《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
公元前2000—3000年 石灰、石膏 公元初至18世纪 18世纪下半叶 19世纪初 20世纪至今 石灰、火山灰 天然水泥 硅酸盐水泥
4、课程内容与学习方法
绪论-----1学时 第一章 石膏-----3学时 第二章 石灰-----2学时 第三章 镁质胶凝材料-----2学时 第四章 硅酸盐水泥 -----28学时 第五章 其它通用水泥-----2学时 第六章 特种水泥-----2学时 原材料、工艺流程、工艺参数 胶凝材料组成、结构与性能间关系 水化硬化机理与结构形成过程 硬化体组成、结构与工程性能 特定性能材料设计与应用
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 时间 新石器时代 距今约 4000—10000年 胶凝材料 天然黏土
公元前2000—3000年 石灰、石膏 公元初至18世纪 18世纪后半期 石灰、火山灰 天然水泥
石灰被人们用了数千年，一直到史密顿遇上了“倒霉事” 为止，发现了天然水泥。
水泥回转窑焚烧各种垃圾、废弃物技术
新型干法水泥窑，处理城市生活垃圾：水泥窑足够长，保证垃圾燃尽和 有毒烟气充分分解，减少烟气处理系统压力，保护环境；水泥窑热负荷大，生 产过程中烟气最高温度达1700℃，保证垃圾焚烧完全和有毒烟气充分分解；垃 圾无需仔细破碎，即可入窑，适应性强；水泥窑体积大，垃圾日处理量大……
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 时间 新石器时代 距今约 4000—10000年 胶凝材料 天然黏土
公元前2000—3000年 石灰、石膏 公元初至18世纪 石灰+火山灰
在石灰中掺加某些火山灰沉积物，不仅强度提高，而 且还具有一定的抗水性。为何？
石灰+火山灰
1、认真听讲，做好笔记； 2、无故缺席4次以上者，取消考试资格。
绪 论
1、胶凝材料的定义和分类 2、胶凝材料在国民经济中的作用 3、胶凝材料的历史与发展趋势 4、课程内容与学习方法
1、胶凝材料的定义和分类
问题：什么是胶凝材料、常见胶凝材料有哪些？
胶凝材料：能在物理、化学作用下，从具有可塑性的浆体变成 坚固石状体（凝结硬化），并能将其它物料胶结为整体并具有 一定机械强度的物质，又称胶结料。
2、胶凝材料在国民经济中的作用
各类胶凝材料及其制品（如水泥）仍然是未来不可替代 的基本建筑材料。
原材料丰富、就地取材、造价低； 耐久性好，适用于各种环境中使用； 维修成本低，长期安全使用； 有效利用各种工业废弃物，环保保护。
3、胶凝材料的历史与发展趋势
阶段 天然黏土时期 时间 新石器时代 距今约 4000—10000年 胶凝材料 天然黏土
各种水泥 节能、减排、利废
国内外性能各异的特种水泥
1.弹力水泥 英国牛津大学研制成功的这种水泥，系在生产流程中减少水泥的含水量，并 加入一种聚合物，使其强度比普通水泥高10倍，而且具有柔韧性。使用这种水泥 时，可像面团一样随意拉长、卷叠、挤压，或者注入预先做好的模具内，制成各 种水泥制品，而且可大大节约原材料。用这种水泥的净浆可制备弹簧、棒、管、 盘和唱片等…… 2.变色水泥 国外在白色水泥中加入二氧化钴，制成一种能随空气含湿量多少而变色的 水泥。由于它可预报天气、湿度的变化，故又称为气象水泥。 3.夜光水泥 国外研究出一种夜光水泥。多用于在公路上标划车道、人行道线和各种路 面标志等，可贮存白天的日光及来往车辆的灯光，夜晚时闪闪发光，构成“夜光 公路”，给城市夜色增添光彩，方便夜行车辆。 4.贮热水泥 可在白天贮存太阳光的热量，晚上再慢慢地放出热量，因而是一种建造太 阳能房屋的材料。
《胶凝材料学》基本情况
课程类别：《土木工程材料专业》本科生必修课程 学分：3 学时数：课堂教学：40学时（高小建，卢爽） 实验教学：8学时（实验室相关教师） 课程重要性：主干专业课， 教材与参考资料： 《胶凝材料学》（第2版），袁润章主编； 《水泥工艺学》，沈威主编； 相关期刊论文
考核方式
课堂测验：2次，10%； 大作业：1次，10%； 实验成绩：10%； 课堂表现：10%； 期末考试：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 水泥的发明 时间 新石器时代 距今约 4000—10000年 胶凝材料 天然黏土
公元前2000—3000年 石灰、石膏 公元初至18世纪 18世纪下半叶 19世纪初 石灰、火山灰 天然水泥 硅酸盐水泥
石灰+火山灰：可提高强度，且具有一定的抗水性
在火山灰材料中，存在着一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝 等活性组分。这些活性组分与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化 铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物----火山灰反应。 在爆发性的火山运动中，固体石块和熔浆被分解成细微的粒子而 形成火山灰。
3、胶凝材料的历史与发展趋势
天然水泥的发现
1756年，英国政府命令工程师史密顿（ Smeaton ）用最 快的速度重建海上灯塔。史密顿立即通知将石灰石运往灯塔 所在的小岛，以便烧成石灰后将岛上产的石头黏合起来重砌 灯塔。 发现“运来的石灰石中混有太多的粘土”，不得不用这些 劣质原料进行烧制。烧成的石灰性能居然好得出奇，强度 高，而且耐水性好，正是这些被视为杂质的黏土起了好的作 用。史密顿后来就有意识地把黏土同石灰石适当地配合加以 煅烧。
目前我国特种水泥已发展到6大体系，7个大 类，共70多个品种。我国水泥品种开发和研 制已跨入世界先进行列。
特种硅酸盐水泥 （油井水泥、道路水泥、 彩色水泥、膨胀水泥、 大坝水泥等等） 通用硅酸盐水泥 （六大品种）
2、胶凝材料在国民经济中的作用
各类基础建设的最基本原材料之一。 高层建筑 住宅建设 市政工程 公路建设 地下工程 铁路工程 机场工程 港口建设 桥梁工程 胶凝材料 军事工程 核电工程 水利大坝 水下工程 油井工程 农田水利 环境治理
4、课程内容与学习方法
预习和阅读教材内容 课堂听讲、提问与讨论 相关学术论文与研究报告 实验操作 思考与总结：内在机理与规律？
Question and discussion
泥巴墙 不抗水 强度低
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
（火的发现）
时间 新石器时代 距今约 4000—10000年
胶凝材料 天然黏土
公元前2000—3000年 石灰、石膏 石块、砖用石灰粘结 人们发现石灰岩在火中煅烧脱 水、在雨中胶结产生胶凝性， 因而可用来调制砌筑砂浆。石 灰为何能产生胶凝性？