第二章 膠凝材料

1、第一節(jié) 氣硬性膠凝材料第二節(jié) 硅酸鹽水泥第三節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水泥一、膠凝材料分類：一、膠凝材料分類：無機膠凝材料： 以無機化合物為主要成分，摻入水或鹽溶液，經(jīng)一定的物理化學(xué)變化過程能產(chǎn)生強度和粘結(jié)力的材料。如：水泥、石灰、石膏有機膠凝材料： 以天然或合成高分子化合物為主要成分。如：瀝青、樹脂、橡膠二、無機膠凝材料分類：二、無機膠凝材料分類：水硬性膠凝材料：即能在空氣中水化，又能在水中水化，并產(chǎn)生強度的膠凝材料。氣硬性膠凝材料：只能在空氣中水化產(chǎn)生強度。第一節(jié)第一節(jié) 氣硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料一、石膏一、石膏（一）石膏的生產(chǎn)、品種（一）石膏的生產(chǎn)、品種 將生石膏在107170條件下煅燒脫

2、去部分結(jié)晶水而制得的半水石膏，稱為建筑石膏，又稱為熟石膏。OHOHCaSOOHCaSOC224170107242112120 生產(chǎn)石膏的原料主要為含硫酸鈣的天然石膏（又稱生石膏）或含硫酸鈣的化工副產(chǎn)品和磷石膏、氟石膏、硼石膏等廢渣，其化學(xué)式為CaSO4.2H2O,也稱二水石膏。將天然二水石膏在不同的溫度下煅燒可得到不同的石膏品種（建筑石膏、模型石膏、高強度石膏、硬石膏）。如將天然二水石膏在107-170 的干燥條件下加熱可得建筑石膏。 生石膏在加熱過程中，隨著溫度和壓力不同，其產(chǎn)品的性能也隨之變化。上述條件下生產(chǎn)的為半水石膏，也是最常用的建筑石膏。當(dāng)煅燒溫度升高到170300時，半水石膏繼續(xù)脫

3、水，生成可溶性硬石膏（CaSO4-），凝結(jié)速度比半水石膏快，但需水量大，強度低。溫度繼續(xù)升高到4001000，則生成慢溶性硬石膏（CaSO4-）。這種石膏難溶于水，只有當(dāng)加入某些激發(fā)劑后，才具有水化硬化能力，但強度較高，耐磨性能較好。將CaSO4-與激發(fā)劑混磨后的產(chǎn)品稱為硬石膏水泥。 （二）石膏的凝結(jié)與硬化（二）石膏的凝結(jié)與硬化 將建筑石膏加水后，它首先溶解于水，然后生成二水石膏析出。OHCaSOOHOHCaSO24224221121 隨著水化的不斷進行，生成的二水石膏膠體微粒不斷增多，這些微粒比原先更加細小，比表面積很大，吸附著很多的水分；同時漿體中的自由水分由于水化和蒸發(fā)而不斷減少，漿體的

4、稠度不斷增加，膠體微粒間的黏結(jié)逐步增強，顆粒間產(chǎn)生摩擦力和黏結(jié)力，使?jié){體逐漸失去可塑性，即漿體逐漸產(chǎn)生凝結(jié)。繼續(xù)水化，膠體轉(zhuǎn)變成晶體。晶體顆粒逐漸長大，使?jié){體完全失去可塑性，產(chǎn)生強度，即漿體產(chǎn)生了硬化。這一過程不斷進行，直至漿體完全干燥，強度不在增加，此時漿體已硬化人造成石材。建筑石膏凝結(jié)硬化過程最顯著的特點建筑石膏凝結(jié)硬化過程最顯著的特點1 1凝結(jié)硬化快凝結(jié)硬化快 水化過程一般為712min，整個凝結(jié)硬化過程只需2030min。 從加水開始拌合直到漿體開始失去可塑性的過程稱為漿體的初凝，對應(yīng)的時間稱為初凝時間；從加水拌合開始直到漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強度的過程稱為漿體的硬化，對應(yīng)的時

5、間稱為終凝時間。 2 2體積微膨脹體積微膨脹 建筑石膏凝結(jié)硬化過程產(chǎn)生約0.05%-0.15%左右的體積膨脹。這是其它膠凝材料所不具有的特性。（三）建筑石膏的技術(shù)要求（三）建筑石膏的技術(shù)要求 建筑石膏為粉狀膠凝材料，堆積密度8001000kg/m3，密度約為2.62.75g/cm3。根據(jù)GB977688規(guī)定，建筑石膏按照強度、細度和凝結(jié)時間劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。表表3-2-1 3-2-1 建筑石膏的質(zhì)量指標建筑石膏的質(zhì)量指標等級等級優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品抗折強度抗折強度2.52.52.12.11.81.8抗壓強度抗壓強度4.94.93.93.92.02.02.92.9細度

6、細度0.2mm0.2mm方孔篩方孔篩篩余（篩余（% %），）， 5.05.010.010.015.01115.011（四）石膏的性質(zhì)與應(yīng)用（四）石膏的性質(zhì)與應(yīng)用1.1.石膏的性質(zhì)石膏的性質(zhì)（1 1）凝結(jié)硬化快）凝結(jié)硬化快 建筑石膏加水拌合后10min內(nèi)便失去塑性而初凝，30min內(nèi)即終凝硬化，并產(chǎn)生強度。（2 2）強度較高）強度較高 建筑石膏的強度發(fā)展快，一般7h即可達最大值。抗壓強度約為812MPa。（3 3）體積微膨脹）體積微膨脹 建筑石膏凝結(jié)硬化過程的體積微膨脹特性，使得石膏制品表面光滑、體形飽滿，特別適用于刷面。（4 4）色白可加彩色）色白可加彩色 建筑石膏顏色潔白，雜質(zhì)含量越少，顏色

7、越白。可加入各種顏料調(diào)制成彩色石膏制品，且保色性好。（5 5）保溫性能好）保溫性能好 由于石膏制品生產(chǎn)時加入過量的水，蒸發(fā)后形成大量內(nèi)部毛細孔，孔隙率達50%60%，表觀密度?。?001000kg/m3），導(dǎo)熱系數(shù)小，故具有良好保溫絕熱性能，常作保溫材料，并具有一定的吸聲效果。 （6 6）耐水性差）耐水性差, ,但具有一定的調(diào)濕功能但具有一定的調(diào)濕功能 建筑石膏制品的軟化系數(shù)只有0.20.3，不耐水。但由于毛細孔隙較多，比表面積大，當(dāng)空氣過于潮濕時能吸收水分；而當(dāng)空氣過于干燥時則能釋放出水分，從而調(diào)節(jié)空氣中的相對濕度。（7 7）防火性好）防火性好 建筑石膏制品的導(dǎo)熱系數(shù)小，傳熱慢，比熱又大，更

8、重要的是二水石膏遇火脫水，產(chǎn)生的水蒸汽能有效阻止火勢蔓延，起到防火作用。但脫水后制品強度要下降。 2. 2. 建筑石膏的應(yīng)用建筑石膏的應(yīng)用（1 1）室內(nèi)抹灰及粉刷）室內(nèi)抹灰及粉刷 抹灰指的是以建筑石膏為膠凝材料，加入水和砂子配成石膏砂漿，作為內(nèi)墻面抹平用。由于不耐水，故不宜在外墻使用。粉刷指的是建筑石膏加水和適量外加劑，調(diào)制成涂料，涂刷裝修內(nèi)墻面。（2 2）建筑裝飾制品）建筑裝飾制品 以雜質(zhì)含量少的建筑石膏加入少量纖維增強材料和建筑膠水等制作成各種裝飾制品。也可制成彩色制品。（3 3）石膏板）石膏板 這是土木工程中使用量最大的一類板材。包括石膏裝飾板、空心石膏板、蜂窩板等，作為裝飾吊頂、隔板或

9、保溫、隔聲、防火等使用。（4 4）其他用途）其他用途 建筑石膏可作為生產(chǎn)某些硅酸鹽制品時的增強劑，如粉煤灰磚、爐渣制品等；也可用作油漆或粘貼墻紙等的基層找平。建筑石膏在運輸和儲存時要注意防潮，儲存期一般建筑石膏在運輸和儲存時要注意防潮，儲存期一般不宜超過不宜超過3 3個月，否則將使石膏制品的質(zhì)量下降。個月，否則將使石膏制品的質(zhì)量下降。二、石灰二、石灰1.1.石灰的品種石灰的品種 生石灰、生石灰粉、熟石灰粉和石灰膏等生石灰、生石灰粉、熟石灰粉和石灰膏等 生產(chǎn)石灰的原料主要是含碳酸鈣為主的天然巖石，如石灰石、白堊(方解石的變種)等。正常溫度下煅燒得到的石灰具有多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙率大，晶體粒小，體積

10、密度小，與水作用快。2.2.石灰的生產(chǎn)石灰的生產(chǎn) 石灰的生產(chǎn)，實際上就是將石灰石在高溫下煅燒，使碳酸鈣分解成為CaO和CO2，CO2以氣體逸出。 生產(chǎn)所得的CaO稱為生石灰，是一種白色或灰色的塊狀物質(zhì)。 生石灰的特性：遇水快速產(chǎn)生水化反應(yīng)，體積膨脹，并放出大量熱。煅燒良好的生石灰能在幾秒鐘內(nèi)與水反應(yīng)完畢，體積膨脹兩倍左右。212009003COCaOCaCO注意：注意： 生產(chǎn)時，由于火候或溫度控制不均，常會含有欠火石灰或過火石灰。欠火石灰中含有未分解的碳酸鈣內(nèi)核，外部為正常煅燒的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不會帶來危害；過火石灰的結(jié)構(gòu)致密，孔隙率小，體積密度大，并且晶粒粗大，表面常被熔融的

11、黏土雜質(zhì)形成的玻璃物質(zhì)所包覆，與水作用的速度很慢，須數(shù)天甚至數(shù)年，對石灰的使用極為不利。 常采用的去除方法是在熟化過程中，利用篩網(wǎng)除掉較大尺寸過火石灰顆粒，而較小的過火石灰顆粒在儲灰坑中至少存放二周以上，使其充分熟化，此即所謂的“陳伏”。陳伏時為防止石灰炭化，石灰膏的表面須保存有一層水。 （二）石灰的熟化和硬化（二）石灰的熟化和硬化1. 1. 石灰的熟化石灰的熟化 生石灰CaO加水反應(yīng)生成Ca（OH）2的過程稱為熟化。生成物Ca（OH）2稱為熟石灰。KJOHCaOHCaO9 .64)(22熟化過程的特點熟化過程的特點（1 1）速度快）速度快 煅燒良好的CaO與水接觸時幾秒鐘內(nèi)即反應(yīng)完畢。（2

12、2）體積膨脹）體積膨脹 CaO與水反應(yīng)生成Ca（OH）2時，體積增大1.52.0倍。（3 3）放出大量的熱）放出大量的熱 1克分子CaO熟化生成1克分子Ca（OH）2約產(chǎn)生64.9kJ熱量。石灰的熟化（消解、淋灰）石灰的熟化（消解、淋灰）“崩裂、鼓泡崩裂、鼓泡”：細小顆粒可能在石灰應(yīng)用之后熟化，體積膨脹，使已硬化的砂漿產(chǎn)生崩裂鼓泡現(xiàn)象。陳伏陳伏: :保證石灰完全熟化,石灰膏必須在坑中保存兩個星期以上。為了防止石灰碳化，應(yīng)在其表面保有一層水。工地(化灰池)2. 2. 石灰的硬化石灰的硬化 石灰在空氣中硬化主要包括結(jié)晶和碳化兩個過程。 結(jié)晶作用指的是石灰漿中多余水分蒸發(fā)或被砌體吸收，使Ca（OH）

13、2以晶體形態(tài)析出，石灰漿體逐漸失去塑性，并凝結(jié)硬化產(chǎn)生強度的過程。 碳化作用指的是空氣中的CO2遇水生成弱碳酸，再與Ca（OH）2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3晶體的過程。生成的CaCO3自身強度較高，且填充孔隙使石灰固化體更加致密，強度進一步提高。即 OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(石灰凝結(jié)硬化過程的特點1. 1. 速度慢速度慢 水分從內(nèi)部遷移到表層被蒸發(fā)或被吸收的過程本身較慢，若表層Ca（OH）2被碳化，生成的CaCO3在石灰表面形成更加致密的膜層，使水分子和CO2的進出更加困難。因此，石灰的凝結(jié)硬化過程極其緩慢，通常需要幾周的時間。加快硬化速度的簡易方法有加強通風(fēng)和提高

14、空氣中CO2的濃度。2. 2. 體積收縮大體積收縮大 容易產(chǎn)生收縮裂縫。思考：思考：一般純石灰漿不能單獨應(yīng)用到工程中，為什么？ 石灰的硬化很緩慢，這是由于空氣中二氧化碳氣體非常稀薄，同時表面的石灰一旦碳化后，所生成的碳酸鈣的堅硬外殼，又阻礙二氧化碳的進一步透入，而內(nèi)部水分析出困難，結(jié)晶作用無法較快進行。所以純石灰漿不能單獨使用，必須摻入砂子等填充料使用，這樣石灰漿內(nèi)形成連通的毛細孔道，使內(nèi)部水分蒸發(fā)并進一步碳化和結(jié)晶，以加速硬化，并可防止石灰在硬化過程中產(chǎn)生過大收縮或裂縫。 （三）石灰的技術(shù)要求（三）石灰的技術(shù)要求1. 1. 建筑生石灰建筑生石灰 根據(jù)MgO含量分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰；又根據(jù)C

15、aO和MgO總含量及殘渣、CO2含量和產(chǎn)漿量分為優(yōu)等、一等和合格三個等級。建筑生石灰的技術(shù)指標建筑生石灰的技術(shù)指標項目項目鈣質(zhì)生石灰鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品CaO+MgOCaO+MgO含量（含量（% %，）909085858080858580807575未消化殘渣含量未消化殘渣含量（5mm5mm圓孔篩余，圓孔篩余，% %，）5 5101015155 510101515二氧化碳（二氧化碳（% %， ）5 57 79 96 68 81010產(chǎn)漿量（產(chǎn)漿量（L/kgL/kg， ）2.82.82.82.82.02.02.82

16、.82.32.32.02.02.2.建筑生石灰粉建筑生石灰粉 與生石灰一樣分為鈣質(zhì)和鎂質(zhì)生石灰粉；又根據(jù)CaO和MgO總含量、CO2含量和細度分為優(yōu)等、一等和合格。建筑生石灰粉的技術(shù)指標建筑生石灰粉的技術(shù)指標項目項目鈣質(zhì)生石灰鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等優(yōu)等品品一等一等品品合格合格品品優(yōu)等優(yōu)等品品一等一等品品合格合格品品CaO+MgOCaO+MgO含量（含量（% %， ）858580807575808075757070二氧化碳（二氧化碳（% %， ）7 79 911118 810101212細細度度0.90mm0.90mm篩篩余（篩篩余（% %， ）0.20.20.50.51.51.50

17、.20.20.50.51.51.50.125mm0.125mm篩篩余（篩篩余（% %， ）7.07.012.012.018.018.07.07.012.012.018.018.03. 3. 建筑消石灰粉建筑消石灰粉 根據(jù)MgO含量分鈣質(zhì)（MgO4%）、鎂質(zhì)（4%MgO24%）和白云石消石灰粉（24%MgO30%），并根據(jù)CaO和MgO總含量、體積安定性和細度分優(yōu)等、一等和合格。建筑消石灰粉的技術(shù)指標建筑消石灰粉的技術(shù)指標項目項目鈣質(zhì)消石灰鈣質(zhì)消石灰鎂質(zhì)消石灰鎂質(zhì)消石灰白云石消石灰白云石消石灰優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合

18、格品CaO+MgOCaO+MgO含量含量(%(%， ）707065656060656560605555656560605555游離水（游離水（% %）0.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 2體積安定性體積安定性合格合格合格合格- -合格合格合格合格- -合格合格合格合格細細度度0.90mm0.90mm篩篩余篩篩余（% %， ）0 00 00.50.50 00 00.50.50 00 00.50.50.125mm0.125mm篩篩篩篩余（余（% %， ）3 310101515

19、3 3101015153 310101515（四）石灰的技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用（四）石灰的技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用1. 1. 石灰的主要技術(shù)性質(zhì)石灰的主要技術(shù)性質(zhì)（1 1）保水性與可塑性好）保水性與可塑性好 Ca（OH）2顆粒極細，比表面積很大，每一顆粒均吸附一層水膜，使石灰漿具有良好的保水性和塑性。工程中常用來改善水泥砂漿保水性和塑性差的缺陷。（2 2）凝結(jié)硬化慢、強度低）凝結(jié)硬化慢、強度低 石灰漿凝結(jié)硬化時間一般需要數(shù)周，硬化后的強度一般小于1MPa。如1:3的石灰砂漿強度僅為0.20.5MPa。但通過人工碳化，可使強度大幅度提高。（3 3）耐水性差）耐水性差 石灰漿在水中或潮濕環(huán)境中沒有強度，在流水中還會

20、溶解流失。但固化后的石灰制品經(jīng)人工碳化處理后，耐水性大大提高。（4 4）干燥收縮大）干燥收縮大 石灰漿體中游離水，特別是吸附水蒸發(fā)，引起硬化時體積收縮、開裂。碳化過程也引起體積收縮。因此，石灰一般不宜單獨使用，通常摻入砂子、麻刀、紙筋等以減少收縮或提高抗裂能力。2. 2. 石灰的應(yīng)用石灰的應(yīng)用 1）石灰乳涂料和抹面 2）石灰混合砂漿 3）石灰土和三合土 4）用于生產(chǎn)硅酸鹽制品（1 1）石灰乳涂料和抹面）石灰乳涂料和抹面 石灰乳通常采用石灰漿（膏）加入大量水調(diào)制 成稀漿，用于要求不高的室內(nèi)粉刷。 石灰膏摻入麻刀或紙筋作為墻面抹面材料，也 稱之為黃灰，過去較常用。目前主要采用石灰膏與 水泥、砂或直

21、接與砂配制成混合砂漿或石灰砂漿抹 面。（2 2）石灰混合砂漿）石灰混合砂漿 石灰、水泥和砂按一定比例與水配制成混合砂 漿，用于砌筑和抹面。（質(zhì)量比1：2：3）（3 3）石灰土和三合土）石灰土和三合土 消石灰粉和粘土拌合后稱為石灰土。（體積比：三七、二八灰土) 石灰土中再加入砂和石屑、爐渣等即為三合土。 由于Ca（OH）2能和粘土中少量的活性SiO2和Al2O3反應(yīng)生成具有水硬性的產(chǎn)物，使密實度、強度和耐水性得到改善。因此廣泛用于建筑物的基礎(chǔ)和道路墊層。如石灰樁加固地基等。 但是，目前更常用的方法是石灰、粉煤灰和石子混合成“三合土”作為道路墊層，其固結(jié)強度高于粘土（因粉煤灰中活性SiO2和Al2

22、O3的含量高），且利用廢渣。（4 4）用于生產(chǎn)硅酸鹽制品）用于生產(chǎn)硅酸鹽制品 硅酸鹽制品主要包括粉煤灰混凝土、粉煤灰磚、硅酸鹽砌塊、灰砂磚、加氣混凝土等等。 硅酸鹽制品主要以石英砂、粉煤灰、礦渣、爐渣等為原料，其中的SiO2、Al2O3與石灰在蒸汽養(yǎng)護或蒸壓養(yǎng)護條件下生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等水硬性產(chǎn)物，產(chǎn)生強度。若沒有Ca（OH）2參與反應(yīng)，則強度很低。 生石灰塊和粉料在運輸和儲存過程中應(yīng)注意密封防潮，否生石灰塊和粉料在運輸和儲存過程中應(yīng)注意密封防潮，否則吸水潮解后與空氣中則吸水潮解后與空氣中CO2CO2作用生成碳酸鈣，使石灰膠結(jié)能作用生成碳酸鈣，使石灰膠結(jié)能力下降。力下降。三、水玻璃三、

23、水玻璃（一）水玻璃的組成（一）水玻璃的組成 水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類，俗稱泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水溶液；鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液。 土木工程中主要使用鈉水玻璃。當(dāng)工程技術(shù)要求較高時也可采用鉀水玻璃。 優(yōu)質(zhì)純凈的水玻璃為無色透明的粘稠液體，溶于水。當(dāng)含有雜質(zhì)時呈淡黃色或青灰色。 鈉水玻璃分子式中的n稱為水玻璃的模數(shù)，代表Na2O和SiO2的分子數(shù)比，是非常重要的參數(shù)。n值越大，水玻璃的粘性和強度越高，但水中的溶解能力下降。n值越小，水玻璃的粘性和強度越低，越易溶于水。故土木工程中常用模數(shù)n為2.62.8，既易溶于水又有較高的強度。 我國生產(chǎn)的水玻璃模數(shù)一般在2.43.3之間。水玻璃在水溶

24、液中的含量（或稱濃度）常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般為1.361.50g/cm3，相當(dāng)于波美度38.448.3。密度越大，水玻璃含量越高，粘度越大。 水玻璃的生產(chǎn) 水玻璃通常采用石英粉（SiO2）加上純堿（NaCO3），在13001400的高溫下煅燒生成固體，再在高溫或高溫高壓水中溶解，制得溶液狀水玻璃產(chǎn)品。1）干法生產(chǎn)：Na2CO3 + nSiO2 =Na2O.nSiO2 + CO2 2) 濕法生產(chǎn)：SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O （二）水玻璃的硬化（二）水玻璃的硬化 水玻璃在空氣中的凝結(jié)固化與石灰的凝結(jié)固化非常相似，主要通過碳化和脫水結(jié)晶固

25、結(jié)兩個過程實現(xiàn)。 隨著碳化反應(yīng)的進行，硅膠含量增加，接著自由水分蒸發(fā)和硅膠脫水成固體SiO2而凝結(jié)硬化，其特點是：1 1速度慢速度慢 空氣中CO2濃度低，故碳化反應(yīng)及整個凝結(jié)固化過程緩慢。2 2體積收縮體積收縮3 3強度低強度低 OmHnSiOCONaCOOmHSiOONa22322222 為加速水玻璃的凝結(jié)固化速度和提高強度，水玻璃使用時一般要求加入固化劑氟硅酸鈉。 氟硅酸鈉的摻量一般為12%15%。摻量少，凝結(jié)固化慢，且強度低；摻量太多，則凝結(jié)硬化過快，不便施工操作，而且硬化后的早期強度雖高，但后期強度明顯降低。因此，使用時應(yīng)嚴格控制固化劑摻量，并根據(jù)氣溫、濕度、水玻璃的模數(shù)、密度在上述范

26、圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整。NaFOmHSiOnSiFNaOmHnSiOONa6) 12()(22262222（三）水玻璃的性質(zhì)（三）水玻璃的性質(zhì)1 1 粘結(jié)力和強度較高粘結(jié)力和強度較高 水玻璃硬化后的主要成分為硅凝膠和固體，比表面積大，因而具有較高的粘結(jié)力。但水玻璃自身質(zhì)量、配合料性能及施工養(yǎng)護對強度有顯著影響。2 2 耐酸性好耐酸性好 可以抵抗除氫氟酸（HF）、熱磷酸和高級脂肪酸以外的幾乎所有無機和有機酸。3 3 耐熱性好耐熱性好 硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強度下降很小，當(dāng)采用耐熱耐火骨料配制水玻璃砂漿和混凝土?xí)r，耐熱度可達1000。因此水玻璃混凝土的耐熱度，也可以理解為主要取決于骨料的耐熱

27、度。4 4 耐堿性和耐水性差耐堿性和耐水性差 因和均溶于堿，故水玻璃不能在堿性環(huán)境中使用。同樣由于、NaF、Na2CO3均溶于水而不耐水，但可采用中等濃度的酸對已硬化水玻璃進行酸洗處理，提高耐水性。（四）水玻璃的應(yīng)用（四）水玻璃的應(yīng)用1 1 涂刷材料表面，提高抗風(fēng)化能力涂刷材料表面，提高抗風(fēng)化能力 水玻璃溶液涂刷或浸漬材料后，能滲入縫隙和孔隙中，固化的硅凝膠能堵塞毛細孔通道，提高材料的密度和強度，從而提高材料的抗風(fēng)化能力。但水玻璃不得用來涂刷或浸漬石膏制品。因為水玻璃與石膏反應(yīng)生成硫酸鈉（Na2SO4），在制品孔隙內(nèi)結(jié)晶膨脹，導(dǎo)致石膏制品開裂破壞。2 2 加固土壤加固土壤 將水玻璃與氯化鈣溶液

28、交替注入土壤中，兩種溶液迅速反應(yīng)生成硅膠和硅酸鈣凝膠，起到膠結(jié)和填充孔隙的作用，使土壤的強度和承載能力提高。常用于粉土、砂土和填土的地基加固，稱為雙液注漿。3 3 配制速凝防水劑配制速凝防水劑 水玻璃可與多種礬配制成速凝防水劑，用于堵漏、填縫等局部搶修。這種多礬防水劑的凝結(jié)速度很快，一般為幾分鐘，其中四礬防水劑不超過1min，故工地上使用時必須做到即配即用。 多礬防水劑常用膽礬（硫酸銅）、紅礬（重鉻酸鉀，K2Cr2O7）、明礬（也稱白礬，硫酸鋁鉀）、紫礬等四種礬。4 4 配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土 耐酸膠凝是用水玻璃和耐酸粉料（常用石英粉）配制而成。與

29、耐酸砂漿和混凝土一樣，主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。5 5 配制耐熱膠凝、耐熱砂漿和耐熱混凝土配制耐熱膠凝、耐熱砂漿和耐熱混凝土 水玻璃膠凝主要用于耐火材料的砌筑和修補。水玻璃耐熱砂漿和混凝土主要用于高爐基礎(chǔ)和其他有耐熱要求的結(jié)構(gòu)部位。 比較石膏、石灰和水玻璃的水化和凝結(jié)硬化特征。第二節(jié)第二節(jié) 硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥水泥水泥是粉末狀固體，它與水混合經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，由可塑性漿體變成堅硬的石狀體，能將散粒材料黏結(jié)成為一個整體。按成分不同分為硅酸鹽水泥，鋁酸鹽水泥和硫硅酸鹽水泥，鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥等硅硅酸酸鹽鹽類類水水泥泥通用通用水泥水泥專用專用水泥水泥特性特性水泥水

30、泥硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥砌筑水泥砌筑水泥道路水泥道路水泥油井水泥油井水泥快硬硅酸鹽水泥快硬硅酸鹽水泥白色硅酸鹽水泥白色硅酸鹽水泥硅酸鹽膨脹水泥硅酸鹽膨脹水泥中熱、低熱礦渣硅酸鹽水泥中熱、低熱礦渣硅酸鹽水泥低堿水泥低堿水泥混合材料摻量混合材料摻量0 05 5混合材料摻量混合材料摻量6 61515混合材料摻量混合材料摻量 2020混合材料摻量混合材料摻量 1515， 5050一、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)一、硅酸鹽水泥的生產(chǎn)石石 灰灰 石石黏黏 土土鐵鐵 礦礦

31、 石石石石 膏膏混混 合合 材材 料料生生料料熟熟料料水水泥泥成成品品按比例按比例混合磨細混合磨細煅燒煅燒1450 1450 C C磨細磨細硅酸鹽水泥生產(chǎn)流程示意圖硅酸鹽水泥生產(chǎn)流程示意圖兩磨兩磨一燒一燒采集鈣質(zhì)原料采集硅質(zhì)原料 煅燒水泥生產(chǎn)粉磨二、硅酸鹽水泥的礦物組成及特性二、硅酸鹽水泥的礦物組成及特性硅酸鹽水泥的主要礦物組成是：硅酸三鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣、 鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。硅酸三鈣決定著硅酸鹽水泥四個星期內(nèi)的強度；硅酸二鈣四星期后才發(fā)揮強度作用，約一年左右達到硅 酸三鈣四個星期的發(fā)揮強度；鋁酸三鈣強度發(fā)揮較快，但強度低，其對硅酸鹽水泥在1至3天或稍長

32、時間內(nèi)的強度起到一定的作用；鐵鋁酸四鈣的強度發(fā)揮也較快，但強度低，對硅酸鹽水泥的強度貢獻小。 三、硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化三、硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化 1 1硅酸鹽水泥的水化硅酸鹽水泥的水化 2 2硅酸鹽水泥的水化的凝結(jié)及硬化硅酸鹽水泥的水化的凝結(jié)及硬化 3 3影響水泥凝結(jié)硬化的因素影響水泥凝結(jié)硬化的因素1 1硅酸鹽水泥的水化硅酸鹽水泥的水化各礦物的水化反應(yīng)如下：各礦物的水化反應(yīng)如下：（1 1）2 2（3CaOSiO3CaOSiO2 2）+6H+6H2 2O=3CaOO=3CaO2 2SiOSiO2 23H3H2 2O+3CaO+3Ca（OHOH）2 2（2 2）2 2（2CaOSiO2CaOSi

33、O2 2）+4H+4H2 2O=3CaOO=3CaO2 2SiOSiO2 23H3H2 2O+CaO+Ca（OHOH）2 2（3 3）3CaOAl3CaOAl2 2O O3 3+6H+6H2 2O=3CaOAlO=3CaOAl2 2O O3 36H6H2 2O O （4 4）4CaOAl4CaOAl2 2O3FeO3Fe2 2O O3 3+7H+7H2 2O=3CaOAlO=3CaOAl2 2O O3 36H6H2 2O+CaOFeO+CaOFe2 2O O3 3H H2 2O O 2 2硅酸鹽水泥的水化的凝結(jié)及硬化硅酸鹽水泥的水化的凝結(jié)及硬化凝結(jié)：凝結(jié)：水泥加水后成為可塑的水泥漿體，由于水泥

34、的水作用，水泥逐漸變稠失去流動性和可塑性和未具強度的過程，稱為水泥的凝結(jié)。 硬化：硬化：水泥凝結(jié)后產(chǎn)生強度，逐漸發(fā)展成為堅硬大道石的過程稱為水泥的“硬化” 3 3影響水泥凝結(jié)硬化的因素影響水泥凝結(jié)硬化的因素 （1 1）水泥熟料的礦物組成和細度：）水泥熟料的礦物組成和細度： 水泥顆粒越細，與水起反應(yīng)的表面積愈大，水化作用的發(fā)展就越迅速而充分。但顆粒過細的水泥硬化時產(chǎn)生的收縮亦越大，而且磨制水泥能耗多成本高，一般認為，水泥顆粒小于40m才具有較高的活性，大于100m活性就很小了。（2 2）水灰比：）水灰比： 拌合水泥漿時，水與水泥的質(zhì)量比，稱為水灰比（W/C） 。水灰比愈小，其凝結(jié)硬化速度愈快，強

35、度愈高。 （3 3）石膏摻量：）石膏摻量：石膏的摻入可延緩水泥的凝結(jié)硬化速率，試驗表明，當(dāng)水泥中石膏摻入量小于1.3%，并不能阻止水泥快凝，大于2.5%，凝結(jié)時間的增長很少。 （4 4）環(huán)境溫度和濕度：）環(huán)境溫度和濕度：溫度升高，硬化速度和強度增長快；水泥的凝結(jié)硬化必須在水分充足的條件下進行，因此要有一定的環(huán)境濕度。 （5 5）齡期（養(yǎng)護時間）：）齡期（養(yǎng)護時間）：水泥的水化硬化是一個較長時期不斷進行的過程，隨著時間的增加，水泥的水化程度提高，凝膠體不斷增多，毛細孔減少，水泥石強度不斷增加。 （6 6）外加劑的影響：）外加劑的影響：促凝劑和緩凝劑現(xiàn)象。四、硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)四、硅酸鹽水泥的技

36、術(shù)性質(zhì) 1. 密度與堆積密度 2細度 3. 標準稠度用水量 4凝結(jié)時間 5體積安定性 6強度 7. 水熱化、不溶物和燒失量、堿含量1.1.密度與堆積密度密度與堆積密度 密度一般為3.053.20g/cm3,在進行配合比計算時，通常取3.10g/cm3。堆積密度松散時約為10001100kg/m3，緊時可達到1600 kg/m3，計算時通常采用1300 kg/m3。返回 2 2細度細度 細度：指水泥顆粒的粗細程度。水泥顆粒越細，比表面積越大，水化反應(yīng)越快越充分，早期和后期強度都較高。國家規(guī)定：比表面積應(yīng)大于300平方米/千克，否則為不合格。 細度對水泥的影響：越細則凝結(jié)快，早期強度高；過細，則干

37、縮性大 測定方法：篩析法：負壓篩、水篩，適用于其它幾種水泥。返回3.3.標準稠度用水量標準稠度用水量 達到標準稠度時的用水質(zhì)量占水泥質(zhì)量百分比。 計算公式如下： mw 水泥達到標準稠度時的用水量（g） mc 水泥質(zhì)量（g） 硅酸鹽水泥的標準稠度用水量一般在之間。硅酸鹽水泥的標準稠度用水量一般在之間。 4 4凝結(jié)時間凝結(jié)時間 定義：水泥從加水到失去可塑性所需的時間 。為保證在施工時有充足的時間來完成攪拌、運輸、成型等各種工藝，水泥的初凝時間不宜太短；施工完畢后，希望水泥能盡快硬化，產(chǎn)生強度，所以終凝時間不宜太長。規(guī)定規(guī)定 （1 1）、對硅酸鹽水泥，其初凝不早于）、對硅酸鹽水泥，其初凝不早于 45

38、min 45min 的，終凝不遲過的，終凝不遲過 6.5h 6.5h （ 390min 390min ） （2 2）、對普通硅酸鹽水泥，其初凝不早于）、對普通硅酸鹽水泥，其初凝不早于 45min 45min 的，終凝不的，終凝不遲過遲過 10h10h。 5 5體積安定性體積安定性 定義定義：反映水泥漿在凝結(jié)、硬化過程中，體積變化的均勻程度。水泥漿體在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性稱為水泥的體積安定性。如體積變化不均勻即體積安定性不良，容易產(chǎn)生翹曲和開裂，降低工程質(zhì)量甚至出現(xiàn)事故。 影響因素影響因素：三氧化鎂含量、三氧化硫含量 測定測定：煮沸法（試餅法、雷氏夾法）。返回 6 6強度強度 水泥膠砂

39、強度試驗， ISO 法 。 水泥： 標準砂：水 = 1 ： 3 ： 0.5 制成 試件 40 mm40 mm160mm ，在標準狀態(tài)下，經(jīng)養(yǎng)護后，測定 3d 、 28d 的抗折、抗壓強度。 A 強度等級（硅酸鹽水泥）： 42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R B 水泥型號： 普通型、早強型（R ）。返回硅酸鹽水泥在不同齡期的強度要求 (GB175-1999)強度等級抗壓強度（MPa） 抗折強度（MPa）3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.0

40、62.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0注：表中表示早強型，其它為普通型。 7. 7.水化熱：水化熱：水泥在水化過程中所放出的熱量，稱為水泥的水熱化。大體積混凝土中一般要嚴格控制水泥水熱化。 不溶物和燒失量不溶物和燒失量 （1） 不溶物 用鹽酸溶解后的不溶殘渣 規(guī)定 P I0.75%, P II1.50% （2）燒失量 由于受潮或煅燒不佳引起的，要求 P I3.0%, P II3.5% PO5.0% 堿含量：堿含量：水泥中含有較多的強堿物Na2O或 K2O時， 容易發(fā)生不良反應(yīng)對結(jié)構(gòu)造成危害。因而國家標準規(guī)定，水泥中的含堿量不得大于0.6%。 返回五、水泥石的

41、腐蝕與防止五、水泥石的腐蝕與防止 1、水泥石受腐蝕的基本原因： 水泥石中含有受腐蝕的成分，即氫氧化鈣和水化鋁酸鈣等；水泥石不密實，內(nèi)部含有大量的毛細孔隙。 2、易造成水泥石腐蝕的介質(zhì)： 軟水及含硫酸、鎂鹽、碳酸鹽、一般酸、強堿的水。水的硬度水的硬度是指水中鈣、鎂離子的濃度，硬度單位是ppm，1ppm代表水中碳酸鈣含量1毫克/升（mg/L）。 3、防止腐蝕的措施： 合理選用水泥的品種；摻入活性混合材料；提高水泥密實度；設(shè)保護層。 六、硅酸鹽水泥的性質(zhì)與應(yīng)用六、硅酸鹽水泥的性質(zhì)與應(yīng)用 1、早期及后期強度均高：適用于預(yù)制和現(xiàn)澆的混凝土工程、冬季施工的混凝土工程、預(yù)應(yīng)力混凝土工程等。 2、抗凍性好：適

42、用于嚴寒地區(qū)和抗凍性要求高的混凝土工程。 3、耐腐蝕性差：不宜用于受流動軟水和壓力水作用的工程，也不宜用于受海水和其它腐蝕性介質(zhì)作用的工程。 4、水化熱高：不宜用于大體積混凝土工。 5、抗炭化性好：適合用于二氧化碳濃度較高的環(huán)境，如翻砂、鑄造車間等。 6、耐熱性差：不得用于耐熱混凝土工程。 7、干縮?。嚎捎糜诟稍锃h(huán)境。 8、耐磨性好：可用于道路與地面工程。第三節(jié)第三節(jié) 摻混合材料的硅酸鹽水泥摻混合材料的硅酸鹽水泥 水泥用混合材料可按其活性的不同，分為活性混合材料和非活性混合材料。1.1.水泥混合材料水泥混合材料 混合材料磨成細粉并與石灰或石膏混合均勻，用水拌和后，在常溫下可生成具有水硬性的水化物，這種性質(zhì)稱為混合材料的火山灰活性?；旌喜牧戏譃榛钚曰旌喜牧虾头腔钚曰旌喜牧?。n常用的活性混合材料常用的活性混合材料有粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰等。其主要化學(xué)成分為活性氧化硅和活性氧化鋁。這些活性材料本身不會發(fā)生水化反應(yīng)，不產(chǎn)生膠凝性。但在氫氧化鈣或石膏等溶液中，它們卻能產(chǎn)生明顯的水化反應(yīng)，形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣：OnHSiOxCaOOmHSiOOHxCa22222)(OnHOAlyCaOOmHOAlOHxCa2322322)( 摻混合材料的硅酸鹽水泥水化時，水泥熟料首先水化產(chǎn)生氫氧化鈣，氫氧化鈣再