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浅谈胶凝材料的发展和应用

date中国建设报2019年2月18日 16:24
  胶凝材料是指经过自身的物理化学作用后,在由可塑性浆体变成坚硬石状体的过程中,能把散粒或块状的物料胶结成一个整体的材料。随着材料科学的发展,各种高性能的胶凝材料逐渐出现,不仅丰富了建筑材料的种类,随着其在建筑中的应用,更催生了各种新型结构形式和施工方法的出现,极大地促进了建筑行业的发展。
  一、胶凝材料的历史
  (一)粘土。距今约4000―10000年前的新石器时代,由于石器工具的进步,挖穴建室的建筑活动已经兴起。人们就用粘土来抹砌简易的建筑物,有时还掺入稻草、贝壳之类的植物纤维加筋增强。
  (二)白灰面。早在公元前3000-5000年的新石器时代的仰韶文化时期,就有人用天然姜石捣碎成粉的“白灰面”,夯实而成柱基以及铺墁的地面和四壁等,十分光滑。
  (三)石灰、石膏。随着火的使用,约在公元前1000―3000年,中国、埃及、希腊、以及罗马等国就已经开始利用经过煅烧所得的石膏和石灰来调制建筑砂浆。例如《左传》中有记载:“成公二年(公元前635年)八月宋文公卒,始厚葬用蜃灰”。蜃灰就是用蛤壳烧制而成的石灰材料,在周朝就已发现他具有良好的吸湿防潮性能和胶凝性能。
  (四)三合土。公元初古希腊人和罗马人都已发现,在石灰中掺加某些火山灰沉积物,不仅能提高强度,还能抵御水的侵蚀。如罗马的“庞贝”古城以及罗马圣庙等着名建筑都是用石灰―火山灰材料砌筑而成。在公元5世纪的中国南北朝时代,出现一种名叫“三合土”的建筑材料,它由石灰、黏土和细砂所组成,实际上也是一种石灰―火山灰材料。
  (五)水泥。1824年英国工程师阿斯普丁(J.AsPdih)获得第一份水泥专利,标志着水泥的发明。因为这种胶凝材料结硬后的外观颜色与当时建筑上常用的英国波特兰出产的石灰石相似,故称之为波特兰水泥(Portland Cement),我国称硅酸盐水泥。其首批大规模应用的实例是1825―1843年建造的泰晤士河隧道工程。
浅谈胶凝材料的发展和应用
  二、胶凝材料的现状
  随着现代建筑工业的发展,混凝土的大量应用,水泥成为了应用最为广泛的胶凝材料。水泥的种类也得到了很大的发展。
  (一)水泥概述:1、水泥历史不长,只有100多年的历史,但发展惊人。水泥是建筑工业三大基本材料之一,使用广、用量大,素有“建筑工业的粮食”之称。水泥加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并以将砂、石等材料牢固地胶结在一起,从而产生强度。水泥与砂、石等集料制成的混凝土是一种低能耗、低成本的建筑材料;新拌水泥混凝土有很好的可塑性,可制成各种形状的混凝土构件;水泥混凝土材料强度高、耐久性好、适应性强。
  2、水泥品种。水泥的种类繁多,按其矿物组成可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥以及少熟料水泥等。按其用途又可分为:通用水泥、专用水泥及特性水泥三大类。通用水泥主要用于一般土木建筑工程,它包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥。专用水泥是指具有专门用途的水泥,如砌筑水泥、道路水泥、油井水泥等。特性水泥是某种性能比较突出的水泥,如快硬水泥、白色水泥、抗硫酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥及膨胀水泥等。
浅谈胶凝材料的发展和应用
  三、胶凝材料的未来发展
  水泥工业是我国建材工业的重要组成部分。水泥工业作为矿产消耗性原材料产业,其迅速发展是以大量消耗矿产资源和能量资源来实现的。随着我国矿产和能源资源的日益紧张,水泥工业的生存和发展将受到严重制约。传统水泥在其生产过程中不仅消耗了大量的资源和能源,而给生态环境造成了污染,带来了很大的负面影响,因而长期以来水泥工业都被扣上了“高消耗、重污染”的大帽子。在当前人们越来越重视生态环境保护的今天,水泥产业进行结构性调整势在必行。我国水泥工业应走优质、低耗、高效、利废与环境相容的可持续发展道路,使水泥这种主要的胶凝材料成为绿色胶凝材料。近些年来,不少学者提出了生态水泥(亦称绿色水泥)的概念。
  (一)生态水泥概念。
  所谓生态水泥(Eco-Cement),是指利用各种固体废物以及焚烧物作为主要原料,经过一定的生产工艺制成的无害水泥。生态水泥有侠义和广义之分。狭义上讲就是以城市垃圾、废弃物作为生产原料。广义上讲,就是对原料采集、生产过程、施工过程、使用过程和废弃物处置五大环节的分项评价和综合评价,是对水泥“健康、环保、安全”属性的评价。
浅谈胶凝材料的发展和应用
  (二)生态水泥特征。
  1、使用垃圾、废渣等废弃物,使用的自然资源少。2、生产及其使用过程利于环境保护,减少并治理污染。3、产品功能多样化,除满足各种建筑工程需要外,还兼有防火、调温、调湿、防射线等功能。
  (三)生态水泥的发展现状。
  实际生产中已利用粉煤灰、电石渣、碱渣、钢渣、尾矿渣等各种工业废料作为原料应用于生态水泥基材料中。例如有工厂已利用粉煤灰和砂岩取代黏土,生产低碱水泥,取得了良好的经济、环境效益,具有广阔前景。
  胶凝材料是随着建筑行业的发展,为满足建设需要而诞生的。同时新型胶凝材料的出现,又推动了新的结构形式和施工方法的出现,极大地促进了建筑行业的发展。胶凝材料已经走过了一段辉煌的发展历程,随着时间的发展,会有更多高性能、环保的胶凝材料诞生。

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