气硬胶凝材料.ppt

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1、,第2章 气硬性无机胶凝材料,胶凝材料定义：加水后，经过一系列物理、化学作用，能将块体材料与散粒材料粘结在一起的材料，统称为胶凝材料。,有机胶凝材料：,无机胶凝材料,胶凝材料(binding material),气硬性胶凝材料,只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或发展其强度。如：石灰、石膏、水玻璃、菱苦土,水硬性胶凝材料,不仅能在空气中而且能更好地在水 中硬化，保持并发展其强度。如：水泥,如：沥青、各种合成树脂,北京修复明长城遗址拒绝水泥,始建于明代的北京古城墙，正是用这种以石灰、石膏为主要原料的黏合剂配以巨大的城砖砌成。新修复的城墙在用料和工艺上都与老城墙相同。,确保“修旧如旧”效果沿用明

2、代古方城砖黏合剂选择灰白色的石灰膏。,经过了600多年的风风雨雨，这些残墙岿然不倒，就是石灰膏耐久度的证明。,第一节石灰(lime)第二节建筑石膏（building plaster/gypsum）第三节 水玻璃(water glass),第2章 气硬性无机胶凝材料,石灰,石灰的生产,石灰的硬化,石灰的技术性质,石灰的熟化,石灰的应用,石灰的发展,第一节 石灰(lime),一、石灰的生产,CaCO3 900 CaO+CO2 石灰石生石灰钙质石灰：氧化镁小于等于5%镁质石灰：氧化镁大于5%,一.石灰的消化和硬化1.石灰的熟化和“陈伏”工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰氢氧化

3、钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”：,生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。,第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。,柴达木贝壳山,二、生石灰(unslakedburned lime)的熟化,1、熟化(slaking)：工地上使用生石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消石灰

4、(slaked lime)氢氧化钙，这个过程称为“熟化”又称“消化”。CaO+H2O Ca(OH)2+64.9 103 J2、熟化特点：（1）放热（2）体积膨胀3、“陈伏”：为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，其间石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。(ageing)4、石灰熟化方法（1）利用化灰池熟化成石灰膏。（2）将生石灰分层洒水熟化成消石灰粉,三、石灰的硬化,石灰浆体在空气中的硬化，是由下面两个过程同时完成的：（1）结晶作用游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。(crystallization period)（2）碳化作用氢氧化钙与空气中二氧化碳化合成

5、碳酸钙晶体，释放出水分并被蒸发；(carbonization)Ca(OH)2+CO2+n H2O=CaCO3+(n+1)H2O放出大量水分,体积收缩,四、石灰的技术性质,生石灰的技术指标,生石灰的技术指标,表3-2 生石灰粉的技术指标(JC/T 480-92),建筑消石灰粉的技术指标,3.1 石灰 3.1.3 石灰的技术要求,表3-2 生石灰粉的技术指标(JC/T 480-92),两种不同原因造成的裂纹,石灰产品的种类,块状生石灰磨细制成生石灰粉熟石灰粉(消石灰粉)(6080水)石灰浆(膏)(3-4倍水)石灰乳,各类石灰的用途,石灰在建筑上的用途很广，比如：制作石灰乳涂料；配制砂浆；拌制石灰土

6、和石灰三合土；生产硅酸盐制品。,3.1 石灰,3.1.4 石灰的应用石灰在建筑上的用途很广，比如：制作石灰乳涂料；配制砂浆；拌制石灰土和石灰三合土；生产硅酸盐制品。,五、石灰在建筑中的应用,1、石灰乳和石灰砂浆。（1）石灰乳主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度，（2）石灰砂浆2、石灰土（灰土）和三合土3、制作硅酸盐制品4、碳化石灰板,生产,水化硬化,应用,技术性质,石膏,第二节石 膏,第二节 石 膏(gypsum),一、石膏胶凝材料的生产二、建筑石膏三、高强石膏,一、石膏的生产,石膏胶凝材料是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料 常用石膏胶凝材料：建筑石膏、高强石膏、无水石膏水泥、高温

7、煅烧石膏等。原材料：天然二水石膏（CaSO4H2O)与无水石膏(CaSO4)，其中无水石膏只能生产无水石膏水泥。,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。,纤维石膏,普通石膏,雪花石膏,氟铝石膏,一、石 膏 的 生 产,天 然二水石膏,高强石膏-半水石膏,建筑石膏-半水石膏,107170C,8001000C,1600C,死 烧 石 膏,高温锻烧石膏(地板石膏),全部分解为石灰,压蒸锅,0.13MPa124C,400 C,石膏的矿物成分和结晶水含量,建筑石膏的水化硬化,建筑石膏与适量的水相混合，最初成为可塑的浆体，但很快就失去塑性并

8、产生强度，并发展成为坚硬的固体。这一过程可分为水化和硬化两部分。建筑石膏与适量水拌和后，发生如下反应：CaSO41/2H2O+3/2H2OCaSO42H2O,二、建筑石膏CaSO41/2H2O,（一）建筑石膏的硬化：建筑石膏的硬化是分两步完成的。,1、凝结过程：建筑石膏是半水石膏，半水石膏溶解于水以后，很快成为饱和溶液。溶液中的半水石膏与水化合，按下式进行：CaSO4 H2O+1 H2O=CaSO42H2O,2、硬化过程：浆体继续变稠，逐渐凝聚成为晶体，晶体逐渐长大，共生和相互交替，这个过程使浆体逐渐产生强度，并不断增长，直到完全干燥，晶体之间的摩擦力和粘结力不在增加，强度才停止发展。,有关概

9、念：,凝结（setting）初凝（initial setting）终凝（final setting）硬化（hardening）,胶凝材料水binding material,流动性mobility,可塑性plasticity,强度strength,二、建筑石膏CaSO41/2H2O,（二）、建筑石膏技术性质（1）凝结硬化速度快，初凝6分，终凝30分。（2）石膏凝结过程中体积膨胀(volum expansion)。（3）由于石膏制品的孔隙率大，所以表观密度 小，强度较低。（4）导热系数小，吸声性强，吸湿性大，可调节室 内温、湿度。（5）具有良好的防火性能。（6）石膏制品的耐水性差，抗冻性差，不宜用

10、于潮 湿部位。,建筑石膏的技术要求,建筑石膏色白，密度为2.602.75 g/cm3,堆积密度为8001 000 kg/m3。根据GB 9776-88建筑石膏规定，建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等级，见下表。,建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值，标准号。例如，抗折强度为2.5 MPa的建筑石膏标记为：建筑石膏2.5 GB 9776。,石膏粉吸潮后结块,二、建筑石膏CaSO41/2H2O,（三）、应用（1）.制成石膏抹灰材料（2）.各种墙体材料如纸面石膏板、石膏空心砌块、石膏空心条板（3）.各种装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品。,建筑石膏的应用：粉刷

11、石膏,粉刷石膏是二水石膏或无水石膏经煅烧后掺入外加剂，也可加入集料制成的胶结料。粉刷石膏按用途分为面层粉刷石膏()、底层粉刷石膏()和保温层粉刷石膏().JC/T 517-93粉刷石膏强度应满足要求。2.5 mm筛和0.2 mm筛的筛余应分别不大于0和40。初凝时间应不小于1 h，终凝时间应不大于8 h。保温层粉刷石膏的体积密度应不大于600 kg/m3。粉刷石膏粘接力高、不裂、不起鼓、表面光洁、防火、保温，并且施工方便，可实现机械化施工，是一种高档抹面材料，可用于办公室、住宅等的墙面、顶棚等。,石膏空心条板,纸面石膏条板,轻钢龙骨石膏板墙体体系(简称QST)优点：(1)质轻。纸面石膏板重81

12、1kg/m2，组成QST重为3050kgm2，仅为同厚度红砖墙重的1/5。(2)尺寸稳定。胀缩变形不大于0.1。(3)抗震性好。因石膏板轻，且具有一定弹性，故地震时惯性力小，不易震坍。(4)自动调湿性好。(5)装饰方便。(6)占地面积少。(7)便于管道及电线等埋设。(8)且为干法作业，有利减轻工人劳动强度。,轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（平吊）,轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（竖吊）,在沿边龙骨上涂以密封胶（龙骨）,沿顶龙骨安装后,再用一根竖向龙骨,沿竖向龙骨方向每1.5m设一个可耐福安装龙骨,将可耐福厚板水平向安装在C型竖向龙骨上,在双层C型竖向龙骨间放置岩棉,将另一侧的可耐福厚板水平向安装,将可耐福石膏

13、板安装在C型竖向龙骨上,石膏板错缝安装，以保证所有接缝,可耐福双层龙骨隔墙系统安装程序,石膏灯圈,石膏顶角线,石膏浮雕,三、高强石膏CaSO41/2H2O,1、高强石膏与建筑石膏相比较（1）建筑石膏是片状的、有裂隙的晶体，结晶很细，比表面积比高强石膏大的多，拌制石膏制品时需水量高达60%-70%，因而制品的空隙率大，强度低。（2）高强石膏结晶良好、坚实、粗大，因而比表面积小，调制成可塑性石膏浆体时需水量约为35%-45%，因此，高强石膏硬化后有较高的密实度与强度理论需水量为：18.6,三、高强石膏,2、高强石膏之应用（1）强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板（2）掺入防水剂，可用于湿度较高

14、的环境。（3）做粘结剂，须加入聚乙烯醇水溶液。其特点是无收缩。,第三节 水玻璃(water glass),水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属与二氧化硅所组成。最常用的是硅酸钠(Na2OSiO2)与硅酸钾(K2OSiO2)水玻璃。,第三节 水玻璃(water glass),水玻璃的模数n(modulus of)N为氧化硅和氧化钠分子比，一般在1.5-3.5之间；n反映了固体水玻璃在水中溶解的难易程度，为1能溶解于常温的水中，加大则只能在热水中溶解，大于3时，要在4个大气压以上的蒸气中才能溶解。,第三节 水玻璃,一、水玻璃的硬化 Na2OnSiO2+CO2+mH2O=Na

15、2CO3+nSiO2mH2O 上述过程进行很慢，常用加热与加入促硬剂硅氟酸钠(Na2SiF6)的办法促使硬化。Na2OnSiO2+Na2SiF6+mH2O=6NaF+(2n+1)SiO2mH2O,第三节 水玻璃,二、水玻璃的性质 1、水玻璃具有良好的粘结能力，硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔而防止水渗透的作用。2、水玻璃不燃烧，在高温下硅酸凝胶干燥的更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。3、水玻璃具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸与有机酸的作用。,第三节水玻璃,三、水玻璃的应用 1、涂刷在建筑材料表面可提高抗风化能力。2、配制耐热砂浆和耐热混凝土。3、配制耐酸砂浆和耐酸混凝土。4、配制水玻

16、璃矿渣砂浆，修补砖墙裂缝。5、用于土壤加固。6、配制防水剂。,Thank you,3.1 石灰,3.1.1 石灰的生产及分类将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在900 1 100 下燃烧，排除分解出的二氧化碳后，所得以CaO为主要成分的产品即为生石灰。将煅烧成的块状生石灰经过不同加工，还可得到石灰的另外三种产品：生石灰粉：生石灰粉是由块状生石灰磨细生成。消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2,称为消石灰粉。石灰膏：将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的34倍)消化，或将消石灰粉和水拌合，所得的一定稠度的膏状物，主要成份为Ca(OH)2和水。根据JC/T 4799

17、2建筑生石灰规定，按氧化镁含量的多少，建筑石灰可分为钙质和镁质两类。当石灰中MgO含量小于或等于5时，称钙质石灰；当MgO含量大于5时，称为镁质石灰。,例3-1 某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。解 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过

18、火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。,例3-2 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以 用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层

19、等潮湿部位。,例3-3 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？解建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：（1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；（2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。,（3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。（4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差,所以不适用于室外使用.,例3-4 水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响？解通常使用的水玻璃都是Na2OnSiO2的水溶液，即液体水玻璃。一般而言，水玻璃的模数n越大时，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性越好。其主要原因是硬化时析出的硅酸凝胶SiO2mH2O较多。,