建筑材料胶凝材料

第3节胶凝材料胶凝材料(cements,bindingmaterials)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。胶凝材料有机胶凝材料：如沥青、树脂等无机胶凝材料气硬性：如石膏、石灰、菱苦土、水玻璃水硬性：各种水泥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(calcinedgypsum)(2)高强石膏(highstrengthgypsum/plaster)

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。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；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。(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。(四)、应用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。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。（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。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。(三)水泥一.硅酸盐水泥硅酸盐水泥：Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。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1.水泥的分类——六大通用水泥2、硅酸盐水泥熟料矿物组分矿物名称化学成分缩写符号含量硅酸三钙3CaO·SiO2C3S44％～62％硅酸二钙2CaO·SiO2C2S18％～30％铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A5％～12％铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10％～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。其他还有少部分f-CaO、f-MgO及玻璃体等3.硅酸暖盐水泥的干水化、凝我结和硬化水化——话水泥加水墨拌合后，都水泥颗粒倾立即分散存于水中与穷水发生化垦学反应，卷生成水化平产物并放茎出热量。凝结、硬化过环程——留硅酸盐存水泥的拍水化和宽凝结硬愤化过程恐是一个挠连续的惩复杂过宫程。水泥加水州拌合后，茎形成可塑荡性的浆体本，随着水雀化反应的谷进行，水礼泥浆体逐漆渐变稠失估去可塑性摔，但还不宋具有强度锄的过程，辉成为水泥兄的凝结；随着开症始产生穷强度，消并逐渐园发展成穗为坚硬惕的水泥慌石，这因一过程豪称为硬址化。凝结、只硬化是汤人为划偿分的，摇实际上白它们是佳一个连何续的、蒙复杂的省物理化方学反应拼过程。4、硅旱酸盐水臣泥的主付要技术本性能1)．密瘦度水泥欠烧隆比重小，播过烧比重慕大表现密度雕：130锤0左右，敢粉磨越细详，表观密梢度越小。2)．细海度（分散甩度）水泥的稍细度是葡表示水期泥磨细隶的程度遥或水泥分散度飞的指标。水泥细类度对水换泥性能握影响很狱大。（翅在一般谊情况下样）①水泥细迅度越大，强度越高，但太细开时早期强抽度增长虽般快，但后厉期可能要牲下降，且口对耐久性仇不利。3)．层需水量将水泥与歼水拌成标夺准稠度状狗态下的加猪水量为水宏泥的标准像稠度需水怕量,一般钻在24~30%摆之间。水灰比：帖是指水泥素浆中的水搜与水泥的锻质量比。烈一般情况梁下是水泥翻浆的水灰栋比越小，灶凝结硬化屑和强度发降展越快，竭且强度越闹高。但是惯会降低水滚泥浆的和蝴易性造成社施工困难骡；水灰比秤较大，凝窑结硬化和棋强度发展饰越慢，且欢强度越低思，但是方爱便施工。4)．凝膝结时间凝结分为守初凝和终哪凝。初凝：水庆泥加水拌娘合时，到值标准稠度时净浆开始刮达到可塑况性所需的朗时间。终凝：水喷泥加水拌宪合至标准林稠度净浆到完全失去可塑性劳并开始杂产生强泉度所需映的时间末。硅酸盐水胡泥标准规狐定，初凝裁不得早于竖45mi牌n，终凝断不迟于6妹h30m魄in。影响水泥供凝结的因漂素：①矿物组属分，C3A越高邀，凝结兴越快。且②水泥蛾细度。榆③环境灶温、湿守度。④物缓凝组悦分：a冷.石膏直。b.战缓凝剂升及促凝定剂。C习.矿物湿掺合料絮。5)．体池积安定性水泥石硬捡化后，产袄生不均匀具的体积变网化，即体象积安定性跑不良。体积稳坟定性的别危害：摊引起建僵筑物的精破坏、姻构件崩重溃。原因：①伟熟料中的游离CaO太拌多——控兰制方法：评沸煮法测斑定。②熟料朵中的游离MgO宿太多—始—≯5乖.0%详。③掺入摔的石膏移太多≯询3.5偏%。①、②：猾一般是由针于熟料烧汇结时温度料高于石灰优烧结时的芳温度，熟客料中的f知-CaO咐和f-M患gO成死抬烧状态，角而过熟的鸽f-Cao与f-存Mgo熟化慢乳，待水惹泥凝结浙酸化后华还在熟笛化，导谨致水泥寺石体积衫安定性抖不良。嫌（熟化累后体积残膨胀，面水泥石刘开裂）③：主要根是由于过赏量的石膏弹与C3A（3Ca夹O*A渔l2O阀3，铝妻酸三钙妈）的水化物闻水化铝酸种钙反应，谋生成高硫赵型水化硫季酸钙，体奴积膨胀1柴.5倍，腔也引起水排泥石开裂看。安定性测抄试：①饼丝式法②雷化待法。主要垫是促使f讽-CaO抛熟化6)．丧强度与钻水泥标腾号强度是蛛材料在辽外力荷金载作用饮下，材廊料抵抗饰破坏的昼能力。肿（水泥凡硬化以玩后石的轴心抗压强度）硅酸盐葱水泥的忧强度等层级有6腊个：4犹2.5支、42醒.5R裙、52鞋.5、太52.豆5R、倘62.衔5、6战2.5艘R。7）．水员化热①产生的距原因：水衣化放热反财应。②矿物组张分放热速捞度不同：宣C3A>C3S>C4AF>票C2S。③影响书水化热每的因素眯：总的剩放热量逝一样，你但可以幅控制放岗热速度源。④大体积订禁用硅酸校盐水泥，璃普硅也应泥控制使用喘。⑤水化随热利用艘——自励养护温旅度：消除水吩化热不服利影响朵措施：阵低热水责泥、冷赌却导流鲁浇注温未度、养开护等。硅酸盐水们泥的特性轮及应用凝结硬化摔快、强度垃高——特语别适合早泽期强度要团求高的工瓜程、高强中混凝土结饺构和预应阀力混凝土作工程。抗冻性词好——写适用于熟严寒地津区、经估受反复畅冻融作更用的混暴凝土工络程。碱度高盖、抗碳束化能力您强——没适用于剖重要的兄钢筋混垫凝土结煤构、预汇应力混圆凝土工伤程以及神二氧化最碳浓度僚高的环诵境。干缩小—喇—可用于元干燥环境高的混凝土撒工程。耐磨性血好——嘱可用于矩路面与前地面工窗程。水化热器高——用于兴寒冷地区磨的结构施辅工的自我绳养护耐腐蚀饭性差——不利拔用于海洋犯工程耐热性贞差——陪硅酸盐知水泥不沟宜单独俯用于耐姐热混凝惠土工程调。二.黑掺混合材响的硅酸盐狐水泥混合材侧：在水壁泥生产爆时，为而改善水隔泥的性迁能，如痕强度和谁耐久性忘等而加肌入到水烤泥中，答和水泥象熟料、婶石膏一出起粉磨拾的矿物老材料。混合材又紧分为活性灯混合材和细非活性混井合材。(一)屡、混合死材料的擦类别1．活性眯混合材滋：在激持发条件束下（石丹灰或石拥膏的作殃用），扭加水拌章合后，婆生成具烛有胶凝障性的水逝化产物壳，既能圈在水中肠，又能践在空气汪中发展俱并保持摔强度的烈矿物材比料。这侦一类材伞料包括屑有：粉伪煤灰、夸粒化高刑炉矿渣包、火山臭灰质材悼料等。2.旱非活性混尚合材：由剧于这类材过料活性很俭低，即使望在有激发暗条件下（械碱或石膏帅）也不与胖水发生水伸化反应，挡也不具有伸水硬性胶卷凝性质的僻矿物材料（二）、筛掺混合材志的水泥1.硅酸盐包水泥：与Ⅰ型硅体酸盐水孙泥，代摄号P.您Ⅰ。Ⅱ拢型硅酸吹盐水泥虎，代号薪P.Ⅱ恼。2.普蹲通硅酸盐塞水泥：简所称普通水凝泥，代号鲜P.O。3.矿渣硅铲酸盐水犬泥：简称矿锅渣水泥，框代号P.迈S。4.火山灰质州硅酸盐水块泥：简称火总山灰水泥弃，代号P路.P。5.粉煤灰局硅酸盐脾水泥：简称博粉煤灰测水泥，记代号P都.F。6.复合硅哈酸盐水很泥：代号P黎.C：三.姓其它标品种水泥其它品坟种水泥腿是以硅书酸盐水叮泥以及猪铝酸盐驰、硫铝告酸盐水端泥等为蒸基础，阅通过掺饰入其它染材料或门在特殊套工艺下云，赋予寒水泥特勿殊的性奴能。（一)、康快硬水泥1.快硬硅酸迹盐水泥2.快硬硫铝芽酸盐水泥3.氟铝酸完盐快硬扭水泥(二)腿、装饰扛水泥1.白色水泥2.彩色水岔泥矿渣硅酸思盐水泥矿渣硅戒酸盐水啄泥定义牧：“凡防由硅酸失盐水泥崭熟料和烧20％—70％粒化高勤炉矿渣守、适量胆石膏磨滔细制成光的水硬燃性胶凝坚材料，视称为矿顾渣硅酸暂盐水泥倍（简称逢矿渣水例泥），首代号P拉.S。丧”(据穗GB1鸡344塔－19朵99《包矿渣硅帅酸盐水伯泥、火露山灰质艳硅酸盐顺水泥、死粉煤灰狗硅酸盐晌水泥》很)特性及应胞用①凝结挽硬化速狗度慢：早期强度尽低，后期逃强度高②对温伐度湿热客敏感性惑强：适于蒸呢养(ste也amc娱urin摇gor瞎hig嫁h-pr姿essu绘res检team蛛cur工ing)③耐腐量蚀性好两：可用于返海港工殃程和水践工大坝际的建设索。④水化伐热小：可用于大斜体积混凝拌土，大型跨基础和混标凝土大坝优等。⑤耐热脉性好⑥抗碳化谋(car粥boni职zati断on)能能力差：一般不纺用于热尊处理车守间的修无建。⑦矿渣镇水泥的捕保水性等差、抗抄渗性差餐、泌水醒通道较看多、干鞋缩较大误，使用呼中要严助格控制聋用水量霞，加强杯早期养垃护。⑧抗冻性旷差：不宜用伴于冬季类施工火山灰质浩硅酸盐水士泥火山灰程质硅酸丹盐水泥踪蝶定义：唯“凡由炉硅酸盐扁水泥熟虹料、火白山灰质少混合材赴料(掺量为水珠泥熟料质帐量的20％-50％)和适愤量石膏女磨细制岁成的水垂硬性胶冬凝材料滑，称为凝火山灰劫质硅酸征盐水泥吧（简称修火山灰峰水泥）何，代号神P.P骆。”遥(据G斗B13仰44－透199浑9《矿照渣硅酸牺盐水泥万、火山友灰质硅畜酸盐水源泥、粉字煤灰硅酱酸盐水野泥》)特性及应恳用火山灰水月泥干缩大投，在干燥阿高温下，宽水化硅酸执钙与空气仓中的二氧沾化碳反应析生成碳酸谢钙和氧化稳硅，产生猜“起粉”诞现象。不宜用精于干燥碌环境。抗冻性种和耐磨首性比矿驰渣水泥侍还要差。抗渗性蹦高。掺入粘土捕质的火山端灰水泥不膛抗硫酸盐妹侵蚀。粉煤灰工硅酸盐福水泥粉煤灰硅历酸盐水泥织定义：“邀凡由硅酸你盐水泥熟廊料、粉煤哑灰(掺量按搁质量百方分比计寸为20％-40％)和适笑量石膏模磨细制弦成的水鱼硬性胶馋凝材料绑，称为聪粉煤灰犹硅酸盐室水泥（阻简称粉驶煤灰水精泥），用代号P颤.F。撑”(栗据GB踏134渣4－1共999胜《矿渣万硅酸盐尼水泥、希火山灰品质硅酸谋盐水泥拾、粉煤岔灰硅酸醋盐水泥茫》)特性及应窃用干缩小腿，抗裂凭。凝结硬亿化慢，顷早期强嘴度低。色深。抗碳化按性能差味。复合硅残酸盐水凯泥复合硅县酸盐水陵泥定义仓：“凡西由硅酸肯盐水泥蒜熟料、录两种或经两种以辆上规定逐的混合碧材料(混合材的羊总掺量按琴质量的百送分比为15％~50％)、适茫量石膏愉磨细制论成的水耳硬性胶吼凝材料精，称为功复合硅沫酸盐水喷泥（简漠称复合哭水泥）舞，代号杂P.C绵。”(码据GB滥129寒58-告199塑9《复傲合硅酸卫盐水泥丙》)特性及应视用耐腐蚀铁性好水化热盾小，抗渗性水好，早强。硅酸盐水融泥生料的歼配制原料石灰质制原料（额如石灰奴石、贝发壳等，学提供CaO）粘土质原捕料（如粘阅土、页岩旅等，主要蚁提供SiO2、Al2O3、Fe2O3）校正原料雪（如铁矿公粉、砂岩足，前者是柄补充原料最中不足的无氧化铁，守后者是补押充原料中齿不足的SiO2）矿化剂工艺干法湿法硅酸盐水冬泥的煅烧窑型:立窑回转窑煅烧过程水分蒸发生料预热生料分解熟料煅烧熟料冷却快硬硅酸蚕盐水泥以适当的到生料烧至避部分熔融介，所得的断以硅酸钙痛为主要成坦分的熟料们，加入适绵量的石膏嚷，磨细制稀成的具有狭早期强度鼓增长率快押的水硬性听胶凝材料奶，称为快内硬硅酸盐捧水泥，简绑称快硬水红泥。快硬水泥迫的生产同令硅酸盐水趣泥基本一嫁致，只是纺在生产时拔提高了硅制酸三钙(50％-60％)、铝酸希三钙(8％-15％)的含量，仓两者的总献量不少于65％。同时都增加了石届膏的掺量(8％)，提高了毕粉磨细度(比表面积搁达450m2／kg)。应用主要用于宅抢修、堵趣漏、及军咸事工程快硬硫暮铝酸盐震水泥以适当的轿生料烧至漫部分熔融炒，得到以搬无水硫酸恰钙和硅酸茧二钙为主蚕要矿物成背分的熟料锈，加入适研量的石膏猾磨细的具枝有早期强揉度高特性更的水硬性果胶凝材料类，称为快趋硬硫铝酸外盐水泥(《快硬硫真铝酸盐水交泥》(JC既714—199养6))。快硬硫避铝酸盐槐水泥特鄙点与应拾用无水硫美铝酸钙病与石膏港迅速反共应生成捧钙矾石候晶体和浴大量的廉铝胶。早期强躬度高。C2S水化的便水化产军物Ca(O弓H)2晶体和水愚化硅酸钙绿胶体不断析填充水泥四石的孔隙渗。硬化后水隙泥石的结增构致密，傻孔隙率小刮，抗渗性摊高，水化中产物中Ca(祸OH)2的含量少缝，抗硫酸排盐腐蚀能杂力强。主要用愧于配制旨早强、零抗渗、扣抗硫酸常盐腐蚀辟的混凝愧土工程妖。可用西于冬季昂施工、研浆锚、茅喷锚支钞护、节仙点、抢么修、堵浊漏等工斯程。此面外，