导图社区 无机凝胶材料思维导图
关于土木工程材料中无机凝胶材料的资料脑图，包含气硬性凝胶材料、硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥等。
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无机凝胶材料
气硬性凝胶材料
特性
只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度
种类
石膏
优点
原料来源丰富
生产能耗低
建筑石膏
高强石膏
无水石膏水泥
石膏胶凝材料的生产
主要原料
天然二水石膏矿石
天然无水石膏
只可生产无水石膏水泥
主要工序
破碎
加热煅烧
加热温度的过程
65-75°
二水石膏开始脱水，生成半水石膏
107-170°
非封闭的窑炉
b型半水石膏（建筑石膏）
石膏的晶粒较细
调制浆体需水量大
硬化后强度较低
过饱和蒸汽条件
a型半水石膏（高强石膏）
高强高强石膏的晶粒较粗
调制浆体需水量小
硬化后强度较高
170-200°
生成可溶性硬石膏，与水调和后仍能很快凝结硬化
200-250°
凝结硬化非常缓慢
400-750°
生成不溶性石膏，失去凝结硬化能力
成为死烧石膏
800°
部分石膏分解成的氧化钙起催化作用
产品重新具有凝结硬化性能
生成高温煅烧石膏
磨细
关于建筑石膏
凝结硬化
建筑石膏与适量的水拌合后，最初成为可塑的浆体，但很快就失去塑性和产生强度，并逐渐发展成为坚硬的固体
凝结
石膏胶体微粒数量不断增加
浆体的稠度逐渐增大
可塑性逐渐减小
硬化
胶体微粒逐渐凝聚成为晶体
晶体不断增长使胶体产生强度
技术性质
孔隙率大，因而导热系数小，吸声性强，吸湿性大，可调节室内的温度和湿度
质地洁白细腻，凝固时不像石灰和水泥那样出现体积收缩，反而略有膨胀
具有较好的抗火性能
缺点
耐水性差
抗冻性差
应用
室内饰面材料
制成石膏抹灰材料
雕塑制品
石灰
原料分布广
生产工艺简单
成本低廉
常用产品
细磨生石灰粉
消石灰粉
石灰膏
生产
生产原料
石灰石
白云石
白垩
贝壳
主要成分
碳酸钙，煅烧后分解成为氧化钙得到块状生石灰
煅烧
温度
1000-1100°
氧化镁含量区分
钙质石灰
镁含量小于5%
镁质石灰
镁含量大于5%
生成的块状石灰的加工
磨细而成
生石灰粉
加水消解而成（消化/熟化）
产品
放热反应
熟化时体积增大1-2.5倍
方法
拌制石灰砌筑砂浆或抹灰砂浆，将生石灰熟化成石灰膏
欠货石灰
降低石灰的利用率
过火石灰
熟化很慢，为此需要石灰浆在储灰坑中“陈伏”两星期以上，且表明应保有一层水分
拌制石灰土（石灰、黏土）、三合土，将生石灰熟化成消石灰粉
采用分层浇水法，或在生石灰块中插入有孔的水管向内灌水
结晶作用
氢氧化钙的结晶作用主要在内部发生
碳化作用
二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙
技术性质和要求
石灰调成的石灰砂浆具有良好的可塑性
不宜在潮湿的环境下
不宜单独用于建筑物基础
石灰的硬化只能在空气中进行
运输存储要求
不宜存储过久
运到后即熟化成石灰浆，贮存期变位陈伏期
在土木工程中的应用
石灰乳和砂浆
内墙和顶棚刷白
石灰土和三合土
墙体
建筑物基础
路面和地面的垫层
生产硅酸盐制品
水玻璃
干法
石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉内1300-1400°温度下熔化，生成固体水玻璃
湿法
石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热，并加搅拌，直接反应生成液体水玻璃
过程
液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸，并逐渐干燥而硬化
生产改善
加热
硅氟酸钠（促硬剂）
性质与应用
良好的粘结能力
防止水渗透的作用
不燃烧
高温下强度增加
不耐碱，不耐水
高度的耐酸性能
用途
涂刷建筑材料表面可提高抗风化能力
但不能用于涂刷或浸渍石膏制品
配置快凝堵漏防水剂
用于土壤加固
概念
经过一系列物理、化学作用，能将散状粒或块状材料粘结成整体的材料
其他水泥
白色和彩色硅酸盐水泥
快硬水泥
快硬硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
膨胀水泥及自应力水泥
道路硅酸盐水泥
硅酸盐水泥
生产及矿物组成
产物概念
材料组成
由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料
I型硅酸盐水泥
不掺加混合材料
II型硅酸盐水泥
掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料
硅酸盐水泥的生产
石灰质（CaO)
石灰质凝灰岩
黏土质(SiO2、AI2O3、少量Fe2O3)
黏土
黄土
生产步骤（两磨一烧）
几种原材料按适当比例配合在磨机中磨成生料
生料入窑进行煅烧（关键步骤）
干燥
预热
分解
熟料烧成
冷却
烧好的熟料配以适当的石膏（和混合材料）在磨机中磨成细粉，得到水泥
水泥熟料矿物组成
硅酸三钙 3CaO-SiO2(C3S),含量37%~60%
硅酸二钙 2CaO-SiO2(C2S),含量15%~37%
铝酸三钙 3CaO-AI2O3(C3A),含量7%~15%
铁铝酸四钙 4CaO-AI2O3-FeO3(C4AF),含量10%~18%
水化及凝结硬化
水化
熟料矿物与水发生的水解或水化作用称为水化，熟料矿物与水发生水化反应，生成水化产物，并放出一定的热量
水泥单矿物水化的反应式
水泥加水拌合后，称为可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变稠失去塑性，但尚不具有强度的过程
开始产生明显的强度并逐渐发展而成为坚强的人造石——水泥石
水泥颗粒的变化
水化从其表面开始
不断水化，随着时间的推移，新生水化物增多
无论时间多久，水泥颗粒的内核很难完全水化
影响水泥凝结硬化的因素
养护时间
水化从表明开始向内部逐渐渗入进行，前四周的水化速度快，强度发展快；四周后显著减慢，维持适当的条件，强度会一直增长
温度和湿度
升高
水化反应加快，强度增加快
降低
水化作用减缓，强度增加慢
低于0°时，水化反应基本停止
湿度
潮湿环境下，有足够的水分进行水化和凝结硬化（养护）
石膏掺量
掺入适量的石膏，可调节水泥的凝结硬化速度（1.3%~2.5）
不掺入石膏，发生瞬凝现象
细度
通常粒径
7~200μm
活性影响
小于40μm
较高的活性
大于100μm
活性较小
凝结时间
初凝
水泥加水拌合起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间
不得早于45min
终凝
水泥加水拌合起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间
不得迟于6.5h
体积安定性
如果水泥在已经硬化后，产生不均匀的体积变化（体积安定性不良），会使构件产生膨胀性裂缝
原因
熟料中所含的游离氧化钙过多
熟料中所含的游离氧化镁过多或掺入的石膏过多
测定方法
沸煮法
饼法
雷氏法
强度及强度等级
六个强度等级
42.5（R）
52.5（R）
62,5（R）
碱含量和氯离子含量
若使用活性骨料，碱含量过高将引起碱骨料反应（0.60%）
氯离子会引起和促进混凝土结构中的钢架锈蚀（0.06%）
水化热
水泥在水化过程中放出的热
对大体积混凝土是有害因素
水泥石的腐蚀与防止
腐蚀的种类
软水的侵蚀
软水的来源
雨水
雪水
蒸馏水
工程冷凝水
含重碳酸盐甚少的河水/湖水
溶析
与这些水接触后，溶出氢氧化钙，且不断溶解流失，使得石灰浓度的持续降低
盐类腐蚀
硫酸盐的腐蚀
影响
与水泥石中的氢氧化钙起置换作用
来源
海水
湖水
盐沼水
地下水
镁盐的腐蚀
与水泥石中的氢氧化钙起复分解反应
海水和地下水
酸类腐蚀
碳酸腐蚀
一般酸的腐蚀
强碱的腐蚀
作用
与水泥熟料中未水化的铝酸盐作用
腐蚀的防止
根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种
提高水泥石的密实度
加做保护层
应用与存放
重要结构的高强度混凝土工程
预应力混凝土工程
存放
一般堆放高度不超过10袋
每平方米堆放1t
现存现用原则
不适用工程
经常与流动的淡水接触及有水压作用的工程
受海水、矿物等作用的工程
掺混合材料的硅酸盐水泥
水泥混合材料
类别
活性混合材料
粒化高炉矿渣
火山灰质材料
粉煤灰
非活性混合材料
磨细的石英砂
慢冷矿渣及各种废渣
普通硅酸盐水泥
掺入材料的量值
活性混合材料不超过20%
非活性混合材料不超过10%
矿渣硅酸盐水泥
火山灰质硅酸盐水泥
硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料
粉煤灰硅酸盐水泥
硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料
复合硅酸盐水泥
硅酸盐水泥、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料
