无机凝胶材料

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。如沥青、聚合物等胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等如：水泥胶凝材料的分类一、石灰二、石膏三、水玻璃§3.1气硬性胶凝材料一、石灰生产工艺——煅烧•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。CaCO3==CaO+CO2MgCO3==MgO+CO2生石灰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。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•熟化的方式淋灰——熟石灰粉（消石灰粉）化灰——熟石灰膏•熟化过程的特点放出大量的热；体积膨胀1.5～3.5倍。MgO+H2O==Mg（OH）2CaO+H2O==Ca（OH）2+64.83kj↑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）一、石灰石灰的品种•按石灰中的氧化镁含量的高低分：•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。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO≤5%MgO＞5%一、石灰3.石灰的技术性质及应用石灰的质量等级•建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。石灰的特性•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。石灰的应用•配制石灰砂浆和石灰乳；•配制三合土和灰土；•制作碳化石灰板；•生产硅酸盐制品；•加固地基。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。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：•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、石膏二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4ⅢCaSO4ⅡCaSO4Ⅰ107～170℃加热、脱水125℃0.13MPa蒸压锅170～360℃加热、脱水400～750℃800℃β型建筑石膏α型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+1.5H2O=CaSO4·2H2O•建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下：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。建筑石膏+水浆体凝结硬化二、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。技术指标名称优等品一等品合格品强度抗折强度(MPa)≥2.52.11.8抗压强度(MPa)≥4.93.92.9细度(0.2mm方孔筛筛余%)≤5.010.015.0凝结时间初凝不早于6min，终凝不迟于30min二、石膏建筑石膏的技术性质•表观密度小，强度较低；•凝结硬化快；•孔隙率大，热导率小；•凝结时体积产生微膨胀；•吸湿性强，耐水性差；•具有较好的防火性能。建筑石膏的应用•室内抹灰与粉刷；•生产建筑石膏制品；•生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中。4.建筑石膏的性质及应用三、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。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。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用于地基灌浆用于涂刷材料表面n=2.6~2.8为宜n=2.7~3.0为宜n=3.3~3.5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：•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。32222222CONaOHSiOOHCOSiOONamnmnNaF6OHSiO)12(OHSiFNa)SiOO2(Na2226222mnmn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•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。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五、通用硅酸盐水泥的选用六、水泥石的腐蚀与防止§3.2通用硅酸盐水泥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。水泥的分类按性能和用途分水泥通用水泥专用水泥特性水泥如砌筑水泥、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如最常用的通用硅酸盐水泥水泥的分类按主要水硬性物质分水泥种类主要水硬性物质主要品种硅酸盐水泥硅酸钙绝大多数通用水泥、专用水泥和特性水泥铝酸盐水泥铝酸钙高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。硫铝酸盐水泥无水硫铝酸钙硅酸二钙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铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸盐水泥等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：GB175-1999《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》、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》、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》•(eqvISO680:1990）;•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》；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(eqvISO9597:1989)》;•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》;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）(idtISO679:1989)》;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》。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（CommonPortlandCement）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品种代号组分（质量分数）熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P·Ⅰ100————P·Ⅱ≥95≤5———≥95———≤5普通水泥P·O≥80且＜95＞5且≤20①矿渣水泥P·S·A≥50且＜80＞20且≤50②———P·S·B≥30且＜50＞50且≤70②———㈡通用硅酸盐水泥的分类通用硅酸盐水泥的组分品种代号组分（质量百分数）熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石火山灰水泥P·P≥60且＜80—＞20且≤40③——粉煤灰水泥P·F≥60且＜80——＞20且≤40④—复合水泥P·C≥50且＜80＞20且≤50⑤㈡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。一、通用硅酸盐水泥的定义、分类及生产概况㈢生产概况…………“两磨一烧”工艺石灰质原材料粘土质原材料校正原料生料石膏通用硅酸盐水泥混合材料熟料按比例混合磨细1350℃～1450℃煅烧磨细二、通用硅酸盐水泥的组成材料1.硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙硅酸三钙碱类及杂质2CaO•SiO2，C2S4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AFf－CaO和f－MgO3CaO•Al2O3，C3A3CaO•SiO2，C3S二、通用硅酸盐水泥的组成材料1.硅酸盐水泥熟料•熟料矿物加水，均能单独与水发生化学反应。