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1、建筑材料 水泥 2 本章内容 水泥概述5 1硅酸盐水泥5 1 1硅酸盐水泥5 1 2掺混合材料的通用硅酸盐水泥5 1 3通用硅酸盐水泥的特性及应用5 2水泥的验收与储存5 3水泥的取样规定5 4水泥主要技术性质的检测方法与检测报告5 5通用硅酸盐水泥的质量标准5 7水泥石的腐蚀与防止 熟悉硅酸盐水泥的矿物组成 了解其硬化机理 熟练掌握硅酸盐水泥等几种通用水泥的性能特点 相应的检测方法及选用原则 了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点 掌握水泥的检验及质量合格标准的判定 教学目标 3 胶凝材料概述 定义 在一定条件下 经过自身的一系列物理 化学作用后 能将散粒或块状材料粘结成为具有一定强度的
2、整体的材料 统称为胶凝材料 分类 有机胶凝材料 气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料 无机胶凝材料 胶凝材料 4 一 石灰的生产与分类 石灰 包含不同化学组成和物理形态的生石灰 消石灰 水硬性石灰的统称 将主要成分为碳酸钙的天然岩石 石灰岩 白垩等 煅烧 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 CaO含量低 质量等级低 利用率低 质地密实 颜色较深 消化缓慢 容易造成墙体开裂 石灰 5 二 石灰的消化与硬化 消化 熟化 生石灰 CaO 与水作用生成氢氧化钙 熟石灰 又称消石灰 的过程 生石灰的消化反应如下 CaO H2O Ca OH 2 64 9 103J石灰的消化过程会放出
3、大量的热 熟化时体积增大1 2 5倍 过烧石灰消化速度慢 易引起墙面隆起 开裂 所以使用前需洗灰陈伏 6 石灰膏多存放在工地现场的贮灰坑中 产品含水量约为50 表观密度为1300 1400kg m3 由于过火石灰熟化缓慢 为防止过火石灰在建筑物中吸收空气中水分继续熟化 造成建筑物局部膨胀开裂 石灰膏应在贮灰坑中隔绝空气存放2周以上 使生石灰熟化后再用于工程 这种过程成为 陈伏 7 石灰的凝结硬化胶凝材料的凝结硬化时一个连续的物理 化学变化过程 具有可塑性的胶凝材料能逐渐变成坚硬的固体物质 通常将具有可塑性的浆体逐渐失去塑性的过程 成为凝结 随着物理 化学作用的延续 浆体产生强度 并逐渐提高 最
4、终变成坚硬的固体物质的过程 成为硬化 8 A B 石灰抹面裂纹比较和分析 案例分析 分析答案 9 分析 在煅烧过程中 如果煅烧时间过长或温度过高 将生成颜色较深 块体致密的 过烧石灰 过烧石灰水化极慢 当石灰变硬后才开始熟化 产生体积膨胀 引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂 为了消除过烧石灰的危害 保持石灰膏表面有水的情况下 在贮存池中放置一周以上 这一过程称为陈伏 陈伏期间 石灰浆表面应保持一层水 隔绝空气 防止Ca OH 2与CO2发生碳化反应 石灰砂浆A为凸出放射性裂纹 这是由于石灰浆的陈伏时间不足 致使其中部分过烧石灰在石浆砂浆制作时尚未水化 导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca OH
5、2 产生体积膨胀 从而形成膨胀性裂纹 石灰砂浆B为网状干缩性裂纹 是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致 尤其是水灰比过小 石灰过多 易产生此类裂纹 10 三 石灰的技术要求及特性 石灰的分类及技术要求建筑工程中所用的石灰常分三个品种 建筑生石灰 建筑生石灰粉和建筑消石灰粉 根据石灰中氧化镁的含量分为 钙质石灰 MgO 5 镁质石灰 MgO 5 钙质消石灰粉 MgO 4 镁质消石灰粉 4 MgO 24 白云石质消石灰粉 24 MgO 30 11 根据成品加工方法不同分为 各种石灰根据其种类 成分 细度等划分为优等品 一等品及合格品 12 石灰的特性 可塑性和保水性好 可调成石灰砂浆 吸湿性强 是
6、传统的干燥剂 储存时注意防潮 凝结硬化慢 强渡低 体积收缩大 不宜单独使用 可掺入砂 各种纤维材料等减少收缩 耐水性差 不宜在潮湿的环境中使用 也不宜单独用于建筑物基础 13 四 石灰的应用 制作石灰乳涂料石灰乳涂料可用于建筑室内墙面和顶棚粉刷 掺入少量佛青颜料 可使其呈纯白色 掺入107胶或少量水泥粒化高炉矿渣 或粉煤灰 可提高粉刷层的防水性 掺入各种色彩的耐碱材料 可获得更好的装饰效果 配制砂浆石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成砂浆 前者称石灰砂浆 后者称混合砂浆 用于墙体的砌筑和抹面 为了克服石灰浆收缩性大的缺点 配制时常要加入纸筋等纤维质材料 保水性好 14 拌制灰土和三合土
7、消石灰粉与粘土的拌合物 称为灰土 若再加入砂 或碎石 炉渣等 即成三合土 灰土和三合土在夯实或压实下 密实度大大提高 而且在潮湿的环境中 粘土颗粒表面的少量活性氧化硅和氧化铝与Ca OH 2发生反应 生成水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙 使粘土的抗渗能力 抗压强度 耐水性得到改善 三合土和灰土主要用于建筑物基础 路面和地面的垫层 制作碳化石灰板 用作非承重的内墙板 天花板等 生产硅酸盐制品 如灰砂砖 粉煤灰砖 粉煤灰砌块 硅酸盐砌块等 配制无熟料水泥 15 各类石灰的用途 总结 16 一 石膏的生产及分类 石膏的生产 原料在不同压力和温度下煅烧 脱水 再经磨细而成 石膏 17 石膏的分类 18
8、二 建筑石膏的凝结硬化 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产生强度 并发展成为坚硬的固体 石膏与水搅拌后发生如下反应 19 初凝 建筑石膏拌水后形成流动的可塑性胶凝体溶解于水中 很快形成饱和溶液 溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏 二水石膏胶体微粒由于溶解度低将从溶液中析出 并促使半水石膏进一步溶解 直至半水石膏全部转化为二水石膏 在这个过程中 浆体中的水分逐渐减少 浆体失去流动性 可塑性也开始下降 称为石膏的初凝 终凝 随着水分蒸发和水化的继续进行 浆体完全失去可塑性 这个过程称为终凝 1 半水石膏 二水石膏胶体微粒 二水石膏晶体 交错的晶体 建筑石膏凝结硬化
9、示意图 20 三 建筑石膏的技术要求及特性 建筑石膏的技术要求外观 色白 密度为2 60 2 75g cm3 堆积密度为800 1100kg m3 质量标准 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 石膏 21 产品标记 产品名称 抗折强度 标准号 建筑石膏的技术指标 GB9776 88 22 建筑石膏的特性 凝结硬化快硬化制品的孔隙率大 体积密度小 保温 吸声性能好具有一定的调温调湿性凝固时体积微膨胀防火性好耐水性 抗冻性差 23 四 建筑石膏的应用 室内抹灰及粉刷建筑石膏凝结快 用于抹灰 粉刷时需加缓凝剂及附加材料制成粉刷石膏 粉刷石膏粘接力高 不裂 不起鼓 表
10、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 24 制作石膏制品 建筑石膏制品的种类很多 如纸面石膏板 空心石膏板 石膏砌块 装饰石膏板 石膏角线 灯圈 罗马柱等 主要用于分室墙 内隔墙 吊顶及装饰 石膏制品质量轻 可锯 可刨 可钉 加工性能好 可连续生产 生产效率高 有广阔的发展前途 石膏立柱 石膏吊顶 25 26 27 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 观察与讨论 分析答案 建筑石膏粉的质量 建筑石膏粉 28 分析 从图可见该建筑石膏粉已吸潮结粒 对凝结硬化性能及强度均有影响 已不宜使用 由于建筑石膏
11、粉易吸潮 影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度 长期储存也会降低强度 因此建筑石膏粉存贮时必须防潮 储存时间不得过长 一般不得超过三个月 29 某住户喜爱石膏制品 全宅均用普通石膏浮雕板作装饰 使用一段时间后 客厅 卧室效果相当好 但厨房 厕所 浴室的石膏制品出现发霉变形 请分析原因 案例分析 分析答案 30 分析 厨房 厕所 浴室等处一般较潮湿 普通石膏制品具有强的吸湿性和吸水性 在潮湿的环境中 晶体间的粘结力削弱 强度下降 变形 且还会发霉 建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用 欲提高其耐水性 可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其它含活性SiO2 Al2O3及CaO的材料 如粉煤灰
12、石灰 掺入有机防水剂亦可改善石膏制品的耐水性 31 某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆 用以在光滑的天花板上直接粘贴 石膏饰条前后半小时完工 几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落 请分析原因 案例分析 分析答案 32 分析 建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结 后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝 粘结性能差 可掺入缓凝剂 延长凝结时间 或者分多次配制石膏浆 即配即用 在光滑的天花板上直接贴石膏条 粘贴难以牢固 宜对表面予以打刮 以利粘贴 或者 在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂 33 1 石膏浆 石灰浆和水泥浆三种胶凝材料浆体硬化时收缩最大的是水泥浆 课堂练习 2 一般建筑石膏适用于室
13、外 3 石灰陈伏是为了消除过烧石灰的危害 4 石膏浆体的水化 凝结和硬化实际上是碳化作用 5 在水泥中 石膏加入的量越多越好 否 是 否 是 是 否 否 是 否 是 34 太棒了 35 继续努力哦 36 我国水泥工业的优势我国水泥工业的劣势 前沿讨论 37 作为主要的建筑材料 水泥产量变化客观反映了建筑业的发展 在过去的100年中 中国的建筑业以惊人的速度发展 特别是近二十年来更是盛况空前 从表中水泥产量的变化中可以得到充分证明 我国水泥工业发展现状 我国水泥产量 106t 新型干法产量所占比例超过50 38 水泥检测 5 1概述水泥是工程中广泛使用的水硬性胶凝材料 是水利水电工程混凝土结构的
14、主要建筑材料 常用于拌制水泥砂浆 水泥混凝土 也常用作灌浆材料加固地基 水泥的种类繁多 按所含水硬性物质的不同 可分为硅酸盐系水泥 铝酸盐系水泥及硫铝酸盐系水泥等 其中以硅酸盐系水泥应用最广 按水泥的用途及性能 可分为通用水泥 专用水泥与特性水泥三类 见表5 1 表5 1水泥分类 39 5 1 1 1硅酸盐水泥概述国家标准GB175 2007 通用硅酸盐水泥 规定 通用硅酸盐水泥是一般土木工程通常采用的水泥 是以硅酸盐水泥熟料 适量石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料 包括硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥 1 硅酸盐水泥分类硅酸盐水泥
15、分两种类型 不掺加混合材料的称 型硅酸盐水泥 代号P 在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5 的粒化高炉矿渣混合材料的称为 型硅酸盐水泥 代号P 2 硅酸盐水泥熟料由主要含CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3的原料 按适当比例磨成细粉烧制部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质 其中硅酸钙矿物不小于66 氧化钙和氧化硅的质量比不小于2 0 40 小知识 矿渣 的全称是 粒化高炉矿渣 它是钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣 在高炉炼铁过程中 除了铁矿石和燃料 焦炭 之外 为降低冶炼温度 还要加入适当数量的石灰石和白云石作为熔剂 它们在高炉内分解所得到的氧化钙 氧化镁 和铁矿石中的废矿
16、以及焦炭中的灰分相熔化 生成了以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物 浮在铁水表面 定期从排渣口排出 经空气或水急冷处理 形成粒状颗粒物 这就是粒化高炉矿渣 简称 矿渣 每生产一吨生铁 要排出0 3 1吨矿渣 矿渣的化学成分与水泥熟料相似 只是氧化钙含量略低 什么是 矿渣 41 5 1 1 2硅酸盐水泥的原料和生产工艺 1 硅酸盐水泥的原料硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料 石灰石 白垩等 和粘土质原料 粘土 页岩等 原料配比的确定 应满足原料中氧化钙含量占75 78 氧化硅 氧化铝及氧化铁含量占22 25 为满足上述各矿物含量要求 原料中常加人富含某种矿物成分的辅助原料 如铁矿石 砂岩等 2 硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥的生产可概括为 两磨一烧 即生料的配制与磨细 生料锻烧至部分熔融 1450 形成熟料 熟料与适量石膏 2 5 等混合磨细 生产过程中的关键环节是生料配制与煅烧 其目的是使水泥熟料中的矿物成分及含量符合要求 42 硅酸盐水泥的生产工艺 石灰质原料CaO 黏土质原料SiO2 Al2O3 Fe2O3 校正原料 生料 熟料 石膏 石灰石或粒化矿渣 按比例 混合磨细 煅烧 145
