《土木工程材料》课程教学资源（PPT课件）无机胶凝材料

第2章无机胶凝材料教学要求基本概念：胶凝材料及其分类；石膏、石灰、水玻璃、石硅酸盐水泥的组成；基本知识：重点掌握建筑石膏的特性与石膏的水化、凝结、硬化过程袁弯程榨杏能璃与应用，若青的利器工艺和家祥对者胃石灰的技术性质与应用，过火石灰、欠火石灰的危害及消除方法；石灰熟化与硬花，两种熟化和使用形式，干燥硬花写碳化的机理。水玻璃的浓度，模数对水玻璃性质的影响，水玻璃硬化的原因

1 教学要求 ◼ 基本概念： 胶凝材料及其分类； 石膏、石灰、水玻璃、硅酸盐水泥的组成； ◼ 基本知识： 重点掌握建筑石膏的特性与石膏的水化、凝结、硬化过程， 石膏的技术性质与应用，石膏的制备工艺和条件对石膏组 成与性能的影响； 石灰的技术性质与应用，过火石灰、欠火石灰的危害及消 除方法；石灰熟化与硬化，两种熟化和使用形式，干燥硬 化与碳化的机理。 水玻璃的浓度，模数对水玻璃性质的影响，水玻璃硬化的 原因。 第2章 无机胶凝材料

概述■定义：经过一系列物理、化学作用，能将散粒或块状材料粘结成整体的材料。■特征：■严格意义上胶凝材料应指浆体：能在常温下凝结硬化为固体；■有较强的胶结能力■具有一定的使用性能

2 ◼ 定义： 经过一系列物理、化学作用，能将散粒或 块状材料粘结成整体的材料。 ◼ 特征： ◼ 严格意义上胶凝材料应指浆体； ◼ 能在常温下凝结硬化为固体； ◼ 有较强的胶结能力； ◼ 具有一定的使用性能。 概述

胶凝材料的种类如：石灰、石膏、水玻璃等气硬性胶凝材料无机胶凝材料通称为水硬性胶凝材料"水泥”胶凝材料有机胶凝材料聚合物等如沥青、3

3 胶凝材料的种类 无机胶凝材料 如沥青、聚合物等 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 通称为 “水 泥

气硬性与水硬性胶凝材料的特点气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度；关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！

4 气硬性与水硬性胶凝材料的特点 ◼ 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且 在空气中保持和发展其强度； 关键：干燥状态下，其硬化体才有较好 的性能！ ◼ 水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能 更好地在水中硬化，保持并发展其强度。 关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均 有很好的性能！

胶凝材料的发展历史胶凝材料的发展历史■粘土时代：始于4000~10000年前的新石器时期■石膏、石灰时代：约在公元前2000~3000年开始■石灰十火山灰：公元初■石灰+人工烧粘土材料：公元1000左右■水硬性石灰、罗马水泥及天然水泥：18世纪后半期硅酸盐水泥（波特兰水泥）的诞生：19世纪初期Joseph.Apsdin首先获得专利权：1824年糯米、红糖、植物粘液等都作为胶凝材料在建筑中使用过。S

5 胶凝材料的发展历史 ◼ 胶凝材料的发展历史 ◼ 粘土时代：始于4000~10000年前的新石器时期 ◼ 石膏、石灰时代：约在公元前2000~3000年开始 ◼ 石灰+火山灰：公元初 ◼ 石灰+人工烧粘土材料：公元1000左右 ◼ 水硬性石灰、罗马水泥及天然水泥：18世纪后半期 ◼ 硅酸盐水泥（波特兰水泥)的诞生：19世纪初期 Joseph.Apsdin 首先获得专利权 ：1824年 ◼ 糯米、红糖、植物粘液等都作为胶凝材料在建筑中使用过

3.1气硬性胶凝材料石膏石灰水玻璃6

6 3.1 气硬性胶凝材料 ◼ 石膏 ◼ 石灰 ◼ 水玻璃

3.1.1石膏Plaster石膏的组成与结构CompositionandStructure ofPlaster石膏的生产PlasterProduction建筑石膏的凝结与硬化SettingandHardeningofPlaster建筑石膏的技术性质PropertiesofPlasteranditsArticles建筑石膏的应用UtilizationofPlasteranditsArticles

7 3.1.1 石 膏Plaster ◼ 石膏的组成与结构 Composition and Structure of Plaster ◼ 石膏的生产 Plaster Production ◼ 建筑石膏的凝结与硬化 Setting and Hardening of Plaster ◼ 建筑石膏的技术性质 Properties of Plaster and its Articles ◼ 建筑石膏的应用 Utilization of Plaster and its Articles

性质石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分是β-半水石膏CaSO4.0.5H2O;生产方法一一建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏在120~180C干燥下脱水制备；“溶解一沉淀”理论，即通过半水石膏凝结硬化机理在水中不断溶解，二水石膏不断结晶，晶体不断生长、相互交错与连生构成晶体网络结构而硬化；性能一一浆体需水量较大，凝结硬化快、凝结时有微膨胀、表观密度较小、孔隙率较大、强度低、耐水与抗冻性差、容易吸水和吸潮、导热系数低、隔热与吸声性好、耐火、对人体和环境无害。应用各种板材、粉刷砂浆、雕饰等。8

8 ◼ 性质——石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分 是-半水石膏CaSO4 0.5H2O; ◼ 生产方法——建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏在 120~180 C干燥下脱水制备； ◼ 凝结硬化机理——“溶解—沉淀”理论，即通过半水石膏 在水中不断溶解，二水石膏不断结晶，晶体不断生长、 相互交错与连生构成晶体网络结构而硬化； ◼ 性能——浆体需水量较大，凝结硬化快、凝结时有微膨 胀、表观密度较小、孔隙率较大、强度低、耐水与抗冻 性差、容易吸水和吸潮、导热系数低、隔热与吸声性好、 耐火、对人体和环境无害。 ◼ 应用——各种板材、粉刷砂浆、雕饰等

石膏应用的历史9000年前，叙利亚和土耳其的安那托力亚就有古迹：5000年前，埃及人就在敬开的火炉中殿烧石膏，然后破碎磨成粉末，再与水拌和制得用于金字塔建造中石块得粘结材料一一灰浆；372-287BC，古希腊人采用天然透明石膏（亚硒酸石膏）做神庙的窗户；古罗马人用石膏浇注了成干上万座古希腊雕塑十七世纪，法国巴黎木质房的所有墙壁均用石膏灰浆（plaster）覆盖，以提高防火性能，因而，法国巴黎有“石膏的首都（capitalofplaster）之称。石膏灰浆又称为“PlasterofParis"它是半水硫酸钙(CaSO4./2H,O)，二水硫酸钙(CaSO4.2H,O)称为gypsum9

9 石膏应用的历史 ◼ 9000年前，叙利亚和土耳其的安那托力亚就有古迹； ◼ 5000年前，埃及人就在敞开的火炉中煅烧石膏，然后破碎磨 成粉末，再与水拌和制得用于金字塔建造中石块得粘结材 料——灰浆； ◼ 372-287 BC，古希腊人采用天然透明石膏（亚硒酸石膏）做 神庙的窗户； ◼ 古罗马人用石膏浇注了成千上万座古希腊雕塑。 ◼ 十七世纪，法国巴黎木质房的所有墙壁均用石膏灰浆 （plaster）覆盖，以提高防火性能，因而，法国巴黎有“石 膏的首都（capital of plaster）之称。 ◼ 石膏灰浆又称为“Plaster of Paris”它是半水硫酸钙(CaSO4 ½ H2O)，二水硫酸钙 (CaSO4 2H2O)称为 gypsum

(1)石膏的组成与结构二水石膏晶体形貌半水石膏晶体形貌(010)(511)10

10 （1）石膏的组成与结构 ◼ 石膏的矿物组成： CaSO4·xH2O X为结晶水H2O x＝0，硬石膏 (无水石膏) x＝0.5 ，熟石膏(半水石膏) x＝2，生石膏 (二水石膏) ◼ 石膏胶凝材料(Gypsum binder )的组成： CaSO4·0.5H2O或CaSO4 。 ◼ 石膏是晶体结构 二水石膏晶体形貌 半水石膏晶体形貌