矿物材料的理论基础.ppt

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1、1 矿物材料的理论基础,材料的物理性质材料的力学性质材料的化学性质材料的化学反应,1.1 矿物材料的物理性质,1.1.1 与重量有关的性质1、比重（密度）-绝对密实下单位体积的材料重量=G/V G干燥状态下材料的重量 V材料绝对密实体积2、容重自然状态下单位体积的重量=G/V1 G自然状态下材料的重量 V1自然状态下材料的体积,3、密实度材料体积内固体物质所占的比例。当材料自然状态下吸水率不大时（即认为没有吸水）：密实度d=（V/V1）100%=（/）100%如：粘土砖=1850kg/m3，=2500kg/m3 密实度d=（/）100%=(1850/2500)100%=74%解释：密实度与强度

2、、吸水性、耐久性、导热性的关系,4、空隙率材料体积内空隙体积所占的比例 P=(1-)=(1-)100%=100%-d解释：空隙率与容重、强度、导热性、抗冻性、吸水性等关系。空隙：开口孔、封闭孔,V,V1,100%,1.1.2 与水有关的性质,1、吸水性（吸水率）-材料在水中吸收水分的性质 重量吸水率材料吸水重量占材料干燥重量的百分比 W重 体积吸水率材料吸水体积占材料干燥体积的百分比 W体 W重=【（G湿-G干）/G干】100%W体=【（G湿-G干）/V1】100%G湿吸水饱和后的重量（g）；G干烘干至恒重时的重量（g）；V1干燥材料在自然状态下的体积（cm3）解释：空隙率与吸水率 空隙不大时

3、重量吸水率；轻质材料、空隙大时体积吸水率,2、吸湿性材料在潮湿空气中吸收空气水分的性质（含水率）-材料含水重量占材料干燥重量的百分数 W含=【（G含-G干）/G干】100%含水率与材料本身的成分、组织结构、环境温度、湿度等有关。温度 湿度 W含相对湿度：在同温同压下，空气中实际所含水蒸汽的重量与饱和水蒸汽重量之比百分数。绝对干燥空气中 相对湿度=0 被水蒸汽饱和的空气中 相对湿度=100%材料随着空气湿度的变化：吸收空气水分-向外扩散水分,吸湿性,还水性,平衡(空气湿度),3、耐水性材料长期在饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质，称为耐水性。用软化系数表示。K软=R饱/R干 R饱材料在

4、饱和水状态下的抗压强度 R干材料在干燥状态下的抗压强度 K软=01 K软0.85称为耐水材料 一般材料，W含结合力 K软强度 潮湿或水浸环境，应K软=0.85 0.9 潮湿较轻环境，应K软0.7 0.85 长期干燥处，K软可不考虑,4、抗冻性材料在吸水饱和状态下，抵抗多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏，同时也不严重降低强度的性质，称为抗冻性。一次冻融循环：在-15的温度（水在微小的毛细管中低于-15才能冻结）冻结后，再在20 的水中融化，此过程称为一次冻融循环。冻融交替进行：易出现剥落、裂纹、重量损失、强度降低解释：水结冰体积膨胀9%左右对材料孔壁产生1000kg/cm2左右的压力压力反复

5、作用，孔壁开裂冻融由表及里进行，破坏作用与孔隙被水充满程度有关，冻融此数愈多，破坏愈严重规定：冬季室外温度低于-15 的地区，重要的工程覆面材料必须进行抗冻性试验。,5、抗渗性材料在水、油等液体压力作用下，抵抗渗透的性质，称为抗渗性（不透水性）材料受压力水、油等液体压力作用时，液体将会沿着材料内部开口连通空隙渗透。渗透系数：K=Wd/AtH（ml/cm2h）W渗水量（ml）d试件厚度（cm）A透水面积（cm2）t透水时间（h）H水压力（cm）透水性好坏与空隙率及空隙特征有关，绝对密实材料或具有封闭空隙的材料则不透水。,1.1.3 与热有关的性质,1、导热性热量由材料的一面传至另一面的性质，称为

6、导热性。用导热系数表示。Q通过材料的热量（KCal）；F传热面积（m2）；Z传热时间（h）；t1-t2材料两面的温度差（）a传热厚度（m）导热系数定义：在规定的传热条件下，材料两面温度差为1，在1小时内通过垂直于热方向的面积为1m2，厚度为1m所传递热量的千卡数。说明材料传递热量能力，保温性能愈好，与空隙率有关，空隙率，材料受潮后（如水=0.5，冰=2.0）估应注意防潮。一般范围为0.0253.00kcal/mh，0.2的材料称为保温材料。,2、热容量材料在加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为比热（也称为热容量系数）：1kg材料的温度升高（或降低1，所吸收（或放出）的热量，用C（kcal

7、/kg）表示。Q材料吸收或放出的热量（KCal）；F材料的重量（kg）；t2-t1材料受热（或冷却）前后的温度差（）材料的热容量大，则对保持内部温度稳定有利。,3、热膨胀系数材料的温度升高或降低，体积会有膨胀或收缩，其比率如果以面上两点的距离计算时，称为热膨胀系数，如果以材料的体积计算时，则成为体膨胀系数。单位为1/。线膨胀系数材料由于温度上升或下降1 所引起的线度增长或缩短与其在0 时的线度之比值，称为线膨胀系数。如：钢筋的线膨胀系数为（10-12）10-6/混凝土的线膨胀系数为（）10-6/,4、软化点、闪火点（闪点）、着火点（燃点）如：沥青等材料材料达到或超过闪火点或着火点温度时，表明有

8、发生爆炸和火灾的可能性。,1.2 矿物材料的力学性质,1.2.1 强度材料在外力作用下抵抗破坏的能力，称为强度。主要有抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度,抗拉,抗压,抗弯（抗折）,L,抗剪,抗拉、抗压、抗剪强度计算：P破坏时的荷载（kg）A材料的受力面积（cm2）抗弯（抗折）强度（矩形截面）计算：L两支点间的距离（cm）b截面宽度（cm）H截面高度（cm）一般情况下，容重空隙率R、R弯根据R、R弯可将材料划分为若干标号或等级。,1.2.2 变形性质1、弹性材料在外力作用下产生变形，取消外力后，能够完全恢复原来形状的性质，称为弹性。这种可以完全恢复的变形，称为弹性变形。2、塑性材料在外力作用下产生变形，

9、取消外力后，变形不能完全恢复，并且不产生裂缝的性质性质，称为塑性。这种不能恢复的变形，称为塑性变形（永久变形）。有些材料：外力不大时弹性变形；外力超出限度后塑性变形。如钢材等。还有些材料：弹性变形与塑性变形同时产生，去掉荷载后，弹性变形可恢复，塑性变形不能恢复。如混凝土。,1.3 矿物材料的化学性质,矿物材料的化学组成矿物材料多为无机材料：多数是金属和非金属的含氧盐和氢氧化物，如硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、铝酸盐等。常见元素：Si、Ca、Mg、Al、S、Fe、K、Na等。地球中元素含量前五位：氧、硅、铝、铁、钙,1、硅（Si）-最常见、分布最广的非金属。例：河沙、海沙等主要成分（SiO2）主要以石

10、英存在，是生产陶瓷、玻璃、混凝土、硅酸盐建筑制品的不可缺少的原料。SiO2的性质：无色透明、熔点1713，晶体SiO2不溶于水，不与酸发生反应，遇强碱逐渐反应生成硅酸盐而使SiO2溶解。无定形SiO2和微细晶体SiO2与强碱共沸，与碳酸盐在高温下发生反应，生成相应的硅酸盐，如：SiO2+NaCO3Na2SiO3+CO2（生产水玻璃）无定形SiO2或玻璃质SiO2与Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙，生产硅酸盐水泥或生产硅酸盐建筑制品中发生此类反应。,高温高压下，晶体SiO2与Ca(OH)2也发生此类反应（灰砂砖生产合成硅酸钙材料），控制CaO/SiO2比和蒸压条件，可得到不同钙硅比的水化物。如：

11、雪硅钙石(1.52.0)Cao SiO2 nH2O、硬硅钙石6Cao 6SiO2 H2O等，用此法生产的硅酸钙板可作防火隔墙，轻质隔墙等。将硅酸盐用其他酸处理，可析出硅酸。硅酸是一种可以形成胶体溶液的典型代表（具有耐水、耐酸等特性，可用作防水、防酸材料。,2、钙（Ca）以各种化合物形式存在，地壳中钙的含量占地壳重量的3.3%天然主要含钙矿物：大理石（CaCO3），石灰石（CaCO3），硬石膏（CaSO4），软石膏（CaSO42H2O），磷石灰（Ca3(PO4)2），硅灰石（CaOSiO2），钙长石（CaOAl2O32SiO2）等人工含钙矿物材料：消石灰Ca(OH)2，建筑石膏（CaSO41/2

12、H2O），各种钙硅酸盐（如3CaOSiO2，2CaOSiO2）,铝酸盐（如3CaOAl2O3，12CaO7Al2O3）,钙的反应：1）煅烧碳酸钙生石灰2）生石灰加水消石灰+热量（体积膨胀）3）潮湿的Ca(OH)2通CO2 CaCO3+H2O（体积收缩）4）CaCO3不溶于水，但水中有CO2 存在时，便反应生成可溶性的碳酸氢钙碳酸氢钙不稳定，易失去CO2又成为CaCO3用途：石灰石是生产石灰、水泥、和涂料等原料之一；大理石是装饰材料（原出之云南大理，故称大理石）；石膏是生产建筑石膏的原料，也是生产水泥的原料之一。,Ca(OH)2+CO2+nH2O CaCO3+(n+1)H2O（碳化反应）,CaC

13、O3+CO2+H2O Ca(HCO3)2,Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2O,3、镁（Mg）多以碳酸盐、硅酸盐形式存在。如菱镁矿（MgCO3），白云石（MgCO3 CaCO3），滑石（3MgO 4SiO2 H2O）和石棉等煅烧MgCO3 MgCO3 MgO(菱苦土）+CO2 MgO熔点高（近3000）生产耐火材料 MgO用其盐类溶液调制后，有胶凝性，生产门窗、墙板、家具、瓦等石棉：石棉为纤维结构，主要品种：温石棉【Mg3(Si2O5)(OH)4、青石棉【NaMgFe3(Si4O11)(OH)2、铁石棉【(MgFe6)7(Si4O11)(OH)2 石棉用于生产石棉板、石棉瓦等,400

14、,4、铝（Al）自然界中分布最广的金属。含量在氧、硅之后，居第三位。Al的性质：白色金属，密度2.7，熔点660，沸点2447，莫氏硬度3，有色金属，良好的导电性、反辐射性和耐腐蚀性。Al的氧化：空气中氧化成氧化铝薄膜，此薄膜可阻止进一步氧化。Al的粉末在空气中加热能剧烈燃烧，放出大量热，如下式：2Al+3/2O2 Al2O3+1644kJAl粉的用途：发泡剂（发气剂）（加气混凝土、加气砌块）；配置金属用涂料。保存应防火。,燃烧,氧化铝（Al2O3）的性质：白色，极难熔，不溶于水。自然界中以结晶状态存在的称为刚玉，莫氏硬度9，仅次于金刚石，相对密度3.984.03。刚玉中若含杂质氧化铬，则呈红

15、色（即为红宝石），若含铁、钛的氧化物，则呈蓝色（即为蓝宝石）。含氧化铁的粒状天然刚玉或熔融矾土制的氧化铝，可用来制造磨具（如砂轮、砂纸等），称为金刚砂。氢氧化铝Al(OH)3两性化合物氢氧化铝凝胶（也称为铝胶）-铝酸盐水泥水化产物之一，即为铝胶。铝胶增加了水泥的密实度；铝胶加热或在溶液中长期放置，可析出晶体Al2O3H2O,与酸作用生成含Al离子水化物Al(H2O)63+的盐,与碱作用生成含阴离子 Al(OH)4-的盐（铝酸盐）,5、碳（C）自然界中存在形态自然界中与C有关的重要矿物材料：石灰石、大理石、白云石、菱镁矿等。其中的CaCO3或MgCO3不溶于水，易与酸作用：CaCO3+2HClC

16、aCl2+H2O+CO2 故，大理石或汉白玉的雕饰不耐酸，不能用于含酸蒸汽的环境中,游离态：金刚石、石墨、无定型碳,化合态：CO2、碳酸盐矿物,石灰中通入CO2气体，可生成CaCO3：Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+(n+1)H2O用此原理可将易溶的氢氧化钙制品变成不溶的碳酸钙制品，即碳化。碳化的作用：提高防水性能，增加制品强度自然界的碳化现象：混凝土表面、石灰乳粉刷的墙面碳化层CO2的性质：无色，略有酸味的气体；大气中含量约为万分之三；20时，1m3的水能溶解0.88m3的CO2气体，0 时则能溶解1.7m3的CO2气体；CO2溶于水形成碳酸（弱酸），它对水泥的腐蚀作用较强。,6

17、、铁（Fe）自然界中分布次广的金属。主要存在形式：磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）、褐铁矿（Fe2O3nH2O n=0.5-4）、硫铁矿（FeS2）中。铁在矿物材料中主要是着色元素，主要以Fe2O3、FeO、络阴离子FeO42-存在。红砖着色主要是Fe2O3、青砖着色主要是FeO，釉面砖（抛光砖等）、白水泥往往由于Fe2O3含量高，造成白度下降。,氧化铁经加热发生分解（还原反应），产生气体：6 Fe2O34Fe3O4+O2 Fe3O4+CO 3FeO+CO2 Fe2O3+CO 2FeO+CO2 是轻骨料粘土陶粒和页岩陶粒焙烧膨胀的原因之一。铁的化合物具有不同颜色，可作为饰面着色物：F

18、eCl36H2O-深黄色；Fe2O3-综红色；Fe2O3nH2O-黄色；Fe3O4-黑色可用来制作彩色水泥、水磨石、人造大理石、彩色混凝土、涂料等。在陶瓷原料中铁是有害物质，通常采用磁选的方式除去。,7、硫（S）自然界存在形式：单质、硫化物、硫酸盐。单质硫：黄色晶体，相对密度2.07，熔点119，不溶于水，主要用作生产硫酸等。将其熔化后浸渍水泥制品，可提高制品的防水和抗渗性能。当用圆柱形试模浇注混凝土抗压强度试件时，可用热硫磺浇至表面并加压，使试件表面平整，称为“压顶”。含硫矿物原料：二水石膏（CaSO42H2O），无水石膏（CaSO4）工业副产品石膏废渣：主要化学成分CaSO42H2O和Ca

19、SO4或二者混合物。石膏作用：生产石膏胶凝材料（建筑石膏和高强石膏）、水泥（做缓凝剂）、硅酸盐建筑制品等。,8、碱金属（K和Na）地壳中Na占2.4%，K占2.35%。含K、Na元素的物料煅烧时，可降低煅烧温度。钾长石（K2OAl2O36SiO2）、钠长石（Na2OAl2O36SiO2）是建筑陶瓷的熔剂性原料，也可熔制建筑玻璃。碱金属是强还原剂，可以在煅烧中形成还原气氛，很多钠盐都形成含有大量结晶水的化合物，如NaCO37H2O，NaCO310H2O等,1.4 矿物材料的化学反应,1.4.1 化学反应类型反应类型很多，主要从两个方面只介绍生产过程发生的类型1、固相反应固体直接参与化学反应，并起

20、化学变化的反应。临界换位温度大于此温度，结晶物质表面的若干原子或离子有可能跳出原来的位置，与周围其他原子或离子产生“换位作用”，即发生固相反应，产生新的化合物。每一材料均有临界换位温度，通常与其熔点Tf有关金属为0.3-0.4 Tf，盐类为0.57 Tf，硅酸盐为0.8-0.9 Tf,生产过程发生的,使用过程发生的,纯固相反应 A(S)+B(S)C(S)如烧水泥，生成硅酸二钙、铝酸三钙、铁 铝酸四钙等有液相参加的固相反应A(S)+B(L)C(S)如：CaO+H2O Ca(OH)2 烧水泥、烧砖、瓦、陶瓷等均有此反应有气相参加的固相反应 A(S)A(S)+A”(S)如碳酸盐分解 A(S)+B(g

21、)C(S)+D(g)如金属氧化物被还原反应。注：S固体，L液体，g气体,固相反应,2、水化反应物质与水所起的化合作用称为水化。包括水解。水解化合物和水发生的复分解反应如：FeCl3的水解：FeCl3+H2OFe(OH)3+HCl也包括无水化合物和水作用生成含水化合物的反应。如：石灰的消解反应：CaO+H2O Ca(OH)2水化反应多为放热反应，并有体积增大。水分子在化合物中的存在形式很多，如结构水、结晶水、凝胶水、吸附水等。水化物加温后，可脱水，结构破坏，从而体积收缩。,3、溶解和结晶溶解溶质的分子、原子或离子均匀分散到溶剂中，称为溶解。此分散体系称为溶液。此溶液是广义的，可是液体，也可是气体

22、和固体。结晶在一定温度下，当可溶性晶体溶解于溶液时，晶体表面的质点进入溶剂，被溶解的质点在溶液中不停地运动，当它们撞到晶体表面时，可能重新被吸引回到晶体上来，称为结晶。当溶解 结晶，此溶液称为饱和溶液。当温度降低或溶剂蒸发时，溶液浓度升高，析出晶体，达新平衡。晶芽（晶核）-熔体过冷或溶液过饱和质点聚集产生微晶粒（晶核）晶核长大晶粒。晶核可是自发的，也可是人工加入的。,平衡,4、多相反应反应物处于不同的相中，也叫非均相反应，矿物材料中发生的反应基本上都属于多相反应。气体或液体在固体表面上的反应步骤：1）反应物分子向固体表面扩散；2）反应物分子被吸附在固体表面上；3）反应物在固体表面上发生反应，形

23、成产物；4）生成物分子从固体表面上解析；5）生成物分子通过扩散离开固体表面。影响多相反应速度的因素：反应物浓度、温度、吸附作用和扩散作用。,1.4.2 生产过程中矿物材料的化学变化1、高温固相反应（常压）实例：石灰的生产 1）原料：含CaCO3的岩石：石灰石、大理石碎块、鲕状石灰石、贝壳石灰石、白垩等。2）CaCO3 CaO+CO2-78kJ/mol3）生产中温度常为1000，过高使其中粘土熔融，使石灰消解速度极慢，不利于使用4）生石灰（CaO）体积较煅烧前收缩10%-15%5）原料中粘土8%CaO为气硬性石灰作石灰料较好6）原料中粘土8%CaO为水硬性石灰作水泥料较好7）消化速度10min

24、快速消化石灰；消化速度=10-30min 中速消化石灰；消化速度 30min 慢速消化石灰8）消化后最高温度70 高热石灰；消化后最高温度 70 低热石灰；,898.6,实例：建筑石膏（CaSO41/2H2O）的生产1）原料天然二水石膏（软石膏CaSO42H2O），也可用工业废渣为原料，如磷石膏、氟石膏、盐石膏、乳石膏、黄石膏、苏打石膏等2）反应：型致密、完整、晶体粗大，饱和高压蒸汽下脱水；型片状、不规则、晶粒细小，大气相通条件下脱水。3）用途：粉刷、抹灰、各种石膏板、人造大理石4）石膏加热至400750硬石膏（CaSO4），难溶于水，不能单独硬化，加入激发剂后则有一定水化和硬化能力。激发剂：

25、1）5%硫酸钠（或硫酸氢钠）+1%铁矾或铜矾的混合物；2）1%-5%石灰或石灰与少量半水石膏的混合物；3）2%硫酸铝或硫酸锌。,CaSO42H2O CaSO41/2H2O+1/2H2O,107170,（天然二水石膏）,（或型熟石膏）,实例：烧土制品：1）原料粘土为主，主要工艺：配料-成型-焙烧例：粘土砖、瓦，陶瓷等。砖瓦烧成温度950 1050；陶瓷泥料主要原料：高岭土、长石、石英等，烧成温度1200 13002）烧成过程的化学反应A、结构水的排出：如高岭土 Al2O32SiO22H2O Al2O32SiO2+2H2OB、碳酸盐的分解：CaCO3 CaO+CO2 MgCO3 MgO+CO2 4

26、FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2 MgCO3CaCO3 MgO+CaO+CO2,480600,5501000,500750,8001000,730950,C、碳素、硫化物及有机物的氧化：C+O2 CO2 FeS2+O2 FeS+SO2 4FeS+7O2 2Fe2O3+4SO2D、石英的晶型转变：-石英 石英（有2%线膨胀）鳞石英（大体积）SiO2+FeOFeSiO3（硅酸铁）E、高温阶段的反应（950 烧成温度）：还原焰烧成的反应 Fe2O3+CO 2FeO+CO2 2Fe2O3+C 4FeO+CO2 FeO+SiO2 FeSiO3 CaSO4+CO CaO+SO2+CO2,600,3

27、50450,500800,573,870,900,10001100,1100,1150,1100,氧化焰烧成的反应：CaSO4 2CaO+2SO2+O2 2Na2SO4 2Na2O+2SO2+O2高温阶段，粘土矿物分解出无定型Al2O3和SiO2，此Al2O3在900 转变为-Al2O3，从1100 开始形成莫来石，反应为：3(-Al2O3)+2 SiO2 3Al2O32SiO2（莫来石）反应完毕后保温（高温）一段时间冷却至常温制品莫来石制品由结晶相、玻璃相及气孔组成,10001100,1100,实例：硅酸盐水泥-水硬性胶凝材料1）生产工艺：石灰石+粘土原料等煅烧水泥熟料 水泥熟料+少量石膏、

28、粉煤灰等磨细硅酸盐水泥2）高温煅烧反应过程：A、500800 粘土脱水分解无定型Al2O3和SiO2B、600 以上，石灰质原料中CaCO3开始分解，生成 CaO+CO2C、800 以上，生成CaOAl2O3、2CaOFe2O3，2CaOSiO2开始形成D、800 900，12CaO7Al2O3开始形成E、900 1000，2CaOAl2O3SiO2形成，随后又重新分解，3CaOAl2O3与4CaOAl2O3Fe2O3开始形成，所有CaCO3分解完毕，游离CaO达最大值,F、1100 1200，大量生成3CaOAl2O3，4CaOAl2O3Fe2O3和2CaOSiO2生成量达最大G、1260

29、1300，水泥生料开始熔融，出现液相，生料中的MgO一部分以方镁石小晶体析出，一部分分散于液相中H、1300 1450，3CaOAl2O3和4CaOAl2O3Fe2O3熔融，液相中2CaOSiO2吸收CaO形成3CaOSiO2I、煅烧冷却后水泥熟料水泥熟料主要成分：3CaOSiO2，-2CaOSiO2，3CaOAl2O3和4CaOAl2O3Fe2O3，还有少量游离的MgO、CaO和玻璃相。,2、水化反应矿物材料+水水化反应凝结硬化胶结散粒材料形成坚硬的人造石1）石灰的水化反应 CaO+H2O Ca(OH)2+65.9kJ/mol 体积膨胀1-2.5倍（熟石灰、消石灰）石灰浆（胶体体系）继续水化

30、反应胶粒增多，胶粒间距减少水化膜变薄粒子间范德华力触变性凝聚结构细胶粒溶解、大胶粒长大结晶结构水分蒸发结晶量增大强度升高硬化石灰浆吸收空气中的CO2 碳化反应 Ca(OH)2+CO2+nH2O CaCO3+(n+1)H2OCaCO3结晶与Ca(OH)2结晶相互交织获最终强度,2）建筑石膏的水化反应 CaSO41/2H2O+3/2H2O CaSO42H2O+0.192kJ/mol 半水石膏溶解半水石膏饱和溶液二水石膏（溶解度比半水石膏小）二水石膏析出上式平衡打破，反应向右进行（即不停溶解，不停析晶，直到半水石膏全部溶解）溶解后溶液中形成二水石膏凝聚结构晶体长大形成结晶结构网达到较高强度石灰和石膏

31、均为气硬性胶凝材料（空气中硬化后不再溶解）。,3）硅酸盐水泥的水化反应比较复杂，主要有如下几种：A、硅酸盐矿物的水化反应：水化反应的产物统称为水化硅酸钙凝胶，可用C-S-H表示3CaOSiO2(硅酸三钙)+nH2O xCaOSiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)22CaOSiO2(-硅酸二钙)+mH2O xCaOSiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)2B、铝酸钙矿物的水化反应 2(3CaOAl2O3+21H2O 4CaOAl2O313H2O+2CaOAl2O38H2O 2(3CaOAl2O36H2O)+8H2O 3CaOAl2O36H2O+Ca(OH)2+6H2O 4CaOAl2O313H

32、2OC、铁铝酸四钙矿物的水化反应，一般生成水化铝酸钙的含铁固溶体和水化铁酸钙凝胶体 4CaOAl2O3Fe2O3+H2O 3CaO(Al,Fe)2O3nH2O+CaOFe2O3mH2O,D、石膏的作用：在水泥中起缓凝作用 3CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+19H2O 3CaOAl2O33CaSO431H2O4CaOAl2O312H2O+3(CaSO42H2O)+13H2O 4CaOAl2O33CaSO431H2O水泥的水化先从表面进行，由表到里。水泥水化产物粒度在胶体范围内。水泥颗粒存在裂缝水化产生大量小颗粒水化产物膨胀使水泥颗粒变为胶体颗粒颗粒在溶液中布朗运动分子间力凝胶

33、体失去流动性和可逆性析出微晶粒（有触变性）结晶成网状结构获得固体强度,3、水热合成反应工艺：将钙质原料（石灰）与硅质原料水热合成水化硅酸盐如：灰砂砖、加气混凝土、各种硅酸盐砌块、墙板、硅酸钙材料等。工艺分两种：1）蒸压工艺 2）蒸养工艺硅质原料为结晶态，一般用蒸压，如河砂、山砂原矿等；硅质原料为无定形二氧化硅，一般用蒸养，如页岩、粉煤灰等。但蒸压更好。,A、硅酸钙材料：是以硅酸钙水化物为主的材料，多制成板材产物取决于：原料的种类、细度、杂质、CaO/SiO2比、反应温度及时间等反应产物可能有：雪硅钙石凝胶(1.5-2.0)CaOSiO2nH2O，C-S-H()(CaO/SiO2 2)；C-S-

34、H()(CaO/SiO2=0.8-1.33)即托勃莫来石；雪硅钙石（5CaO6SiO25H2O）；硬硅钙石（6CaO6SiO25H2O）。其中CaO/SiO2为0.8和1.0的托勃莫来石和硬硅钙石是最希望得到的，它们的强度高，耐火度高。,B、灰砂硅酸盐砖：主要反应产物为2CaOSiO2H2O、2CaOSiO22H2O等高强加筋的灰砂砖制品，主要为CaOSiO2H2O(B)或托勃莫来石；加气灰砂硅酸盐制品，主要为托勃莫来石和硬硅钙石。,C、废渣硅酸盐混凝土：产物取决于废渣种类、成分、激发剂种类、硬化条件等废渣中Al2O3量大时，产物有两种：1）含铝矿物，如水石榴石3CaOAl2O3nSiO2(6-2n)H2O、水化钙铝长石2CaOAl2O3SiO28H2O等；2）水化硅酸钙CaOSiO2H2O(B)逐渐过度到托勃莫来石等。废渣Al2O3量不足时，主要产物：CaOSiO2H2O(A)、2CaOSiO22H2O、CaOSiO2H2O、托勃莫来石、铝代托勃莫来石等,