大工13秋《建筑材料》辅导资料三

建筑材料辅导资料三主 题：第二章 气硬性无机胶凝材料学习时间：2013年10月14日10月20日内 容：这周我们将学习本门课的第二章气硬性无机胶凝材料。希望通过下面的内容能使同学们掌握胶凝材料的相关知识。一、学习要求1、了解胶凝材料的概念及其分类，气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的概念、特点及其主要代表材料；2、了解石膏的生产与品种。掌握建筑石膏的水化、凝结、硬化过程；建筑石膏的质量要求；建筑石膏的应用及产品特点。重点掌握建筑石膏的特性；3、掌握石灰的原料与生产对石灰质量的影响，过火石灰与欠火石灰的概念。掌握石灰熟化与硬化的概念，两种熟化和使用形式，干燥硬化与碳化的概念。理解石灰浆体硬化慢、强度低、不耐水的结论。重点掌握石灰的特性及其原因；石灰的质量要求，石灰的分类；建筑石灰、生石灰粉、消石灰粉的技术要求与等级。掌握石灰主要的应用；重点掌握内容：1重点：石膏、石灰的生产、凝结硬化。2难点：石膏、石灰的技术性质及应用。二、主要内容（一）前言通过物理化学作用，能将浆体变成坚固的石块体、并能将散粒材料（如砂子、石子）或块状材料（如砖和石块等）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。沥青及各种天然或人造树脂属于有机胶凝材料。无机胶凝材料按其硬化条件分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。（1）气硬性胶凝材料，只能在空气中硬化并保持或继续发展其强度，如石灰、石膏、水玻璃和镁质胶凝材料等。（2）水硬性胶凝材料，既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化并保持或继续发展其强度，如水泥等。水硬性胶凝材料既适用于地上干燥环境、也适用于地下潮湿或水中环境。气硬性胶凝材料只适用于干燥环境、不宜用于潮湿环境，更不能用于水中。（二）石灰1、制备与分类（1）石灰的原料与制备生石灰的原料：以碳酸钙()为主要成分的天然岩石，最常用的是石灰石、白云质石灰石。 制备工艺：煅烧 分解温度一般是900左右。但为加速分解，容内燃烧温度常控制在10001100。由于原料的致密程度，块形大小和杂质含量不同以及燃烧温度的不均匀，生产过程常出现欠火石灰或过火石灰。欠火石灰的产生主要是窖温不均匀，石灰石或白云石尚未分解而得到的石灰。过火石灰的产生主要是窖温过高，原料中和等的玻化现象而得到难以水化的石灰。欠火石灰和过火石灰部属石灰的废品，特别是过火石灰水化速度缓慢，会使硬化的灰浆或石灰制品产生局部膨胀而引起崩裂或隆起，影响工程质量。图1 石灰窑模型图解（2）石灰的分类按使用性质分类：主要有气硬性石灰和水硬性石灰两种。粘土质杂质含量小于8的原料经煅烧而得到的是气硬性石灰；否则是水硬性石灰。按含镁量分类。按加工方式分类：石灰石或白云石经煅烧得到白色或灰白色的块状成品即是生石灰，亦称块灰。经磨细后称磨细灰，要求4900筛余小于15。生石灰加水得到氢氧化钙称为熟石灰。如熟石灰中含(3-4)称石灰浆，亦称石灰膏。而15溶有0.3的的透明液体称为石灰水。2、水化熟化和硬化（1）石灰的熟化（消化）生石灰转化为熟石灰的过程称为石灰的熟化。熟化特点：熟化过程是剧烈的放热反应；同时伴有显著的体积膨胀（体积增大1-2.5倍）。陈伏为防止熟石灰中过火石灰颗粒的危害，石灰浆应在熟化池中静置14d以上，称为“陈伏”。陈伏时石灰浆表面应保持一层水，以防止石灰膏碳化（即石灰膏与二氧化碳发生反应生成的过程）。 方法：生石灰在化灰池中化浆后，通过筛网流入储浆池，沉淀后除去上层水份（变为石灰膏）。 “陈伏”的目的：使石灰颗粒（特别是过火石灰）充分熟化；沉淀欠火、过火颗粒。图2 化灰池1化灰池 2储灰坑（2）石灰的硬化干燥：水分蒸发； 结晶：溶液过饱和而析晶； 碳化：潮湿状态下与空气中的反应生成碳酸钙结晶。3、石灰的技术性质（1）良好的保水性、可塑性； （2）耐水性差：潮湿环境有水存在，不易硬化；硬化后结晶可溶于水； （3）体积收缩性大；常掺纸筋、麻刀、砂等；（4）硬化缓慢、强度低：0.2-0.5MPa。4、建筑石灰的应用（1）制作石灰乳涂料石灰乳由消石灰粉或消石灰浆掺大量水调制而成。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。（2）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。（3）拌制石灰土和石灰三合土消石灰粉与粘土的拌合物，称为石灰土，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地基、路面和地面的垫层。（4）生产硅酸盐制品磨细生石灰（或消石灰粉）和砂（或粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉渣）等硅质材料加水拌和，经过成型、蒸养或蒸压处理等工序而成的建筑材料，统称为硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等。（三）石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。石膏具有许多优异的建筑性能，既是种古老建筑材料，也是一种有发展的新型材料。可用于围护材料和功能材料。1、原料和制备（1）原料（2）石膏胶凝材料制备加热和磨细 加热的温度达6070，二水石膏开脱水。 当加热到107170时，脱水激烈，水分迅速蒸发，分解为型半水石膏（建筑石膏）。 当二水石膏用密闭的蒸压锅蒸炼(1.3大气压，125)，所得的成品称为型半水石膏。（由于型半水石膏的硬化浆体的强度较高，亦称为高强石膏）。（3）石膏的分类二水石膏()；半水石膏(、)；（分别叫高强度石膏和建筑石膏） 可溶性硬石膏，亦称型石膏，含有(0.06-0.11个)结晶水； 无水石膏 ()，又称硬石膏。2、建筑石膏的水化凝结和硬化（1）石膏水化：将半水石膏与适量的水拌合后变成为二水石膏的过程。 凝结：开始时的水化物是一种可塑性浆体，逐渐变稠失去可塑性，但尚无强度。 硬化：以后迅速产生强度，并发展成为坚硬的固体。 （2）凝结硬化过程解释建筑石膏拌水后形成流动的可塑性胶凝体。 由于二水石膏在常温下的溶解度仅为半水石膏溶解度的1/5二水石膏胶体微粒将从溶液中析出。 浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，可塑性也开始下降，称为石膏的初凝。随着水分蒸发和水化的继续进行，微粒间摩擦力和粘结力逐渐增大，浆体完全失去可塑性，开始产生结构强度，则称为终凝。随着晶体颗粒不断长大、连生、交错，使浆体逐渐变硬产生强度，即为硬化。 3、建筑石膏的技术性质（1）多孔性：理论上需水量18.6%，通常需加水60%80%，孔隙率40%60% （2）吸湿性强、耐水性差、抗冻性差 （3）耐火性好 （4）可装饰性 （5）可加工性 （6）微膨胀性4、建筑石膏应用（1）粉刷石膏（2）建筑石膏制品：装饰线、砌块、墙板等（3）水泥缓凝剂、混凝土膨胀剂（4）艺术品：雕塑等三、典型习题（一） 填空题1、无机胶凝材料按其硬化条件分为 和 。答案：气硬性胶凝材料，水硬性胶凝材料。2、 转化为 的过程称为石灰的熟化。熟化过程是剧烈的 ；同时伴有显著的 。答案：生石灰，熟石灰，放热反应，体积膨胀。3、石膏水化是指将 与适量的 拌合后变成为 的过程。答案：半水石膏，水，二水石膏。（二） 简答题1、建筑上使用石灰为什么一定要预先进行熟化陈伏？磨细生石灰为什么可以不经过陈伏而直接使用？答：过火石灰水化缓慢，会使硬化的灰浆或石灰制品产生局部膨胀而引起崩裂或隆起。为了消除过火石灰的危害，石灰在使用前要先进行熟化陈伏。而石灰在粉磨过程中表面积大大增加，与水熟化反应速度加快，几乎可以同步熟化，而且又均匀地分散在生石灰粉中，不至于引起过火石灰的危害。因此不需经过陈伏而直接使用。