胶凝材料学24
胶凝材料学(绪论)
• 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、胶凝材料的历史与发展
㈠历史
1、远古时期
穴居巢处
2、石器时代
挖土凿石为洞：粘土
伐木搭竹为棚
3、石膏和石灰时代
胶凝材料
绪 论
一、胶凝材料的定义与分类
凡能在物理、化学作用下，可由可塑性浆体逐 渐变成坚固石状体，并能将各种散粒矿物材料或块 状材料粘结成一个整体的材料，统称为胶凝材料。 分类：
有机胶凝材料
无 机 胶 凝 材 料 气硬性 （非水硬性）
水硬性
有机胶凝材料
有机胶凝材料是以高分子化合物为主 要成分的胶凝材料。如：
•石油沥青；
•煤沥青；
•各种天然和人造树脂；
•……
无机胶凝材料
•气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化， 适合于地上或干燥环境，不宜用于潮湿 环境，更不可用于水中。如： 石膏、 石灰、 菱苦土、 水玻璃 •水硬性胶凝材料：不仅能在空气中， 而且能更好地在水中硬化。既适用于地 上，也适用于地下或水中。如：各种水 泥
横向线
横向主线把各章看似毫无关联的内容连 接到一起。注意采用对比的方法，比较各 种胶凝材料的相同及不同，将各章内容联 系起来，形成一个系统。
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 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
胶凝材料学
浅析胶凝材料学发展摘要：基于胶凝材料的发展历史，提出了非传统胶凝材料的概念，根据工业废渣的化学组成、矿物特征以及胶凝固结特征对其进行了分类并探讨了工业废渣在胶凝材料中的应用途径，指出工业废渣在胶凝材料中的应用不仅有助于解决环境污染，节约能源，而且可降低产品成本，不同程度地改善胶凝材料的性能，具有显著的社会经济效益，并对以土聚水泥为例，介绍其研究现状及应用发展前景。
关键词：胶凝材料；工业废渣；利用；土聚水泥0引言胶凝材料是指经过自身的物理化学作用后，能够由液态或半固态变成坚硬固体的物质。
胶凝材料按其化学成分可分为有机和无机两大类。
无机胶凝材料按其硬化时的条件又可分为：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，也只能在空气中保持或继续提高其强度，如石灰、石膏、水玻璃等[1-2]。
水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度[3]。
1胶凝材料学的发展历程1.1传统胶凝材料1.1.1古代胶凝材料人类发现和利用胶凝材料，有着悠远的历史。
新石器的前陶器时代人们就开始使用天然胶凝材料粘土和姜石，并且在9000年前开始使用最早的人造胶凝材料—石灰。
公元前2500～3000年，人们就开始使用石膏—石灰类胶凝材料。
公元初期，石灰—火山灰水硬性胶凝材料开始使用。
这种胶凝材料表现出极强的耐久性[4-7]。
古代胶凝材料的最大不同是AL203和SiO2含量高而且有大量(40％)的方沸石存在。
方沸石是一种化学稳定性较高的水化产物，溶解度小，与Ca(OH)2几乎完全反应。
因此古代的胶凝材料的溶解度小，其内的成分不会因为时间的流失而流失，所以古代胶凝材料有卓越的耐久性。
1.1.2现代胶凝材料。
现代胶凝材料一般指硅酸盐水泥、石灰、石膏等最常用的胶凝材料。
而铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、则又称为非硅酸盐水泥。
现代以波特兰水泥为主的胶凝材料的最大特点是强度主要由硅酸盐熟料四种矿物质和石膏水解水化而形成强度[8]。
胶凝材料学复习试题
绪论1胶凝材料：凡在物理化学作用下，从具有可塑性浆体逐渐变成坚固石状的过程中，能将其他物料胶结为整体，并具有一定的机械强度的物质。
一、石膏1、CaSO4 H2O有几种石膏相及其生成条件（温度等）CaSO4 H2O系统中的石膏相有五种：二水石膏、α型与β型半水石膏、α与βⅢ型硬石膏、Ⅱ型硬石膏、Ⅰ型硬石膏。
半水石膏有α型与β型两个变种。
当二水石膏在。
>45°加压水蒸气条件下，在酸和盐的溶液中加热时，可以形成α型半水石膏。
如果二水石膏的脱水过程是在45°干燥环境中进行的，则可以形成β型半水石膏。
Ⅲ型硬石膏也存在α型与β型两个变种，他们分别由α型与β型半水石膏加热脱水而成。
前者是在100度加压水蒸气条件生成，后者是在107度干燥空气条件下生成。
如果二水石膏脱水时，水蒸气分压过低，二水石膏也可以不经过半水石膏直接转变为Ⅲ型硬石膏。
Ⅱ型硬石膏是二水石膏、半水石膏和Ⅲ型硬石膏经高温（200度-1180度）脱水后在常温下稳定的最终产物。
Ⅰ型硬石膏只有在温度高于1180℃时才能存在，如果低于此温度，他会转化为Ⅱ型硬石膏。
故Ⅰ型硬石膏在常温下是不存在的。
2、为什么α型半水石膏比β型的强度高？两者的差别主要表现在亚微观状态下晶体的形态大小以及分散度方面的不同。
1.α型半水石膏是致密的完整的，粗大的原生颗粒，而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.β型半水石膏分散度比α大得多。
所以，β型半水石膏的水化速度快、水化热高、需水量大、硬化体强度低。
3、简述半水石膏水化机理。
半水石膏加水后进行的水化反应用下式表示：CaSO4.1/2H2O+3/2H2O=CaSO4.H2O=Q,关于半水石膏水化有两个理论：1，溶解析晶理论。
2，局部化学理论。
1理论认为半水石膏与水拌合后，首先是半水石膏在水溶液中溶解，因为半水石膏的饱和溶解度对于二水石膏的平衡溶解度来说是高度过饱和的，所以在半水石膏的溶液中，二水石膏的晶核会自发地形成和长大。
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
胶凝材料学
胶凝材料学历史回顾：古埃及人发现尼罗河流域盛产的石膏可以做成很好的粘结材料。
他们发现，把开采出来的石膏碾碎磨细，再加上少量粘土一起煅烧，就会失去一部分结晶水成为熟料。
熟料中加水，调成糊状，过不了多久又会重新变硬，而且石膏糊粘性甚好。
由此，埃及人发明了与水泥相似的石膏粘结剂，并用它创造了世界建筑史上的奇迹——金字塔。
这些金字塔是由巨大的石块以石膏复合胶凝材料粘结而成的具有良好的耐久性。
一、石灰1.石灰的生产及分类：生石灰粉：石灰在制备过程中，采用石灰石、白云石、白垩、贝壳等原料经煅烧后，即得到块状的生石灰，生石灰粉是由块状生石灰磨细而成。
消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2,称为消石灰粉。
石灰膏：将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的3～4倍)消化，或将消石灰粉和水拌和，所得的一定稠度的膏状物，主要成分为Ca(OH)2和水。
2.石灰的熟化与硬化：a.石灰的熟化生石灰与水反应生成氢氧化钙，称为石灰的熟化。
石灰的熟化过程会放出大量的热，熟化时体积增大1～2.5倍。
为了消除过火石灰的危害，石灰膏在使用之前应进行陈伏。
陈伏是指石灰乳在储灰坑中放置14d以上的过程。
b.石灰浆体的硬化石灰浆体的硬化包括干燥结晶和碳化，后者过程缓慢。
（1）干燥结晶硬化过程石灰浆体在干燥过程中，游离水分蒸发，形成网状孔隙，使石灰粒子更紧密并使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。
（2）碳化过程Ca(OH)2与空气中的CO2和水反应，形成碳酸钙。
由于碳化作用主要发生在颗粒表层，且生成的CaCO3膜层较致密，阻碍了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分蒸发，因此硬化缓慢。
3.石灰的性质与技术要求石灰的性质是可塑性好；硬化较慢，强度低，硬化时体积收缩大，耐水性差，吸湿性强。
a. 石灰乳将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入大量的水搅拌稀释，成为石灰乳。
主要用于内墙和天棚刷白，石灰乳中加入各种耐碱颜料，可形成彩色石灰乳。
胶凝材料学
从而形成一种紧密的微结构
玉津桥始建于明末，桥墩台为石灰砂浆灌筑，拱圈为 糯米纸浆灰黏结糯米纸浆灰是由糯米粥、棉纸浆以及 石灰搅拌成的黏稠物。
罗马斗兽场（公元70-80 年) :石材、石灰砂浆
金茂大厦：共88层，高420.5米，建筑面积达29万平方米，1998年建成。
三峡大坝 ：世界第一大水电工程，大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035 米，坝顶高程185米。工期自1993年到2009年共17年，分三期进行，工 程总投资约为1000亿元人民币。
第八章 铝酸盐水泥
第九章 其它品种水泥
本书要求学生具有《材料科学基础》、《物理化
学》等相关知识。
本书是学习《混凝土学》、《土木工程材料》、 《新型建筑材料》等课程的基础课程
思考题
1.胶凝材料的定义、特征、用途。
2.按照硬化条件，胶凝材料可以分为哪两类，其
意义是什么？
三、胶凝材料发展简史
新石器时代 公元前2000-3000年 公元初期
粘土
石灰、石膏
石灰＋火山灰质材料
18世纪后半期
1824年
粘土和粘土煅烧制得天然水泥
硅酸盐水泥
糯米-石灰浆砂浆
古代石造建筑砂浆是一种特殊的有机-无机复合材料。
无机成分即碳酸钙，而有机成分则是来自糯米汤的胶淀
粉，而且胶淀粉充当着抗化剂的作用，抑制碳酸钙结晶，
（1）对胶凝材料的认识由宏观到微观，把性能与内
（2）对胶凝材料生产过程的规律和水化硬化过程的 规律的认识由经验上升到理论，从现象到本质， 为有效控制胶凝材料与制品的生产过程以及采用 新工艺、新技术提供理论基础
本书章节内容
第一章 石膏
第二章 石灰
第三章 镁质胶凝材料 第四章 硅酸盐水泥 第六章 高炉矿渣和矿渣水泥 第七章 火山灰混合材料和火山灰水泥
胶凝材料ppt课件
• 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。
《胶凝材料学》--绪论--PDF
有资料表明，法国拉法基公司，目前可燃性废弃物替代自然矿物质燃料的 替代率已达50％左右。德国海德堡水泥集团、日本三菱材料公司、墨西哥 CEMEX公司、丹麦史密斯公司在水泥窑焚烧垃圾方面也有丰富的经验。例如： 德国和欧洲诸国多年的实践证明，将垃圾送到水泥厂进行适当地预处理后，部 分用作生产水泥的原料，部分用作替代燃料，是处置城市垃圾非常经济、安全、 环保的措施。
1、胶凝材料的定义和分类
拌水后只能在空气中硬化、保持强度
气硬性－－石灰、石膏、镁质 无机胶凝材料
（需水参与）
拌水后既能在空气中，又能在水中硬 化、保持和发展强度。
水硬性－－各种水泥 有机胶凝材料
（无水参与）
－－沥青、各种树脂等
1、胶凝材料的定义和分类
问题：用量最大、用途最广的胶凝材料是什么？ 硅酸盐类 铝酸盐类 水 泥 种 类 硫铝酸盐类 铁铝酸盐类 磷酸盐类 其他
水泥的发明
英国工匠阿斯普丁（J.Aspdin）对史密顿的发明进行改进： 石灰、黏土、矿渣等各种原料进行人工配料、高温煅烧、 再经磨细制成水硬性胶凝材料。1824年，阿斯普丁申请了 专利权。由于阿斯普丁的水泥在硬化后的颜色和强度，都 和当时英国波特兰岛上所产的石材差不多，所以人们就称 它为“波特兰水泥”。 “波特兰水泥”最早的一次大规模应用，是建造了穿越泰 晤士河河底的隧道。随后，它在世界各地迅速推广应用， 法国和德国分别在1840年和1855年建设了水泥制造厂。现 在，水泥已成为现代基础建设中不可缺少的基本材料。
3、胶凝材料的历史与发展趋势
阶段 天然黏土时期 石膏一石灰时期 石灰一火山灰时期 天然水泥时期 硅酸盐水泥时期 多品种水泥时期 绿色环保方向 时间 新石器时代 距今约 4000—10000年 胶凝材料 天然黏土
胶凝材料学-123章
• 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
胶凝材料学-123章
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
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
胶凝材料学-123章
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
胶凝材料学-123章
第五节 石膏材料的应用
一、石膏制品的性能 1、质轻，表观密度小，绝热、隔音 2、强度较高 3、防火 4、尺寸稳定，装饰性好 5、耐水性差 二、应用：石膏板、石膏砌块、石膏粘接剂、
抹灰石膏
胶凝材料学-123章
胶凝材料学 第二章 石 灰
胶凝材料学-123章
第一节 石灰的原料、生产及其结构特点
2、胶凝材料组成、结构与其水化活性的关系
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
胶凝材料学-123章
胶凝材料学 第一章 石 膏
胶凝材料学-123章
• 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。
胶凝材料学-期末复习题
一、填空题1．石膏板不能用作外墙板的主要原因是由于它的性差。
2．石膏制品应避免用于和较高的环境。
3．按消防要求我们尽可能用石膏板代替木质板材，是因为石膏板具有好的特性。
4．石灰熟化时放出大量的______，体积发生显著______；石灰硬化时放出大量的______，体积产生明显______。
5．石灰浆体的硬化包括______和_____两个交叉进行的过程，而且______过程是一个由_____及______的过程，其硬化速度_____。
6．在石灰应用中，常将石灰与纸筋、麻刀、砂石等混合应用，其混合的目的是______，否则会产生______。
7．在水泥砂浆中掺入石灰膏制成混合砂浆，掺入石灰膏是利用了石灰膏具有______好的特性，从而提高了水泥砂浆的______。
8．生石灰按氧化镁的含量，分为__________和__________两类。
9．生石灰在使用前的陈伏处理：是使其在储灰池中存放______天以上，储存时要求水面应高出灰面，是为了防止石灰______。
10．菱苦土在使用时不能用水拌制，通常用_________水溶液拌制，由于菱苦土与各种_________粘结性好，且______较低，因此常用之与木屑等植物质材料拌制使用。
11．菱苦土耐水性差，吸湿后会产生______变形，表面___，强度______。
为了改善其耐水性，可采用MgSO4 7H2O等来拌制。
12．常用水泥中，硅酸盐水泥代号为_______、________，普通水泥代号为_______，矿渣水泥代号为_______，火山灰水泥代号为________，粉煤灰水泥代号为________。
13．改变硅酸盐水泥的矿物组成可制得具有不同特性的水泥，提高含量，可制得高强水泥，提高_____和__的含量，可制得快硬早强水泥，降低_______和_______的含量，提高_______的含量，可制得中、低热水泥；提高_______含量、降低________含量可制得道路水泥。
胶凝材料复习资料.doc
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屮, 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屮硬化，又能在水屮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：不能在水屮硬化，但能在空气屮或具他条件下换化。
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11H2O、、CaSO4 H2O）二水石膏（CaSO4 2H2O）、半水石膏（'CaSO4 、22III 型硬石膏（~CaS04III、CaS04III） CaS04II）＞ II型硬石膏（、I型硬石膏（CaS04I）五种形态、七个变种。
4、二水石膏：石膏属于单斜晶系：Ca2+联结［SO42-］四面体，构成双层结构层，H20分子分布于双层结构层Z间。
在显微镜下呈菱形薄板状、柱板状或针状晶体。
由于H20分了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、（X、卩型半水石膏结构的细微差别：（1）结晶形态上：a型半水石膏致密、完整、粗人的原生颗粒；卩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住颗粒。
（2）分散度（细度）：a型半水石膏的比表面积小于卩型半水石膏，品粒平均粒径大于卩型半水石膏。
（3）水化热：ct型半水石膏水化热小于卩型半水石膏。
（4）弟热分析结果：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屮发生水化反应，数分钟后反应加快，放热量增大并出现放热高峰，lh左右水化基本结束。
胶凝材料学概要知识汇总
胶凝材料学概要知识汇总影响矿渣活性的结构因素：矿渣的水化特点主要取决于结构，其结构由主要由其化学组成成分和热历史决定的，在工业生产中，粒化矿渣很难被全部玻璃花，矿渣实际上由玻璃相，结晶相或者微晶相组成的复合体。
第一结构层次：粗略的将结构视为有玻璃相打分为惰性组成，因此玻晶相越大，矿渣水硬活性越高。
第二结构层次：从玻璃结构组成分析可知，网络形成剂如二氧化硅上升，而网络调整剂越少，则网的氧化硅离子四面体越多，所以玻璃结构的稳定性增大而活性减少，可以用网络调整剂和网络形成剂的比值作为玻璃相结构的表征参数，当玻璃相结构的网络调整剂与网络形成集的比值相当时，矿渣玻璃体的活性与玻璃相的网络结构相关，我们称为矿渣玻璃结构的第三层次。
矿渣与粉煤灰在化学做成和矿物组成，水化过程差异：矿渣水泥中，CaO含量占30%-50%矿物组成主要为介稳玻璃体以及矿渣结晶相；在一般条件下，矿渣-水浆体并不具备水硬性，即矿渣的胶凝能力不能自动发挥出来，但在少量激发剂的情况下，它能依靠自身的化学组成形成胶凝物质而具有水硬性，因此矿渣具有潜在水硬性的物质能促使矿渣自身呈现胶凝能力的外加剂称为激发剂。
粉煤灰，主要成分为二氧化硅氧化铝含少量的氧化钙，粉煤灰的矿物组成相主要是铝硅玻璃体，是粉煤灰具有火山灰活性的主要组成成分，其含量越高，活性越高，其本身具有水化胶凝能力。
水泥熟料矿物具有胶凝能力的本质与条件：1.硅酸盐水泥熟料矿物的水化反应活性决定于起结构的不稳定性，这种结构的不稳定使结晶结构的有序度降低，因为俄使其稳定性降低，水化反应能力增大。
2.晶体结构存在活性阳离子，阳离子处于价键不饱和状态，在一定意义上可以认为熟料矿物水化反应的反应实质是活性阳离子在水介质的作用下，与极性离子OH或极性水分子互相作用并进入溶液，使熟料矿物溶解与解体。
条件：1.形成的水化物必须是稳定的，这一点是由水化物本身的结构特性所决定的。
2.形成的水化物要有足够的数量，他们之间彼此交叉连生，并且能在整个水泥讲题的空间形成连续的网状结构，这一点主要决定于液相的过饱和度及其延续的时间。
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；
《胶凝材料学》课程在建材专业学生培养中的重要作用
浅谈《胶凝材料学》课程在建材专业学生培养中的重要作用摘要：《胶凝材料学》是高等学校建筑材料专业的重要课程。
随着高等学校教育教学改革及企业实际生产中对高素质人才需要的日益迫切，培养具有一定操作技能和更多基础理论知识的大学毕业生成为一种趋势和要求。
本文从作者的教学体验和我校《胶凝材料学》课程教学现状出发，并从教学观念、教学内容、教学方式以及往届毕业生在工作中的体会等方面出发，阐述了《胶凝材料学》课程对于建材专业学生的职业生涯的重要性，并对如何提高教学效果提出建议。
关键词：《胶凝材料学》；重要性；教学效果胶凝材料，又称胶结料，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物质。
胶凝材料有着悠久的发展历史，从人们使用最早的胶凝材料——粘土到目前应用量最大的胶凝材料——水泥，胶凝材料的发展伴随着人类文明的发展，尤其随着我国社会主义现代化建设的逐步深入，各种新型胶凝材料的应用也越来越广泛。
《胶凝材料学》经高等学校无机非金属材料类专业教学指导委员会审定为无机非金属材料、建筑工程材料与制品专业本科教学用书。
《胶凝材料学》以硅酸盐水泥为主，按材料品种阐述各类胶凝材料的组成、结构与性能的关系，介绍了胶凝材料的水化硬化机理以及改善硬化体结构与性能的途径。
作为我校材料科学与工程专业建筑材料方向的专业基础课程，《胶凝材料学》起到基础知识的延伸和为专业知识做铺垫的作用，它为《房屋建筑学概论》、《建筑结构材料》、《建筑功能材料》、《建筑施工》、《概预算》等后续专业课的学习奠定重要基础。
然而在课程教学中存在着诸多问题，如内容繁多而抽象枯燥，学生学习兴趣不大，自主学习动力不足，仍存在为考试而学的不良习惯，对学生将来的就业和工作产生较大影响。
本文结合多年的教学经验，分析《胶凝材料学》课程教学现状，对《胶凝材料学》在培养高素质研发、施工及管理人才方面的重要作用进行论述，并提出一些建议。
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。
胶凝材料学课件
2、蒸压硬化过程
• 料浆凝结后，整个体系也就基本稳定，成 为胚体。静停后的胚体由于具有一定结构 强度，故可进行切割。但是由于时间段， 温度低，水化产物少，结晶度差，胚体强 度很低，尚属于半成品。为了使反应充分 而快速的进行以制成高强度的加气混凝土 成品，常采用蒸压养护。
• 含硅材料与钙质材料在8~16个大气压 （175~203°C饱和蒸汽）下的水热反应如 图2示。其中包含石灰与含硅材料的水热反 应和水泥与含硅材料的水热反应。
• 最后生成板状结晶的贝托莫来石，其变化 过程如下： • C+S+H→C2SH(A) →CSH(B) →C5S6Hn→C5S6H5(贝托莫来石) • CSH(B)强度高，但收缩大，而板状结晶贝 托莫来石强度较高，收缩较小，且甚稳定， 收缩减小。贝托莫来石生成以后，如升温 至200°C以上，便生成硬硅钙石。
• 2、工程应用 • 由于加气混凝土具有以上优点，因而加气混凝土在工程中 应用十分广泛： • （1）使用蒸压加气混凝土砌块替代传统粘土砖等砌块， 作为一种新型的砌体材料。 • （2）由于具有易于成型，保温性、隔音等特点往往用于 制作屋面板及墙板等板材。 • （3）另外由于其良好的保温性能往往用来制作保温管等 制品。
• 当使用粉煤灰、页岩等原料代替硅砂时， 这类原料中SiO2和Ca(OH)2反应生成CSH(B) 及贝托莫来石。其中有相当部分水化硅酸 钙中含有Al的水化硅酸钙。同时这类原料 中含较多Al2O3会生成C3ASnH6-2n型水石榴 石。 • 综上所述，蒸压石灰-砂加气混凝土水热反 应主要是C-S-H三元系反应，其生成物是以 贝托莫来石为主体的水化硅酸盐。
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1、发气反应和气孔结构的形成
（1）料浆的发气膨胀 • 加气混凝土系弹-塑-粘性体系。 • 原料（砂浆、水泥、生石灰、铝粉、水及 其他外加剂）在搅拌浇筑过程中即已开始 了化学反应，水泥水化析出Ca(OH)2,生石 灰与水反应生成Ca(OH)2，整个料浆迅速变 成碱性饱和溶液（ph值达12左右）。铝粉 是一种最活泼的组分，他同碱性饱和溶液 发生反应，产生氢气：
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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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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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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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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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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)