响水泥的凝结， 对水泥的后期强度起主要作用。
（３）铝酸三钙
铝酸三钙的化学成分是３CaO· 2O3 ， Al 其简写为C3Ａ，约占水泥熟料总量的7～ 15％。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的 热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝 结起主导作用，但其水化产物强度较低， 主要对水泥的早期强度有所贡献。
（４）体积安定性 水泥浆体硬化后体积变化的均匀性称为
水泥的体积安定性。即水泥硬化浆体能 保持一定形状，不开裂，不变形，不溃 散的性质。体积安定性不良的水泥应作 废品处理，不得应用于工程中，否则将 导致严重后果。
导致水泥安定性不良的主要原因一般是由于熟料 中的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多等 原因造成的，其中游离氧化钙是一种最为常见， 影响也是最严重的因素。熟料中所含游离氧化钙 或氧化镁都是过烧的，结构致密，水化很慢。加 之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经 硬化后才进行熟化，生成六方板状的 Ca（OH） 2 晶体，这时体积膨胀９７％以上， 从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。 当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石 膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大 约1.5倍，从而导致水泥石开裂。 国家标准规定．水泥的体积安定性用雷氏法或试 饼沸煮法检验。
3 无机胶凝材料
在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。 在常温下不存在
Alana
Central South University of Forestry & Technology
二、建筑石膏的凝结硬化
建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：
CaSO4·0.5H2O + 1.5 H2O = CaSO4·2H2O
Alana
Central South University of Forestry & Technology
四、石灰的应用
配制石灰砂浆和石灰乳； 配制三合土和灰土； 制作碳化石灰板； 生产硅酸盐制品； 生产无熟料水泥。
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Central South University of Forestry & Technology
Alana
Central South University of Forestry & Technology
四、石灰的应用
分析: 有Ａ.Ｂ两种钙质生石灰，其中有关指标如下。请分析Ａ.Ｂ两 石灰生产及其性能的差别？
——
Ａ石灰
Ｂ石灰
未消化残渣含量(5mm圆孔 筛筛余量)
16%
16%
CO2含量
10%
2%
分析: 在维修古建筑时，发现古建筑中石灰砂浆坚硬，强度较 高。有人认为是古代生产的石灰质量优于现代石灰。此观点对 否？为什么？ 答:错误。因为石灰的硬化包括干燥结晶硬化过程及碳化过程。 但由于碳化作用是一个很缓慢的过程，表层生成的CaCO3膜层 阻碍空气中CБайду номын сангаас2的渗入，此过程相当漫长。古建筑所用的石灰 年代久远，碳化过程较充分，故其强度较高。
无机胶凝材料
第4章无机胶凝材料工程中将能够把散粒材料或块状材料粘结成一个整体的材料称为胶凝材料。
按化学成分，将胶凝材料分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。
无机胶凝制品的特点是造价低、原料来源广及防火、防水、防潮、隔热、吸音等性能较好，同时生产工艺简单，因此国内外无机矿物装饰材料的发展很快，产量很高，新的品种也在不断出现。
4.1 无机胶凝材料原料简介无机胶凝材料按硬化条件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，也只能在空气中保持和发展其强度，即气硬性胶凝材料的耐水性差，不宜用于潮湿环境；水硬性胶凝材料则既能在空气中硬化，又能在水中更好地硬化，并保持和发展其强度，即水硬性胶凝材料的耐水性好，可用于潮湿环境或水中。
常用的气硬性胶凝材料有石膏、石灰、水玻璃、镁质胶凝材料等，常用的水硬性胶凝材料统称为水泥。
4.1.1气硬性胶凝材料能在空气中硬化,并能长久保持强度或继续提高强度的材料称为气硬性胶凝材料,其主要有以下几种:4.1.1.1石灰膏自然界中的石灰是经石灰石(CaCO3)煅烧生产出生石膏并放出大量CO2气体,生石灰不能直接使用,必须加水熟化过滤,并在沉淀中沉淀熟化过滤而成。
一般用孔径3mm×3mm的筛过滤.其熟化时间一般不少于是15天(常温下),用于罩面的不少于30天.使用时,石灰膏内不得含有未熟化的颗粒和杂质。
为了防止石灰膏的干燥、冻结、风化、干硬,应在沉淀池石灰膏上面保留一层水来保护。
主要化学反应式如下：CaCO3→ CaO + CO2CaO + H2O → Ca(OH)2Ca(OH)2 + CO2→ CaCO3+ H2O4.1.1.2 石膏把生石灰膏在某些方面100～190℃的温度下煅烧成熟石膏,再经过磨细后成的粉物,称为“建筑石膏”,简称“石膏”。
石膏适用于室内装饰以及隔热保温、吸音和防火等饰面,在建筑工程中,常用的石膏主要有建筑石膏、模型石膏、粉刷石膏和高硬石膏等四种。
《无机胶凝材》课件
04
无机胶凝材料的应用
建筑工程
混凝土
广泛应用于住宅、办公楼、商业中心 等建筑物的建设，具有抗压、抗弯、 耐久性好等特点。
砂浆
用于砌筑、抹灰等，具有良好的粘结 性和耐久性。
道路工程
水泥混凝土路面
用于城市道路、高速公路等，具有耐磨、防滑、抗压等特点 。
沥青混凝土路面
适用于各种气候和交通条件，具有良好的弹性和耐久性。
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特性
无机胶凝材料具有较好的耐久性、耐 火性、耐腐蚀性和环保性，广泛用于 建筑、道路、水利等领域。
分类
水泥类
石灰类
以水泥为主要成分，是最常见的无机胶凝 材料之一，具有强度高、硬化快、成本低 等优点。
以石灰为主要成分，具有原料丰富、成本 低、硬化慢等特点，但硬化后强度较低。
石膏类
镁质胶凝材料
以石膏为主要成分，具有硬化慢、硬化后 体积稳定、防火性能好等特点，但耐水性 较差。
无机胶凝材料的耐磨性是指在长期使用过程中抵抗磨损的能力，耐 久性则是指材料在各种环境因素下保持其性能的能力。
03
无机胶凝材料的制备与生 产
制备方法
烧结法
通过高温烧结原料，使其发生 物理和化学变化，形成致密的
结构。
水热法
在高压水环境下，使原料发生 溶解、结晶等反应，形成无机 胶凝材料。
化学沉淀法
通过化学反应使溶液中的离子 形成沉淀，经过滤、干燥等工 艺制备无机胶凝材料。
以氧化镁和氯化镁为主要成分，具有较高 的抗压、抗拉和耐火性能，广泛用于高层 建筑、大跨度结构等领域。
02
无机胶凝材料的性质
物理性质
颜色与外观
无机胶凝材料通常呈现为粉末状 、颗粒状或块状，颜色因材料种 类而异，如水泥多为灰色或白色 。
无机胶凝材料
无机胶凝材料无机胶凝材料是指以水泥、石灰、石膏等为主要原料，通过水化反应形成胶凝物质，然后与砂、石料等骨料混合，最终形成各种混凝土和砂浆材料的一类材料。
无机胶凝材料在建筑工程中起着至关重要的作用，广泛应用于房屋建筑、桥梁、隧道、水利工程等各个领域。
本文将对无机胶凝材料的种类、特点及应用进行介绍。
无机胶凝材料主要包括水泥、石膏和石灰。
水泥是一种常用的无机胶凝材料，主要用于制作混凝土和砂浆。
水泥的种类繁多，常见的有普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、石灰负荷水泥等。
石膏是另一种重要的无机胶凝材料，主要用于制作石膏板、石膏砂浆等建筑材料。
石灰也是常见的无机胶凝材料，主要用于制作砂浆和粉刷材料。
无机胶凝材料具有许多优点。
首先，它们具有较高的强度和耐久性，能够满足建筑物在使用过程中的各种力学要求。
其次，它们具有较好的耐火性能，能够在高温环境下保持稳定的性能。
此外，无机胶凝材料还具有较好的抗腐蚀性能，能够在潮湿、酸碱环境下保持稳定的性能。
最后，无机胶凝材料的成本相对较低，生产工艺简单，容易操作。
在建筑工程中，无机胶凝材料有着广泛的应用。
首先，它们常用于制作混凝土，用于建筑物的结构部件，如框架、柱、梁等。
其次，无机胶凝材料还常用于制作砂浆，用于砌筑墙体、抹灰、瓷砖铺贴等。
此外，无机胶凝材料还常用于制作各种建筑装饰材料，如石膏线条、水泥制品等。
总的来说，无机胶凝材料是建筑工程中不可或缺的重要材料，具有较高的强度、耐久性和耐火性能，广泛应用于各种建筑结构和装饰材料中。
随着建筑技术的不断发展，无机胶凝材料的种类和性能也在不断提升，为建筑工程的发展提供了有力支持。
希望本文对无机胶凝材料有所了解的读者能够有所帮助。
无机胶凝材料的成分与作用原理
无机胶凝材料的成分与作用原理一、引言无机胶凝材料是指以无机物为主要成分的胶凝材料，包括水泥、石膏、石灰等。
无机胶凝材料是现代建筑中最常用的材料之一，其主要作用是固化混凝土、砌块等建筑材料，以增强建筑的强度和耐久性。
本文将详细介绍无机胶凝材料的成分及作用原理。
二、无机胶凝材料的成分1. 水泥水泥是指混合熟料、石膏和适量掺合料在水中按一定比例制成的胶凝材料。
其主要成分为硅酸盐矿物（如硅酸钙、硅酸铝等）和石灰石。
水泥的化学成分和物理性能决定了其在混凝土中的作用。
2. 石膏石膏是以石膏矿石为原料，经过高温煅烧和粉碎加工而得到的一种无机胶凝材料。
石膏的主要成分是硫酸钙，其水化产物为石膏水和硬石膏。
3. 石灰石灰是指将石灰石经过高温煅烧得到的一种无机胶凝材料。
石灰的主要成分是氧化钙和氧化镁，其水化产物为氢氧化钙。
三、无机胶凝材料的作用原理1. 水泥的作用原理水泥的主要作用是通过水化反应生成硬化物质，即水泥石。
水泥石中的主要成分是硅酸钙凝胶和水化硅酸铝凝胶，其强度和硬度均较高。
水泥的水化反应分为两个阶段：初期水化和后期水化。
初期水化主要是水泥中的硅酸盐矿物与水发生反应，生成硅酸钙凝胶和水化硅酸铝凝胶。
后期水化是指水泥在长时间内与水发生反应，生成更加稳定的硬化产物。
2. 石膏的作用原理石膏的主要作用是加速水泥的硬化过程，同时改善混凝土的加工性能。
石膏能够与水泥中的硫酸钙反应生成硬石膏，并释放出大量的热量。
这些热量能够促进水泥的水化反应，并缩短水泥的硬化时间。
此外，石膏还能够改善混凝土的流动性和减少空隙率，从而提高混凝土的密实度和强度。
3. 石灰的作用原理石灰的主要作用是促进混凝土中的碳酸盐反应，进而生成较为稳定的碳酸盐骨架。
此外，石灰还能够与水泥中的部分硅酸铝矿物反应，生成氢氧化钙和水化硅酸铝凝胶，从而增加混凝土的强度和耐久性。
四、总结无机胶凝材料是现代建筑中最常用的材料之一，其主要成分为水泥、石膏和石灰。
这些材料通过水化反应生成硬化物质，进而固化混凝土、砌块等建筑材料，以增强建筑的强度和耐久性。
建筑材料-3 无机胶凝材料
欠火石灰
过火石灰
三、无机胶凝材料
工业化石灰窑厂及生产工艺流程
生石灰中除了主要成分氧化钙外，还含有一定量的氧化镁。 MgCO3==MgO + CO2
当生石灰中MgO含量≤5%时，称为钙质生石灰；当生石灰中MgO含量＞
5%时，称为镁质生石灰。同等级的钙质生石灰质量优于镁质生石灰。
三、无机胶凝材料
3.1.2 石灰的熟化
124℃条件下压蒸（1.3大气压）加热可产生α型建筑石膏：
1 1 CaSO 4 2 H 2O 124 CaSO H O 1 H 2O 4 2 C压蒸 2 2
（二水石膏） （α型半水石膏） α型半水石膏与β型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积较小， 强度高，因此又称为高强石膏。在土木过程中，常用的石膏胶凝材料主要 是建筑石膏。
三、无机胶凝材料
3.1.3 石灰的硬化
石灰浆体能在空气中逐渐凝结硬化，主要由结晶和碳化两个同时作用 的过程来完成。
结晶作用是指石灰浆体中的游离水分蒸发，使Ca(OH)2从饱和溶液中不
断结晶析出，使其逐渐失去塑性，并凝结硬化产生强度的过程。结晶作用 主要发生在石灰工程的内部。
碳化作用是指Ca(OH)2 与空气中的CO2化合反应，形成自身强度较高的
三、无机胶凝材料
3.2.２ 建筑石膏的凝结硬化
建筑石膏凝结硬化机理主要是半水石膏与水反应还原成二水石膏，其
反应式为：
1 1 CaSO 4 H 2 O 1 H 2 O CaSO 4 2 H 2 O 2 2
石膏的凝结硬化是复杂连续的溶解、水化、胶化与结晶的物理化学变 化过程。建筑石膏加水后很快达到饱和溶液而分解出溶解度低的二水石膏 胶体。由于二水石膏的析出，半水石膏溶液转变成非饱和状态，又有新的 半水石膏溶解，继续重复水化和胶化过程。随着析出二水石膏胶体的不断 增多，彼此互相联结，使石膏具有强度。同时，溶液中的游离水分不断减 少，结晶体之间的摩擦力、粘结力逐渐增大，石膏强度也随之增加，最后 成为坚硬的固体。
CDP--3无机胶凝材料解析
粉 煤 灰 硅 酸 盐 水 泥
复 合 硅 酸 盐 水 泥
School of Architectural and Civil Engineering Anhui University of Technology
掺混合材水泥的代号
水泥品种 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥 组成特点 6％～20％的混合材 20～70％矿渣 20～50％火山灰 20～40％粉煤灰 20～50％两种混合材 代号 P ·O P ·S P ·P P ·F P ·C
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 Alite 较快
20
含 (mass%) 矿量 物 式
3CaO· SiO2 37~60 2CaO· SiO2 15~37 3CaO· Al2O3 7~15 4CaO· Al2O3· Fe2O3 10~18
大C3S
Ca3SiO5中 较高
10 Belite 慢 0
水泥颗粒的结构
水泥颗粒宏观形貌
水泥熟料颗粒细观形貌
School of Architectural and Civil Engineering Anhui University of Technology
水泥熟料矿物微观结构
硅酸盐水泥的品种及矿物含量
A
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 f-CaO SO3 C3S C2S C3A C4AF 66 21 7 3 1 2 48 24 13 9
熟料：主要胶凝物质，能水化硬化； 石膏：调节水泥的凝结时间； 混合材： 调节水泥的强度等级；
降低水泥成本
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无机胶凝材料胶凝材料气硬性胶凝材料
力学性能表现
抗压强度
气硬性胶凝材料具有较高 的抗压强度，能承受较大 的压力而不破裂。
抗拉强度
与抗压强度相比，抗拉强 度较低，但可通过添加增 强材料等方式进行改善。
粘结力
此类材料具有较强的粘结 久性及稳定性
耐候性
气硬性胶凝材料具有较好的耐候 性，能在恶劣的气候条件下保持
无机胶凝材料胶凝材料气硬性胶凝 材料
contents
目录
• 无机胶凝材料概述 • 气硬性胶凝材料特性 • 制备工艺与设备介绍 • 应用案例分析 • 环境影响与可持续发展策略 • 质量检测标准与方法 • 总结与展望
01 无机胶凝材料概述
定义与分类
定义
无机胶凝材料是指在物理、化学作用 下，能从浆体变成坚固的石状体，并 能胶结其他物料，制成有一定机械强 度的复合固体的无机物质。
生产工艺与设备
分析生产工艺流程中可能产生的环境污染物，如 废气、废水、废渣等，并评估生产设备的能效水 平和环保性能。
产品性能与应用
考虑无机胶凝材料在使用过程中的环境性能，如 耐久性、环保性、节能性等，以及在不同应用场 景下的环境影响。
废弃物处理和资源回收利用方案
废弃物分类与处理
针对无机胶凝材料生产过程中产生的废弃物，制定合理的分类、处 理和处置方案，以减少对环境的污染和危害。
生产工艺流程梳理
配料与混合
冷却与粉磨
按照一定比例将各种原料进行配料， 并通过混合设备使其均匀混合。
将煅烧后的熟料进行冷却，然后进行 粉磨，得到所需细度的无机胶凝材料。
煅烧与反应
在高温下，原料中的化学成分发生反 应，生成具有胶凝性质的无机化合物。
关键设备功能及作用
破碎设备
用于将原料破碎成一定 粒度的颗粒，便于后续
单元3 无机胶凝材料(石灰、石膏)
• 石灰的硬化
石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进 行的过程来完成的： ➢ 石灰浆的干燥硬化（结晶作用） 滞流在孔隙自由水蒸发或被周围砌体吸收，使石灰 粒子密实，蒸发后使Ca(OH)2溶液饱和，析出结晶，数 量少，强度不高（缓慢）
Ca(OH )2 nH 2O 晶化 Ca(OH )2 nH 2O
因煅烧温度过高或者时间过长，孔隙率减 小，表观密度增大，结构致密，表面常被 熔融的黏土杂质形成的玻璃物质包裹，因 此过火石灰的熟化十分缓慢，导致已硬化 的砂浆产生鼓泡、崩裂等现象
工程实例 1
某工地购进一批块状生石灰，作为材料员， 你如何对石灰的品质进行检验？
过程： 1、首先观察颜色，如果颜色为深褐色则可判断为过火石 灰。 2、如果颜色为白色，则用小锤将块状生石灰砸开，观察 是
水硬性胶凝材料
各种水泥
➢气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能 在空气中保材或发展其强度。
➢水硬性不仅在空气中，而且能更好的在水中 硬化，并保持、发展其强度。
石灰
水泥
第二节 石灰
• 石灰的早期发现与应用
➢ 考古学家认为，石灰石烧成石灰是偶然发现。其中有 些石块受热失去强度，遇水后裂为白色粉末（应用生 石灰却需要一定知识才行）。
二、石灰的消化和硬化
• 石灰的消化 烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其
“消化”成为“消石灰”，这一过程亦称 “熟化”，故消石灰亦称“熟石灰” 。
CaO H2O Ca(OH )2 64.9KJ / mol
➢目的：使生石灰具有粘性和塑性。 ➢特点：①放热和膨胀（1～2.5倍）
②理论加水<实际加水量(24.3%<70%)
故灰土与三合土具有较高的强度和抗水性，广 泛应用于建筑物基础垫层，道路垫层与游泳池的抗 渗工程。
第三章 无机胶凝材料-石灰
石灰的存在形成
块状生石灰 ——煅烧直接获得 煅烧直接获得 生石灰粉 消石灰粉 ——块状生石灰磨细 块状生石灰磨细 ——生石灰消解 生石灰消解
CaO
石灰膏/ 生石灰+ 石灰膏/乳 ——生石灰+过量水 生石灰
Ca(OH)2
2.1.2 石灰的熟化与硬化
1.石灰的熟化 石灰的熟化 工地上使用石灰时，通常将生石灰加 水，使之消解为消（熟）石灰—氢氧 化钙，这个过程称为石灰的消化，又 称熟化：
2.1
石灰
2.1.1 石灰的生产及分类
石灰的来源之一是某些工业副产品。 石灰的来源之一是某些工业副产品。如： Ca（OH） CaC2＋2H2O＝C2H2↑＋Ca（OH）2
生产石灰的原料为石灰石、 生产石灰的原料为石灰石、白云质石灰 石或其他含碳酸钙为主的天然原料。 石或其他含碳酸钙为主的天然原料。
磨细成生石灰粉石灰膏用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆稀释成石灰乳石灰水涂料用于内墙和平顶刷白生石灰粉磨细生石灰粉用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆配制无熟料水泥石灰矿渣水泥石灰粉煤灰水泥石灰火山灰水泥等制作硅酸盐制品如灰砂砖等制作碳化制品如碳化石灰空心板用于石灰土灰土和三合土消石灰粉制作硅酸盐制品用于石灰土石灰粘土和三合土1石灰乳和石灰砂浆将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释成为石灰乳是一种廉价的涂料主要用于内墙和天棚刷白增加室内美观和亮度
CaO＋H2O → Ca(OH)2＋64.9 kJ ＋
熟化时体积增大1～ 倍 熟化时体积增大 ～2.5倍。
为了消除过火石灰的危害， 为了消除过火石灰的危害，石灰膏在使 用之前应进行陈伏。陈伏是指石灰乳（ 用之前应进行陈伏。陈伏是指石灰乳（或石 是指石灰乳 灰膏）在储灰坑中放置14d以上的过程。 灰膏）在储灰坑中放置14d以上的过程。 14d以上的过程 陈伏期间，石灰膏表面应保有一层水分， 陈伏期间，石灰膏表面应保有一层水分， 使其与空气隔绝，以免碳化。 使其与空气隔绝，以免碳化。
无机胶凝材料
无机胶凝材料无机胶凝材料是指以无机物为主要原料，通过物理或化学方法，在一定温度、湿度和时间条件下凝结硬化而成的材料。
无机胶凝材料主要包括水泥、石灰、石膏等，广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域。
本文将就无机胶凝材料的特点、分类、应用及发展前景进行探讨。
无机胶凝材料的特点。
无机胶凝材料具有抗压强度高、耐久性好、耐火性能优良等特点。
其中，水泥是一种常见的无机胶凝材料，其抗压强度高，广泛应用于混凝土、砂浆等材料中。
石灰是另一种无机胶凝材料，具有较好的耐久性，常用于建筑涂料、石灰石膏制品等领域。
石膏则以其耐火性能优良而被广泛应用于建筑防火材料中。
无机胶凝材料的分类。
根据材料的原料和制备工艺，无机胶凝材料可以分为水泥、石灰、石膏等不同类型。
水泥又可分为硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥等多种类型。
石灰主要包括生石灰、水石灰和空气钙石灰。
石膏则分为建筑石膏和工业石膏等。
每种无机胶凝材料都有其特定的用途和特点。
无机胶凝材料的应用。
无机胶凝材料在建筑领域有着广泛的应用。
水泥常用于混凝土、砂浆、砌块等建筑材料中，是建筑业中不可或缺的材料。
石灰广泛应用于建筑装饰、石灰石膏制品等领域。
石膏则常用于建筑防火材料、模具材料等。
此外，无机胶凝材料还在道路、桥梁、隧道等领域有着重要的应用价值。
无机胶凝材料的发展前景。
随着建筑业的发展和技术的进步，无机胶凝材料的应用范围将进一步扩大。
同时，人们对建筑材料的环保性、耐久性等要求也在不断提高，这将促进无机胶凝材料的技术改进和创新。
未来，无机胶凝材料有望在建筑、交通等领域发挥更加重要的作用。
总结。
无机胶凝材料具有抗压强度高、耐久性好、耐火性能优良等特点，主要包括水泥、石灰、石膏等类型。
它们在建筑、道路、桥梁等领域有着广泛的应用价值，并且在未来有着良好的发展前景。
因此，无机胶凝材料在现代社会中扮演着重要的角色，对于促进建筑业的发展和提高建筑质量具有重要意义。
3-无机胶凝材料汇总
煅烧过程的发生的反应： 500~800℃，粘土质原料脱水分解为无定形的Al2O3和SiO2；600℃以后，石灰中的CaCO3开始分解；800℃以下生产CA（CaO·Al2O3),C2S也开始形成。 800~900℃，C12S7开始形成。 900~1100℃，C2AS形成，随后又重新分解。C3A与C4AF开始形成。 1100~1200℃，大量形成C3A和C4AF，C2S生生成量达到最大。 1260~1300℃，水泥生料开始熔融，并出现液相，C2S吸收CaO生成C3S。 1300~1450℃，C2A和C4AF呈熔融状态，产生的液相把CaO和部分C2S溶解于其中，在此液相中，C2S吸收CaO 形成C3S。这一过程是煅烧水泥的关键，必须有足够的时间使生成的C3S的反应完全，否则游离CaＯ过多将影响水泥的安定性。
3.1.2 白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥 白色硅酸盐水泥简称白水泥，是以硅酸钙为主要成分，并大量减少氧化铁等着色化合物的熟料，加入适量的石膏，磨细制成的白色水硬性胶凝材料。磨制水泥时允许加入不超过水泥质量5％的石灰石或窑灰（白度J70％）作多为外加物，水泥粉磨时允许加入不损害水泥性能的助磨剂，加入量不得超过水泥质量的l％。 白色硅酸盐水泥熟料生产时严格控制着色物质（如氧化铁、氧化锰、氧化钛、氧化铬等），银烧时通常采用天然气、重油或煤气，不使用煤，粉磨水泥时采用硅质石材或坚硬的白色陶瓷作。材板及研磨体，所以白水泥价格贵。白水泥的技术性质要求有： （1）细度：白水泥的细度是0.080mm方孔筛筛余不得超过10％。 （2）凝结时间：白水泥的初凝时间不得早于4smin，终凝时不得迟于2h。 （3）强度标号：白水泥有325、425、525、625四个标号，各龄期的强度值不得低于表的规定。
3.2.4 镁质胶凝材料硬化强度与抗水性 用氯化镁溶液调制的镁质胶凝材料硬化体的结构：多相多孔结构。 特点： 在干燥条件下，具有硬化快，强度高的特点。 抗水性差——掺入外加剂，少量的水溶性树脂可提高抗水性。
无机胶凝材料
无机胶凝材料的综述1．1 无机胶凝材料的定义、分类、特点凡是自身经过一系列物理、化学作用，或与其他物质(如水等)混合后一起经过一系列物理、化学作用，能由桨体变成坚硬的固体，并能将散粒材料(如砂、石等)或块、片状材料(如砖、石块等)胶结成整体的物质，称为胶凝材料。
胶凝材料按共化学组成，可分为有机胶凝材料(如沥青、树脂等)与无机胶凝材料(如石灰、水泥等)。
无机胶凝材料又称矿物胶凝材料，它根据硬化条件可分为气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料。
气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并旦只能在空气中保持或发展其强度，如石膏、石灰等；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度，如水泥。
无机凝胶材料的特点：①原料丰富，生产成本低；②耐久性好，适应性强③耐火性好；④维护成本低；⑤组合或复合其它材料的能力强；⑥可有效的利用废渣。
1.2 水泥在基建领域内，水泥、钢材和木材并列为三大建筑材料。
水泥是无机胶凝材料中产量最大、最重要的一种，是国民经济中的一种重要物资，也是反映国家境界实力强弱和科技水平高低的重要产品之一。
水泥的分类：（1）按水泥的化学成分分类：硅酸盐系；铝酸盐系；硫铝酸盐系；磷酸盐系。
（2）按混合方法分类：一般水泥；快硬高强水泥；水工水泥及耐侵蚀水泥；膨胀水泥；油井水泥及耐高温水泥；装饰水泥；地方性水泥。
1.3 硅酸盐水泥硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
1.3.1 硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产技术：“两磨一烧”1）生料的配制与磨细；2）将生料经煅烧使之部分熔融形成熟料；3）将熟料与适量石膏共同磨细称为硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥熟料的主要成分：硅酸三钙（C3S）;硅酸二钙（C2S）;铁铝酸四钙（C4AF）；铝酸三钙（C3A），它们主要由氧化钙（CaO）、氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）和氧化铁（Fe2O3）等氧化物在高温下相互作用而形成的。
原料中的杂质会给水泥质量带来损害。
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观察与讨论
石灰砂浆的裂纹
请观察下图A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂 纹有何差别，并讨论其成因。
石灰砂浆A
石灰砂浆B
讨论
硅酸盐水泥
• • • • 硅酸盐水泥的生产和矿物组成 硅酸盐水泥的水化及凝结硬化 硅酸盐水泥的技术性质 水泥石的腐蚀与防止
水泥具有以下优点，因此，在土木工程领 域得到广泛的应用。
气硬性胶凝材料
于成龙 建筑工程学院 2014.3
1、分类
胶凝材料
有机材料 气硬性 胶凝材料
沥青
无机材料
合成材料-胶粘剂
石膏石灰和水玻璃 水泥 水硬性 胶凝材料
2．概念
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。
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石膏的凝结与硬化
石膏的技术要求和性质
1、技术要求：建筑石膏按细度、强度和 凝结时间分为三级。 2、特点 ：
凝结硬化快 硬化制品的孔隙率大，体积密度小，保 温吸声性能好 具有一定的调温调湿性 凝固时体积微膨胀 防火性强 耐水性抗冻性差
建筑石膏的应用
1、室内抹灰和粉刷 2、石膏制品： 石膏板 小型石膏砌块 中型石膏（砌块）条块 装饰面板 隔声板
石灰的制备
• 根据石灰制备的温度和时间，生石灰可分 为两种： • 过火石灰 • 欠火石灰 • tem\time↑→过火石灰：粘土杂质熔融、 填充或包裹石灰表面→密实度高 →石灰 消解慢 • tem\time ↓→欠火石灰：CaCO3分解不足、 产率低。
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石灰的熟（消化）和硬化
1、生石灰的熟化（消化）： 熟石灰 反应： CaO H 2 O Ca(OH ) 2
2、性质（特点）
凝结硬化快、强度低 浆体可塑性好（保水性好） 体积收缩大 耐水性差
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应用
—生石灰粉、熟石灰粉、石灰膏 ①加水→石灰浆、石灰乳使用可提高石灰 的利用率、缩短陈伏期、操作简便 ②硅酸盐制品：如灰砂砖、生石灰粉+砂+ 水→（经拌）陈伏→加压→成型→压蒸 ③碳化石灰板 ④作无熟料水泥等（生石灰粉+活性混合 料+石膏）
熟石灰
Q
特点：①放热量大、快（1h放热是混凝土 1d放热量的9倍多） ②体积增大：1～2.5倍
石灰的熟（消化）和硬化
2、石灰的硬化： 石灰浆体在空气中逐渐硬化是由一下两个同 时进行的过程完成的：结晶作用和碳化作用。 结晶过程中产生Ca(OH)2，反应快。 在碳化过程中，Ca(OH)2吸收空气中的 CO2生成CaCO3，由内向外反应缓慢.
Limestone
Bleeding 1450℃
Clay
Grinding
Raw material
Clinker
Gypsum
Grinding
P Ⅰ P Ⅱ
Iron ore
水硬性
多样性
水泥的优点
与钢筋 粘结性好
低成本 可塑性
耐久性
工艺简单
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水泥按用途可分为通用水泥、专用水泥和特 性水泥。
通用水泥 专用水泥 • 硅酸盐水泥 • 砌筑水泥 • 普通硅酸盐水泥 • 油井水泥 • 矿渣硅酸盐水泥 • 火山灰质硅酸盐水泥 • 粉煤灰硅酸盐水泥 • 复合水泥 特性水泥 • 快硬水泥 • 膨胀水泥 • 抗硫酸盐水泥 • 中热水泥
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无机胶凝材料
• 气硬性无机胶凝材料 • 硅酸盐水泥 • 掺混合材料的硅酸盐水泥 • 其他水泥
气硬性无机胶凝材料
• • • • 石膏生产简介 石膏的凝结与硬化 石膏的技术要求和性质 建筑石膏的应用
石膏生产简介
建筑石膏： 1 以 CaSO 4 2 H 2O 为主要成分，不预加 任何外加剂的粉状胶 凝材料。
建筑石膏
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石膏的凝结与硬化
1、水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的 过程。
1 3 CaSO 4 H 2O H 2O CaSO 4 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。
Ca(OH ) CO nH O CaCO ( N 1) H O
2 2 2 3 2
2、石灰的硬化：
结晶 硬化过程
碳化
Ca(OH)2 结晶析出
主要变化
Ca(OH)2 结晶析出
内部反应快
特征
由表及里
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石灰的技术性质：
1、技术标准：
建筑生石灰（JC/T479-92）: CaO+MgO含量、CO2含量、未消化残渣量及产浆 量（L/kg）:钙质生石灰镁质生石灰各三等：优等 品、一等品和合格品。 建筑石灰粉（JC/T480-92）: CaO+MgO含量、CO2含量、组成分为钙质、镁质。 优等、一等及合格三个等级 建筑消石灰分（JC/T481-92）: CaO+MgO含量、游离水、体积安定性及细度、 钙质消石灰粉镁质及白云石消石灰粉：优等、一等、 合格三个等级
石膏的凝结与硬液中 的自由水 浆体变稠 摩擦力 粘结力
生成二水石膏用水 吸附水
水分蒸发
失去可塑性
石膏的凝结与硬化
3、硬化：失去可塑性浆体强度增加的过程。
石膏晶体数量增加， 晶体长大，彼此连生， 相互交错，形成结晶 网，产生强度。 以上三个过程是相互 交错，连续进行的。
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3.2 石膏
工程实例分析
（1）石膏饰条粘贴失效
（2）石膏制品发霉变形
石灰
石灰的制备 石灰的熟（消化）和硬化 石灰的技术性质 应用
Bac k
石灰的制备
CaCO3 MgCO3
1000～1100℃
CO2＋
CaO MgO
生石灰 根据MgO2的含量，生石灰分为两种： 钙质生石灰 MgO≤5％ 镁质生石灰 MgO≥5％
水泥按化学成分可分为硅酸盐水泥、铝酸 盐水泥和硫酸盐水泥。
硅酸盐水泥 一般工程
快硬、早强。主要用于紧急 抢修工程、早强工程、冬季 施工、抗蚀、抗冻等工程。
铝酸盐水泥
硫酸盐水泥
早强、膨胀。适用于抢修工 程、锚固和地下工程等。
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硅酸盐水泥的生产和矿物组成
熟 料
磨细 硅酸盐水泥
P.ⅠP.Ⅱ
硅酸盐水泥的生产简述及其矿物组成