胶凝学-123章教程分析.ppt

胶凝材料学 绪 论 一、胶凝材料的定义和分类 1、定义：能在物理、化学作用下，在从具有可塑性的浆体逐渐变成坚硬石状体的过程中，能将其他物料胶结为整体的物质，统称为胶凝材料。 2、分类：按照化学成分 有机胶凝材料：树脂、沥青、橡胶 无机胶凝材料：气硬性胶凝材料：石灰、石膏 水硬性胶凝材料：水泥 凝结硬化： 水泥 水泥浆 水泥石 +水— （可塑性）—凝结、硬化（有强度的固体） 石膏 石膏浆 石膏制品 气硬性：只能在空气中凝结硬化 水硬性：在空气和水泥中均可凝结硬化 二、胶凝材料在国民经济中的作用 混凝土的基本组成材料 三、本课程学习内容及方法 1、胶凝材料的原料、生产过程—影响其组成、结构 2、胶凝材料组成、结构与其水化活性的关系 3、胶凝材料的水化产物、硬化过程以及结构形成过程 4、胶凝材料的硬化体的组成、结构与其工程性质的关系 原料、生产—组成、结构—水化过程、产物—硬化过程、硬化体组成和结构—工程性质、特性 胶 凝 材 料 学 第一章 石 膏 第一节 石膏的原料、生产及其结构特点 目的：获得石膏的组成及结构特点，分析其具有水化活性的原因。 一、原料 1、天然二水石膏：或生石膏、软石膏 分子式：CaSO4·2H2O 晶体结构：Ca2+与[SO4]2-四面体组成的离子结合层与水分子层交替形成的一种层状结构。 在离子结合层内部是由正、负离子相互作用而产生的结合力；在水分子层内部，是由偶极子与偶极子之间的相互作用而产生的结合力。水分子层与离子结合层之间是由离子与偶极子的相互作用而产生结合力。 2、天然硬石膏：无水石膏 化学成分：CaSO4 3、工业副产品：含有CaSO4成分的废渣 磷石膏：制造磷酸时的废渣。是用磷灰石或含氟磷灰石与硫酸反应而得产物。主要成分为CaSO4·2H2O。 氟石膏：制造氢氟酸时的废渣。萤石与硫酸反应而得。成分为CaSO4 排烟脱硫石膏：工厂燃煤或重油过程中排放的大量SO3废气经脱硫装置或采用隔离预洗涤循环处理法后得到的副产品。成分为CaSO4·2H2O 二、生产：加热脱水 常温下二水石膏结构稳定。在加热过程中，水分子层以及水分子层与离子层之间的结合力较弱，水分子易于脱出，使结构发生变化形成脱水相。 三、建筑石膏的结构特点（半水石膏） 1、化学成分： ?-CaSO4·1/2H2O或 ?-CaSO4·1/2H2O 2、晶体结构特点（两种半水石膏微观晶体结构相同）： 经过加热使二水石膏两个离子层之间的水分子失去3/4，同时使Ca2+与SO42-彼此错开，最终在水分子层中形成了直径为3A°（0.3nm）的沟道，因而使半水石膏结构不稳定，容易水化。 二水石膏 半水石膏 3、?和?型半水石膏细观结构的差异 结晶度上： ?半水石膏结晶度角度较完整； ?半水石膏结晶度较差。 结晶形态上： ?半水石膏是致密、完整、粗大的原生颗粒，颗粒间密实；?半水石膏是由单个细小晶粒组成的次生颗粒，为疏松的片状、不规则形态。 晶粒分散度上： ? 半水石膏晶粒平均粒径大，比表面积大；?半水石膏晶粒平均粒径小，比表面积大。 4、?和?型半水石膏宏观性质的差异 水化速度上： ?半水石膏水化较慢；?型半水石膏水化较快。 水化放热上： ?半水石膏水化放热较少；?型半水石膏水化放热较多。 水化需水量： ?半水石膏水化需水量较少；?型半水石膏水化需水量较多。 硬化体的强度上： ?半水石膏硬化体强度较高；?型半水石膏硬化体强度较低。 第二节石膏脱水相的水化反应与水化机理 一、石膏脱水相的水化动力学特征： 水化过程中的水化放热量，放热量越大，水化越快。 二、半水石膏的水化反应过程及水化机理 1、水化反应式： CaSO4·1/2H2O + 1.5H2O = CaSO4·2H2O 3、半水石膏的水化机理—溶解析晶理论 半水石膏与水拌合后，即在水中溶解，并反应生成二水石膏。 由于半水石膏的溶解度大于二水石膏的溶解度，即半水石膏的饱和溶解度对于二水石膏的平衡溶解度而言是高度过饱和的，所以在半水石膏的溶液中二水石膏的晶核会自发形成并长大，析出二水石膏晶体。 二水石膏的析出，破坏了溶液中原有半水石膏溶解的平衡状态，使半水石膏进一步溶解，以补偿二水