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1、School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology土木工程材料土木工程材料（无机气硬性胶凝材料）（无机气硬性胶凝材料）、安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、 石膏技术要求、性质熟悉：石灰的凝结、石膏的熟化、 硬化和应用了解：石灰的生产、石灰的品种 本章教学目标School of Architectura
2、l and Civil EngineeringAnhui University of Technology胶凝材料u定义：经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。u特征：严格意义上胶凝材料应指浆体；能在常温下凝结硬化为固体；有较强的胶结能力；具有一定的使用性能。Cementitous materialsSchool of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology将在第四章将在第四章进行讲解进行讲解胶胶凝凝材材料料有机胶凝材料（树脂、沥青等）有机胶凝材料（
3、树脂、沥青等）无机胶凝材料无机胶凝材料水硬性胶凝材料（水泥）水硬性胶凝材料（水泥）气硬性胶凝材料（石灰、石膏）气硬性胶凝材料（石灰、石膏）本章的重点本章的重点二者有何区别二者有何区别胶凝材料分类School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology气硬性与水硬性胶凝材料的特点u气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度； 关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！u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。 关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性
4、能！School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology石膏的组成与结构u石膏的矿物组成： CaSO4xH2OX为结晶水为结晶水H2Ox0，硬石膏(无水石膏)x0.5 ，熟石膏(半水石膏)x2，生石膏(二水石膏)u石膏胶凝材料的组成： CaSO4 0.5H2O或或CaSO4 。u石膏是晶体结构二水石膏晶体形貌半水石膏晶体形貌School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of TechnologyCaSO42H2O石膏的生
5、产生石膏工业石膏建筑石膏(半水石膏)高强石膏(半水石膏)(有胶凝性的)无水石膏(无胶凝性的)无水石膏煅烧石膏(地板石膏)School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology生产工艺与产品的组成CaSO42H2O 120180C干燥空气125180C水蒸气 -CaSO4 0.5H2O -CaSO4 0.5H2O -CaSO4()可溶 -CaSO4()可溶200360C 200360C 400800C400800CCaSO4()不溶 8001180CCaSO4()不溶CaO非密闭煅烧工艺及其产品组成密
6、闭蒸炼工艺及其产品组成School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology建筑石膏的凝结硬化u凝结硬化过程中的水化反应：凝结硬化过程中的水化反应： CaSO4 0.5H2O 1.5H2O CaSO42H2OQ 即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应u凝结硬化机理凝结硬化机理“溶解沉淀理论溶解沉淀理论”l 溶解溶解l 沉淀沉淀l 硬化硬化 半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不断溶解，生成Ca
7、2+、SO42-离子的饱和溶液半水石膏的饱和溶液，对于二水石膏是过饱和溶液，后者不断结晶沉淀。 二水石膏晶体不断生长、连生、交错，构成晶体颗粒堆聚的结晶结构网School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology凝结硬化的物理化学过程 水化初期：二水石膏晶体较少随着水化反应进行二水石膏晶体量石膏硬化体中晶体堆积体School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technologyu凝结硬化快u硬化后体积微膨胀性u硬化后
8、孔隙率大，因此其强度较低、表 观密度小、吸声性较强、吸湿性较强。u耐水性与抗冻性较差u防火性好但耐火性差建筑石膏的特性School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology建筑石膏及其制品的性质u建筑石膏的技术要求(GB977688)：密度：密度：2.502.70;强度：抗折强度、抗压强度强度：抗折强度、抗压强度; 细度：细度：0.2mm方孔筛筛余方孔筛筛余; 凝结时间：初凝、终凝时间凝结时间：初凝、终凝时间;u石膏硬化体及制品的特性：表观密度较小：表观密度较小：1.0孔隙率较大孔隙率较大强度较低强
9、度较低耐水性和抗冻性较差耐水性和抗冻性较差防火性较好防火性较好隔热性和吸声性良好隔热性和吸声性良好装饰性装饰性 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology建筑石膏的应用u纸面石膏板u装饰石膏板u吸声用穿孔石膏板u石膏艺术制品 School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology石灰的组成与品种u气硬性石灰 粘土杂质含量8%的石灰石热分解物及其水化物：生石灰粉：CaO；熟(消)石灰粉：Ca(O
10、H)2；石灰膏(浆)：Ca(OH)2、H2O；u水硬性石灰 粘土杂质含量8%的石灰石热分解物： CaO、活性Si2O、Al2O3等School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology煅烧煅烧石灰石石灰石或白垩或白垩, ,内含内含CaCOCaCO3 3温度在温度在900900左右时左右时温度过高时温度过高时温度过低时温度过低时正火石灰正火石灰欠火石灰欠火石灰过火石灰过火石灰因煅烧温度过高使粘土杂质因煅烧温度过高使粘土杂质融化并包裹石灰，从而延缓融化并包裹石灰，从而延缓石灰的熟化，导致已硬化的石灰的熟
11、化，导致已硬化的砂浆产生鼓泡、崩裂等现象砂浆产生鼓泡、崩裂等现象碳酸钙没有碳酸钙没有完全分解，降完全分解，降低了生石灰的低了生石灰的产量产量如何解决它的危害？石灰的生产School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology制备工艺与产品石灰石10001200C磨细生石灰粉生石灰水喷淋熟石灰粉(水)化灰池石灰浆浓缩石灰膏陈伏煅烧温度较低，时间较短时 欠火石灰煅烧温度较高，时间较长时 过火石灰减轻或消除过火石灰的危害School of Architectural and Civil Engineerin
12、gAnhui University of Technology水化过程中体积增大1-2.5倍，迅速放出大量热生石灰的熟化生石灰+水熟石灰工程上使用的石灰大都是熟石灰，有时需要使用石灰膏，有时使用熟石灰粉。School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology熟化为石灰膏：将生石灰放入水中，注意水要过量池中透明液体为氢氧化钙饱和溶液，下部沉淀即为熟石灰生石灰要在水中放置两周以上，此过程即为“陈伏”。在这段时间里生石灰会完全和水反应，不会因含有过火石灰造成熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象。School of
13、 Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology将生石灰块分层堆放淋水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。熟化为熟石灰粉：School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology石灰的硬化结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内部发生。School of Architectural and Civil EngineeringAnhui Universi
14、ty of Technology石灰的技术要求School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology可塑性好和保水性好吸湿性好凝结硬化慢Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜石灰的特性和应用生石灰可以用来做干燥剂强度低体积收缩大耐水性差石灰硬化收缩产生的裂缝石灰砂浆墙面因受潮而脱落School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology石灰的应用三合土用作铺筑步道砖的垫层三合土用作铺筑步道砖的垫层三三合合土土桩
15、桩灰灰土土桩桩 配制石灰砂浆、石灰乳 配制石灰土、三合土 生产碳化石灰板 加固含水的软土地基School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technologyu什么是水玻璃？什么是水玻璃？ 碱金属硅酸盐的水溶液：碱金属硅酸盐的水溶液： R2O nSiO2 + H2O 其中其中R=Na、Ku什么是水玻璃的模数？什么是水玻璃的模数？ n: 氧化硅氧化硅SiO2与碱金属氧化物与碱金属氧化物R2O的摩尔比。的摩尔比。u模数对水玻璃性能的影响模数对水玻璃性能的影响 模数越大，粘度与粘结力越大，耐水性越好。模数越大，粘度与
16、粘结力越大，耐水性越好。u水玻璃的制备方法：水玻璃的制备方法： 湿法：湿法： R2OnSiO2 + H2O 水玻璃水玻璃 干法：干法： R2OnSiO2 R2O nSiO2 R2O nSiO2 + H2O 水玻璃水玻璃School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technologyu水玻璃硬化过程水玻璃硬化过程 水玻璃与空气中的水玻璃与空气中的CO2反应，生成无定型的硅酸凝胶，反应，生成无定型的硅酸凝胶，随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成SiO2而硬化。而硬化。u水玻璃的促硬剂：
17、氟硅酸钠水玻璃的促硬剂：氟硅酸钠 其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和SiO2的形成。的形成。u水玻璃的特性水玻璃的特性 良好的胶结能力良好的胶结能力 耐热性好、不燃烧耐热性好、不燃烧 较好的耐酸性能较好的耐酸性能 耐水性和耐碱性差耐水性和耐碱性差School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology水玻璃硬化过程水玻璃硬化过程水玻璃溶液水玻璃溶液 硅酸凝胶硅酸凝胶 二氧化硅玻璃体二氧化硅玻璃体RSiO4-4RRSiO4-4RRRRRH4SiO4H
18、4SiO4H4SiO4H4SiO4RCO3SiO2SiO2SiO2SiO2R2CO3酸 化脱水交联School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technologyu水玻璃在建筑上应用水玻璃在建筑上应用u 配制耐酸混凝土与砂浆配制耐酸混凝土与砂浆u 配制耐热混凝土与砂浆配制耐热混凝土与砂浆u 配制快凝防水剂配制快凝防水剂u 加固地基基础加固地基基础School of Architectural and Civil EngineeringAnhui University of Technology土木工程材料（无机气硬性胶凝材料）谢谢 谢谢 大大 家家 ! !安徽工业大学本科生课程安徽工业大学本科生课程
