胶凝材料

无机胶凝材料的基本性能

2007-10-10 12:11:54| 分类：公司产品|字号大中小订阅

第一讲无机胶凝材料的基本性能

1、什么是胶凝材料？

答：凡能在物理、化学作用下，从具有流动性的浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，具有一定的机械强度的物质，统称胶凝材料（以称胶结材料）。

2、简述胶凝材料的分类及代表性的物质。

答：胶凝材料分为无机和胡机两大类别：

沥青和各种树脂属于有机胶凝材料。

无机胶凝材料按照硬化条件，分为水硬性胶凝材料和非水硬性胶凝材料。

水硬性胶凝材料在拌水后既能在空气中硬化，又能在水中硬化，通常称为水泥。如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。

非水硬性胶凝材料不能在水中硬化，只能在空气中或其他条件下硬化。

而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、耐酸胶凝材料。

3、硅酸盐水泥为什么能够凝结硬化？

答：硅酸盐水泥生产水泥的主要原材料是石灰石和粘土。

其主要氧化物成分是：

CaO:64%--68%; SiO2:21%---23%; Al2O3:5%--7%;Fe2O3:3%---5%; MgO:5%

原材料经破碎、磨细制成生料，在1450℃煅烧，组份相互发生固相、液相反应，而后经平衡冷却（冷却速度非常缓慢,使固液相间反应充分进行）,形成的熟料矿物.再将水泥熟料加石膏(控制凝结时间、减少收缩等)共同磨细制成硅酸盐水泥。

加放一定数量的混合材料（改善水泥某些性质、调节水泥标号、提高产量、增加品种、扩大使用范围等），即可制成其它品种的硅酸盐水泥，如普通硅酸盐水泥（P。O）、矿渣硅酸盐水泥（P。S）、粉煤灰硅酸盐水泥（P。F）、火山灰硅酸盐水泥（P。P）、复合硅酸盐水泥等等。

硅酸盐水泥主要的矿物万分：44—46% 3CaO.SiO2(缩写C3S)，18-30% 2CaO.

SiO2(缩写C2S),5-12% 3CaO.Al2O3(缩写C3A), 10-18% 4CaO. Al2O3.Fe2O3(缩写C3AF) 硅酸盐水泥加水后，其熟料矿物很快与水发生化学反应，生成一系列的水化物，同时放出水化热。水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶，氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。这些水化产物就决定了水泥石的一系列特性。

水泥密度：3050-3200千克/立方米，表观密度：1300-1600千克/立方米

松装容量：1000-1300千克/立方米，紧装容量：1500-2000千克/立方米

4、何谓水泥的凝结时间、初凝、终凝？有何要求？

答：水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间叫凝结时间；初凝时间是指从水泥加水拌合起至水泥浆水泥浆开始失去可塑性所需的时间；从加水拌合到水泥浆完全失去可塑的时间为水泥的终凝时间。

水泥的初凝时间≥45min，施工操作时间

水泥的终凝时间≤6h 30min---10h----12h尽快硬化，利于下道工序进行。

通过水泥矿物成分的改变（特种水泥：快凝快硬硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥）和外加剂可根据需要调整凝结时间及强度的发展。

5、何谓水泥的需水量？

答：理论上水泥完全消化，需要大约25%的水，但是只加入25%的水，根本无法搅拌混合，为了满足施工操作性的需要，通常加入水泥中的水为40—50%。多余的水分中的大部分随着水泥的水化硬化逐渐从浆体蒸发掉，在浆体中形成孔隙。

6、为什么普通水泥强度标号以28天强度划分？

答：水泥的水化反应是从水泥颗粒表面逐渐深入内层的，一般讲，水泥在开始的3—7天内，水化速度较快，所以强度增长较快，大致28天可完成这个过程的基本部分，以后显著减缓，强度增长也极为缓慢。

7、普通水泥制成品优缺点？

答：优点—便宜、耐久、刚性、抗压强度高、可模性好

缺陷—非柔性、低延伸性、易收缩开裂、不能很好的与合成材料或塑料粘接。

8、何谓高铝水泥？人何特点和应用？

答：高铝水泥是铝酸盐水泥的主要品种，它是以铝酸钙为主、氧化铝含量约为50%的熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料。

高铝水泥是以矾土和石灰石用为原料，按适当比例配合、煅烧、磨细而成。旧称矾土水泥。是一种快硬、高强、耐热和耐腐蚀的胶凝材料。

高铝水泥常为黄色或褐色，也有呈灰色者。1天的强度可达3天的强度的80%以上，3天的强度便可达普通硅酸盐水泥28天的水平。所以其水泥标号是以3天抗压强度表示。但是，由于水化物晶形转化，后期强度会发生明显下降，与环境湿度有关。

耐高温性好：1000℃耐热构筑物。

耐腐蚀性好：耐硫酸盐腐蚀性强，高于抗硫酸盐水泥。（不含铝酸三钙，不析出的氢氧化钙，而且硬化后结构致密，因此对矿物水的侵蚀也且有很好的抵抗性。）水化热：早期释放，一天可放出总热量的70—80%。

碱对高铝水泥的腐蚀性极强：不能与碱性溶液接触，不得与末硬化的硅酸盐水泥接触使用，否则引起强度降低，凝结时间缩短，甚至瞬凝。

应用：掺加石膏或无水石膏，可作为膨胀水泥的主要膨胀组份且无晶形转化问题。高铝水泥与普通水泥适当混合可缩短凝结硬化时间，可用于快凝系统如：瓷砖粘接剂、自流平材料、修补砂浆等等。

9、简述石灰的硬化机理。

答：石灰是在建筑中应用较早的一种矿物胶凝材料。

分为生石灰CaO和熟石灰Ca(OH)2。原料：含碳酸钙为主要成分石灰石、白垩等生产原理：煅烧CaCO3 900℃CaO + CO2 熟化CaO + H2O = Ca(OH)2 + 64.83KJ

硬化原理：

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（内部）

2、碳化作用Ca(OH)2 + CO2 + nH2O = CaCO3 + (n+1)H2O(坚硬的表面，钝化效应)

石灰浆的凝胶和感化很慢，而且水分的蒸发会形成孔隙，所以强度也低。

石灰浆具有良好的可塑性是其优良的性能。因为石灰是靠化学作用自动分散成消石灰或石灰浆，其所含的氢氧化钙呈细小的胶体状态，颗粒表面吸附大量的水形成较厚的水膜，所以可塑性好。

但灰浆体硬化过程必须向外排除水分，因此石灰不宜用在潮湿环境。

建筑消石灰细度：0.9mm＜0-5%，0.125mm＜3%-15%

10为什么石灰不能单独使用，必须掺入砂子？

答：石灰浆在硬化过程中收缩极大且易发生开裂。因此石灰浆不能单独使用。而必须掺入一些骨料，最常用的是砂子。石灰砂浆中的砂子好像是砂浆中的骨架，可减少收缩和防止开裂，节省石灰用量，降低成本。另外，砂子可形成较多的孔隙，利于石灰浆内部水分的排除和吸收二氧化碳。