第4章 无机胶凝材料的检测与应用1（课件）- 《建筑材料》同步教学（中国水利水电出版社）

第4章 无机胶凝材料的 检测与应用 §4－3 水玻璃 一、水玻璃的硬化和性质 水玻璃的概念 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。 一、水玻璃的硬化和性质 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： Na2O•nSiO2+ CO2+mH2O＝Na2CO3 + nSiO2•mH20 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%~15%的促硬剂氟硅酸钠。 水玻璃的性质 1.粘结力强 2.耐酸性好 3. 耐热性好 4.强度高 二、水玻璃的应用 涂刷或浸渍材料； 加固地基； 修补裂缝、堵漏； 配制耐酸砂浆和耐酸混凝土； 配制耐热砂浆和耐热混凝土。 §4－4菱苦土 菱苦土 菱苦土的生产 镁质胶凝材料是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨细而制成。煅烧的菱苦土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。 菱苦土的水化硬化 一般与MgCl2溶液按一定比例混合，硬化快，强度高。但吸湿性强，耐水性差。形成的水化产物主要为氯氧化镁和氢氧化镁。 菱苦土 菱苦土的应用 生产木屑地板、木丝板、刨花板等。 菱苦土板材用于机械包装材料，可以节约大量木材。 只能用于干燥状态下，而不能受潮、遇水或酸性介质侵蚀的部位。 §5－5 硅酸盐水泥 水泥的特点和适用范围 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，形成具有堆聚结构的人造石材。 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 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 石灰石硅酸盐水泥 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 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 通用水泥、专用水泥和特性水泥等 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 以潜在水硬性材料以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 一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺 硅酸盐水泥的原材料 生产硅酸盐水泥熟料的原材料 石灰质原料 : 天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩、石灰华等。 粘土质原料 : 主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次为Al2O3和少量Fe2O3。 校正原料: 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。 石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。 混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。 硅酸盐水泥的生产工艺——“两磨一烧”工艺 生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种 ； 硅酸盐水泥分为：Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混合材料）和Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。 一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺 石灰石 粘 土 铁矿粉 生 料 石 膏 硅酸盐水泥 混合材料 熟 料 按比例混合 磨细 1350℃～1450℃ 煅烧 磨细 14 二、熟料的矿物组成及其特性 熟料的矿物组成 水泥熟料矿物 硅酸二钙 铁铝酸四钙 铝酸三钙 硅酸三钙 2CaO•SiO2，C2S 4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AF 3CaO•Al2O3，C3A 3CaO•SiO2，C3S 化学式及简写 15 二、熟料的矿物组成及其特性 水泥熟料矿物的主要特性 熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见上表。 矿物名称 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 含量范围（质量％） 37～60 15～37 7～15 10～18 水化反 应速度 快 慢 最快 快 强 度 高 早期低，后期高 低 低（含量多时对抗折强度有利） 水 化 热 较高 低 最高 中 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化 凝结硬化的概念 凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程； 硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。 水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化 熟料矿物的水化反应 硅酸三钙 2（3CaO·SiO2）＋6H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca（OH）2 硅酸二钙 2（2CaO·SiO2）＋4H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca（OH）2 铝酸三钙 3CaO·Al2O3＋H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O 3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O == 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O (C-S-H) (C-S-H) (C-A-H) (AFt) (C-A-H) (C-F-H) 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化 熟料矿物的水化反应过程 水化初期 熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化 水化中期 以水化硅酸钙（C－S－H）和氢氧化钙的快速形成为特征。 水化后期 由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间的空隙不断减小，网状结构不断加强，结构逐渐紧密。 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化 A——凝胶体（C－S－H凝胶，水化硅酸钙凝胶）； B——晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）； C——孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）； D——未水化的水泥颗粒 水泥石的结构 水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未水化的水泥颗粒等组成，存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。 水泥石的结构（水化产物的种类及相对含量、孔的结构）对其性能影响最大。 感谢聆听 $$