胶凝材料学123章PPT课件
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第三章--胶凝材料(1)ppt课件(全)
0.4~2.0
0.4~2.0
0.4~2.0
体积安定性
合格 合格 — 合格 合格 — 合格 合格
—
0.90㎜筛筛余 细 /%，不大于
0
0
0.5
0
0
0.5
0
0
0.5
度
度 0.125㎜筛筛余 /% ，不大于
3
10
15
3
10
15
3
10
15
第三章 胶凝材料
（四） 石灰的技术性质
1.可塑性、保水性好 2.凝结硬化慢、强度低 3.体积收缩大 4.耐水性差 5.吸湿性强
2.3
2.0
第三章 胶凝材料
项目
表3-2 建筑生石灰粉的技术指标
钙质生石灰粉
镁质生石灰粉
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
CaO+ MgO含量/%，不小于
85
80
75
80
75
70
CO2含量/%，不大于
7
9
11
8
10
12
细 0.90㎜筛筛余ຫໍສະໝຸດ %，不大于 0.20.51.5
0.2
0.5
1.5
建筑石膏按产品名称、代号、等级及标准标号的顺序标记。 如等级为2.0的天然建筑石膏标记如下：建筑石膏N 2.0 GB/ T 9776-2008。
建筑石膏在运输与储存时，不得受潮和混入杂质。建筑石膏 自生产之日起，在正常运输与储存条件下，储存期为三个月。
第三章 胶凝材料
（四） 建筑石膏的技术性质
1.凝结硬化快 2.体积微膨胀、装饰性好 3.孔隙率大、质量轻 4.防火性好 5.隔热、吸声性好 6.具有一定的调温调湿性 7.可夹攻性好 8.耐水性和抗冻性差
胶凝材料学
石膏矿-二水石膏的结晶结构
二水石膏属单斜晶系
❖一般向a轴和c轴发展 形成 对{010}晶面发育的板状晶体
❖有时也只向c轴生长延长 形成拄状或针状晶体。
❖由于二水石膏的{010}晶面发 育好， {010}面解理完全，所 以在显微镜下常看到菱形薄 板状，柱板状或针状晶体。
石膏矿-二水石膏性质及特征
建筑石膏的性质、结构与特征
❖ 结晶形态分析-小角度X-ray分析
建筑石膏的性质、结构与特征
❖ 结晶形态分析-差热分析DSC
放 热
190℃吸热峰：半水石膏
Ⅲ 型硬石膏
230℃、370 ℃放热峰：Ⅲ 型硬石膏
Ⅱ型硬石膏
建筑石膏的性质、结构与特征
❖ 结晶形态分析- X-ray分析
谱线基本一致，但衍 射峰强度差异大
硬石膏 Ca[SO4] (Anhydrite)
化学组成: Ca[SO4]
结构特点: 正交晶系。晶体结构中, 在(100)和(010)面上 Ca2+和[SO4]2-分布成层，而在(001)面上[SO4]2-则成不平 整的层。Ca2+居于四个[SO4]2-之间而为八个O2-所包围， 配位数为8。每个O2-则与一个S6+和两个Ca2+相连接，故配 位为3。
❖β型一般为60—80％
强度
❖α型半水石膏的强度要高得多
❖原因：半水石膏完全水化所需要的水仅为18.6%,多 余的水分在石膏硬化体内留下大量的孔隙,使密实度 和强度大降低
❖降低半水石膏的需水量的措施：加入糖蜜（与石灰 混合使用））、亚硫酸酒精废液及水解血等稀释 剂）。
凝结时间，β型半水石膏的凝结时间更快。
❖ 石膏相的组成和晶型：
二水石膏CaSO4·2H2O
《胶凝材料》课件
其他领域的应用
环保领域
利用胶凝材料制作各种环保建材，如生态砖、生态水泥等，可用 于治理污染、修复生态等。
化工领域
用于制作耐酸碱、耐腐蚀的材料，如防腐涂料、耐酸砖等。
农业领域
利用胶凝材料制作农业灌溉渠道、水井等，提高农业用水的效率。
05 胶凝材料的环境影响与可 持续发展
胶凝材料的环境影响
资源消耗
胶凝材料的性能优化
添加物对性能的影
响
通过添加各种不同的添加剂，如 缓凝剂、减水剂、增强剂等，可 以改善胶凝材料的性能。
温度与压力的影响
温度和压力的变化也会对胶凝材 料的性能产生影响，因此在实际 应用中需要考虑到这些因素。
龄期与养护条件
龄期和养护条件对胶凝材料的性 能也有重要影响，需要合理控制 龄期和养护条件。
细度
细度是指胶凝材料的颗粒 大小，对胶凝材料的硬化 速度、强度和耐久性等有 影响。
硬化速度
胶凝材料在一定温度和湿 度条件下硬化的速度，是 影响其使用性能的重要因 素。
胶凝材料的力学性质
抗压强度
胶凝材料抵抗压力的能力，是衡 量其力学性能的重要指标。
抗拉强度
胶凝材料抵抗拉伸力的能力，对于 承受拉应力的结构物非常重要。
新型胶凝材料的开发
高性能混凝土
高性能混凝土是一种新型的胶凝材料，具有高强度、高耐久性等特 点，广泛应用于桥梁、高层建筑等领域。
绿色胶凝材料
绿色胶凝材料是一种环保型的胶凝材料，如利用工业废弃物制备的 混凝土掺合料等。
智能胶凝材料
智能胶凝材料是一种具有自适应性能的胶凝材料，如自修复混凝土 等。
04 胶凝材料的应用
1 2
节能减排
通过采用先进的生产技术和设备，降低能源消耗 和减少污染物排放，实现节能减排。
胶凝材料ppt课件
• 2、硬化（水化的结果）——水泥强度增 长的过程
• 硬化后的水泥石结构：未水化的水泥颗粒 、凝胶体、毛细孔隙网
• 水泥的水化反应是从颗粒表面逐渐深入到内层的 ，开始进行较快，随后由于水泥颗粒表层生成了 凝胶膜，水分渗入越来越困难，水化作用越来越 慢。
• 实践证实，完成水泥的水化和水解作用的全过程 ，需要几年、几十年时间。
子式、简写式。 • 2.写出硅酸盐水泥的主要水化产物及其分子
式和简式。 3.硅酸盐水泥中什么组分决定水泥早期强度 ？什么组分保证后期强度？什么组分凝结硬化 速度最快？
六、硅酸盐水泥的主要技术性质
（一）实际密度与堆积密度
（1）硅酸盐水泥的实际密度为3100 kg／m3～ 3200kg ／m3。 （2）硅酸盐水泥的堆积密度为1300 kg／m3～1600kg ／m3。 （二）细度
• （1）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱 和溶液中结晶。
• （2）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合 生成碳酸钙结晶，释放出水分并被蒸发。
• 碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧 化钙反应生成碳酸钙。这个作用不能在没有水分的全 干状态下进行。而且，碳化作用在长时间内只限于表 面，石灰浆硬化后，是由碳酸钙和氢氧化钙两种不同 的晶体组成。
• 二、 石 膏 • （一）石膏的原料与生产 • 1、原料：天然二水石膏、化工石膏等 • 2、生产（基于外部条件之差异，相应的品种也有差
别） • （二）石膏的水化与硬化 • 1、水化：
• CaSO4·1/2H2O+1.5H2O——CaSO4·2H2O • 2、硬化：随着水化的进行，浆体逐渐失去可塑性，
粉化后，搅拌成浆，通过6mm筛网过滤（除渣）， 流入淋灰坑内呈膏状材料。为保证石灰完全熟化， 石灰膏必须在坑中保存两星期以上，这个过程称为 “陈伏”。否则未熟化的颗粒，将混入砂浆中，有 碍工程质量。有条件时也可用机械淋制石灰膏。
• 硬化后的水泥石结构：未水化的水泥颗粒 、凝胶体、毛细孔隙网
• 水泥的水化反应是从颗粒表面逐渐深入到内层的 ，开始进行较快，随后由于水泥颗粒表层生成了 凝胶膜，水分渗入越来越困难，水化作用越来越 慢。
• 实践证实，完成水泥的水化和水解作用的全过程 ，需要几年、几十年时间。
子式、简写式。 • 2.写出硅酸盐水泥的主要水化产物及其分子
式和简式。 3.硅酸盐水泥中什么组分决定水泥早期强度 ？什么组分保证后期强度？什么组分凝结硬化 速度最快？
六、硅酸盐水泥的主要技术性质
（一）实际密度与堆积密度
（1）硅酸盐水泥的实际密度为3100 kg／m3～ 3200kg ／m3。 （2）硅酸盐水泥的堆积密度为1300 kg／m3～1600kg ／m3。 （二）细度
• （1）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱 和溶液中结晶。
• （2）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合 生成碳酸钙结晶，释放出水分并被蒸发。
• 碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧 化钙反应生成碳酸钙。这个作用不能在没有水分的全 干状态下进行。而且，碳化作用在长时间内只限于表 面，石灰浆硬化后，是由碳酸钙和氢氧化钙两种不同 的晶体组成。
• 二、 石 膏 • （一）石膏的原料与生产 • 1、原料：天然二水石膏、化工石膏等 • 2、生产（基于外部条件之差异，相应的品种也有差
别） • （二）石膏的水化与硬化 • 1、水化：
• CaSO4·1/2H2O+1.5H2O——CaSO4·2H2O • 2、硬化：随着水化的进行，浆体逐渐失去可塑性，
粉化后，搅拌成浆，通过6mm筛网过滤（除渣）， 流入淋灰坑内呈膏状材料。为保证石灰完全熟化， 石灰膏必须在坑中保存两星期以上，这个过程称为 “陈伏”。否则未熟化的颗粒，将混入砂浆中，有 碍工程质量。有条件时也可用机械淋制石灰膏。
无机胶凝材料教学课件PPT
➢公元前8世纪古希腊人就已使用石灰。罗马人用石灰砂浆 作为墙体砌筑材料。
➢古希腊人和古罗马人利用火山灰掺入石灰中制作砂浆，用 它砌筑的构筑物坚固耐久。这种胶凝材料曾延续使用了相当 长的一段历史时期，直到罗马水泥和波特兰水泥问世，才逐 渐被取代。
古埃及金字塔
3.1.4 胶凝材料的发展简史
(2) 石灰/石膏时代：
3.2 气硬性胶凝材料
石膏
3.2.1 制作石膏的原料种类
用于制造石膏胶凝材料的石膏有： ⑴ 天然二水石膏 ⑵ 化工石膏 ⑶ 天然无水石膏
3.2.1 制作石膏的原料种类
⑴ 天然二水石膏
生产石膏胶凝材料的主要原料。
纯净的天然二水石膏矿石（CaSO4·2H2O）呈无色透明或 白色，但常含各种杂质而呈灰、褐、黄、红或黑等颜色。
土窑
节能型石灰立窑——河北唐山丰南石源 冶金炉料公司（2002.5, 480t/d)
回转窑——武钢乌龙泉矿（600t/d）
气烧石灰竖窑——唐山三丰集团 4×140m3（2003.10）
为加快煅烧，煅烧温度常高达1000～1100℃
欠火石灰：温度太低或温度分布不均，CaCO3分解不完全； 过火石灰：温度太高，CaO结构致密，与水反应（水化）较慢； 正火石灰（Normally burnt lime）：质轻色匀，密度3.2g/cm3， 堆积表观密度800～1000kg/m3
本章主要内容
3.1 胶凝材料概述 3.2 气硬性胶凝材料(★) 3.3 硅酸盐水泥(★) 3.4 掺混合材料的硅酸盐水泥 3.5 其他水泥 本章练习题
本章要求
★掌握石膏、石灰及水玻璃等气硬性胶凝材料的硬 化机理、性能及使用要点，熟悉其主要用途；
★熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解其硬化机理， 熟练掌握几种通用硅酸盐水泥的性能特点、相应的 检测方法及选用原则；
➢古希腊人和古罗马人利用火山灰掺入石灰中制作砂浆，用 它砌筑的构筑物坚固耐久。这种胶凝材料曾延续使用了相当 长的一段历史时期，直到罗马水泥和波特兰水泥问世，才逐 渐被取代。
古埃及金字塔
3.1.4 胶凝材料的发展简史
(2) 石灰/石膏时代：
3.2 气硬性胶凝材料
石膏
3.2.1 制作石膏的原料种类
用于制造石膏胶凝材料的石膏有： ⑴ 天然二水石膏 ⑵ 化工石膏 ⑶ 天然无水石膏
3.2.1 制作石膏的原料种类
⑴ 天然二水石膏
生产石膏胶凝材料的主要原料。
纯净的天然二水石膏矿石（CaSO4·2H2O）呈无色透明或 白色，但常含各种杂质而呈灰、褐、黄、红或黑等颜色。
土窑
节能型石灰立窑——河北唐山丰南石源 冶金炉料公司（2002.5, 480t/d)
回转窑——武钢乌龙泉矿（600t/d）
气烧石灰竖窑——唐山三丰集团 4×140m3（2003.10）
为加快煅烧，煅烧温度常高达1000～1100℃
欠火石灰：温度太低或温度分布不均，CaCO3分解不完全； 过火石灰：温度太高，CaO结构致密，与水反应（水化）较慢； 正火石灰（Normally burnt lime）：质轻色匀，密度3.2g/cm3， 堆积表观密度800～1000kg/m3
本章主要内容
3.1 胶凝材料概述 3.2 气硬性胶凝材料(★) 3.3 硅酸盐水泥(★) 3.4 掺混合材料的硅酸盐水泥 3.5 其他水泥 本章练习题
本章要求
★掌握石膏、石灰及水玻璃等气硬性胶凝材料的硬 化机理、性能及使用要点，熟悉其主要用途；
★熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解其硬化机理， 熟练掌握几种通用硅酸盐水泥的性能特点、相应的 检测方法及选用原则；
土木工程材料胶凝材料ppt课件
生石灰水化反应特点： 1.反应可逆
2.水化热大，水化速率快
3.水化过程中体积增大
工程中熟化的方法有两种 1、熟化为熟石灰粉：
将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会 过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。 2、熟化为石灰膏：
将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。
熟化过程中为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成 的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰 的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝， 以免碳化。
4.1.4 建筑石膏的应用
1.粉刷石膏 用于室内抹灰与粉刷，按用途分类可分为： 面层粉刷石膏 地层粉刷石膏 保温粉刷石膏 2.建筑石膏用品
装饰石膏板 嵌装式装饰石膏板 艺术装饰石膏制品
装饰石膏板
装饰石膏板
吸声用穿孔石膏板
石膏艺术制品
4.2 建筑石灰
4.2.1 石灰的生产、化学成分与品种
4 无机气硬性胶凝材料
教学要求： 1、了解气硬性材料的定义及分类； 2、掌握石膏的技术性质； 3、掌握石灰的特性及技术要求； 4、了解水玻璃的特性及应用。
一、胶凝理、化学作用，
能将散粒状（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块等）粘结 成整体的材料，统称为胶凝材料。
熟化为石灰膏：
将生石灰放入水 中，注意水要过量
池中透明液体为氢氧 化钙饱和溶液，下部 沉淀即为熟石灰
4.2.3 石灰浆的硬化 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： 1）石灰浆的干燥硬化（结晶作用）
滞流在孔隙中的自由水蒸发或被周围环境吸收，使 Ca(OH)2溶液饱和，析出结晶。
物理状态
有效成分
灰白色块状物 Cao+Mgo
2.水化热大，水化速率快
3.水化过程中体积增大
工程中熟化的方法有两种 1、熟化为熟石灰粉：
将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会 过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。 2、熟化为石灰膏：
将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。
熟化过程中为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成 的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰 的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝， 以免碳化。
4.1.4 建筑石膏的应用
1.粉刷石膏 用于室内抹灰与粉刷，按用途分类可分为： 面层粉刷石膏 地层粉刷石膏 保温粉刷石膏 2.建筑石膏用品
装饰石膏板 嵌装式装饰石膏板 艺术装饰石膏制品
装饰石膏板
装饰石膏板
吸声用穿孔石膏板
石膏艺术制品
4.2 建筑石灰
4.2.1 石灰的生产、化学成分与品种
4 无机气硬性胶凝材料
教学要求： 1、了解气硬性材料的定义及分类； 2、掌握石膏的技术性质； 3、掌握石灰的特性及技术要求； 4、了解水玻璃的特性及应用。
一、胶凝理、化学作用，
能将散粒状（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块等）粘结 成整体的材料，统称为胶凝材料。
熟化为石灰膏：
将生石灰放入水 中，注意水要过量
池中透明液体为氢氧 化钙饱和溶液，下部 沉淀即为熟石灰
4.2.3 石灰浆的硬化 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： 1）石灰浆的干燥硬化（结晶作用）
滞流在孔隙中的自由水蒸发或被周围环境吸收，使 Ca(OH)2溶液饱和，析出结晶。
物理状态
有效成分
灰白色块状物 Cao+Mgo
建筑材料学--胶凝材料ppt课件
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10
KH值与熟料矿物间的关系：
从理论上讲：KH值高，则C3S较多，C2S较少。 （1）、KH=1，熟料中只有C3S，而无C2S； （2）、KH＞1，无论生产条件多好，熟料中
都有游离氧化钙存在；
（3）、KH＜=0.667，熟料中无C3S。 因此，熟料的KH值应控制在0.667~1之间。在
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5
3、硅酸盐水泥熟料矿物的组成、结构及其与 凝胶性能的关系
硅酸盐水泥熟料矿物组成计算：
熟料的矿物组成主要决定于熟料中各种氧化物的相 对含量。CaO、 SiO2 、Al2O3、Fe2O3 、以及MgO、 SO3等。
CaO：为主要成分，64~68%，过少则C3S 不足，过多游离
CaO存在，影响安定性。
[铝率大于0.64]
• e、CaSO4=1.70SO3
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12
例题：某水泥厂熟料的化学成分如下，试计 算其石灰饱和系数及矿物组成。
CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 f-CaO SO3 MgO % 65.2 21.2 5.2 3.1 1.0 1.9 3.4
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13
5、硅酸盐水泥熟料的矿物结构
（3）、 β-C2S的杂质和稳定剂的存在，也 提高了它的活性；
（4）、在β-C2S其结构中不具有像C3S结构中
所具有的大尺寸的“空穴”，这是它水化 速度较慢的原因之一。
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• 铝酸三钙C3A： （1）、在C3A的晶体结构中，钙离子具有不
规则的配位数，其中处于配位数6的钙离子 以及虽然配位数为12但联系松散的钙离子， 均有较大的活性；
（2）、在C3A的晶体结构中，铝离子也具有 两种配位数，而且四面体[AlO4]5-是变了形 的，因此，铝离子也具有较大的活性；
《胶凝材料》PPT课件
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4
第一节 气硬性胶凝材料
一、石膏
1、石膏的生产 2、建筑石膏的凝结硬化 3、建筑石膏的技术性质 4、建筑石膏的应用
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5
一、石膏的生产
石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶 凝材料。
常用产品：建筑石膏、高强石膏、无水 石膏、高温煅烧石膏等。
原材料：天然二水石膏（CaSO4•2H2O)、
其特点是无收缩。
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17
二、石灰 (lime)
1、石灰的生产：石灰石经高温煅烧得到块体 生石灰。 CaCO3 900℃ CaO + CO2↑
分类：
钙质石灰：氧化镁含量≤5% 镁质石灰：氧化镁含量>5%。镁质石灰熟 化慢，但硬化后强度较高。 由于炉温不均匀，生石灰中会含有一些 欠溶解；
n>3时，在4个大气压以上的蒸汽中才能溶
解。
n愈大，愈难溶于水，其粘结力越强。
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26
三、 水玻璃
2、水玻璃的硬化
Na2O•nSiO2 + CO2 + mH2O == Na2CO3 + nSiO2•mH2O
硬化过程很慢，常用加热与加入促硬剂 硅氟酸钠(Na2SiF6)的办法来促使硬化。
化工石膏
生产工序：
破碎 煅烧 磨细
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6
一、石膏的生产
天 然 65～75C 二水石膏
107～170C
开始脱水
400～750C
死烧石膏
800～1000C 高温锻烧石膏 (地板石膏)
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• 凝结硬化：
水泥
水泥浆
水泥石
+水— （可塑性）—凝结、硬化（有强度的固体）
石膏
石膏浆
石膏制品
• 气硬性：只能在空气中凝结硬化
• 水硬性：在空气和水泥中均可凝结硬化
二、胶凝材料在国民经济中的作用
• 混凝土的基本组成材料
3
三、本课程学习内容及方法
1、胶凝材料的原料、生产过程—影响其组成、 结构
2、胶凝材料组成、结构与其水化活性的关系
水石膏水化较快。 • 水化放热上： 半水石膏水化放热较少；
型半水石膏水化放热较多。 • 水化需水量： 半水石膏水化需水量较少；
型半水石膏水化需水量较多。 • 硬化体的强度上： 半水石膏硬化体强度较
高；型半水石膏硬化体强度较低。
13
第二节石膏脱水相的水化反应与水化机理
一、石膏脱水相的 水化动力学特征：
• 水化过程中的水 化反应过程及水化机理 1、水化反应式： CaSO4·1/2H2O + 1.5H2O = CaSO4·2H2O
2、水化过程： 半水石膏（结合 水为6.2%）结合 水转变成二水石 膏（结合水量 20.93%）的过程。
15
3、半水石膏的水化机理—溶解析晶理论
胶凝材料学 绪论
1
一、胶凝材料的定义和分类
1、定义：能在物理、化学作用下，在从具有 可塑性的浆体逐渐变成坚硬石状体的过程 中，能将其他物料胶结为整体的物质，统 称为胶凝材料。
2、分类：按照化学成分
• 有机胶凝材料：树脂、沥青、橡胶 • 无机胶凝材料：气硬性胶凝材料：石灰、石膏
水硬性胶凝材料：水泥
2
18
第三节 石膏浆体的硬化及其强度 发展过程
一、浆体硬化体的形成 • 形成条件：足够的水化产物，而且水化产
物晶体相互连生形成结晶结构网 • 形成过程：浆体硬化过程就是浆体结晶结
构网形成的过程，这一过程伴随着硬化体 强度的发展。 • 浆体硬化体形成过程的表征：塑性强度， 即极限剪应力，随时间的变化。
• 如此不断进行半水石膏的溶解和二水石膏的析晶， 直到半水石膏完全水化为止。
16
4、溶解析晶理论
• 半水石膏的溶解以及从溶液中再结晶出热 力学上较为稳定的、在该条件下较难溶于 水的新的水化产物（二水石膏）是半水石 膏水化硬化的先决条件之一。
• 结晶沉淀的原因是存在溶液的过饱和度
• 溶液的过饱和度：溶液的浓度与新相的饱 和浓度之比。
• 结晶形态上： 半水石膏是致密、完整、粗 大的原生颗粒，颗粒间密实；半水石膏是 由单个细小晶粒组成的次生颗粒，为疏松 的片状、不规则形态。
• 晶粒分散度上： 半水石膏晶粒平均粒径 大，比表面积大；半水石膏晶粒平均粒径 小，比表面积大。
12
4、和型半水石膏宏观性质的差异 • 水化速度上： 半水石膏水化较慢；型半
构相同）：
• 经过加热使二水石膏两个离子层之间的水 分子失去3/4，同时使Ca2+与SO42-彼此错开， 最终在水分子层中形成了直径为3A° （0.3nm）的沟道，因而使半水石膏结构不 稳定，容易水化。
10
二水石膏
半水石膏 11
3、和型半水石膏细观结构的差异
• 结晶度上： 半水石膏结晶度角度较完整； 半水石膏结晶度较差。
19
二、石膏浆体结构的形成及强度发展过程
1、第一阶段： 5min之前，形成凝聚结 构。石膏浆体中微粒彼此之间存在水的 薄膜，所以粒子之间是通过水膜以范德 华分子引力相互作用，因此它们的强度 低，这种结构具有触变复原性。 2、第二阶段：5~30min，结晶结构网的 形成和发展。水化产物晶核大量生成、 长大，晶体之间相互接触和连生，在浆 体中 形成结晶结构网，强度较高，不具 有触变复原性。 3、第三阶段：反映结晶结构网中，结 晶接触点的特性。在结晶接触点的区段， 晶格会发生扭曲和变形，所以结晶接触 点在热力学上不稳定。在潮湿条件下， 会产生接触点溶解和较大晶体的再结晶， 所以强度降低。
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二、生产：加热脱水 • 常温下二水石膏结构稳定。在加热过程中，
水分子层以及水分子层与离子层之间的结合 力较弱，水分子易于脱出，使结构发生变化 形成脱水相。
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三、建筑石膏的结构特点（半水石膏）
1、化学成分： -CaSO4·1/2H2O或
-CaSO4·1/2H2O 2、晶体结构特点（两种半水石膏微观晶体结
一、原料 1、天然二水石膏：或生石膏、软石膏 • 分子式：CaSO4·2H2O • 晶体结构：Ca2+与[SO4]2-四面体组成的离
子结合层与水分子层交替形成的一种层状 结构。
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• 在离子结合层内部 是由正、负离子相 互作用而产生的结 合力；在水分子层 内部，是由偶极子 与偶极子之间的相 互作用而产生的结 合力。水分子层与 离子结合层之间是 由离子与偶极子的 相互作用而产生结 合力。
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2、天然硬石膏：无水石膏
• 化学成分：CaSO4
3、工业副产品：含有CaSO4成分的废渣
• 磷石膏：制造磷酸时的废渣。是用磷灰石或含氟 磷灰石与硫酸反应而得产物。主要成分为 CaSO4·2H2O。
• 氟石膏：制造氢氟酸时的废渣。萤石与硫酸反应 而得。成分为CaSO4
• 排烟脱硫石膏：工厂燃煤或重油过程中排放的大 量SO3废气经脱硫装置或采用隔离预洗涤循环处 理法后得到的副产品。成分为CaSO4·2H2O
• 半水石膏与水拌合后，即在水中溶解，并反应生 成二水石膏。
• 由于半水石膏的溶解度大于二水石膏的溶解度， 即半水石膏的饱和溶解度对于二水石膏的平衡溶 解度而言是高度过饱和的，所以在半水石膏的溶 液中二水石膏的晶核会自发形成并长大，析出二 水石膏晶体。
• 二水石膏的析出，破坏了溶液中原有半水石膏溶 解的平衡状态，使半水石膏进一步溶解，以补偿 二水石膏析晶而在液相中减少的硫酸钙含量。
• 石膏浆体的过饱和度：半水石膏的溶解度 与该条件下二水石膏的平衡溶解度之比。
• 建立较高的过饱和度并使之维持足够的时 间是半水石膏凝结硬化的必要条件。
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5、影响半水石膏水化过程的主要因素： • 水化温度：随着温度提高，过饱和度减少，
水化速度降低。 • 半水石膏的细度：颗粒越细，水化越快 • 结晶形态：疏松形态，水化快。 • 外加剂：缓凝剂
3、胶凝材料的水化产物、硬化过程以及结构 形成过程
4、胶凝材料的硬化体的组成、结构与其工程 性质的关系
• 原料、生产—组成、结构—水化过程、产 物—硬化过程、硬化体组成和结构—工程 性质、特性
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胶凝材料学 第一章 石 膏
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第一节 石膏的原料、生产及其结构特点
• 目的：获得石膏的组成及结构特点， 分析其具有水化活性的原因。