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1、第二章 设施农业工程材料河南农业大学园艺学院设施农业建筑材料的分类设施农业建筑材料的分类设施农业工程材料：设施农业工程材料：是指建造各种农业生产设施、构筑物是指建造各种农业生产设施、构筑物中使用的各种材料及制品的总称。中使用的各种材料及制品的总称。设施农业工程材料必须满足以下要求：设施农业工程材料必须满足以下要求： 适用、耐久、量大、价廉。适用、耐久、量大、价廉。2分类：分类：1. 根据物质种类及化学成分：无机材料、有机材料、复合根据物质种类及化学成分：无机材料、有机材料、复合材料材料设施农业建筑材料的分类设施农业建筑材料的分类3.根据功能：墙体材料、骨架材料、防水材料、保温材料；根据功能：墙
2、体材料、骨架材料、防水材料、保温材料；2.根据材料性状：块体材料、金属材料、凝胶材料；根据材料性状：块体材料、金属材料、凝胶材料； 墙墙 体体 材材 料料1 1骨骨 架架 材材 料料2 2保保 温温 材材 料料3 3防防 水水 材材 料料4 41.墙体材料墙体具有双重作用：墙体具有双重作用：一是作为围护结构，起支撑作用；一是作为围护结构，起支撑作用；二是蓄热保温，即作为蓄热材料蓄存投射在其上的太阳热能，二是蓄热保温，即作为蓄热材料蓄存投射在其上的太阳热能，又作为保温材料阻挡流向温室外的热损失。又作为保温材料阻挡流向温室外的热损失。1.墙体材料墙体应满足以下要求：墙体应满足以下要求：满足建筑结构
3、上强度和耐久性的要求；满足建筑结构上强度和耐久性的要求；严密保温，使通过墙体散失的热量降低到最低；严密保温，使通过墙体散失的热量降低到最低；取材方便，经济合理。取材方便，经济合理。 墙体材料墙体材料粘结材料粘结材料块体材料块体材料砖、砌块、秸秆块、相变材料砂浆粘土沙子水泥石灰水1.1 块体材料1 普通黏土砖普通黏土砖普通黏土砖：标准砖尺寸规格为普通黏土砖：标准砖尺寸规格为240mmx115mmx53mm240mmx115mmx53mm，其砌体每立，其砌体每立方米需方米需512512块。块。优点：耐压力强，砌筑容易，有较好的隔热、耐火和耐久性优点：耐压力强，砌筑容易，有较好的隔热、耐火和耐久性缺
4、点：导热系数大，蓄热系数小、生产耗能大、毁田取土缺点：导热系数大，蓄热系数小、生产耗能大、毁田取土1.1 块体材料1.1 块体材料2 多孔砖多孔砖以黏土和粉煤灰烧制而成，空洞率不小于以黏土和粉煤灰烧制而成，空洞率不小于15%，特点：密度小、保温性能好，节省资源，是能够替代红砖的较好特点：密度小、保温性能好，节省资源，是能够替代红砖的较好的砖墙材料。的砖墙材料。1.1 块体材料3 空心砖空心砖以黏土、页岩和粉煤灰为主要原料烧结而成，以黏土、页岩和粉煤灰为主要原料烧结而成，特点：保温隔热效果都优于普通黏土砖，同时可节省资源，减轻特点：保温隔热效果都优于普通黏土砖，同时可节省资源，减轻劳动强度。劳动
5、强度。1.1 块体材料4. .加气混凝土砌块加气混凝土砌块是由胶结材料（水泥、石灰、石膏、粉煤灰、高炉渣等）、水和是由胶结材料（水泥、石灰、石膏、粉煤灰、高炉渣等）、水和加气剂混合经搅拌、切割、蒸压养护等工序制成的一种加气剂混合经搅拌、切割、蒸压养护等工序制成的一种轻质、多轻质、多孔、保温隔热孔、保温隔热材料。材料。特点：多孔、质轻、具有一定强度，耐热性及耐腐蚀性较好特点：多孔、质轻、具有一定强度，耐热性及耐腐蚀性较好常用的规格是常用的规格是390mm*190mm*190mm，砌筑墙面需加，砌筑墙面需加107胶和铁胶和铁丝网方能抹灰丝网方能抹灰1.1 块体材料5. .泡沫混凝土砌块泡沫混凝土砌
6、块一种是水泥砌块，由一般水泥加入泡沫剂（如松香泡沫剂）及水一种是水泥砌块，由一般水泥加入泡沫剂（如松香泡沫剂）及水等经机械搅拌成型、并经养护而成。另一种是以粉煤灰或其他工等经机械搅拌成型、并经养护而成。另一种是以粉煤灰或其他工业废料加入适量石灰、石膏及泡沫剂，经搅拌、成型、蒸养而成。业废料加入适量石灰、石膏及泡沫剂，经搅拌、成型、蒸养而成。泡沫混凝土砌块都具有多孔、轻质、保温等特点。其导热系数一泡沫混凝土砌块都具有多孔、轻质、保温等特点。其导热系数一般小于般小于0.0.15W/(mK)W/(mK)。保温效果是普通黏土砖的。保温效果是普通黏土砖的4倍。倍。1.1 块体材料6. .混凝土小型空心砌
7、块混凝土小型空心砌块混凝土小型空心砌块（简称混凝土小砌块）是以混凝土小型空心砌块（简称混凝土小砌块）是以水泥、砂、石等普通混凝土材料经搅拌、碾压成水泥、砂、石等普通混凝土材料经搅拌、碾压成型和自然养护等工序所制成的。其空心率为型和自然养护等工序所制成的。其空心率为45%5%48% %。在内墙面粉刷一层保温材料后，其保温隔热性能在内墙面粉刷一层保温材料后，其保温隔热性能超过超过240mm厚实心黏土砖。厚实心黏土砖。砂浆沙子水泥石灰水1.2 1.2 粘结材料粘结材料砂浆是建筑上砌筑砖石所用的粘结物质，由无机胶凝材料、细骨料和水按一定的比例调制而成。无机胶凝材料细骨料1.2 1.2 粘结材料粘结材料
8、胶凝材料：胶凝材料：在建筑工程中，凡是经过一系列物理、化学作用，在建筑工程中，凡是经过一系列物理、化学作用，能将散粒材料或块状材料黏结成为整体的材料，统称为胶凝材能将散粒材料或块状材料黏结成为整体的材料，统称为胶凝材料。料。种种类类有机胶凝材料有机胶凝材料：以有机高分子为主要成分，如沥青、以有机高分子为主要成分，如沥青、树脂树脂无机胶凝材料：无机胶凝材料：以无机化合物为主要成分，如石膏、以无机化合物为主要成分，如石膏、石灰、水泥石灰、水泥17无无机机胶胶凝凝材材料料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，并能保只能在空气中凝结硬化，并能保持和提高强度的材料，如石膏，石灰，水玻璃。持
9、和提高强度的材料，如石膏，石灰，水玻璃。水硬性胶凝材料：水硬性胶凝材料：不仅能在空气中凝结硬化，而且不仅能在空气中凝结硬化，而且能更好的在水中硬化，保持并继续提高强度的材料。能更好的在水中硬化，保持并继续提高强度的材料。如水泥。如水泥。本节重点介绍本节重点介绍石灰石灰和和水泥水泥的性质及应用。的性质及应用。181.2 1.2 粘结材料粘结材料1.2.1 石石 灰灰石灰属于气硬性胶凝材料，是建筑中使用较早的胶凝材料，它石灰属于气硬性胶凝材料，是建筑中使用较早的胶凝材料，它具有材料来源广、生产工艺简单、成本低等特点，至今，仍在具有材料来源广、生产工艺简单、成本低等特点，至今，仍在建筑工程中广泛应用
10、。建筑工程中广泛应用。（一）石灰的生产（一）石灰的生产石灰石白云石白垩等碳酸钙高温煅烧9001100主要成分主要成分原材料原材料生石灰生石灰（以（以CaO为主）为主）CaCO3CaO+CO2 19在实际生产中，为加快分解，煅烧温度常提高到在实际生产中，为加快分解，煅烧温度常提高到1000100011001100。由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因，石由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因，石灰中常含有灰中常含有欠火石灰欠火石灰和和过火石灰过火石灰。201.2.1 石石 灰灰欠火石灰欠火石灰中的碳酸钙未完全分解，使用时缺乏粘结力。中的碳酸钙未完全分解，使用时缺乏粘
11、结力。过火石灰过火石灰结构密实，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢。结构密实，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢。块状生石灰根据加工方式不同，可制成工程中常用的块状生石灰根据加工方式不同，可制成工程中常用的生石灰粉、生石灰粉、熟石灰粉、石灰膏。熟石灰粉、石灰膏。 （二）石灰的熟化和硬化（二）石灰的熟化和硬化 1. 石灰的熟化石灰的熟化CaO+H2O = Ca(OH)2+64.9103J 将生石灰加水，使之发生化学反应，消解为熟石灰将生石灰加水，使之发生化学反应，消解为熟石灰氢氧化钙，这个过程称为石灰的氢氧化钙，这个过程称为石灰的“熟化熟化”。 根据加水量和用途不同，石灰的熟化方式有两种：根据加水量和用
12、途不同，石灰的熟化方式有两种：211.2.1 石石 灰灰（1）石灰膏）石灰膏在生石灰化灰池中加入过量的水，一般为块状生石灰体积的在生石灰化灰池中加入过量的水，一般为块状生石灰体积的34倍，并不停搅拌而生成。石灰水经筛网流入储灰坑，经沉淀，倍，并不停搅拌而生成。石灰水经筛网流入储灰坑，经沉淀，除去上面的水垢，剩余的为石灰膏。除去上面的水垢，剩余的为石灰膏。过火石灰由于表面有一层玻璃釉状物包裹，熟化缓慢，它在石过火石灰由于表面有一层玻璃釉状物包裹，熟化缓慢，它在石灰硬化后，才开始熟化，体积膨胀，形成放射状裂缝。为了消除灰硬化后，才开始熟化，体积膨胀，形成放射状裂缝。为了消除过火石灰的危害，常将石灰
13、膏在储灰坑中储存两周以上，这一过过火石灰的危害，常将石灰膏在储灰坑中储存两周以上，这一过程称为程称为“陈伏陈伏”。陈伏期间为防止石灰碳化，应在石灰膏的表面陈伏期间为防止石灰碳化，应在石灰膏的表面留一层水分。留一层水分。221.2.1 石石 灰灰（2 2）熟石灰粉）熟石灰粉熟石灰粉是在生石灰中加入适量的水熟石灰粉是在生石灰中加入适量的水(一般为生石灰质量的一般为生石灰质量的6080)，以能充分熟化而又不过湿成团为宜。工地上常采，以能充分熟化而又不过湿成团为宜。工地上常采用分层浇水，分层厚度约为用分层浇水，分层厚度约为0.5m。熟石灰在使用以前，也应有。熟石灰在使用以前，也应有相应的相应的“陈伏陈
14、伏”时间时间.231.2.1 石石 灰灰2.2.石灰的硬化石灰的硬化 石灰浆体的硬化过程包括石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化干燥硬化和和碳化硬化碳化硬化两个同时进行两个同时进行的过程。的过程。（1）干燥硬化）干燥硬化 由于水分的蒸发，氢氧化钙晶体从饱和溶液中析由于水分的蒸发，氢氧化钙晶体从饱和溶液中析出，晶体长大、连生和相互交错，而产生强度。干燥硬化主要是出，晶体长大、连生和相互交错，而产生强度。干燥硬化主要是在石灰内部进行。在石灰内部进行。241.2.1 石石 灰灰（2）碳化硬化）碳化硬化 氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙 结晶，并释放出水分：结
15、晶，并释放出水分： Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+(n+1)H2O 这个反应在没有水分的条件下，无法进行；当水分过多，这个反应在没有水分的条件下，无法进行；当水分过多，CO2渗入量少，此时，碳化硬化仅限于表层；在孔壁充水，而孔渗入量少，此时，碳化硬化仅限于表层；在孔壁充水，而孔内无水的条件下碳化最快。石灰碳化硬化后，石灰密实度进一步内无水的条件下碳化最快。石灰碳化硬化后，石灰密实度进一步增加，强度进一步提高，因此，碳化层越厚，石灰强度越高增加，强度进一步提高，因此，碳化层越厚，石灰强度越高。251.2.1 石石 灰灰2 2石灰的特性石灰的特性(1)可塑性好可塑性好 当生石灰熟化成
16、石灰浆时，能形成极细颗粒当生石灰熟化成石灰浆时，能形成极细颗粒(直径约为直径约为1微米微米)呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附着一层厚厚的水膜。因呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附着一层厚厚的水膜。因此，具有良好的可塑性。将石灰掺入水泥砂浆中，可显著改善此，具有良好的可塑性。将石灰掺入水泥砂浆中，可显著改善其可塑性。其可塑性。261.2.1 石石 灰灰(2)凝结硬化慢，强度低凝结硬化慢，强度低 由于空气中二氧化碳含量低，碳化缓慢而且仅限于表层，由于空气中二氧化碳含量低，碳化缓慢而且仅限于表层，致密的碳化层既不利于二氧化碳渗入也不利于内部水分的蒸发。致密的碳化层既不利于二氧化碳渗入也不利于内部水分的蒸发。因此，石灰的凝结硬化缓慢，硬化后强度低。配合比为因此，石灰的凝结硬化缓慢，硬化后强度低。配合比为1：3(石石灰：沙灰：沙)的石灰砂浆，的石灰砂浆，28d的强度仅有的强度仅有0.20.5MPa。271.2.1 石石 灰灰(3)(3)耐水性差耐水性差 石灰硬化缓慢，强度低。在潮湿环境条件下，未干燥硬化石灰硬化缓慢，强度低。在潮湿环境条件下，未干燥硬化的石灰，由于水分无法蒸发而终止硬化。未碳化
