建筑材料之胶凝材料相关知识(ppt 52页)

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1、普通硅酸盐水泥:简称普通水泥,代号P.O。 2、矿渣硅酸盐水泥:简称矿渣水泥,代号P.S。 3、火山灰质硅酸盐水泥:简称火山灰水泥,代号P.P。 4、粉煤灰硅酸盐水泥:简称粉煤灰水泥,代号P.F。 5、复合硅酸盐水泥:复合水泥,代号P.C。
还有其他小品种水泥:如快硬水泥、油井水泥、彩色水泥 等普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、 粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥统称掺混合材料的硅酸盐 水泥
第3节 胶凝材料
胶凝材料(cements,binding materials) 胶凝材料概念:在土木工程材料中,凡是经过
一系列的物理、化学作用,能将散粒状或块状 材料粘结成整体的材料,统称为胶凝材料。
有机胶凝材料:如沥青、树脂等


材 料
气硬性:如石膏、石灰、菱苦土、 水玻璃
无机胶凝材料
水硬性:各种水泥
4).凝结时间
凝结分为初凝和终凝。
初凝:水泥加水拌合时,到标准稠度时净浆开始达到可 塑性所需的时间。
终凝:水泥加水拌合至标准稠度净浆到完全失去可塑性 并开始产生强度所需的时间。
硅酸盐水泥标准规定,初凝不得早于45min,终凝不迟 于6h30min。
影响水泥凝结的因素:①矿物组分,C3A越高,凝结越 快。②水泥细度。③环境温、湿度。④缓凝组分:a.石 膏。b.缓凝剂及促凝剂。C.矿物掺合料。
(三) 水泥 一 . 硅酸盐水泥
水硬性:粉末状水泥与水混合后,经过一系列 复杂的物理化学反应,可由可塑性浆体变成坚 硬的石状体,将散粒材料胶结成整体,这一过 程是水化在水环境下完成的,同时可以在水中 更好的保持石状体的概念。所以,水泥是一种 水硬性胶凝材料。
1.水泥的分类——六大通用水泥
硅酸盐水泥:Ⅰ型硅酸盐水泥,代号P.Ⅰ。Ⅱ型硅酸盐水泥, 代号P.Ⅱ。
其他还有少部分f-CaO、f-MgO及玻璃体等
3.硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化
水化——水泥加水拌合后,水泥颗粒立即分散于水中与 水发生化学反应,生成水化产物并放出热量。
凝结、硬化过程——硅酸盐水泥的水化和凝结硬化过程 是一个连续的复杂过程。
水泥加水拌合后,形成可塑性的浆体,随着水化反应的进行, 水泥浆体逐渐变稠失去可塑性,但还不具有强度的过程,成为 水泥的凝结;
二. 掺混合材的硅酸盐水泥
混合材:在水泥生产时,为改善水泥的性能, 如强度和耐久性等而加入到水泥中,和水泥熟 料、石膏一起粉磨的矿物材料。
混合材又分为活性混合材和非活性混合材。
(一)、混合材料的类别
1.活性混合材:在激发条件下(石灰或石膏 的作用),加水拌合后,生成具有胶凝性的水 化产物,既能在水中,又能在空气中发展并保 持强度的矿物材料。这一类材料包括有:粉煤 灰、粒化高炉矿渣、火山灰质材料等。
养护,生成以水化硅酸钙为主要产物的砼。 反应式如下: Ca(OH)2+SiO2+aq→CaO·SiO2·aq 硅酸盐砼制品有:灰砂砖、灰砂构件、加气砼等。
三. 水玻璃
水玻璃俗称泡花碱,是一种可溶性硅酸盐, 由碱性金属氧化物和二氧化硅结合而成的气硬性 胶凝材料,如硅酸钠水玻璃、硅酸钾水玻璃。

水泥细度对水泥性能影响很大。(在一般情
况下)①水泥细度越大,强度越高,但太细时早期强度
增长虽快,但后期可能要下降,且对耐久性不利。
3).需水量 将水泥与水拌成标准稠度状态下的加水量为水泥的
标准稠度需水量,一般在24~30%之间。 水灰比:是指水泥浆中的水与水泥的质量比。一般
情况下是水泥浆的水灰比越小,凝结硬化和强度发 展越快,且强度越高。但是会降低水泥浆的和易性 造成施工困难;水灰比较大,凝结硬化和强度发展 越慢,且强度越低,但是方便施工。
5).体积安定性 水泥石硬化后,产生不均匀的体积变化,即体积安定性不良。 体积稳定性的危害:引起建筑物的破坏、构件崩溃。 原因:①熟料中的游离CaO太多——控制方法:沸煮法测定。 ②熟料中的游离MgO太多——≯5.0%。 ③掺入的石膏太多≯3.5%。 ①、②:一般是由于熟料烧结时温度高于石灰烧结时的温度,熟
碱度高、抗碳化能力强——适用于重要的钢筋混凝土结构 、预应力混凝土工程以及二氧化碳浓度高的环境。
干缩小——可用于干燥环境的混凝土工程。 耐磨性好——可用于路面与地面工程。 水化热高——用于寒冷地区的结构施工的自我养护 耐腐蚀性差——不利用于海洋工程 耐热性差——硅酸盐水泥不宜单独用于耐热混凝土工程。
6).强度与水泥标号
强度是材料在外力荷载作用下,材料抵抗破坏 的能力。(水泥硬化以后石的轴心抗压强度)
硅酸盐水泥的强度等级有6个:42.5、 42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。
7).水化热 ①产生的原因:水化放热反应。 ②矿物组分放热速度不同:C3A>C3S>C4AF>C2S。 ③影响水化热的因素:总的放热量一样,但可以控
(二)特性
1、黏结力强: 水玻璃硬化后具有较高的黏结强度,如用
水玻璃配制成水玻璃混凝土。 2、耐酸性好 3、耐热性好
(三)应用
1.涂刷材料表面,浸渍多孔性材料,以提高 其抗风化能力,提高建筑物的耐久性。
2.加固地基 3.配制防水剂 4. 水玻璃混凝土——具有机械强度高,耐
酸和耐热性能好,整体性强,材料来源广泛, 施工方便,成本低及使用效果好等特点。
建筑石膏
β型半水石膏的晶体较细,所以调制成一定稠 度的浆体时,需水量也比型半水石膏的需水量 大,导致建筑石膏的孔隙率也大,因而强度较 低。
在实际生产与工程中,建筑石膏的应用更广泛 一些。
高强石膏
晶体组大,比表面小,调成可塑性浆体 时需水量只是建筑石膏的一半,因此硬化后 具有较高的密实度和强度;高强石膏可以用 于室内抹灰,制作装饰制品和石膏板;若掺 入防水剂可制成高强度防水石膏,在潮湿环 境中使用。
随着开始产生强度,并逐渐发展成为坚硬的水泥石,这一过程 称为硬化。
凝结、硬化是人为划分的,实际上它们是一个连续的、复杂的 物理化学反应过程。
4、硅酸盐水泥的主要技术性 能
1).密度 水泥欠烧比重小,过烧比重大 表现密度:1300左右,粉磨越细,表观密度越小。
2).细度(分散度)
水泥的细度是表示水泥磨细的程度或 水 泥分散度的指标
火山灰质硅酸盐水泥
火山灰质硅酸盐水泥定义:“凡由硅酸盐水泥 熟料、火山灰质混合材料(掺量为水泥熟料质 量的20%-50%)和适量石膏磨细制成的水硬性 胶凝材料,称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火 山灰水泥),代号P.P。” (据GB1344-1999 《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉 煤灰硅酸盐水泥》)
(三)、石灰的性质
(1)良好的保水性:直径约为1μm的呈胶 体分散状态的氢氧化钙,其表面吸附一层 较厚的水膜。
(2)凝结硬化慢、强度低:碳酸钙和氢氧化 钙结晶体
(3)耐水性差:氢氧化钙结晶易溶于水 (4)体积收缩大:蒸发大量的游离水 (5)吸湿性强
(四)、应用
1.石灰乳涂料 将热化好的消石灰加入水稀释,直接用于室内墙壁和 天棚的涂料。 ——加入各种耐碱颜料,可变成彩色涂料。 ——加入少量磨细沙或粘土 ,提高其耐水性。 ——加入明矾,氯化钙,聚乙烯醇等减少涂层粉化。
2、建筑石膏的技术性质
凝结硬化快:可以考虑加入缓凝剂(retarder)来缓凝
水化反应理论需水量为18.6%,但为了使石膏浆体具有可塑性, 通常实际加水为60%~80%
孔隙率大,体积密度小,保湿、吸声性能好 具有一定的调湿性——由于硬化体多孔结构的特点, 建筑制品的热容量大、吸湿性强,当室内温度、湿 度变化时,由于制品的“呼吸”作用,使环境温度、 湿度能得到一定的调节。 耐水性、抗冻性差 凝结硬化时体积微膨胀 防火性好
2.石灰砂浆 ①石灰膏+砂+水+拌制,既可用作砌筑砂浆又可
用作抹面。
②石灰膏+纤维+水拌制,多用于抹面。 3.石灰土和三合土 石灰土(石灰+粘土)和三合土(石灰+粘土+砂
碱炸渣等填料),多用于加固地面、密实地面, 稳定地基。
4.制作硅酸盐制品 将石灰与硅质材料磨细后,一起加压成型,再经过蒸汽
三. 其它品种水泥
其它品种水泥是以硅酸盐水泥以及铝酸盐、 硫铝酸盐水泥等为基础,通过掺入其它材料 或在特殊工艺下,赋予水泥特殊的性能。
(一)、快硬水泥
1. 快硬硅酸盐水泥 2. 快硬硫铝酸盐水泥 3. 氟铝酸盐快硬水泥
(二)、装饰水泥
1. 白色水泥 2. 彩色水泥
矿渣硅酸盐水泥
矿渣硅酸盐水泥定义:“凡由硅酸盐水泥熟料 和20%—70%粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制 成的水硬性胶凝材料,称为矿渣硅酸盐水泥 (简称矿渣水泥),代号P.S。”(据GB1344 -1999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水 泥、粉煤灰硅酸盐水泥》)
2、硅酸盐水泥熟料矿物组分
矿物名称
硅酸三钙
硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙
化学成分
缩写符号
3CaO·SiO2
C3S
2CaO·SiO2
C2S
3CaO·Al2O3
C3A
4CaO·Al2O3·Fe2O3 C4AF
含量
44%~62%
18%~30% 5%~1来自百度文库% 10%~18%
其中,硅酸三钙和硅酸二钙为强度组分,铝酸三钙和铁铝 酸四钙为熔剂组分。
3. 应用
建筑石膏: 装饰板材、雕塑、装饰型材、抹灰工程、砌块
等; 高强石膏: 抹灰工程、装饰板材、砌块等;可溶性硬石膏
一般不用,避免出现。
二. 石灰(lime,CaO)
(一)、石灰分类 (二)、石灰的技术要求 (三)、石灰的性质
(四)、石灰的应用
(一)、石灰的分类
根据石灰加工方法:块状生石灰、磨细生石灰、 石灰浆、石灰乳、石灰水等;
特性及应用 ①凝结硬化速度慢:早期强度低,后期强度高 ②对温度湿热敏感性强:适于蒸养 (steam curing or high-pressure steam curing) ③耐腐蚀性好:可用于海港工程和水工大坝的建设。 ④水化热小:可用于大体积混凝土,大型基础和混凝土 大坝等。 ⑤耐热性好 ⑥抗碳化(carbonization)能力差:一般不用于热处理车 间的修建。 ⑦矿渣水泥的保水性差、抗渗性差、泌水通道较多、干 缩较大,使用中要严格控制用水量,加强早期养护。 ⑧抗冻性差:不宜用于冬季施工
料中的f-CaO和f-MgO成死烧状态,而过熟的f-Cao与f-Mgo熟化慢 ,待水泥凝结酸化后还在熟化,导致水泥石体积安定性不良。( 熟化后体积膨胀,水泥石开裂)
③:主要是由于过量的石膏与C3A(3CaO*Al2O3,铝酸三钙 )的水化物水化铝酸钙反应,生成高硫型水化硫酸钙,体积膨
胀1.5倍,也引起水泥石开裂。 安定性测试:①饼法②雷化法。主要是促使f-CaO熟化
气硬性胶凝材料只能在空气中硬化,且只能在 空气中保持或发展其强度(如石灰、石膏水玻璃 等)。而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(各种混凝土) 。
石膏 (1)建筑石膏(calcined gypsum)
(2)高强石膏(high strength gypsum/plaster)
制放热速度。 ④大体积禁用硅酸盐水泥,普硅也应控制使用。 ⑤水化热利用——自养护温度: 消除水化热不利影响措施:低热水泥、冷却导流浇
注温度、养护等。
硅酸盐水泥的特性及应用
凝结硬化快、强度高——特别适合早期强度要求高的工程 、高强混凝土结构和预应力混凝土工程。
抗冻性好——适用于严寒地区、经受反复冻融作用的混凝 土工程。
石灰石中含有杂质氧化镁(MgO),根据MgO的 多少,将生石灰中MgO含量≤5%的称为钙质石 灰(低镁石灰),5%~20%的称为中镁石灰。 20%~40%为高镁石灰。
(二)、 石灰的技术要求
根据建材行业标准,将建筑生石灰和 建筑生石灰粉划分为优等品、一等品、 合格品三个等级,具体指标见书P11中两 个技术指标表格。
2. 非活性混合材:由于这类材料活性很低,即 使在有激发条件下(碱或石膏)也不与水发生 水化反应,也不具有水硬性胶凝性质的矿物材 料
(二)、掺混合材的水泥
1. 硅酸盐水泥:Ⅰ型硅酸盐水泥,代号P.Ⅰ。Ⅱ型硅 酸盐水泥,代号P.Ⅱ。
2. 普通硅酸盐水泥:简称普通水泥,代号P.O。 3. 矿渣硅酸盐水泥:简称矿渣水泥,代号P.S。 4. 火山灰质硅酸盐水泥:简称火山灰水泥,代号P.P。 5. 粉煤灰硅酸盐水泥:简称粉煤灰水泥,代号P.F。 6. 复合硅酸盐水泥:代号P.C:
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