无机凝胶材料

适用于GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的相关标准 GB175-2007《通用硅酸盐水泥》取代了：GB1751999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 》、GB13441999《矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉 煤灰硅酸盐水泥》、GB12958-1999《复合硅酸盐水 泥》三个标准。 被GB175-2007《通用硅酸盐水泥》引用的相关标准 • ⑴GB/T176-1999《水泥化学分析方法》 • (eqv ISO680:1990）; • ⑵GB/T203-1994《用于水泥中的粒化高炉矿渣》; • ⑶GB/T750-1992《水泥压蒸安定性试验方法》；
硫铝酸盐水泥
铁铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥 以火山灰或潜在水硬 性材料及其他活性材 料为主要组分的水泥
有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀 铁相、无水硫铝酸钙、 铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐 硅酸二钙 水泥等 氟铝酸钙、硅酸二钙 氟铝酸盐水泥等 活性二氧化硅 活性氧化铝 石灰火山灰水泥、石膏矿渣水 泥、低热钢渣矿渣水泥等
— ≤5
普通水泥
矿渣水泥
P· S· B
≥80 且 ＜95 ≥50 且 ＜80 ≥30 且 ＜50
＞5 且≤20① ＞20 且 ≤50② ＞50 且 ≤70② — — — — — —
㈡通用硅酸盐水泥的分类
通用硅酸盐水泥的组分
组分（质量百分数） 品种 代号
粒化高 火山灰质 熟料+石膏 粉煤灰 石灰石 炉矿渣 混合材料
五、通用硅酸盐水泥的选用
六、水泥石的腐蚀与防止
水泥的特点及适用范围
水泥的特点
• 水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的
浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能 更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成坚 硬的人造石材。
水泥适用范围
• 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适
合用于潮湿环境及水中的工程部位。
适用于GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的相关标准 被GB175-2007《通用硅酸盐水泥》引用的相关标准 • ⑼GB/T5483-1996《石膏和硬石膏》; • ⑽GB/T8074-2008《水泥比表面积测定方法(勃氏 法) 》; • ⑾GB9774-2002《水泥包装袋》; • ⑿GB12573-1990《水泥取样方法》; • ⒀GB/T12960-2007《水泥组分的定量测定》; • ⒁GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法 （ISO法）(idt ISO679:1989)》;
一、通用硅酸盐水泥的定义、分类及生产概况
㈠通用硅酸盐水泥的定义
• 通用硅酸盐水泥（Common Portland Cement）是 指以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，及规定的混合
材料制成的水硬性胶凝材料。
㈡通用硅酸盐水泥的分类
• 通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为：硅
酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火
• 建筑工程中常用建筑石膏;高强石膏用于生产建筑石膏制品。
二、石膏
2.建筑石膏的凝结与硬化
• 建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下： CaSO4· 0.5H2O + 1.5 H2O = CaSO4· 2H2O • 建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下：
建筑石膏+水 浆 体 凝 结 硬 化
建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结 晶的过程； 硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形 成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构； 随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而 使石膏晶体逐渐硬化。
适用于GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的相关标准 被GB175-2007《通用硅酸盐水泥》引用的相关标准 • ⒂GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中的粒化 高炉矿渣粉》;
• ⒃JC/T420-2006《水泥原料中氯离子的化学分析 方法》;
• ⒄JC/T667-2004《水泥助磨剂》; • ⒅JC/T742-1984(1996)《掺入水泥中的回转窑窑 灰》。
山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸
盐水泥。
㈡通用硅酸盐水泥的分类
通用硅酸盐水泥的组分
组分（质量分数） 品种 代号 P· ห้องสมุดไป่ตู้ 硅酸盐水泥 P· Ⅱ P· O P· S· A 熟料+石膏 100 ≥95 ≥95 粒化高 炉矿渣 — ≤5 —
火山灰 质混合 材料 —
— —
粉 煤 灰 —
— —
石 灰 石 —
三、水玻璃
1.水玻璃的生产 水玻璃的硅酸盐模数
• 水玻璃的模数n：指硅酸钠中氧化硅和氧化钠的分 子数之比，一般在1.5~3.5之间。 • 水玻璃硅酸盐模数值n的大小决定水玻璃的品质及 其应用性能：模数低的水玻璃，晶体组分较多，粘 结性能较差（也易溶于水）；模数升高，胶体组分 相应增加，粘结能力增强。
≥60 且 ＜80 ≥60 且 ＜80 ≥50 且 ＜80
火山灰水泥
粉煤灰水泥 复合水泥
P· P
P· F P· C
—
—
＞20 且 ≤40③ —
—
＞20 且 ≤40④
—
—
＞20 且≤50⑤
㈡通用硅酸盐水泥的分类
通用硅酸盐水泥的组分表的相关说明
① 本组分材料为符合标准的活性混合材料，其中允许用不超过 水泥质量8%且符合标准的非活性混合材料或不超过水泥质量 5%且符合标准的窑灰代替。 ② 本组分材料为符合GB/T203或GB/T18046的活性混合材料， 其中允许用不超过水泥质量8%且符合标准的活性混合材料或非 活性混合材料或窑灰中的任一种材料代替。 ③ 本组分材料为符合GB/T2847的活性混合材料。 ④ 本组分材料为符合GB/T1596的活性混合材料。 ⑤ 本组分材料为由两种（含）以上符合标准的活性混合材料或 /和符合标准的非活性混合材料组成，其中允许用不超过水泥质 量8%且符合标准的窑灰代替。掺矿渣时混合材料掺量不得与矿 渣硅酸盐水泥重复。
• 具有较好的防火性能。
三、水玻璃
• 水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅 结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。
1.水玻璃的生产
湿法生产
• 湿法是将石英砂加入到氢氧化钠溶液中，进行蒸压 使其直接反应生成液态水玻璃。
干法生产
• 干法是把石英砂和碳酸钠按比例混合磨细，在300~ 1400℃高温的熔炉内熔化，生成固态水玻璃。
第三章 无机胶凝材料
§3.1气硬性胶凝材料
§3.2通用硅酸盐水泥
§3.3其他品种水泥
§3.4水泥的应用
胶凝材料的定义和分类
胶凝材料的定义
• 经过一系列物理化学变化，能够凝结硬化，将块 状或粉状材料胶结起来，形成一个整体的材料。
胶凝材料的分类
气硬性胶凝材料
如：石灰、石 膏、水玻璃等
无机胶凝材料
• 涂刷或浸渍材料，提高其抗风化性能；
• 配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；
• 配制耐热砂浆和耐热混凝土；
• 配制防水剂，用于修补裂缝、堵漏；
• 加固地基。
§3.2 通用硅酸盐水泥
一、通用硅酸盐水泥的定义、分类及生产概况 二、通用硅酸盐水泥的组成材料 三、通用硅酸盐水泥的技术要求 四、通用硅酸盐水泥的水化、凝结硬化与性能
三、水玻璃
1.水玻璃的生产 水玻璃的硅酸盐模数
配制耐热砼或最为水泥的促凝剂 n=3.3~3.5为宜
用于地基灌浆
n=2.6~2.8为宜
用于涂刷材料表面
n=2.7~3.0为宜
三、水玻璃
2.水玻璃的硬化
• 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型 硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：
Na2 O nSiO2 CO 2 mH 2 O nSiO2 mH 2 O Na2 CO3
• 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程 度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。
一、石灰
2.石灰的熟化硬化过程、石灰的品种 生石灰的熟化
• 熟化的过程 生石灰+水 熟石灰
MgO + H2O == Mg（OH）2
CaO + H2O == Ca（OH）2 + 64.83kj↑
• 熟化的方式
淋 灰——熟石灰粉（消石灰粉） 化 灰—— 熟石灰膏
一、石灰
石灰的品种
• 按石灰中的氧化镁含量的高低分：
生石灰 钙质石灰 MgO≤5% MgO＞5%
镁质石灰
• 按成品的加工方法分：
块状生石灰； 磨细生石灰粉； 消石灰粉； 石灰膏； 石灰乳等。
一、石灰
3.石灰的技术性质及应用 石灰的质量等级 石灰的应用
• 建筑生石灰、建筑生石灰粉、 • 配制石灰砂浆和石灰乳； 建筑消石灰粉按有效CaO＋ • 配制三合土和灰土； MgO的含量，可分为优等品、 • 制作碳化石灰板； 一等品和合格品三个等级。 • 生产硅酸盐制品； 石灰的特性 • 加固地基。 • 1.可塑性好； • 2.生石灰吸湿性强，保水性好； • 3.凝结硬化慢、强度低 ； • 4.硬化后体积收缩大，易开裂； • 5.耐水性差 。
二、石膏
3.建筑石膏的技术要求
• 建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划 分为优等品、一等品、合格品三个等级。
技术指标名称 强 度 抗折强度(MPa)≥ 抗压强度(MPa) ≥ 优等品 2.5 4.9 5.0 一等品 2.1 3.9 10.0 合格品 1.8 2.9 15.0
细度(0.2mm方孔筛筛余 %)≤ 凝结时间
适用于GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的相关标准 被GB175-2007《通用硅酸盐水泥》引用的相关标准 • ⑷GB/T1345-2005《 水泥细度检验方法（筛析 法）》; • ⑸GB/T1346-2001《 水泥标准稠度用水量、凝结 时间、安定性检验方法(eqv ISO9597:1989)》; • ⑹GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤 灰》; • ⑺GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度测定方法》; • ⑻GB/T2847-2005《用于水泥中的火山灰质混合材 料》;
• 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入13%~15% 的促硬剂氟硅酸钠。
2(Na2 O nSiO2 ) Na2SiF6 mH 2 O (2n 1)SiO2 mH 2 O 6NaF
三、水玻璃
3.水玻璃的性质与应用 水玻璃的性质
①粘结力强 ②耐酸性好 ③ 耐热性好
水玻璃的应用
加热、脱水 125℃ 0.13MPa
CaSO4· 0.5H2O
β型
建筑石膏
二水石膏
CaSO4· 2H2O
蒸压锅
170～360℃ 加热、脱水
CaSO4· 0.5H2O α型
CaSO4 Ⅲ CaSO4 Ⅱ CaSO4 Ⅰ
高强石膏 可溶性石膏 不溶性石膏 高温煅烧石膏
在常温下不存在
400～750℃
800℃
水泥的分类
按性能和用途分 通用水泥 如最常用的通用硅酸 盐水泥 如砌筑水泥、油井水 泥、道路水泥、大坝 水泥等 如白色硅酸盐水泥、 快凝快硬硅酸盐水泥 等
水 泥
专用水泥
特性水泥
水泥的分类
按主要水硬性物质分
水泥种类 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 主要水硬性物质 硅酸钙 铝酸钙 无水硫铝酸钙 硅酸二钙 主 要 品 种 绝大多数通用水泥、专用水泥 和特性水泥 高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、 快硬高强铝酸盐水泥等。 有自应力硫铝酸盐水泥、低碱 度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸 盐水泥等
• 熟化过程的特点
放出大量的热；体积膨胀1.5～3.5倍。
一、石灰
生石灰的熟化
熟化过程的注意事项 • 熟石灰在使用前必须陈伏两周以上——防止过 火石灰的危害； • 在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳化。
石灰的硬化
• Ca(OH)2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连 生，从而提高强度。 （干燥硬化） • Ca(OH)2与空气中CO2发生反应，形成CaCO3 使石灰的强度逐渐提高。 （碳化硬化）
胶凝材料 有机胶凝材料
水硬性胶凝材料
如：
水泥
如沥青、聚合物等
§3.1气硬性胶凝材料
一、石灰
二、石膏
三、水玻璃
一、石灰
1.石灰的生产 原材料
• 生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。 主要成分为CaCO3。
生产工艺——煅烧
生石灰
CaCO3 == CaO + CO2 MgCO3== MgO + CO2
一、石灰 4.石灰的储存
• 生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。 作到“随到随化”。 • 不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混 合运输。 • 熟石灰在使用前必须陈伏两周以上，以防止过火 石灰对建筑物产生的危害。
二、石膏
1.石膏的原材料、生产及品种
• 石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力 下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。 • 在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下 所示： 107～170℃
初凝不早于6min， 终凝不迟于30min
二、石膏
4.建筑石膏的性质及应用 建筑石膏的技术性质
• 凝结硬化快；
• 孔隙率大，热导率小； • 吸湿性强，耐水性差；
建筑石膏的应用
• 生产建筑石膏制品；
• 表观密度小，强度较低； • 室内抹灰与粉刷； • 生产水泥时作为缓凝 剂加入水泥中。 • 凝结时体积产生微膨胀；