气硬性无机胶凝材料
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第 9页
2.1.2石膏的生产
石膏的脱水转变
二水 石膏
107～170℃
炒锅，回转窑 β-半水石膏
200～360℃ β可溶硬石膏
（普通建筑石 膏）
β－CaSO4 Ⅲ
125℃，0.13MPa
200-230℃
蒸压锅
α-半水石膏
（高强石膏）
吸湿
α可溶硬石膏 α－CaSO4 Ⅲ
Ⅰ型硬石膏，煅烧石膏， 开始分解(CaSO4 Ⅰ＋CaO)
第 4页
2.1 石 膏
*石膏的晶体结构
第 5页
2.1 石 膏
*天然二水石膏按CaSO4•2H2O百分含量的多少，可划分 为五个等级
等级
一二
三
四
五
CaSO4•2H2O (%)
≥95
94～85 84～75
74～65
64～55
第 6页
2.1 石 膏
天然硬石膏(CaSO4)，又称无水石膏，它是由无水硫酸钙 (CaSO4)所组成的沉积岩石。 *矿层一般位于二水石膏的下面，在水作用下变成二水石 膏，因此天然硬石膏中常含有5％～10％的二水石膏，其 晶体结构比较稳定，化学活性较差 *物理性质：集合体呈块状或粒状，结晶致密，质地较天 然二水石膏硬，莫式硬度3.0～3.5，密度2.9～3.0g/cm3， 纯净硬石膏透明，无色或白色，因含杂质而呈暗灰色，具 有玻璃光泽 *可用来生产明矾石膨胀水泥
结晶理论（又称溶解－沉淀理论）； 胶体理论（又称局部反应理论）。
浆体内部的化学变化结果主要为：
CaSO4•0.5H2O+1.5H2O→CaSO4•2H2O+19300J/mol
第 13页
4.高温煅烧石膏
煅烧温度大于1180℃时，CaSO4开始部分分解， 称为煅烧石膏，其主要成分为CaSO4和少量石 灰，能凝结硬化，强度高。在1600℃以上， CaSO4全部分解成石灰。 CaSO4→CaO＋SO2+O2
第 14页
2.1.3 建筑石膏的凝结与硬化
建筑石膏的凝结与硬化机理很复杂，但其硬化理论 主要有两种:
第 3页
2.1 石 膏 (Gypsum)
石膏是以CaSO4为主要成分的气硬性胶凝材料。 2.1.1石膏原料的分类 1.天然石膏。可分为天然二水石膏和天然硬石膏。
天然二水石膏 (CaS04·2H20)，又称生石膏、软石膏或简称石 膏。属于以硫酸钙为主所形成的沉积岩，一般沉积在距地 表800～1500m的深处。 *晶体结构： Ca2+联结[SO4]2-四面体，构成双层的结构层， H2O分子则分布于双层结构层之间 *加热层间水脱出，晶体结构变化 *物理性质：白色或无色透明，莫式硬度1.2～2.0，密度 2.2～2.4g/cm3，难溶于水,常温水中溶解度2.05g/L *可制造各种性质的石膏
气硬性无机胶凝材料
胶凝材料的概念和分类
胶凝材料是指建筑上能将散粒材料、块状材 料或纤维材料粘结成为整体，并经物理、化 学作用后可由塑性浆体逐渐硬化而成为人造 石材的材料。
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中，能将其它 物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质， 统称胶凝材料，又称胶结料。
第 12页
3.硬石膏
半水石膏在200℃左右时转变而成脱水半水石膏，其 结构不稳定，在潮湿条件下易转变成相应的半水石 膏。当温度继续升高时可转变成可溶性硬石膏 （从空Ca气SO中4-吸Ⅲ收）水，分但而其水性化质，变且化强却度不较大低，。也能很快地
可溶性硬石膏在400℃～1180℃范围煅烧转变成不溶 性度硬大石 于2膏. 9(C9ga/ScOm43Ⅱ，)难，溶其于结水构，体凝变结得很紧慢密。和只稳有定加，入密 某些激发剂（如碱性粒化高炉矿渣、石灰等）后， 才能使其具有一定的水化和硬化能力；可溶性硬石 膏经磨细后可制成无水石膏水泥（硬石膏水泥）， 它主要用于制作石膏灰浆、石膏板和其他石膏制品。
>1180℃
不溶硬石膏 (CaSO4 Ⅱ)
400～1000℃
第 10页
2.1.2石膏的生产
1.建筑石膏
建筑石膏（半水石膏）是将二水石膏加热脱水制成的 产品，由于其脱水工艺不同，所形成的半水石膏类型 也不同。其中在蒸压环境中加热（蒸炼）可得α型半水 石膏，在回转窑或炒锅中进行直接加热（煅烧）可得β 型半水石膏。
第 7页
2.1 石 膏
2.化学石膏。是指化工生产过程中所生成的以 C的a化SO工4·副2H产2O品或及C废aS渣O。4·2H2O 与水的混合物为主要成分
*磷石膏
Ca5F(PO4 )3 5H2SO4 10H2O 3H3PO4 5(CaSO4 • 2H2O) HF
*氟石膏 CaF2 H2SO4 CaSO4 2HF
第 2页
胶凝材料的概念和分类
按照化学成分的不同，胶凝材料可分为：
有机胶凝材料：如沥青、树脂、橡胶等。 无机胶凝材料：（又称矿物胶凝材料）
气硬性胶凝材料：也称非水硬性胶凝材料，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， 如建筑石膏、石灰、水玻璃、菱苦土等；
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，并保持和发展其强度，如各种水泥。
107-170℃
CaSO4·2H2O-----→ห้องสมุดไป่ตู้aSO4·1/2H2O+1.5H2O
n （生石膏 ）
（熟石膏）
n 普通建筑石膏：β型半水石膏再经磨细所制得的 白色粉未，其密度为2.60～2.75g/cm3，松堆积 密度为800～1000kg/m3，是土木工程中应用最 多的石膏材料。
第 11页
2.高强石膏
高强石膏是将天然二水石膏蒸压脱水而得的 α型-半水石膏经磨细制得的白色粉末，其密 度为2.6 ～ 2.8g/cm3，松堆积密度为1000 ～ 1200kg/m3。
由于高强石膏具有较高的强度和粘结能力， 多用于要求较高的抹灰工程、装饰制品和制 作石膏板；当加入防水剂后它还可制成高强 防水石膏，加入少量有机胶结材料可使其成 为无收缩的胶粘剂。
*排烟脱硫石膏
第 8页
2.1.2石膏的生产
石膏的相组成
相组成
二水石膏CaSO4•2H2O
在 CaSO4-H2O 系统中石膏相
有五种形态，
七个变种
半水石膏
Ⅲ型硬石膏
Ⅱ型硬石膏 (CaSO4 Ⅱ)
Ⅰ型硬石膏 (CaSO4 Ⅰ)
α－CaSO4•1/2H2O β－CaSO4•1/2H2O
α－CaSO4 Ⅲ β－CaSO4 Ⅲ
2.1.2石膏的生产
石膏的脱水转变
二水 石膏
107～170℃
炒锅，回转窑 β-半水石膏
200～360℃ β可溶硬石膏
（普通建筑石 膏）
β－CaSO4 Ⅲ
125℃，0.13MPa
200-230℃
蒸压锅
α-半水石膏
（高强石膏）
吸湿
α可溶硬石膏 α－CaSO4 Ⅲ
Ⅰ型硬石膏，煅烧石膏， 开始分解(CaSO4 Ⅰ＋CaO)
第 4页
2.1 石 膏
*石膏的晶体结构
第 5页
2.1 石 膏
*天然二水石膏按CaSO4•2H2O百分含量的多少，可划分 为五个等级
等级
一二
三
四
五
CaSO4•2H2O (%)
≥95
94～85 84～75
74～65
64～55
第 6页
2.1 石 膏
天然硬石膏(CaSO4)，又称无水石膏，它是由无水硫酸钙 (CaSO4)所组成的沉积岩石。 *矿层一般位于二水石膏的下面，在水作用下变成二水石 膏，因此天然硬石膏中常含有5％～10％的二水石膏，其 晶体结构比较稳定，化学活性较差 *物理性质：集合体呈块状或粒状，结晶致密，质地较天 然二水石膏硬，莫式硬度3.0～3.5，密度2.9～3.0g/cm3， 纯净硬石膏透明，无色或白色，因含杂质而呈暗灰色，具 有玻璃光泽 *可用来生产明矾石膨胀水泥
结晶理论（又称溶解－沉淀理论）； 胶体理论（又称局部反应理论）。
浆体内部的化学变化结果主要为：
CaSO4•0.5H2O+1.5H2O→CaSO4•2H2O+19300J/mol
第 13页
4.高温煅烧石膏
煅烧温度大于1180℃时，CaSO4开始部分分解， 称为煅烧石膏，其主要成分为CaSO4和少量石 灰，能凝结硬化，强度高。在1600℃以上， CaSO4全部分解成石灰。 CaSO4→CaO＋SO2+O2
第 14页
2.1.3 建筑石膏的凝结与硬化
建筑石膏的凝结与硬化机理很复杂，但其硬化理论 主要有两种:
第 3页
2.1 石 膏 (Gypsum)
石膏是以CaSO4为主要成分的气硬性胶凝材料。 2.1.1石膏原料的分类 1.天然石膏。可分为天然二水石膏和天然硬石膏。
天然二水石膏 (CaS04·2H20)，又称生石膏、软石膏或简称石 膏。属于以硫酸钙为主所形成的沉积岩，一般沉积在距地 表800～1500m的深处。 *晶体结构： Ca2+联结[SO4]2-四面体，构成双层的结构层， H2O分子则分布于双层结构层之间 *加热层间水脱出，晶体结构变化 *物理性质：白色或无色透明，莫式硬度1.2～2.0，密度 2.2～2.4g/cm3，难溶于水,常温水中溶解度2.05g/L *可制造各种性质的石膏
气硬性无机胶凝材料
胶凝材料的概念和分类
胶凝材料是指建筑上能将散粒材料、块状材 料或纤维材料粘结成为整体，并经物理、化 学作用后可由塑性浆体逐渐硬化而成为人造 石材的材料。
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中，能将其它 物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质， 统称胶凝材料，又称胶结料。
第 12页
3.硬石膏
半水石膏在200℃左右时转变而成脱水半水石膏，其 结构不稳定，在潮湿条件下易转变成相应的半水石 膏。当温度继续升高时可转变成可溶性硬石膏 （从空Ca气SO中4-吸Ⅲ收）水，分但而其水性化质，变且化强却度不较大低，。也能很快地
可溶性硬石膏在400℃～1180℃范围煅烧转变成不溶 性度硬大石 于2膏. 9(C9ga/ScOm43Ⅱ，)难，溶其于结水构，体凝变结得很紧慢密。和只稳有定加，入密 某些激发剂（如碱性粒化高炉矿渣、石灰等）后， 才能使其具有一定的水化和硬化能力；可溶性硬石 膏经磨细后可制成无水石膏水泥（硬石膏水泥）， 它主要用于制作石膏灰浆、石膏板和其他石膏制品。
>1180℃
不溶硬石膏 (CaSO4 Ⅱ)
400～1000℃
第 10页
2.1.2石膏的生产
1.建筑石膏
建筑石膏（半水石膏）是将二水石膏加热脱水制成的 产品，由于其脱水工艺不同，所形成的半水石膏类型 也不同。其中在蒸压环境中加热（蒸炼）可得α型半水 石膏，在回转窑或炒锅中进行直接加热（煅烧）可得β 型半水石膏。
第 7页
2.1 石 膏
2.化学石膏。是指化工生产过程中所生成的以 C的a化SO工4·副2H产2O品或及C废aS渣O。4·2H2O 与水的混合物为主要成分
*磷石膏
Ca5F(PO4 )3 5H2SO4 10H2O 3H3PO4 5(CaSO4 • 2H2O) HF
*氟石膏 CaF2 H2SO4 CaSO4 2HF
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胶凝材料的概念和分类
按照化学成分的不同，胶凝材料可分为：
有机胶凝材料：如沥青、树脂、橡胶等。 无机胶凝材料：（又称矿物胶凝材料）
气硬性胶凝材料：也称非水硬性胶凝材料，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， 如建筑石膏、石灰、水玻璃、菱苦土等；
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，并保持和发展其强度，如各种水泥。
107-170℃
CaSO4·2H2O-----→ห้องสมุดไป่ตู้aSO4·1/2H2O+1.5H2O
n （生石膏 ）
（熟石膏）
n 普通建筑石膏：β型半水石膏再经磨细所制得的 白色粉未，其密度为2.60～2.75g/cm3，松堆积 密度为800～1000kg/m3，是土木工程中应用最 多的石膏材料。
第 11页
2.高强石膏
高强石膏是将天然二水石膏蒸压脱水而得的 α型-半水石膏经磨细制得的白色粉末，其密 度为2.6 ～ 2.8g/cm3，松堆积密度为1000 ～ 1200kg/m3。
由于高强石膏具有较高的强度和粘结能力， 多用于要求较高的抹灰工程、装饰制品和制 作石膏板；当加入防水剂后它还可制成高强 防水石膏，加入少量有机胶结材料可使其成 为无收缩的胶粘剂。
*排烟脱硫石膏
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2.1.2石膏的生产
石膏的相组成
相组成
二水石膏CaSO4•2H2O
在 CaSO4-H2O 系统中石膏相
有五种形态，
七个变种
半水石膏
Ⅲ型硬石膏
Ⅱ型硬石膏 (CaSO4 Ⅱ)
Ⅰ型硬石膏 (CaSO4 Ⅰ)
α－CaSO4•1/2H2O β－CaSO4•1/2H2O
α－CaSO4 Ⅲ β－CaSO4 Ⅲ