急要 胶凝材料 发展简介 1500字左右

胶凝材料是指能将其他材料胶结成整体，并具有一定强度的材料。这里指的其他材料包括粉状材料（石粉等）、纤维材料（钢纤维、矿棉、玻纤、聚酯纤维等）、散粒材料（砂子、石子等）、块状材料（砖、砌块等）、板材（石膏板、水泥板等）等。胶凝材料通常分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。 1． 有机胶凝材料 有机胶凝材料是指以天然或人工合成高分子化合物为基本组成的一类胶凝材料。最常用的有沥青、树脂、橡胶等。 2． 无机胶凝材料 无机胶凝材料是指以无机氧化物或矿物为主要组成的一类胶凝材料。最常用的有石灰、石膏、水玻璃、菱苦土和各种水泥。有时也包括沸石粉、粉煤灰、矿渣、火山灰等活性混合材料。 根据凝结硬化条件和使用特性，无机胶凝材料通常又分为气硬性和水硬性两类。 气硬性胶凝材料是指只能在空气中凝结硬化并保持和发展强度的材料。主要有石灰、石膏、水玻璃、菱苦土等。这类材料在水中不凝结，也基本没有强度，即使在潮湿环境中强度也很低，通常不宜使用。 水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中，而且能更好地在水中凝结硬化并保持和发展强度的材料。主要有各类水泥和某些复合材料。这类材料在水中凝结硬化比在空气中更好，因此，在空气中使用时，凝结硬化初期要尽可能浇水或保持潮湿养护。 胶凝材料的凝结硬化过程通常伴随着一系列复杂的物理化学反应和体积变化，且许多内部和外部因素影响其过程，并最终使凝结硬化后的制品性能产生很大差异。不同胶凝材料之间的差异更大。 石灰 石灰是一种传统的气硬性胶凝材料。原料来源广、生产工艺简单、成本低，并具有某些优异性能，至今仍为土木工程广泛使用。 一、石灰的原材料 石灰最主要的原材料是含碳酸钙（CaCO3）的石灰石、白云石和白垩。原材料的品种和产地不同，对石灰性质影响较大，一般要求原材料中粘土杂质含量小于8%。 某些工业副产品也可作为生产石灰的原材料或直接使用。如：用碳化钙（CaC2）制取乙炔时产生的电石渣，主要成分为氢氧化钙[Ca（OH）2]，可直接使用，但性能不尽理想。又如氨碱法制碱的残渣，主要成分为碳酸钙。本节主要介绍土木工程中最常用的以石灰石为原料生产的石灰。 二、石灰的生产 1．生石灰 石灰的生产，实际上就是将石灰石在高温下煅烧，使碳酸钙分解成为CaO和CO2，CO2以气体逸出。反应式如下： 生产所得的CaO称为生石灰，是一种白色或灰色的块状物质。 生石灰的特性：遇水快速产生水化反应，体积膨胀，并放出大量热。煅烧良好的生石灰能在几秒钟内与水反应完毕，体积膨胀两倍左右。 三、石灰的熟化 （一） 熟化与熟石灰 生石灰CaO加水反应生成Ca（OH）2的过程称为熟化。生成物Ca（OH）2称为熟石灰。反应式如下： 熟化过程的特点： 1. 速度快。煅烧良好的CaO与水接触时几秒钟内即反应完毕。 2. 体积膨胀。CaO与水反应生成Ca（OH）2时，体积增大1.5～2.0倍。 3. 放出大量的热。1克分子CaO熟化生成1克分子Ca（OH）2约产生64.9kJ热量。 （二） 石灰膏 当熟化时加入大量的水，则生成浆状石灰膏。CaO熟化生成Ca（OH）2的理论需水量只要32.1%，实际熟化过程均加入过量的水。一方面考虑熟化时放热引起水分蒸发损失，另一方面是确保CaO充分熟化。工地上常在化灰池中进行石灰膏的生产，即将块状生石灰用水冲淋，通过筛网，滤去欠火石灰和杂质，流入化灰池沉淀而得。石灰膏面层必须蓄水保养，其目的是隔断与空气直接接触，防止干硬固化和碳化固结，以免影响正常使用和效果。 （三） 消石灰粉 当熟化时加入适量（60%～80%）的水，则生成粉状熟石灰。这一过程通常称为消化，其产品称为消石灰粉。工地上可通过人工分层喷淋消化，但通常是在工厂集中生产消石灰粉，作为产品销售。 （四） 石灰的“陈伏” 前面已经提到煅烧温度过高或时间过长，将产生过火石灰，这在石灰煅烧中是十分难免的。由于过火石灰的表面包覆着一层玻璃釉状物，熟化很慢，若在石灰使用并硬化后再继续熟化，则产生的体积膨胀将引起局部鼓泡、隆起和开裂。为消除上述过火石灰的危害，石灰膏使用前应在化灰池中存放2周以上，使过火石灰充分熟化，这个过程称为“陈伏”。现场生产的消石灰粉一般也需要“陈伏”。 但若将生石灰磨细后使用，则不需要“陈伏”。这是因为粉磨过程使过火石灰表面积大大增加，与水熟化反应速度加快，几乎可以同步熟化，而且又均匀分散在生石灰粉中，不至引起过火石灰的种种危害。 石膏 一、石膏的原材料 （一）生石膏 生石膏通常指天然二水石膏，分子式为，也称为软石膏。是生产建筑石膏最主要的原料。生石膏粉加水不硬化、无胶结力。 （二）化工石膏 指含有二水硫酸钙（）及CaSO4混合物的化工副产品。如生产磷酸和磷肥时的废料称为磷石膏；生产氢氟酸时的废料称为氟石膏等。此外还有盐石膏、芒硝石膏、钛石膏等，也可作为生产建筑石膏的原料，但性能不及用生石膏制得的建筑石膏。 （三）硬石膏 指天然无水石膏，分子式CaSO4。不含结晶水，与生石膏差别较大。通常用于生产建筑石膏制品或添加剂。这里不作详细介绍。 二、建筑石膏的生产 将生石膏在107～170℃条件下煅烧脱去部分结晶水而制得的半水石膏，称为建筑石膏，又称为熟石膏，分子式为。其反应式如下： 生石膏在加热过程中，随着温度和压力不同，其产品的性能也随之变化。上述条件下生产的为型半水石膏，也是最常用的建筑石膏。若将生石膏在125℃、0.13MPa压力的蒸压锅内蒸炼，则生成型半水石膏，其晶粒较粗，拌制石膏浆体时的需水量较小，因此，硬化后强度较高，故称为高强石膏。 当煅烧温度升高到170～300℃时，半水石膏继续脱水，生成可溶性硬石膏（CaSO4-Ⅲ），凝结速度比半水石膏快，但需水量大，强度低。温度继续升高到400～1000℃，则生成慢溶性硬石膏（CaSO4-Ⅱ）。这种石膏难溶于水，只有当加入某些激发剂后，才具有水化硬化能力，但强度较高，耐磨性能较好。将CaSO4-Ⅱ与激发剂混磨后的产品称为硬石膏水泥。

胶凝材料的发展，有着极为悠久的历史： 距今约4000-10000年的新石器时代：使用粘土，还发现用天然姜石夯实而成的柱础以及铺墁的地面和四壁。 大约公元前2000-3000年，我国、埃及、希腊以及罗马等就已开始利用经过锻烧所得的石膏或石灰来调制砌筑砂浆。 公元初， “Pozzolana”、 “三合土”等石灰-火山灰材料。 18世纪后半期，先后出现了水硬性石灰和罗马水泥，可以看成是近代硅酸盐水泥制造的雏型。 19世纪初期(1810-1825)，波特兰水泥(Portland Cement，我国称为硅酸盐水泥。英国阿斯普丁(J. A. spdin)于1824年首先取得了该项产品的专利权。 20世纪初，逐渐发展出各种不同用途的硅酸盐水泥，如快硬水泥、抗硫酸盐水泥、低热水泥以及油井水泥等。 由上可见，胶凝材料的发展是经历了：天然胶凝材料(如粘土)—石膏、石灰—石灰-火山灰—水硬性石灰、天然水泥—硅酸盐水泥—不同品种水泥的各个阶段。 无机胶凝材料 inorganic cementing material 建筑材料中，凡是自身经过一系列物理、化学作用，或与其他物质(如水等)混合后一起经过一系列物理、化学作用，能由桨体变成坚硬的固体，并能将散粒材料(如砂、石等)或块、片状材料(如砖、石块等)胶结成整体的物质，称为胶凝材料。 胶凝材料按共化学组成，可分为有机胶凝材料(如沥青、树脂等)与无机胶凝材料(如石灰、水泥等)。 无机胶凝材料又称矿物胶凝材料，它根据硬化条件可分为气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料。 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并旦只能在空气中保持或发展其强度，如石膏、石灰等；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度，如水泥。 中国在使用无机胶凝材料方面，也有悠久的历史。早在周朝已使用石灰修筑帝王的陵墓。从周朝至南北朝时期，人们以石灰、黄土和细砂的混合物作夯土墙或土坯墙的抹面，或制作居室和墓道的地坪。明清时期，三合土的使用和发展，使石灰的用途更为广泛。至今，石灰在中国建筑中还占有一定地位。此外，在中国古建筑中，常用石灰和某些有机物配制成复合胶凝材料使用，取得了良好的效果。据史料记载：南宋乾道六年（1170年）在修筑和州城时，采用了糯米汁与石灰的混合物作胶凝材料；建于明代的南京城，其砖石城垣的重要部位，即是以石灰加糯米汁作为灌浆材料。明《天工开物》一书中，关于糯米汁-石灰更有详细的记载。此外，在古建筑中血料-石灰和桐油－石灰等，常用作腻子。