《土木工程材料》课程教学资源（PPT课件）无机气硬性胶凝材料

复习： 冬强度一材料抵抗外力，不变形或破坏的能力； 比强度一材料强度与质量之比； ÷弹性一材料能恢复荷载作用下的变形的性能； 水 塑性一不可恢复荷载作用下的变形的性能： 脆性一材料破坏前，不产生明显变形而突发破坏； 韧性一材料破坏前，能产生较大变形或吸收较大能力； 硬度一材料抵抗刻划、擦伤、磨损的能力； 山东理工大学

1 复习： ❖ 强度—材料抵抗外力，不变形或破坏的能力； ❖ 比强度—材料强度与质量之比； ❖ 弹性—材料能恢复荷载作用下的变形的性能； ❖ 塑性—不可恢复荷载作用下的变形的性能； ❖ 脆性—材料破坏前，不产生明显变形而突发破坏； ❖ 韧性—材料破坏前，能产生较大变形或吸收较大能力； ❖ 硬度—材料抵抗刻划、擦伤、磨损的能力；

无机胶凝材料 学习目标： 1.掌握气硬性胶凝材料的硬化机理、技术性质和应用 2.熟练掌握硅酸盐水泥及其它几种通用水泥的技术性 质、特点和应用。 3熟悉硅酸盐水泥的矿物组成、水化特点。 4.了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点。 难点：硅酸盐水泥的矿物组成、技术性质和应用。 重点：五种通用水泥的性能特点和选用原则。 山东理工大学

2 无机胶凝材料 学习目标： 1.掌握气硬性胶凝材料的硬化机理、技术性质和应用 2.熟练掌握硅酸盐水泥及其它几种通用水泥的技术性 质、特点和应用。 3.熟悉硅酸盐水泥的矿物组成、水化特点。 4.了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点。 难点：硅酸盐水泥的矿物组成、技术性质和应用。 重点：五种通用水泥的性能特点和选用原则

第4讲气硬性胶凝材料 概述 胶凝材料（结合料） 一经物理、化学作用，能由浆体变成坚 硬的固体，能将散粒状或块状材料粘结为 整体的材料。 山东理工大学

3 第4讲 气硬性胶凝材料 概 述 胶凝材料（结合料） ——经物理、化学作用，能由浆体变成坚 硬的固体，能将散粒状或块状材料粘结为 整体的材料

气硬性胶凝材料 只在空气中硬化 按凝结硬化 无机胶凝材料 (石灰、石膏) 条件分类 (以无机化合物为基本成分) 水硬性胶凝材料 空气、水中皆可硬化 (水泥) 有机胶凝材料 (天然的或合成的有机 (沥青、树脂) 高分子化合物为基本成分) 山东理工大学

4 无机胶凝材料 （以无机化合物为基本成分） 有机胶凝材料 （天然的或合成的有机 高分子化合物为基本成分） （沥青、树脂） 按凝结硬化 条件分类 气硬性胶凝材料 ——只在空气中硬化 （石灰、石膏） 水硬性胶凝材料 ——空气、水中皆可硬化 （水泥）

气硬性胶凝材料 、 石灰 1.石灰的生产 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CaC03。 ■生产工艺 煅烧 生石灰、 CaCO: 20 CaO C0,为主 700℃ MgCO:- MgO+CO2 >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。 山东理工大学

5 气硬性胶凝材料 一、石灰 1.石灰的生产 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。 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 + CO2 MgCO3== MgO + CO2 900℃ 700℃ 生石灰 为主

煅烧温度较低，时问较短时， 制备工艺与产品 →欠火石灰 煅烧温度较高，时间较长时， 石灰石 →过火石灰 1000M1200°C 生石 磨细 生石灰 水喷淋 熟石 灰粉 灰粉 浓缩 石灰膏 或消除过火石灰的危害 山东理工大学

6 制备工艺与产品 石灰石 1000～1200C 生石 磨细 灰粉 生石灰 水喷淋 熟石 灰粉 浓缩 (水)化灰池 石灰浆 石灰膏 陈伏 煅烧温度较低，时间较短时， →欠火石灰 煅烧温度较高，时间较长时， →过火石灰 减轻或消除过火石灰的危害

2.煅烧 CaCOs 900-1100°C Ca0+C02↑-Q 块状生石灰 100 56 44 块状生石灰的特点： Ca0质量几乎下降一半，但体积缩小很少，故优质生石灰 应为白色疏松结构。 欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透，存在硬心 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑） 过火石灰可以使用，但应陈伏半个月 山东理工大学

7 2.煅烧 块状生石灰的特点： CaO质量几乎下降一半,但体积缩小很少,故优质生石灰 应为白色疏松结构。 欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑） CaO CO Q 900 1100 C CaCO3 + 2 − −   块状生石灰 100 56 44 注意 过火石灰可以使用，但应陈伏半个月

3、石灰分类 1.按Mg0含量不同生 钙质石灰(Mg0≤5%) 石灰分为 镁质石灰(Mg0>5%) 2.石灰的存在形成 特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。 冬 块状生石灰 煅烧直接获得 Ca0 必 生石灰粉 块状生石灰磨细 冬 消石灰粉 生石灰消解 Ca(OH) 必 石灰膏/乳 生石灰+过量水 山东理工大学

8 3、石灰分类 2.石灰的存在形成 ❖ 块状生石灰 ——煅烧直接获得 ❖ 生石灰粉 ——块状生石灰磨细 ❖ 消石灰粉 ——生石灰消解 ❖ 石灰膏/乳 ——生石灰+过量水 钙质石灰（MgO≤5％） 镁质石灰（MgO>5％） 特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。 1.按MgO含量不同生 石灰分为 CaO Ca(OH)2

4.石灰的熟化与硬化 1)石灰的熟化 >熟化的过程 生石灰+水 熟石灰 MgO+H,O-Mg (OH)2 CaO+H,O=Ca (OH),+64.9KJ/mol >熟化过程的特点 放出大量的热；体积膨胀1~2.5倍。 >熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏14以上一防止过火石灰 的危害；（陈伏：指石灰乳或石灰膏在储灰坑中放置 14d以上的过程) 在储灰池表面保留一层水一—防止石灰碳化。 山东理工大学

9 4. 石灰的熟化与硬化 1）石灰的熟化 ➢熟化的过程 生石灰+水 熟石灰 ➢熟化过程的特点 放出大量的热；体积膨胀1～2.5倍。 ➢熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏14d以上——防止过火石灰 的危害； (陈伏：指石灰乳或石灰膏在储灰坑中放置 14d以上的过程） 在储灰池表面保留一层水——防止石灰碳化。 MgO + H2O == Mg（OH）2 CaO + H2O == Ca（OH）2 + 64.9KJ/mol

2)硬化 冬结晶作用 >生石灰或熟石灰+水成为Ca(OH,浆体： >浆体中游离水的不断损失，导致Ca(OD)结晶； >晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网一硬化。 必{ 碳化作用 >Ca(OD2与空气中的CO,气体反应，在表面形成CaC03 膜层。 >提高耐久性。 山东理型工大学

10 石灰浆体 氢氧化钙晶体 碳酸钙晶体 石灰凝胶体 石灰碳化体 水 孔隙 水分损失 碳化 ❖ 结晶作用 ➢ 生石灰或熟石灰＋水成为Ca(OH)2浆体； ➢ 浆体中游离水的不断损失，导致Ca(OH)2结晶； ➢ 晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网—硬化。 ❖ 碳化作用 ➢ Ca(OH)2与空气中的CO2气体反应，在表面形成CaCO3 膜层。 ➢ 提高耐久性。 2）硬化