1、 1. 化學鍵（離子鍵、共價鍵、金屬鍵）-主價鍵組合鍵 氫鍵-介于范德華鍵和主價鍵之間物理鍵（范德華鍵）-次價鍵無機非金屬結構主要包含：離子鍵、共價鍵和混合鍵無機非金屬材料包括：離子晶體、共價晶體、混合晶體 離子鍵定義：正負離子間的靜電作用為離子鍵。決定離子晶體的結構因素包括以下幾個方面：離子半徑、球體最緊密堆積程度、配位數、離子的極化形成兩種空隙：四面體空隙和八面體空隙極化：帶電離子所產生電場對另一離子的電子云發生作用，使離子大小形狀發生改變，這種現象。 極化率：離子自身被極化的作用； 極化力：極化周圍離子的作用。影響：離子極化偶極離子間距變化離子配位數變化晶體結構類型變化1.共價鍵定義：由

2、兩個或者多個原子共同使用它們的外層電子，在理想情況下，達到電子飽和的狀態，由此組成較為穩定和堅固的化學結構叫做共價鍵2.金屬鍵性能特點： 1)良好的導電性及導熱性； 2)正的電阻溫度系數； 3)良好的強度及塑性； 4)特有的金屬光澤。3.范德華鍵分子間以微弱靜電引力相引而結合在一起。沒有方向飽和性 例：NaCl 晶體中，已知Na+ 離子和Cl-半徑分別為0.102nm 和 0.181nm，確定正負離子的配位數并計算一個晶胞中有多少個NaCl分子？ 解：配位數：R+/R_=0.102/0.181=0.56在0.4140.732之間，可以確定Na: CN=6分子數 Na: ¼*12+1=

3、4, Cl:1/8*8+1/2*6=4 ,即Z=4例：CsCl 晶體中，已知Cs+ 離子和Cl-半徑分別為0.174nm 和 0.181nm，確定正負離子的配位數并計算一個晶胞中有多少個CsCl分子？ 解：配位數 R+/R_=0.174/0.181=0.96在0.7321之間，可以確定Cs: CN=8分子數 Cs: 1 Cl:1/8*8=1 ,即Z=12、硅酸鹽結構特點： 結構中Si4+間沒有直接的鍵，而它們是通過O2連接起來的。 結構是以硅氧四面體為基礎的。 每一個O2只能連接2個硅氧四面體。硅氧四面體的聯接方式氧原子用于鍵合的是兩個具有方向性的軌道：(1)共頂：SiO4各單元之間通常以共頂

4、的方式相聯接 (SiO4頂角上氧與相鄰硅氧四面體共用)。(2)偶爾共棱：相鄰兩個SiO4兩個頂角上氧共用。(3)從不共面:(相鄰兩個SiO4 三個頂角上氧共用)。 4.硅酸鹽結構根據SiO4間的共頂情況，硅酸鹽結構形式：一、島狀結構硅酸鹽二、組群狀結構硅酸鹽 三、鏈狀結構硅酸鹽 四、層狀結構硅酸鹽五、架狀結構 橋氧：部分氧的價鍵被飽和，如連接兩個硅氧四面體，達到飽和的氧；-非活性氧非橋氧：價鍵未被飽和，如兩個硅氧四面體連接后，剩余的氧。-活性氧 晶體結構缺陷缺陷的含義：通常把晶體點陣結構中周期性勢場的畸變稱為晶體的結構缺陷。理想晶體：質點嚴格按照空間點陣排列。實際晶體：存在著各種各樣的結構的不

5、完整性。分類方式：幾何形態：點缺陷、線缺陷、面缺陷等形成原因：熱缺陷、雜質缺陷、非化學計量缺陷等1、點缺陷定義：理想晶體中一些原子被外界原子所取代，或者在晶格間隙中摻入原子、或者留有原子空位，從而破壞了晶體結構中質點有規則的周期性排列，引起質點間勢場的畸變或者造成結構的不完整或者缺陷。分類：晶格位置缺陷、組成缺陷和電荷缺陷類型:弗侖克爾缺陷（Frenkel defect）和肖特基缺陷（Schottky defect）弗倫克爾缺陷特點：空位與間隙粒子成對出現，數量相等；晶體體積不變；正負離子半徑相差大，易形成該缺陷。肖特基缺陷特點：晶體體積增大；離子晶體，正負離子成對出現；一般離子半徑相差不大容

6、易形成。2、線缺陷（位錯）分類：依據:位錯根據位錯線和滑移方向;分為：刃位錯(垂直)和螺位錯(平行)位錯線：晶體中質點滑移時，滑移面和未滑移面的一條交界線。4、固溶體分類：（一）根據外來組元在主晶相中所處位置 ，可分為置換固溶體和間隙固溶體。（二）按外來組元在主晶相中的固溶度，可分為連續型(無限型)固溶體和有限型固溶體。影響置換型固溶體的因素：1）離子大小；2）離子價；3）晶體結構；4）電負性以r1和r2分別代表半徑大和半徑小的溶劑(主晶相)或溶質(雜質)原子(或離子)的半徑，當 時，溶質與溶劑之間可以形成連續固溶體。當超過15% ，則為部分互溶固溶體。 非晶態的類型非晶態物質由無機玻璃（傳統

7、氧化物、重金屬氧化物及氟化物玻璃等）、凝膠、非晶態半導體、無定型炭以及金屬玻璃等組成。 非晶態的X射線散射特征晶體：晶體能夠看到尖峰，主要是由于原子規則排列構成 一定間隔的晶面，而在那些晶面發生X衍射；非晶體：原子排列不規則，形成散射。3.粘度-組成關系在硅酸鹽熔體中，粘度隨著堿金屬氧化物含量的增加而急劇降低。-粘度大小由熔體中硅氧四面體連接程度決定，堿金屬氧化物增加，導致硅氧四面體連接程度下降。當：O:Si比值很低，SiO4的聚合度高，對粘度起主要作用的是SiO4的Si¡ªO鍵的強度，隨著R2O中R+半徑減小，R+對于四面體中Si¡ªO鍵的削弱能力加強

8、，因此粘度按照半徑增加增大；當O:Si比值較高時，對粘度起主要作用的是連接SiO4的R+鍵的強度，故鍵強較大的離子，其堿金屬硅酸鹽熔體粘度高。材料的性能包括使用性能和工藝性能兩方面。使用性能是材料在使用條件下表現出的性能，如熱學、力學、電學、磁學、光學、化學性能以及由各種物理效應現實的功能等；如金屬的導電性以及變形性均較好。 硬度硬度是物質抵抗機械變形能力的總和。主要取決于鍵的強度測試方法：壓入試驗；劃痕試驗，回跳試驗理論強度遠遠大于實際強度？實際材料內部存在缺陷和表面微裂紋，缺陷部位和基體的彈性模量或熱膨脹系數往往不同，微裂紋常常就從這些缺陷部位觸發出來，而在裂紋端部產生應力集中。1、電子導

9、電材料的導電能力大小，主要由載流子的濃度和它們的遷移速率決定的，載流子可以是：電子、空穴或者離子 化學性能化學侵蝕來源：周圍介質中水、酸和堿材料因素：化學組成和結構穩定性 硅酸鹽水泥的概念及生產工藝 國標GB175-2006規定：凡由硅酸鹽水泥熟料、05%的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為硅酸鹽水泥，也稱波特蘭水泥。 不摻加混合材料的稱為I型硅酸鹽水泥，代號P·I； 摻加不超過水泥質量5%的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱為II型硅酸鹽水泥，代號PII硅酸鹽水泥的生產工藝“兩磨一燒”工藝生產水泥的方法主要有干法立窯生產和濕法回轉窯生產兩種冷卻目的： 改善熟料

10、質量與易磨性；降低熟料的溫度，便于運輸、儲存、 和粉磨 回收熱量，預熱二次空氣，降低熱耗、提高熱利用率。冷卻方式：急冷歸納硅酸三鈣結構特征1）硅酸三鈣常溫介穩狀態的高溫型礦物，其結構式熱力 學不穩定的；（2）Al3+ 、Mg2+進入晶格并形成固溶體，固溶程度越高，活性越大；（3）Ca2+離子較正常配位數低，并且處于不規則狀態，因而Ca2+具有較高的活性；（4）結構中存在較大的空穴或通道，可以使OH-離子很容易進入晶格。歸納- C2S 結構特征（1）- C2S 常溫介穩狀態的高溫型礦物，其結構式熱力 學不穩定的；（2）鈣離子具有不規則配位，具有較高活性；（3）- C2S 中有雜質和穩定劑存在，使

11、之形成固溶體，提高了它的結構活性；（4）結構中不存在較大的空穴或通道，水化速度慢。鋁酸三鈣組成 AlO69- 八面體 CaO610- 八面體 AlO45- 四面體鈣離子配位不規則，松散連結，具有較大活性鋁離子有兩種配位（4、6），AlO45- 四面體變形，鋁離子活性大；結構內部有較大孔穴，OH-離子容易進入，易水化鐵鋁酸四鈣（1）結構是由FeO4四面體和AlO6八面體相互交叉組成（2）固溶體形式存在?？偨Y歸納：高溫時形成的一種固溶體，在鋁離子取代鐵離子時引起晶格穩定性降低。 玻璃相孰料燒至熔融時，部分液相在冷卻過程中來不及析晶的結果-熱力學不穩定。水化的五個階段-硅酸三鈣水化反應過程誘導前期特

12、點：加水立即發生急劇反應，放熱速率很快，持續時間大約15min；C3s與水作用：鈣離子溶出-富硅層（吸引鈣離子）-雙電層原因：球磨冷卻使表面有很多活性點誘導期-靜止期特點：反應速率及其緩慢過程：溶液中Ca2+離子濃度增加單未達到飽和，故C3S中溶出Ca2+離子速度減緩，產生誘導。 加速期特點：反應重新加快，反應速率歲隨時間而增長，出現第二次放熱高峰，漿體逐漸凝結硬化誘導期結束-初凝加速期結束-終凝；過程：溶液中Ca2+離子和OH-離子濃度增加，達到飽和，形成CH晶核，使雙電層作用減弱，故C3S中溶出Ca2+離子速度重新加快。注意：C-S-H在C3S表面沉淀，使鈣離子溶出速度減慢，當加速作用=減

13、速作用時，速度最大。衰退期特點：反應速率隨時間而下降，水化作用逐漸受擴散速率控制。過程：C-S-H覆蓋在C3S表面，阻礙離子遷移，導致水化速度降低或者水化作用衰退。 穩定期特點：反應速率很低，反應過程基本趨于穩定，水化完全受擴散速度控制。過程：新生成的水化產物沉淀在C3S顆粒周圍，并且水化物的微結構越來越密實，對H2O阻礙作用更大，故速度很慢，水化完全為擴散速率控制。硅酸二鈣的水化- C2S和C3S水化過程極其相似，只是反應速率為前者的1/20-結構決定。鋁酸三鈣的水化問題： C3A形成的水化物不穩定，易轉換成立方裝的C3AH6，不利于漿體網狀結構的形成與穩定；純水中，C3A水化較快，漿體凝結

14、很大；水化產物轉化時，孔隙率大大增加，進而引起強度降低。問題：OH-比H2O更易滲入C3A結構中，使其解體更迅速，所以水化更快，短時間既有大量的板狀C4AH13形成而使漿體速凝?？偨Y概括硅酸鹽水泥的水化 ：階段-鈣礬石形成階段：孰料遇水，水泥中的C3A首先水化，并在石膏存在的條件下迅速生成鈣礬石（AFT），AFT覆蓋在顆粒表面，使水化速率減慢，導致誘導期開始；階段-C3S水化階段：由于C3S開始水化，形成C-S-H和CH相，當石膏體系消耗完畢，AFT向AFm轉變，此過程C4AF和C2S都參與了反應；階段-結構形成和發展隨著水化產物的增多，相互交織連生，漿體逐漸開始硬化。水化過程中的幾種情況a.

15、 水化不是在純水中，而是在各種離子的溶液中，且各離子濃度隨水化時間不斷發生變化；b. 可能發生二次水化c. 各種礦物之間對水化過程產生影響。水化速度及其影響因素水化速率：單位時間內的水化程度或水化深度。水化程度：一定時間內發生水作用的量與完全水化量的比值。影響因素： 礦物組成與結構；-C3A >C4AF > C3S > C2S 水泥粒子大?。?顆粒小，水化速度快； 水灰比；-加水了增加，水化速度快； 溫度；溫度升高，水化速度加快； 混合材料及外加劑類型和數量：-減水劑或者緩凝劑；影響因素： 礦物組成與結構；-C3A >C4AF > C3S > C2S 水泥粒

16、子大小；-顆粒小，水化速度快； 水灰比；-加水了增加，水化速度快； 溫度；溫度升高，水化速度加快； 混合材料及外加劑類型和數量：-減水劑或者緩凝劑；(二)水泥的凝結和硬化第一階段-加水拌合到初凝為止第二階段-初凝到24小時為止第三階段-24h到水化結束硅酸鹽水泥主要水化產物水化硅酸鈣凝膠C-S-H約占70%氫氧化鈣晶體CH約占20%水化硫鋁酸鈣晶體（AFt和AFm）約占7%水化鐵酸一鈣凝膠CFH水化鋁酸三鈣晶體C3AH6（四）水泥石結構1 未水化水泥顆粒2 水化產物晶體、膠體3 毛細孔、毛細孔水4 凝膠孔毛細孔未被水化產物所填充的原充水空間凝膠孔C-S-H內部的結構孔水泥石是多相（固、液、氣）

17、多孔體系，水泥石的工程性質取決于水泥石的結構組成，即決定于水化物的類型和相對含量、內部孔的大小、形狀和分布狀態。四、硅酸鹽水泥的技術要求(一) 細度 水泥的細度指水泥的粗細程度或分散度。細度決定了水泥與水接觸的表面積。從而影響水泥的水化、凝結速度和性質。水泥的細度可用篩析法(80m或45m方孔篩篩余)和比表面積法(勃氏法)檢驗。 比表面積法是通過測量一定量空氣通過水泥時流速的變化來測定顆粒粒徑分布情況。（一）初凝：從水泥加水拌和起至標準稠度凈漿開始失去可塑性所需的時間。1國標規定：初凝時間45min，國產水泥一般為1-3h。2.實驗：以試針距離底板4±1mm為準。3.工程意義：水泥的

18、初凝時間不宜過早，以便施工時有充分的時間攪拌、運輸、澆搗和砌筑等操作。(二) 終凝：從水泥加水拌和起至標準稠度凈漿完全失去可塑性并開始產生強度所需的時間。5.國標規定：終凝時間6.5h，國產水泥一般為5-6h。6.實驗：以試針下沉0.5mm為準。7.工程意義：終凝時間不宜過遲，以便施工完畢后更快硬化，達到一定的強度，以利于下一步施工工藝的進行。8.影響水泥凝結時間的因素：熟料的礦物組成、石膏摻量、混合材的品種與摻量、水泥細度、溫度、水灰比等。（三）水泥在出廠和使用前必須檢驗的技術指標有四項：細度、凝結時間、強度和體積安定性。這四項指標中，除強度外，其它任何一項指標不合格，則水泥不能使用；反之，

19、若僅強度一項指標不合格，而其它三項指標合格，則水泥可降等級使用。 三 摻混合材料的硅酸鹽水泥(一)非活性混合材料 定義：凡與水泥不發生化學作用或化學作用甚微的人工的或天然的磨細礦物質材料都屬于非活性混合材料。品種： 磨細的石灰石、石英砂、粘土、慢冷礦渣及各種廢渣。(二)活性混合材料定義：混合材料磨細與水拌和后，本身并不具有膠凝性質，或膠結能力很小，但磨細的混合材料與石灰、石膏或硅酸鹽水泥一起加水拌和后，在常溫下能生成具有水硬性的水化產物，稱為活性混合材料。品種：粉煤灰、?；郀t礦渣、火山灰質混合材料。1. ?；郀t礦渣 將煉鐵高爐中的熔融礦渣經水淬等急冷方式而成的松軟顆粒稱為?；郀t礦渣，又稱

20、水淬礦渣。 活性成分為活性氧化硅和活性氧化鋁。 2. 火山灰質混合材料 是火山噴發沉積物及其它具有類似活性的材料的統稱。 按其化學成分可分為含水硅酸質（如硅藻土等）、鋁硅玻璃質（如火山灰、浮石等）、燒粘土質（如燒粘土、煤渣等）。 3. 粉煤灰 從燃煤發電廠的煙道氣體中收集的粉末，又稱飛灰。1。堿性激發劑：石灰和能在水化時析出氫氧化鈣的水泥熟料2硫酸鹽激發劑：各種石膏四、普通硅酸鹽水泥(一) 定義與組成 普通水泥硅酸鹽水泥熟料615%活性混合材料+適量石膏，代號P·O。(二)技術要求 與硅酸鹽水泥不同的有： 1. 細度 80m方孔篩篩余不得超過10%。 2. 凝結時間 初凝不得早于45min，終凝不得遲于10h。 3. 強度等級