材料科学基础：气硬性材料教学课件.ppt

材料科学基础：气硬性材料欢迎学习材料科学基础中关于气硬性材料的专题。气硬性材料是建筑与工程领域中的重要组成部分，它们在空气中经过一系列物理化学变化而硬化。本课程将系统地介绍气硬性材料的定义、分类、性质、应用以及发展趋势。通过本课程的学习，您将全面了解石灰、石膏、水玻璃和镁质材料等主要气硬性材料的特性与应用，掌握它们的硬化机理及影响因素，为相关专业的深入学习和实际应用打下坚实基础。

课程目标1了解气硬性材料的定义和特性本课程将帮助学生掌握气硬性材料的基本概念，理解这类材料与其他建筑材料的区别。我们将详细探讨气硬性材料的基本特性，包括硬化机制、物理性质和化学性质。2掌握主要气硬性材料的种类和用途学生将系统学习石灰、石膏、水玻璃和镁质材料等主要气硬性材料的分类方法、生产工艺和应用领域。通过了解各类材料的特点，培养学生选用合适材料的能力。3理解气硬性材料的硬化机理深入分析气硬性材料的硬化过程及其影响因素，掌握如何调控和优化硬化条件以获得理想的材料性能。理解硬化机理对于材料的改性和创新应用至关重要。

什么是气硬性材料？定义气硬性材料是指在空气中能够硬化的无机胶凝材料，它们主要通过与空气中的成分（如二氧化碳、水分）发生反应或通过失去水分而硬化。这类材料的硬化过程主要依赖于干燥和碳化等物理化学变化。气硬性材料通常由矿物原料经高温煅烧后，再经粉磨与水拌合成浆体或稠膏状态，之后在空气中逐渐硬化形成具有一定强度的固体。与水硬性材料的区别与水硬性材料不同，气硬性材料在水中不能硬化，甚至会软化或溶解。水硬性材料（如水泥）能在水中继续硬化并保持强度，而气硬性材料硬化后如果长期接触水，会导致强度下降或结构破坏。水硬性材料的硬化机理主要是水化反应，而气硬性材料则主要依靠干燥、碳化等作用。这一本质区别决定了两类材料在应用环境和性能方面的差异。

气硬性材料的主要特征在空气中硬化气硬性材料需要在空气环境中才能发生硬化反应。它们通过与空气中的组分（如二氧化碳）反应或通过失去水分（干燥）而逐渐硬化。这种硬化过程通常较为缓慢，需要一定的时间才能达到理想强度。不耐水性气硬性材料最显著的特征之一是不耐水。这类材料硬化后若长期处于潮湿环境或直接接触水，会出现强度下降、软化甚至结构破坏。这一特性限制了气硬性材料在潮湿环境或水下环境中的应用。强度相对较低与水硬性材料相比，气硬性材料的强度通常较低。这主要是由于其硬化机理和微观结构决定的。但气硬性材料具有良好的可塑性和加工性，适用于对强度要求不高但需要良好成型性的场合。

气硬性材料的分类石灰石灰是最古老的气硬性材料之一，主要由碳酸钙经高温煅烧后得到的氧化钙（生石灰）及其水化产物氢氧化钙（熟石灰）组成。石灰在建筑领域有着广泛的应用，特别是在传统建筑和修复工程中。1石膏石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性材料，通过将天然石膏（二水硫酸钙）煅烧脱水制得。石膏因其快速凝结、体积稳定等特点，广泛应用于建筑装饰、模具制作等领域。2水玻璃水玻璃是一种碱金属硅酸盐水溶液，主要成分为Na?O·nSiO?或K?O·nSiO?。水玻璃通过失水和与二氧化碳反应而硬化，常用作粘结剂、密封剂和防火材料。3镁质材料镁质材料主要包括氧氯水泥等，是以氧化镁为主要成分的气硬性材料。这类材料具有高强度、耐磨性好等特点，常用于特种工程和工业地坪。4

石灰概述定义石灰是以氧化钙（CaO）或氢氧化钙[Ca(OH)?]为主要成分的气硬性无机胶凝材料。它通过煅烧碳酸钙（如石灰石、白垩、贝壳等）至900-1100℃制得生石灰（氧化钙），再加水消解得到熟石灰（氢氧化钙）。石灰的化学性质活泼，能与二氧化碳反应生成碳酸钙，这一过程也是石灰硬化的主要机理。石灰在空气中硬化，但在水中不能硬化，属于典型的气硬性材料。历史应用石灰是人类最早使用的建筑材料之一，其历史可追溯至公元前7000年。古埃及人、罗马人和中国人都广泛使用石灰作为建筑材料。罗马时期，人们发现将石灰与火山灰混合可以制得水下也能硬化的材料。在中国，早在商周时期就有石灰的使用记录，唐宋时期石灰技术已相当成熟。传统建筑中的灰浆、灰墁和灰塑等工艺都与石灰密切相关，许多古代建筑如长城、故宫等都使用了石灰材料。

石灰的原料石灰石石灰石是生产石灰的主要原料，主要成分为碳酸钙（CaCO?），纯度通常在90%以上。优质石灰石应含有较高的碳酸钙含量，较低的杂质含量（如二氧化硅、氧化铝、氧化铁等）。石灰石的质地应坚硬致密，这有利于煅烧过程中保持原有形状，减少粉化现象。中国石灰石资源丰富，主要分布在华北、西南和华南地区。白云石白云石是另一种重要的石灰原料，其主要成分为碳酸钙镁[CaMg(CO?)?]。用白云石生产的石灰被称为白云石灰或白云石生石灰，其中含有氧化钙和氧化镁。白云石灰与普通石灰相比，具有较低的水化热、较慢的水化速度以及较好的耐水性。白云石