本書主要介紹無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)的過程和原理，在以單元操作為線索著重介紹各種無機(jī)非金屬材料制造過程中涉及的帶有普遍性的共同規(guī)律和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以典型代表性無機(jī)非金屬材料為線索，分別介紹了幾種無機(jī)非金屬材料（水泥和其他無機(jī)膠凝材料、混凝土、陶瓷、玻璃、耐火材料等）在制造過程中涉及的基本概念、原料性質(zhì)和要求、配合比設(shè)計(jì)、產(chǎn)品性能、國家標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制、物質(zhì)變化、生產(chǎn)過程工藝特點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)。
本書可作為高等學(xué)校無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)學(xué)生教材使用，也可作為土木工程等相近專業(yè)學(xué)生和工程技術(shù)人員的參考用書。
本教材是在南京工業(yè)大學(xué)該課程數(shù)十年的教學(xué)積累的基礎(chǔ)上編寫完成的，該學(xué)校“無機(jī)非金屬材料工學(xué)”是江蘇省精品課程，為本教材的編寫提供了教學(xué)實(shí)踐方面的積累和支持。本教材被評(píng)為“十二五”江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)教材。
潘志華，南京工業(yè)大學(xué)，教授。作為本書的主編潘志華，長(zhǎng)期從事無機(jī)非金屬材料方面的教學(xué)和科研活動(dòng)，在科研上主要涉及新型膠凝材料、生態(tài)環(huán)境材料、水泥混凝土化學(xué)、水泥生產(chǎn)工藝技術(shù)、特殊混凝土制備和應(yīng)用技術(shù)等研究領(lǐng)域；在教學(xué)上主要承擔(dān)本科生《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》和研究生《日語》課程的講授以及研究生論文的指導(dǎo)工作。
承擔(dān)完成并正在承擔(dān)國家973項(xiàng)目3項(xiàng)，還承擔(dān)并完成十多項(xiàng)企業(yè)委托技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，并取得良好科研成果和評(píng)價(jià)。
近年來在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文40多篇，其中SCI收錄論文7篇，EI收錄論文6篇，發(fā)明專利授權(quán)4項(xiàng)，實(shí)用新型授權(quán)1項(xiàng)；并獲得多項(xiàng)國家和省級(jí)教學(xué)和科研獎(jiǎng)勵(lì)。其中，有國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)（低鈣水泥體系及其在重點(diǎn)工程中防治堿集料反應(yīng)的應(yīng)用，2012年）；江蘇省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)一項(xiàng)（高膠凝性高復(fù)合性高C3S水泥研究，2008年）；江蘇省精品課程一項(xiàng)（《無機(jī)非金屬材料工學(xué)》2008年）。
另外，兼任多項(xiàng)國際和國內(nèi)學(xué)術(shù)組織的職務(wù)，其中包括國際材料、結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室專家聯(lián)合會(huì)（RILEM）堿激發(fā)材料技術(shù)委員會(huì)（TC-AAM）高級(jí)會(huì)員；中國硅酸鹽學(xué)會(huì)水泥分會(huì)堿激發(fā)膠凝材料專業(yè)委員會(huì)主任，等等。
緒論1
0.1無機(jī)非金屬材料的定義與分類1
0.2無機(jī)非金屬材料發(fā)展簡(jiǎn)史2
0.3無機(jī)非金屬材料的地位和作用3
0.4無機(jī)非金屬材料的工業(yè)進(jìn)展4
0.5無機(jī)非金屬材料工學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)5
第1篇生產(chǎn)過程原理
第1章概述8
1.1無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程的共性8
1.1.1原料8
1.1.2干燥8
1.1.3粉碎與儲(chǔ)運(yùn)9
1.1.4成型9
1.1.5高溫加熱10
1.2無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程的個(gè)性10
1.2.1膠凝材料類10
1.2.2玻璃、玻璃纖維、鑄石、人工晶體類11
1.2.3磚瓦、陶瓷、耐火材料類11
1.3無機(jī)非金屬材料的幾種典型生產(chǎn)工藝流程12
1.3.1水泥生產(chǎn)工藝流程12
1.3.2玻璃生產(chǎn)工藝流程12
1.3.3陶瓷生產(chǎn)工藝流程12
1.3.4耐火材料生產(chǎn)工藝流程12
思考題14
第2章原料16
2.1原料總論16
2.2黏土類原料17
2.2.1黏土17
2.2.2黏土的成因及其分類18
2.2.3黏土的組成19
2.2.4黏土的工藝性質(zhì)19
2.3石英類原料21
2.3.1石英類原料的種類和性質(zhì)21
2.3.2石英的晶型轉(zhuǎn)化22
2.3.3石英類原料的作用22
2.4長(zhǎng)石類原料22
2.4.1長(zhǎng)石類原料的種類和性質(zhì)22
2.4.2長(zhǎng)石的作用23
2.4.3長(zhǎng)石的代用原料23
2.5鈣質(zhì)原料24
2.5.1鈣質(zhì)原料的種類和性質(zhì)24
2.5.2鈣質(zhì)原料在生產(chǎn)中的作用及其品質(zhì)要求24
2.5.3鈣質(zhì)工業(yè)廢渣25
2.6鋁質(zhì)原料25
2.6.1高鋁礬土25
2.6.2硅線石族25
2.7鎂質(zhì)原料25
2.8其他原料26
2.8.1含鈉原料26
2.8.2含硼原料27
2.8.3鐵質(zhì)原料28
2.8.4輔助性原料28
思考題32
第3章粉體制備33
3.1破碎33
3.1.1破碎的方式33
3.1.2破碎比33
3.1.3粒度表示方法34
3.1.4破碎設(shè)備35
3.2粉磨36
3.2.1球磨機(jī)的工作原理、特點(diǎn)及類型36
3.2.2粉磨作業(yè)流程37
3.2.3影響磨機(jī)產(chǎn)量的主要因素37
3.2.4超細(xì)粉磨38
3.3分級(jí)39
3.3.1分級(jí)和分級(jí)效率39
3.3.2固體顆粒的篩分分級(jí)40
3.4超微粉合成41
3.4.1化學(xué)反應(yīng)法41
3.4.2冷凍干燥法41
3.4.3噴霧干燥法41
3.4.4生成物沉淀法42
3.4.5蒸發(fā)凝聚法43
3.4.6氣相反應(yīng)法43
思考題44
第4章成型45
4.1成型過程中的流變特性45
4.1.1三種基本變形及三種理想體的流變模型46
4.1.2脹流性流體與假塑性流體47
4.1.3流變模型與本構(gòu)方程47
4.1.4流動(dòng)曲線、應(yīng)力曲線和應(yīng)變曲線48
4.1.5徐變曲線和松弛曲線49
4.1.6觸變性與反觸變性50
4.2漿料的成型50
4.2.1成型的工藝原理50
4.2.2陶瓷注漿成型51
4.2.3混凝土和耐火混凝土漿體的密實(shí)成型55
43可塑成型59
4.3.1可塑泥料的流變特性59
4.3.2可塑成型的方法60
4.4壓制成型63
4.4.1壓制成型工藝原理63
4.4.2壓制成型對(duì)粉料的要求64
4.4.3壓制成型的過程65
4.5玻璃的成型67
4.5.1玻璃成型理論基礎(chǔ)68
4.5.2玻璃成型制度69
4.5.3玻璃成型方法71
4.5.4玻璃的退火75
思考題77
第5章干燥78
5.1干燥方法78
5.1.1外熱源法78
5.1.2內(nèi)熱源法82
5.2干燥過程84
5.2.1物料中水分的性質(zhì)84
5.2.2物料干燥過程85
5.3影響干燥的因素86
5.3.1傳熱速率86
5.3.2外擴(kuò)散速率87
5.3.3內(nèi)擴(kuò)散速率87
5.3.4制品在干燥過程中的收縮與變形87
54干燥制度88
5.4.1干燥過程中應(yīng)該控制的參數(shù)88
5.4.2熱空氣干燥制度的類型89
5.4.3采用熱空氣干燥工藝時(shí)的注意事項(xiàng)89
5.4.4陶瓷干燥速率的控制與選定89
思考題90
第6章煅燒91
6.1水泥熟料的煅燒91
6.1.1水泥熟料的形成過程91
6.1.2水泥熟料煅燒設(shè)備92
6.1.3回轉(zhuǎn)窯的煅燒方法92
6.1.4熟料熱化學(xué)及回轉(zhuǎn)窯的熱工特性93
6.1.5典型回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)95
6.1.6熟料冷卻機(jī)100
6.2陶瓷、耐火材料原料的煅燒102
6.2.1陶瓷原料的煅燒102
6.2.2耐火材料原料的煅燒103
思考題104
第7章燒成105
7.1常見燒成或燒結(jié)方法105
7.1.1熱致密化方法105
7.1.2反應(yīng)燒結(jié)105
7.1.3液相燒結(jié)105
7.1.4高溫自蔓延燒結(jié)106
7.2煅燒過程中的物理化學(xué)變化106
7.2.1低溫預(yù)熱階段106
7.2.2氧化分解階段106
7.2.3高溫�；纱呻A段106
7.2.4冷卻階段107
7.3燒成制度107
7.3.1燒成制度與產(chǎn)品性能的關(guān)系107
7.3.2燒成制度的制訂112
7.4燒成方法115
7.4.1低溫?zé)膳c快速燒成115
7.4.2特種燒成方法117
思考題119
第8章熔化120
8.1熔化的原理和過程120
8.1.1基本原理120
8.1.2熔化的三個(gè)重要過程121
8.1.3熔化過程的影響因素121
8.2玻璃的熔制121
8.2.1玻璃的熔制過程122
8.2.2玻璃的熔制方法129
8.2.3玻璃熔制的溫度制度131
8.3熔體和玻璃體的相變133
8.3.1熔體和玻璃體的成核與晶體生長(zhǎng)過程133
8.3.2熔鑄耐火材料的晶化135
8.3.3玻璃分相135
思考題136
第2篇代表性無機(jī)非金屬材料137
第1章水泥和其他無機(jī)膠凝材料138
1.1硅酸鹽水泥138
1.1.1硅酸鹽水泥組分材料139
1.1.2硅酸鹽水泥的定義和分類139
1.1.3硅酸鹽水泥技術(shù)要求140
1.1.4合格品與不合格品140
1.2硅酸鹽水泥熟料141
1.2.1化學(xué)成分141
1.2.2礦物組成142
1.2.3熟料的率值144
1.2.4熟料礦物組成的計(jì)算147
1.3硅酸鹽水泥生料的配合148
1.3.1熟料組成設(shè)計(jì)148
1.3.2水泥生料配料計(jì)算150
1.4硅酸鹽水泥熟料的煅燒154
1.4.1干燥與脫水154
1.4.2碳酸鹽分解154
1.4.3固相反應(yīng)156
1.4.4熟料的燒成157
1.4.5熟料的冷卻158
1.4.6其他組分的作用159
1.5硅酸鹽水泥的水化和硬化161
1.5.1熟料礦物的水化161
1.5.2硅酸鹽水泥的水化164
1.5.3水化速率與凝結(jié)時(shí)間的調(diào)節(jié)165
1.5.4水化熱166
1.5.5體積變化166
1.5.6水泥石的組成與結(jié)構(gòu)167
1.6環(huán)境介質(zhì)對(duì)水泥石的化學(xué)侵蝕168
1.6.1淡水侵蝕168
1.6.2酸和酸性水侵蝕169
1.6.3硫酸鹽侵蝕170
1.6.4含堿溶液侵蝕170
1.6.5改善水泥石抗蝕性的措施171
1.7摻混合材料的硅酸鹽水泥171
1.7.1水泥混合材料171
1.7.2摻混合材料的硅酸鹽水泥173
1.7.3摻混合材料的硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及其性能174
1.8特性水泥和專用水泥174
1.8.1快硬和特快硬水泥174
1.8.2抗硫酸鹽水泥、中低熱水泥和道路水泥177
1.8.3膨脹和自應(yīng)力水泥179
1.8.4油井水泥180
1.8.5裝飾水泥181
1.9其他無機(jī)膠凝材料181
1.9.1石膏181
1.9.2石灰184
1.9.3水玻璃185
思考題187
第2章混凝土189
2.1混凝土組分材料189
2.1.1骨料190
2.1.2化學(xué)外加劑194
2.2混凝土拌合物性能196
2.2.1和易性196
2.2.2和易性測(cè)定方法及指標(biāo)197
2.2.3影響和易性的主要因素199
2.2.4混凝土拌合物澆筑后的性能199
2.3混凝土的性能201
2.3.1抗壓強(qiáng)度201
2.3.2抗拉強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度204
2.3.3混凝土在荷載作用下的變形206
2.3.4混凝土在非荷載作用下的變形207
2.4混凝土耐久性211
2.4.1耐久性的概念211
2.4.2混凝土抗?jié)B性211
2.4.3混凝土抗凍融性能214
2.4.4混凝土鋼筋銹蝕215
2.4.5典型環(huán)境混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)216
2.5混凝土配合比設(shè)計(jì)219
2.5.1基本參數(shù)219
2.5.2混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)范與方法220
思考題225
第3章陶瓷227
3.1陶瓷的分類227
3.1.1按坯體的物理性能特征分類227
3.1.2按陶瓷概念和用途分類227
3.2陶瓷的組成、結(jié)構(gòu)與性能228
3.2.1陶瓷性能與材料鍵性、結(jié)構(gòu)的關(guān)系228
3.2.2陶瓷強(qiáng)度的控制和脆性的改善228
3.3陶瓷坯料的配制229
3.3.1確定坯料配方的原則229
3.3.2坯體組成的表示方法229
3.3.3配料計(jì)算231
3.3.4坯料制備235
3.3.5坯料制備流程238
3.3.6調(diào)整坯料性能的添加劑239
3.4成型方式的選擇239
3.5釉料及色料240
3.5.1釉的作用及分類240
3.5.2釉層的性質(zhì)241
3.5.3坯釉適應(yīng)性243
3.5.4釉料的組成244
3.5.5釉料制備245
3.5.6施釉246
3.5.7色料247
3.6普通陶瓷的燒成247
3.6.1燒成方法的比較247
3.6.2燒成方式的選擇249
3.7陶瓷產(chǎn)品的缺陷分析249
3.7.1斑點(diǎn)249
3.7.2變形249
3.7.3落臟250
3.7.4裂紋250
3.7.5起泡250
3.7.6棕眼251
3.7.7缺釉251
3.7.8色澤不良251
3.7.9夾層251
3.7.10釉縷252
3.7.11波紋252
3.7.12橘釉252
3.7.13煙熏252
3.8普通陶瓷252
3.8.1日用瓷252
3.8.2衛(wèi)生陶瓷255
3.8.3建筑陶瓷256
3.8.4電瓷258
3.8.5化工陶瓷259
3.9特種陶瓷261
3.9.1結(jié)構(gòu)陶瓷261
3.9.2功能陶瓷262
思考題265
第4章玻璃266
4.1玻璃的定義與通性266
4.1.1玻璃的定義266
4.1.2玻璃的通性266
4.2玻璃的分類267
4.2.1光學(xué)功能玻璃267
4.2.2電磁功能玻璃268
4.2.3熱學(xué)功能玻璃268
4.2.4力學(xué)功能玻璃269
4.2.5生物及化學(xué)功能玻璃269
4.3硅酸鹽玻璃的組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)269
4.3.1硅酸鹽玻璃的組成270
4.3.2玻璃的結(jié)構(gòu)因素271
4.3.3玻璃性質(zhì)271
4.4普通玻璃配合料制備276
4.4.1玻璃組成的設(shè)計(jì)和確定276
4.4.2配合料計(jì)算276
4.4.3配合料制備要求279
4.5玻璃體的缺陷280
4.5.1氣泡280
4.5.2結(jié)石281
4.6普通玻璃制品的生產(chǎn)281
4.6.1瓶罐玻璃281
4.6.2器皿玻璃282
4.6.3平板玻璃284
4.6.4儀器玻璃286
4.6.5顏色玻璃288
4.7玻璃的深加工288
4.7.1冷加工289
4.7.2熱加工289
4.7.3玻璃的表面處理289
4.8特種玻璃290
4.8.1光導(dǎo)纖維290
4.8.2激光玻璃291
4.8.3微晶玻璃291
4.8.4光致變色玻璃292
思考題293
第5章耐火材料294
5.1耐火材料的分類、組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)294
5.1.1耐火材料的分類295
5.1.2耐火材料的組成與結(jié)構(gòu)295
5.1.3耐火材料的性質(zhì)297
5.2耐火材料的生產(chǎn)過程299
5.2.1原料的選擇和加工299
5.2.2坯料的制備301
5.2.3成型302
5.2.4干燥302
5.2.5燒成302
5.2.6耐火材料生產(chǎn)的特殊過程303
5.3Al2O3SiO2系耐火材料303
5.3.1Al2O3SiO2系耐火材料的物理化學(xué)基礎(chǔ)303
5.3.2氧化硅質(zhì)耐火材料304
5.3.3半硅質(zhì)耐火材料305
5.3.4黏土質(zhì)耐火材料306
5.3.5高鋁質(zhì)耐火材料307
5.4堿性耐火材料307
5.4.1鎂質(zhì)耐火材料308
5.4.2白云石質(zhì)耐火材料311
5.4.3鎂橄欖石質(zhì)耐火材料312
5.5鋯質(zhì)耐火材料312
5.5.1鋯英石耐火材料312
5.5.2氧化鋯耐火材料313
5.5.3鋯質(zhì)熔鑄耐火材料313
5.6含碳耐火材料314
5.6.1碳素耐火材料315
5.6.2石墨耐火材料315
5.6.3碳化硅質(zhì)耐火材料315
5.6.4碳復(fù)合耐火材料317
5.7不定形耐火材料317
5.7.1澆注耐火材料318
5.7.2可塑耐火材料319
5.7.3其他不定形耐火材料319
5.8輕質(zhì)耐火材料320
5.8.1輕質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)方法321
5.8.2幾種主要輕質(zhì)耐火材料及性能321
5.8.3多孔隔熱耐火材料323
5.8.4纖維隔熱耐火材料324
思考題325
參考文獻(xiàn)327
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