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。

11石灰有哪些作用？
答：1）用石灰乳：能粘接在混凝土、砖和一般石材表面。

应用时可加入少量颜青颜料以抵消因含有铁化物杂质而形成的淡黄色，使粉白层呈纯白色。

2）砌筑砂浆：单独或与其它胶凝材料一起配制砌筑砂浆。

如与水泥配制的混合砂浆，比纯石灰砂浆硬化快，可塑性和保水性又比纯水泥砂浆好。

3）抹灰砂浆：用于砖墙和混凝土墙。

石灰石膏砂浆，硬化比石灰砂浆快，凝结比建筑石膏慢。

4）三合土和灰土：石灰粉加粘土加水，具有一定的水硬性。

5）无熟料水泥和硅酸盐制品
6）碳化制品
7）加固地基：生石灰吸水和体积膨胀性产生的膨胀压力，使地基加固。

12、简述石膏硬原理
答：建筑石膏是将半水石膏经磨细制成。

α为普通建筑石膏，β为高强建筑石膏与水拌合后，重新水化成二水石膏，形成坚硬的石状物体，反应如下：CaSO4.5H20 + 1.5H20 = CaSO4.2H20
石膏的凝胶硬化是一个连续的溶解、水化、胶化、结晶的过程。

200C时半水石膏溶解度：8.85g/L，二水石膏：2.05g/L(而硬石膏单独水化非常慢)
13、建筑石膏的特点及应用
答：孔隙率大，理论需水量18.6%，为使浆体可塑，须加60%-80%水
凝结硬化快，3-5Min凝胶，终凝不超过30Min，体积微膨胀1%
耐水性、抗冻性差：建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性，潮湿环境下，晶体间粘接力削弱，强度显著下降，遇水晶体溶解易引起破坏，吸水后受冻孔隙中水分结冰崩裂，耐火性好；含有结晶水，密度小、导热差
应用：石膏砂浆、艺术配件、制品、人造大理石等。

二水石膏、硬石膏调节水泥凝结时间，减少收缩
二水石膏、硬石膏可作为膨胀水泥或膨胀剂中的膨胀组份之一。

14、什么是快硬硫铝酸盐水泥？
凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏制成的早期确定高的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥。

主要水化产物：钙矾石，C-S-H凝胶，改变石膏的掺入量，可以制得不收缩、微膨胀、膨胀和自应力水泥。

其水泥标号以3天抗压强度表示。

第二讲有机高分子聚合物材料的主要特点
1、什么是有机高分子聚合物？
答：所有各类高分子都是由千万个小分子化合物通过聚合反应，联结而成的大分子化合物，故高分子化合物又可称聚合物或高聚物。

聚合物是由聚合物低分子（通常称为单体）经聚合反应而得，如加成聚合或缩合聚合。

2、高分子材料的主要特征？
高分子有很长的主链结构，分子量很大，可以从几万至几百万。

高分子不是以单个分子形态存在，而是由很多高分子通过分子链之间的相互作用而聚集成高聚物。

所以，高分子材料的性能实际上是高分子聚集态的综合性能。

由于大分子链段的松驰运动，使得高分子材料呈现特有的较高的拉伸强度，柔韧性，高粘性，抵抗压强度，这是高分子材料区别于低分子化合物的主要特征。

3、什么是水溶性高分子?
答:水溶性高分子又称不溶性树脂或水溶液性聚合物,是一种亲水性的高分子材料,在水
中能溶解或溶液胀而形成溶液或分散液.
水溶性高分子的亲水性,来处于其分子含有的亲水基团.最常见的亲水性基团是:羧基、羟基、酰胺基、胺基、醚基等。

可分为：天然、半合成、全成三大类。

作用：分散、絮凝、增稠、保水、减阻等。

4、什么是聚合物分散体乳液？
答：聚合物分散体乳液是聚合物以极细小的粒子稳定的分散于水中或其它溶剂中，一般在乳液中都须加有各种助剂，以保证乳液的稳定性。

聚合物在水中的溶解性是由于其分子链存在亲水性的官能团。

例如牛奶就是非曲直一种天然的高分子乳液。

5、胶乳如何成膜并与基材粘接？
答：当乳液涂覆于基材表面后，随着水分或溶剂的蒸发挥发，聚合物粒子便重新聚强开成均质的膜层。

除渗入基材孔隙中的高分子膜形成机械嵌固外，高分子中的极性基团与基材还能产生分子间引力作用（物理力，静电力等），有的如环氧树脂乳液还可与基材形成化学键，故形成较强的粘接力。

5、水基类胶粘剂有哪种类？
答：水溶液性胶—羧甲基纤维素、可溶性淀粉、变性可溶性淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、水溶性高分子的亲水性脲醛树脂等。

乳液类胶—聚醋酸乙烯乳液、乙烯-聚醋酸乙烯共聚物乳液、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物乳液、橡胶乳液（如氯丁胶乳）、环氧乳液等。

6、什么是可再分散乳胶粉？
答：象牛奶一样，一些胶乳也可以采用特定的喷雾干燥工艺（不会成膜），其形成胶粉还可以于水中分散，重新形成性能不变的胶乳（与喷雾干燥前）。

可再分散乳胶粉是++++有限公司生产的乙烯-聚醋酸乙烯共聚物和三元共聚物的可再
分散乳胶粉。

但是值得注意的是：并不是所有的胶乳都可以制成可再分散乳胶粉，而且喷雾干燥的工艺特别重要。

7、可再分散乳胶粉的优点有哪些？
为什么说可再分散乳胶粉是干混砂浆的首选聚合物改性材料？
答：防冻、包装容易、重量减轻/易于运输、无细菌或微生物的孳生，易于储存。

正因为可再分散乳胶粉的这些优点，使其成为干混砂浆的首选取胶粉。

（对水泥基材料的改性优点见下一讲）
第三讲聚合物改性水泥基材料
1、主要粘接机理？
答：机械嵌固—主要是无机胶凝材料嵌入基材孔隙中，凝结硬化后产生类似于销、键的作用。

物理结合—主要是有机胶凝材料（含有极性官能团）与基材间产生分子间力。

机械固定及锚固===砖片、基材的孔隙情况
关键在于砖片和基材存在孔、洞而使粘接剂（例如水泥砂浆）能够嵌入其中，固化后产生类似于销、键的机械固定及锚固作用。

2、聚合物改性水泥基材料有哪些特点？
答：因为无机的水硬性胶凝材料和有机聚合物材料各有其特点。

水泥：较高的抗压强度、低拉伸强度、水硬性胶凝材料、坚硬、通过机械嵌固与基层粘接；
聚合物：柔软、高拉伸强度、柔性、低抗压强度、通水分蒸发结硬、通过分子间力粘接；
将聚合物掺入水泥中，增强水泥革材料的内聚强度、粘接强度、赋予其柔韧性。

提高类水泥材料的柔性、变形性、粘接性、热老化性、耐磨性等。

第四讲可再分散乳胶粉聚合物改性水泥基材料的应用
1、可再分散乳胶粉聚合物改性水泥基材料的应用？
答：可以干混砂浆形式预配制
砖粘接剂（尤其大尺寸瓷砖，或在光滑表面、不稳定的基材上粘贴）瓷砖嵌缝剂
饰面砂浆
密封防水砂浆
自流平地坪砂浆
外保温系统粘接剂
修补砂浆
粉末涂料
地面硬化剂
腻子涂层
防火砂浆
界面处理剂
加气混凝土抹面及砌筑砂浆
第五讲砂子
1、砂子在胶凝材料中的主要作用和要求？
答：填料，减少胶凝材料的用量，降低成本
降低收缩
因此砂子的级配很重要，良好的级配（可降低粘接剂厚度和孔隙率），可使粘接剂获得较低的水泥用量、良好的施工操作性、减少收缩开裂的可能性。

颗粒形状：较好的工作性；
非圆形颗粒：较高的强度，抗下垂性；
较粗的砂子，水泥用量少，需水量小，工作性可能差些；
较细的砂子，水泥用量多，需水量大，较好的工作性≤63um 可视为细填料。