气硬性胶凝材料ppt课件

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1、,建 筑 材 料 Civil Engineering Material,第三章 气硬性胶凝材料,一、教学要求 掌握石灰、石膏的原料和生产过程 掌握石灰、石膏的技术性质及应用 了解水玻璃的的特性及应用。 二、重点、难点 1石灰的生产过程 2石灰的技术性质及应用 3石膏的生产过程 4石膏的技术性质,胶凝材料概述,胶凝材料（结合料）：经物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结为整体的材料。作用:粘接,定义,分类,胶凝材料概述,定义,分类,无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）,有机胶凝材料（天然的或合成的有机 高分子化合物为基本成分）,气硬性胶凝材料（沥青、树脂）,按凝结硬化 条件分类,气硬性胶凝材

2、料 只在空气中硬化 （石灰、石膏、水玻璃、菱苦土）,水硬性胶凝材料 空气、水中皆可硬化（水泥）,加水拌合均匀后形成的浆体,胶凝材料概述,分类,3.1 建筑石膏,石膏CaSO4为主要成分,石膏的存在形式,天然二水石膏 天然无水石膏 建筑石膏 高强石膏 化工石膏,CaSO42H2O，生石膏,CaSO4H2O与CaSO4混合废渣,CaSO4，硬石膏,-CaSO41/2H2O,-CaSO41/2H2O,3.1.1 建筑石膏的生产,主要工序：破碎、加热与磨细 原料：通常是天然石膏 条件：煅烧加热 反应式：常压下煅烧加热到107170，可产生型建筑石膏：（二水石膏） （型半水石膏）再经磨细得到的白色粉状物

3、，称为建筑石膏。建筑石膏：以型半水硫酸钙为主要成分，不预加任何外加剂的粉状胶凝材料。,3.1.1 建筑石膏的生产,由于加热方式和温度不同，可生产出不同性质的石膏胶凝材料品种。具体过程如下所示：,二水石膏 CaSO42H2O,CaSO40.5H2O,CaSO40.5H2O,CaSO4 ,CaSO4 ,CaSO4 ,800,3.1.2 建筑石膏的凝结硬化,水化,凝结,硬化,建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。,3.1.2 建筑石膏的凝结硬化,半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。此反应实际上也是半水石膏的

4、溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断以胶体微粒从溶液中析出，所以此反应总体表现为向右进行。 直至半水石膏全部转变成二水石膏。,水化,凝结,硬化,3.1.2 建筑石膏的凝结硬化,建筑石膏与适量的水混合，最初成为可塑的浆体，很快可塑性浆体失去可塑性，开始产生强度的过程。 初凝：二水石膏沉淀增加结晶结晶体生成、长大晶体颗粒间磨擦力和粘结力浆体塑性开始下降 终凝：晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失。,水化,凝结,硬化,3.1.2 建筑石膏的凝结硬化,石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且

5、孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构。,水化,凝结,硬化,图3.1 石膏晶体结构,失去可塑性浆体强度增加，并发展成为坚硬的固体的过程。,3.1.2 建筑石膏的凝结硬化,注意： 三个过程相互交错，连续进行。,建筑石膏凝结硬化机理flash示意图,3.1.3 建筑石膏的技术要求,建筑石膏按细度、强度和凝结时间分为三级。,贮运中应防止受潮及混入杂物，等级不同不得混杂。,3.1.4 建筑石膏的特性,凝结硬化快35分钟内即可凝结，终凝不超过30分钟。在应用时需掺加缓凝剂。 硬化后体积微膨胀性硬化后体积微膨胀，膨胀率约1%。 硬化后孔隙率大（约占5060%），因

6、此其强度较低、表观密度小、吸声性较强、吸湿性较强。 耐水性与抗冻性较差 防火性好但耐火性差。遇火灾时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，表面生成的无水石膏是良好的绝缘体。 塑性变形大,上联：白快膨孔吸热易溶脱 下联：装水模隔防火避潮热,3.1.5 建筑石膏的应用,室内抹灰和粉刷 石膏制品 石膏板 小型石膏砌块 中型石膏（砌块）条块 装饰面板 隔声板,石膏线,3.1.5 建筑石膏的应用,石膏线模具,3.1.5 建筑石膏的应用,3.1.5 建筑石膏的应用,装饰顶线,3.1.5 建筑石膏的应用,石膏装饰,石膏板吊顶,3.1.5 建筑石膏的应用,石膏板,3.1.5 建筑石膏的应用,3.1.5 建筑石膏的

7、应用,普通石膏空心条板,3.1.5 建筑石膏的应用,石膏空心墙板,3.2 石灰,人类在建筑中使用最早的胶凝材料之一。原材料蕴藏丰富、分布广 生产工艺简单 成本低廉 使用方便,3.2.1 石灰的生产,1、原料： 主要成分：碳酸钙CaCO3 主要原料：天然岩石：石灰石、白云石（粘土杂质8） 另外来源：化工业副产品：电石渣（Ca(OH)2）即消石灰。,石灰窑,2.煅烧,块状生石灰的特点：CaO质量几乎下降一半,但体积缩小很少,故优质生石灰应为白色疏松结构。 欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心/产浆量低 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）/石灰消解慢,块状生石灰,1

8、00,56,44,注意,过火石灰可以使用，但应陈伏半个月,3.2.1 石灰的生产,煅烧温度常控制在10001100,石灰石,3.2.1 石灰的生产,根据MgO的含量，生石灰分为两种： 钙质生石灰MgO5 镁质生石灰MgO5特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。,3、煅烧而成的生石灰的种类,原因：石灰原料中含有碳酸镁成分。,3.2. 2 石灰的熟化（消解）和硬化,1、生石灰的熟化反应： 特点： 放热量大、快（1h放热是混凝土1d放热量的9倍多）。 体积增大：12.5倍。措施：分层消解,CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9J,生石灰,熟石灰,石灰的品种、组成、特性与用途,3.2. 2 石灰的熟（消化

9、）和硬化,注意事项石灰浆的“陈伏”为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。 目的：使熟化速度慢的过火石灰继续熟化，生成Ca(OH)2。 要点：“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。,1、生石灰的熟化,3.2. 2 石灰的熟（消化）和硬化,Ca(OH)2 吸收空气中的 CO2 ，生成CaCO3，由表及里反应缓慢。,2、石灰的硬化： 石灰浆体在空气中逐渐硬化是由两个同时进行的过程完成：,1）干燥结晶硬化：产生两种强度,水分蒸发， Ca(OH)2过饱和析晶 结晶强度,2）碳化硬化： Ca（OH）2CO2H2O CaC

10、O3 生成碳酸钙晶，产生碳化强度,水分蒸发，产生毛细管压力，压密石灰粒子 附加强度,石灰硬化慢、强度低、不耐水,3.2. 2 石灰的熟（消化）和硬化,石灰硬化,随着干燥硬化和碳化硬化的不断进行，Ca(OH)2晶体和CaCO3固体逐渐增加，阻止了水分的蒸发和CO2的进入，从而速度是逐渐减慢的。 注意：一般纯石灰浆，不易硬化，强度、硬度不高，收缩大，易产生裂缝，所以石灰浆不能单独使用，必须掺入填充材料，如掺砂子配成石灰砂浆使用。 掺入砂子可减少收缩，更主要的是砂子的掺入能在石灰浆内形成连通的毛细孔道，使内部水分蒸发并进一步碳化，以加速硬化。 为了避免收缩裂缝，常加纤维材料，制成石灰麻刀灰、石灰纸筋

11、灰等。,石灰的生产、消解、硬化小结,过火石灰存在,陈伏半个月左右常见实例：陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂 消解为石灰膏/乳的作用水层隔绝空气，避免发生碳化 消解安全分层消解，热量较快散释,3.2.3 石灰的技术要求,建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉根据我国建材行业标准：JC/T479-92建筑生石灰与JC/T480-92建筑生石灰粉、C/T481-92建筑消石灰粉的规定，按照技术指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。,表3.2 生石灰的技术标准,3.2.3 石灰的技术要求,表3.3 生石灰粉的技术标准,3.2.3 石灰的技术要求,表3.4

12、消石灰粉的技术标准,3.2.3 石灰的技术要求,工程实例某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判该石灰的品质？1.检测石灰中CaO和MgO的含量,二氧化碳的含量,细度。2.根据MgO含量，判定该石灰的类别(属钙质/镁质石灰)3.根据表3.2判定该石灰的等级。,3.2.3 石灰的技术要求,3.2.4 石灰的特性,（1）保水性和可塑性好提高建筑砂浆的和易性 （2）凝结硬化慢、强度低不宜用于基础 （3）耐水性差已硬化的石灰，由于Ca(OH)2易溶于水，不宜用于潮湿环境 （4）硬化时体积收缩大硬化过程中大量水分的蒸发引起易干缩开裂,1.石灰乳 、涂料2.砂浆、石灰砂浆、水灰水泥混合砂浆3.石灰土和

13、三合土,石灰粘土 石灰土(灰土)：用于道路的底基层、基层,拌和,按比例5%12%,石灰粘土砂（炉渣/石膏）三合土：应用历史悠久主要用于建筑物的地基、基础，也用于道路的基层、垫层,3.2.5 石灰的应用,作业,第3页，思考题3.7,33 水玻璃,一、水玻璃的硬化和性质,水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。 水玻璃的硬化液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：Na2OnSiO2+ CO2+mH2ONa2CO3 + nSiO2mH20为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%15%的促硬剂氟硅酸钠。 水玻璃的

14、性质1.粘结力强 2.耐酸性好 3. 耐热性好,二、水玻璃的应用,涂刷或浸渍材料； 加固地基； 修补裂缝、堵漏； 配制耐酸砂浆和耐酸混凝土； 配制耐热砂浆和耐热混凝土。,34 镁质胶凝材料,镁质胶凝材料菱苦土,菱苦土的生产镁质胶凝材料是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨细而制成。煅烧的菱苦土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。 菱苦土的水化硬化一般与MgCl2溶液按一定比例混合，硬化快，强度高。但吸湿性强，耐水性差。形成的水化产物主要为氯氧化镁和氢氧化镁。 菱苦土的应用 生产木屑地板、木丝板、刨花板等。 菱苦土板材用于机械包装材料，可以节约大量木材。 只能用于干燥状态下，而不能受潮、遇水或酸性介

15、质侵蚀的部位。,本章小结,胶凝材料的定义和分类； 石灰、石膏、镁质胶凝材料、水玻璃都是气硬性胶凝材料，在现代建筑中的应用是很常见的建筑材料。 （1）石灰品种很多，各种石灰产品都统称石灰。石灰的强度很低，主要来源于Ca（OH）2的结晶和碳化。利用石灰的特性可将其用于拌制砂浆、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸盐制品等。 （2）石膏的品种很多，不同品种的石膏，其生产条件不同，且性能及应用各异。建筑石膏是建筑工程中应用最多的一种石膏产品，建筑石膏凝结硬化速度很快，其技术性质要求主要表现在强度、细度、凝结时间三方面，利用它的特性可用于建筑室内抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。 （3）简单了解镁质

16、胶凝材料和水玻璃的特点与用途。,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、道路的基层等潮湿部位。,