【教学课件】第三章气硬性胶凝材料.ppt
第三章 气硬性胶凝材料,胶凝材料(Binding Material,Cementing Material),胶凝材料的分类,气硬性胶凝材料：石灰、石膏等 无机胶凝材料（矿物胶凝材料）水硬性胶凝材料：各种水泥 有机胶凝材料（沥青材料及树脂等）,胶凝材料的发展历史,粘土时代：始于400010000年前的新石器时期 其中发现天然姜石石膏、石灰时代：约在公元前20003000年开始 石灰+火山灰：公元初石灰+人工烧粘土材料：水硬性石灰、罗马水泥及天然水泥：18世纪后半期硅酸盐水泥（波特兰水泥)的诞生：19世纪初期（18101825年）Joseph.Apsdin 首先获得专利权：1824年糯米、红糖、植物粘液等都作为胶凝材料在建筑中使用过。,第三章 气硬性胶凝材料,第一节 石灰,第一节 石 灰（Lime）,万里长城,万 里 长 城,古埃及金字塔,石灰吟,于谦明代 千锤万击出深山，烈火焚烧若等闲；粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间。,一、生产工艺（建筑生石灰的生产）,（一）原料（二）生产工艺,原料：,以碳酸钙为主的天然原料：石灰岩（limestone）、白垩、白云质石灰岩、贝壳等。,原料：,石灰石,白云质石灰石,白 垩,贝 壳,生产：,石灰窑（Lime kiln）900 CaCO3 CaO+CO2（块状生石灰）,土窑,立窑,河北省唐山丰南石源冶金炉料公司2002年5月建成投产日产480吨的节能型石灰立窑,回转窑,武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑,竖窑,唐山三丰集团2003年10月建成投产4140m3气烧石灰竖窑,生石灰CaO（Quick Lime),正火（烧）石灰（Normally burnt lime）欠火（烧）石灰（Underburnt lime）过火（烧）石灰(Verburnt lime)镁质石灰(High-magnesium lime)MgO5%、熟化和硬化较慢，但强度较高钙质石灰(Siliceous lime)MgO5%,二、(生)石灰的熟化（消解）（Lime slaking）,CaO+H2OCa(OH)2+64.9KJ(熟石灰、消石灰)（Lime Hydrate，Slaked lime）1.熟化特点（1）放热量大：（2）体积膨胀：12.5倍,熟石灰（(slaked lime）Ca(OH)2,2.熟化方法（1）消石灰粉法（2）石灰浆（膏）法（lime emulsion）,石灰熟化示意图,陈伏：石灰浆在储灰坑内陈伏2周以上。,三、熟石灰的硬化（Hardening）,1.硬化过程1）结晶过程：石灰浆：Ca(OH)2+H2O 析晶 蒸发(吸收)2）碳化过程 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O 慢！,三、熟石灰的硬化,2.硬化特点1）硬化收缩大，易产生裂缝；2）硬化石灰石体的孔隙率大、密实度小、强度低；3）耐水性差。,生熟石灰和石灰石的三角关系,CaCO3碳酸鈣.石灰石,Ca(OH)2氢氧化钙.熟石灰,加高溫,加CO2,加水,CaO氧化鈣.(生)石灰,四、建筑石灰产品,石灰产品 技术指标建筑生石灰 CaO+MgO含量、未消化残渣含量、CO2、产浆量（JC/T479-92）建筑生石灰粉 CaO+MgO含量、CO2、细度（JC/T480-92)建筑消石灰粉 CaO+MgO含量、游离水、体积安定性、细度（JC/T481-92）根据其各项技术指标分为优等品、一等品及合格品。,表3-1 生石灰技术指标(JC/T 479-92),表3-2 生石灰粉的技术指标(JC/T 480-92),表3-3 建筑消石灰粉按氧化镁含量的分类界限,表3-4 建筑消石灰粉的技术指标,五、石灰的应用,1.石灰乳涂料：2.配制砂浆：3.消石灰配制石灰土或三合土；4.磨细生石灰粉制作硅酸盐制品及无熟料水泥、灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等5.磨细生石灰制作碳化石灰板做隔墙板、天花板磨细生石灰+纤维状填料或轻质骨料 搅拌成型 人工碳化,表3-5 各类石灰的用途,讨论：请观察图中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。,石灰砂浆A 石灰砂浆B,第二节 石膏,石膏及石膏制品概况一、石膏的化学成分及分类二、建筑石膏的技术特性三、建筑石膏的等级四、石膏装饰制品,石膏的种类,天然二水石膏 化工石膏 天然无水石膏 建筑石膏（半水石膏）高强石膏,天然二水石膏,天然二水石膏（CaSO42H2O）矿石是生产石膏胶凝材料的主要原料，纯净的天然二水石膏矿石呈无色透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质而呈灰色，褐色，黄色，红色，黑色等颜色。,化工石膏,化工石膏是指一些含有CaSO42H2O与CaSO4混合物的化工副产品及废渣，也可作为生产石膏的原料，例如磷石膏是制造磷酸时的废渣，此外还有盐石膏、硼石膏、黄石膏、钛石膏等。,天然无水石膏,天然无水石膏（CaSO4）结晶紧密，结构比天然二水石膏致密，质地较硬，难溶于水，又称天然硬石膏。天然硬石膏密度为2.93.1g/cm3，一般作为生产水泥的原料。,建筑石膏（半水石膏）,以半水石膏（-CaSO41/2H2O）为主要成分，不预加任何外加剂的粉状胶结料，主要用于制作石膏建筑制品。主要是由天然二水石膏在107170的干燥条件下加热脱水而成的。二水石膏在温度为6575时脱水，至107170时生成型半水石膏（-CaSO41/2H2O），其反应式为：CaSO42H2O-CaSO41/2H2O3/2H2O建筑石膏晶体较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，因而强度较低。,高强石膏,若将二水石膏置于具有0.13MPa、124的过饱和蒸汽条件下蒸压，或置于某些盐溶液中沸煮，可获得晶粒较粗、较致密的型半水石膏（-CaSO41/2H2O），这就是高强石膏。高强石膏晶粒粗大，调制成浆体时需水量较小，因而强度较高。,二、建筑石膏的技术特性,1.水化作用快，凝结硬化快。CaSO4.1/2H2O+3/2H2O CaSO4.2H2O建筑石膏初凝仅需5min，终凝2030min，一周后即完全硬化。需要加缓凝剂：骨胶、皮胶、纸浆废液、硼砂等。,建筑石膏凝结硬化示意图,半水石膏；二水石膏胶体微粒；二水石膏晶体；交错的晶体,二、建筑石膏的技术特性,2.硬化后孔隙率较大，强度较低。,建筑石膏的强度指标,硬化石膏的结构,二、建筑石膏的技术特性,3.硬化后具有保温隔热和吸声性能4.水化硬化时体积膨胀5.石膏制品具有良好的防火性6.石膏制品耐水性差7.石膏制品有良好的可加工性8.石膏制品装饰性好,三、建筑石膏的等级,建筑石膏按技术要求分为优等品、一等品和合格品三个等 级。技术要求包括强度、细度和凝结时间.建筑石膏的标记顺序为：产品名称，抗折强度及标准号。如抗折强度为2.5MPa的建筑石膏标记为：建筑石膏2.5 GB9776 出厂检验项目包括 细度、标准稠度用水量，强度及凝结时间四项。,四、石膏装饰制品,（一）装饰石膏板（二）纸面石膏板（三）石膏空心条板（四）纤维石膏板（五）艺术装饰石膏制品,（一）装饰石膏板（GB9777-88）,生产：搅拌注模成型硬化干燥,建筑石膏少量玻璃纤维增强材料聚乙烯醇外加剂水,1分类、代号及形状规格,装饰石膏板分类及代号,1.分类、代号及形状规格,正方形，棱边形状有直角形和倒角形两种，常用规格有四种：3003008（mm）；4004008（mm）50050010（mm）；60060010（mm）此外厚度还有9、11、12等规格。产品标记顺序：产品名称、板材分类代号、板材边长、标准号。如：装饰石膏板FK500GB9777。,2主要技术性能,装饰石膏板的主要技术性能,主要品种及规格,根据功能不同，可以分为：普通装饰吸声石膏板高效防水装饰吸声石膏板吸声石膏板,特点及应用,（1）装饰性好；（2）性能优异；（3）加工性能好；（4）施工方便，工效高。,（二）纸面石膏板（GB9775-88）,以建筑石膏为主要原料，掺入纤维和外加剂构成芯材，并与护面纸牢固地结合在一起的建筑板材称为纸面石膏板。由于其两面贴以特制的厚纸护面，抗折强度高，挠度变形要比无护面纸的石膏板小的多。品种有：普通纸面石膏板、耐火纸面石膏板、耐水纸面石膏板、装饰吸声纸面石膏板,1.规格及产品标记,形状规格：普通纸面石膏板：根据棱边形状分为五种矩形（代号PJ）、45倒角形（PD）、楔形（PC）、半圆形（PB）、圆形（PY）耐火纸面石膏板：分别为：HJ、HD、HC、HB、HY尺寸规格：长度为1800、2100、2400、2700、3000、3300、3600毫米；宽度为900、1200毫米；厚度为9、12、15、18毫米产品标记顺序：产品名称、板材棱边形状代号、板宽板厚、标准号如：普通纸面石膏板PC90012GB9775,装饰吸声纸面石膏板：正方形，常用尺寸有边长500mm和600mm两种，板厚有9mm和12mm两种。,2.特点,质轻、抗弯强度高、防火、隔热、隔声、抗震性能好，收缩率小、可调节室内湿度。普通纸面石膏板和耐火纸面石膏板幅宽平整，易于加工，劳动强度小，工效高。,（三）嵌装式装饰石膏（GB9778-88）,不带护纸板，板材背面中间凹入而四周边嘉后，并制有嵌装企口，板材正面为平面或者带有一定深度的浮雕花纹图案，也可穿以盲孔。,1形状规格,正方形，棱边形状有直角形和45度倒角形。边长常用的有500mm和600mm两种，厚度分别为25mm、28mm以上。,2特点与应用,特点：质轻、强度较高、吸声、防潮、防火、阻燃、不变形、可调节室内湿度。装饰性好，施工安装方便。可锯、刨、钉、粘贴。应用：室内顶棚装饰及某些部位的墙面装饰。,（四）艺术装饰石膏制品,1浮雕艺术石膏线角、线板、花角2浮雕艺术石膏灯圈3装饰石膏柱、石膏壁炉4石膏花饰,观察与讨论,（1）请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉作粘结或制作石膏制品。,(2)建筑石膏与石灰的凝结硬化对比,点击图标观看石膏凝结录像 点击图标观看石灰凝结录像,(3)硬化石膏的结构与性能,请观察硬化石膏的结构特点，分析硬化石膏的结构与性能的关联。,第三节 水玻璃,一、水玻璃的组成和硬化二、水玻璃的性质与应用,一、水玻璃的组成和硬化,组成俗称泡花碱，是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅化合而成的一种可溶于水的硅酸盐。建筑常用的为 钠水玻璃(Na2OnSiO2)；钾水玻璃(K2OnSiO2)液体水玻璃是一种具有胶体特征，又具有溶液特征的胶体溶液。,一、水玻璃的组成和硬化,硬化水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，并逐渐干燥脱水成为氧化硅而硬化。由于空气中二氧化碳的浓度较低，为加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸钠(Na2SiF6)作为促硬剂，加速二氧化硅凝胶的析出。,二、水玻璃的性质与应用,水玻璃在凝结硬化后，黏结力强,强度较高,耐酸性好,耐热性好,耐碱性和耐水性差。利用水玻璃凝结硬化后的性能，在建筑工程中主要有以下几方面用途：涂刷材料表面，提高抗风化能力；加固土壤；配制速凝防水剂；修补砖墙裂缝。,第四节 镁质胶凝材料,又称菱苦土或氯氧镁水泥；主要成分为MgO。硬化后的主要产物为xMgOyMgCl2zH2O，其吸湿性大，耐水性差。遇水或吸湿后易产生翘曲变形，表面泛霜，且强度大大降低。因此菱苦土制品不宜用于潮湿环境。使用玻璃纤维增强的菱苦土制品具有很高的抗折强度和抗冲击能力，其主要产品为玻璃纤维增强菱苦土波瓦。,Thank you!,
