建筑材料之气硬性胶凝材料.ppt

4、气硬性胶凝材料 教学目标与要求： 掌握胶凝材料的定义和分类； 掌握石膏的生产、硬化、技术性质与应用； 掌握石灰的生产、石灰的熟化与熟化、技术 性质与应用； 了解水玻璃和菱苦土的应用； 重点： 掌握石膏和石灰的技术性质及应用； 基本概念： 1、什么叫胶凝材料？ 凡在一定条件下，经过在自身的一 系列物理、化学作用后，能将散粒 或块状材料粘结成具有一定强度的整体的材料，统称为胶凝材料。 2、分类： 胶凝材料一般分为 有机胶凝材料 和 无机胶凝材料 。 有机胶凝材料 无机胶凝材料 （ 1）有机胶凝材料 以天然或人工合成的高分子 化合物为基本组分的一类胶凝材料，如 沥青、树 脂和橡胶 等； （ 2）无机胶凝材料 以有机矿物为主要成分，当 其与水拌和后所产生的浆体，经过一系列的物理 化学变化后，产生胶结力而把其他材料胶结成为 一个具有强度的整体。 树脂类； 沥青类； 水硬性胶凝材料 气硬性胶凝材料 无机胶凝材料分为： 气硬性胶凝材料 和 水硬性胶凝材料。 简述气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料的区别？ 答： （ 1）气硬性胶凝材料： 只能在空气中（干燥条 件下）硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如石 灰、石膏、水玻璃和菱苦水； （ 2）水硬性胶凝材料： 既能在空气中（干燥条件下）硬化，又能在水中继 续硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如水泥； 4.1 建筑石膏 石膏胶凝材料是一种 理想的高效节能 材料重点发展 的新型材料； 具有质轻、强度较高、绝热、防火、质地 细腻美观优良的装饰材料； 我国已经探明的 天然石膏 矿储量为 52亿吨 ， 化学石膏 储 量约 100万吨 以上； 易于加工、成品多样各类石膏线； 在美国，目前 80%的住宅 使用石膏板作为内墙和吊顶； 石膏的品种很多，主要有 建筑石膏 、 高强石膏 、 无水石 膏水泥 、 高温煅烧石膏 ； 4.1.1 石膏胶凝材料的生产 （ 1）主要原料： 天然石膏 ，即硬石膏；天然无水石膏（ ，即软石膏；天然二水石膏（ ) )2. 4 24 C a S O OHC a S O （ 2）主要成分： 建筑石膏是指由二水石膏（ CaSO4.2H2O) 经过 加工 而成的 半水石膏 （ CaSO4. H2O） 故又称熟石膏。 2 1 破碎、加热和磨细 （ 3）石膏的分类： 天然二水石膏在加热过程中，随着 加热温度 和 加热方式 的不同，可以得到不同性质的石膏产品。 （ 1）建筑石膏 （ 2）高强石膏 （ 3）可溶性硬石膏 （ 4）不溶性硬石膏 （ 5）高温煅烧石膏 OHC a S OOHOHC a S O 24224 221121 反应式： 4.1.2 建筑石膏的凝结硬化 这个过程实为 型半水石膏重新水化放热生 成二水石膏的化合反应过程。 4.1.3 建筑石膏的技术要求 （ 1）性质： 颜色为白色； 密度： 2.62.75g/cm3; 堆积密度：约为 800-1100kg/m3 （ 2）等级标准： 石膏等级标准； （ 3）石膏产品的标记： 4.1.4建筑石膏的特性： 1）凝结硬化快： 在常温下一般几分钟（ 6分钟）即可初凝， 30分钟内 终 凝，约一周时间可完全硬化； 2）孔隙率大，体积密度小： 轻质、隔热、吸声性好；但是强度低、吸水率大； 3）具有一定的调温调湿性 4）微膨胀性： 石膏硬化过程中体积略有膨胀，因此，浇注成型时可 以 得到尺寸精确、表面光滑致密的构件，或装饰图案； 干 燥时不产生收缩裂缝。 5）防火性好： 建筑石膏硬化后的主要成分为 CaSO4.2H2O 遇火时，其中的结晶水脱出能吸收热量 , 而 且生成的无水石膏是良好的热绝缘体。 6） 耐水性、抗冻性差： 软化系数为 0.20.3，不宜用于室外。 分析讨论： 其原因有两个方面，可有针对性地解决。 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 工程实例分析 石膏饰条粘贴失效 现象： 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 。 与普通水泥砂浆比较 ,粉刷石膏的特点 : 1，黏结力强 ,不易脱落 ; 2，具有呼吸功能 ,可调节室内空气湿度 ; 3，无毒无味 ,其配料注重健康环保 ; 4，凝结度快 ,体质轻 ,减少了楼层重量 ; 5， 为新型的绿色生态建材 ,防火性能良好 ; 6，施工工序简便 ,落地灰少 ,操作快捷。 4.1.5.1： 室内抹灰及粉刷 特别适用于砼顶板、加气砼墙面各种保温材料的表面抹灰。 4.1.5 建筑石膏的应用 4.1.5.2 制作石膏制品 建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等 . 主要有纸面石膏板、石膏空心条板、石膏装饰板、 纤维石膏板等； （如下图的石膏板造型天花） 石灰广泛应用于建筑工程中； 优点 ： 原材料丰富，分布广；生产工 艺简单，成本低 4.2.1生石灰的生产： 主要原料是 天然岩石 （以碳酸钙为主 要原料），常用的有石灰石，白云石 等； 210009003 )( COC a OC a C O C 生石灰 4.2 石 灰 生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或 窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内 核，这种石灰称为 “欠火石灰” 。 第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰 表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰 黑色，这种石灰称为 “过火石灰” 。过火石灰表面常被粘 土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已 经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起 隆起鼓包和开裂。 4.2.2 石灰的熟化 生石灰（ CaO)加水生成 Ca(OH)2过程，称为 石灰的 熟化 或 消解 过程。 热量 体积膨胀 开裂或裂缝等 思 考 工地上使用石灰时，为什么要先进行熟化处理？ m o lKJOHCaOHC a O /9.64)( 22 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”。 “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。 4.2.3 石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个 同时进行的过程来完成的： （）结晶作用： 游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐 从饱和溶液中结晶。 （）碳化作用： 氢氧化钙与空气中的二氧化碳 化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发： OHnC a C OOnHCOOHCa 23222 )1()( 碳化 4.2.4.1按石灰氧化镁（ MgO)的含量分类： 钙质石灰 氧化镁（ MgO)含量 5%; 钙质消石灰粉 氧化镁（ MgO)含量 5%; 镁质消石灰粉 氧化镁（ MgO)含量 5%; 白云石质消石灰粉 氧化镁（ MgO)含量 5%; 4.2.4 石灰的品种及技术指标 4.2.4.2 按成品加工方法不同分类： 块灰： 即由天然岩石原料煅烧而得到的产品 ,主要成分是 CaO； 磨细生石灰粉 ： 把块状生水灰磨细而得到的粉末材料，主要成分为 Cao 消水灰粉 ： 将生石灰加适量的水熟化而得到的粉末，也叫熟水灰； Ca(OH)2; 石灰膏： 由消石灰和水组成的具有一定稠度的膏状物，主要成分 Ca(OH)2+水 石灰乳 4.2.5 石灰的特性 1）可塑性和保水性； 2）吸湿性强； （对比：与建筑石膏相同） 3）凝结硬化慢，强度低； （对比：建筑石膏硬化快） 4）体积收缩率大； （对比：建筑石膏是微膨胀性） ）耐水性差 。 （ 1）石灰乳和石灰砂浆 A）石灰乳： 将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的 水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用 于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也 用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、 粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙 或明矾，可减少涂层粉化现象。 B）石灰砂浆： 是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用 途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。 4.2.6 石灰的应用 （ 2）石灰土（灰土）和三合土 如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰 土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰 或炉灰、级配碎石）等 石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土 或石灰与工业废料的混合料，加适量的水充分拌合后， 经碾压或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工 业废料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，适于在潮湿环境中使用。 （ 3）灰砂砖和硅酸盐制品 石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合 均匀，加水搅拌 , 经压振或压制，形成 硅酸盐制品。为使其获早期强度，往 往采用高温高压养护或蒸压，使石灰 与硅铝质材料反应速度显著加快，使 制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、 硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。 4.2.7 石灰的储存 （ 1） 防潮 （与空气中的 CO2发 生反应） （ 2） 防火 （硬化时产生大量 的 热量 ） 例题 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。 4.3 镁质胶凝材料 主要成分： MgO 白色或黄色粉末； 4.3.1 镁质胶凝材料的生产： 4.3.2 菱苦土的水化硬化 Mg(OH)2结构疏松，胶凝性差； 一般采用氯化镁 （ MgCl2.6H2O)液体来拌和，拌和后凝结速度快， 硬化强度高 。 4.3.3 菱苦土的应用 地板： 保温性，无噪声，耐磨，是民 用建筑和纺织车间的地板材料； 内墙、天花板和隔墙 ； 一般用于 机械设备的 包装构件 ，可节 约大量的木材； 耐水性差 ，不宜使用于易受潮的部位； 4.4 水 玻 璃 4.4.1 水玻璃的组成 水玻璃是 碱金属氧化物 和 二氧化硅 结合而成的能够溶解 于水的一种硅酸盐材料 最常用的碱金属氧化物 ： Na2O, K2O 最常用的水玻璃 ： 硅酸钠 ： Na2O.nSiO2 硅酸钾 : K2O.nSiO2等 其中 n称为水玻璃的模数， n=1.53.5 4.4.2 水玻璃的硬化 32222222 CONaOmHnS i OOmHCOnS i OONa 4.4.3 水玻璃的性质 （ 1）粘结力强 （ 2）耐酸能力强 （ 3）耐热性好 4.4.4 水玻璃的应用 （）用作涂料： 涂刷材料表面直接将液体水玻璃涂刷在 建筑物表面，或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等 多孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均 得到提高。 这是因为水玻璃与材料中的 a（ OH） 2反应生成硅酸 钙凝胶，填充了材料间孔隙。 （ 2）配制防水剂： 以水玻璃为基料，配制防水剂。例如：四矾防水 剂是以蓝矾 (硫酸铜 )、明矾（钾铝矾）、红矾（重 铬酸钾）和紫矾（铬矾）各份，溶于 60份的沸水 中，降温至 ，投入 400份水玻璃溶液中，搅 拌均匀而成的。这种防水剂可以在 1min内凝结 , 适 用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。 （ 3）加固土壤 将模数为 .的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金 属管交替向地层压入，两种溶液发生化学反应，可析出 吸水膨胀的硅酸胶体，包裹土壤颗粒并填充其空隙，阻 止水分渗透并使土壤固结。用这种方法加固的砂土，抗 压强度可达。 ( 4 ) 配制水玻璃砂浆。 将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一定比例配合成砂浆 , 可用于修补墙体裂缝。 （）配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热混凝土 用水玻璃作为胶凝材料，选择耐酸骨料，可配 制满足耐酸工程要求的耐酸砂浆、耐酸混凝土。选 择不同的耐热骨料，可配制不同耐热度的水玻璃耐 热混凝土。 练习题： 1石灰的特性有：可塑性 _、硬化速度 _、 硬化时体积 _和耐水性 _等。 2建筑石膏具有以下特性：凝结硬化 _、孔隙率 _、强度 _凝结硬化时体积 _、防火 性能 _等。 3石灰膏在储灰坑中陈伏的主要目的是 _。 A、充分熟化 B、 增加产浆量 C、 减少收缩 D、降低发热量 4石灰是在 _中硬化的。 A、干燥空气 B、 水蒸气 C水 D、与空气隔绝的环境 思考题： 1、气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料有何区别 2、建筑石膏是如何生产的？其主要化学成分是 什么？ 3、石膏制品有哪些特点？建筑石膏可用于哪些 方面？ 4、什么是欠烧石灰和过烧石灰？各有何特点？ 5、何谓陈伏，石灰在使用前为什么要进行陈伏？ 本章结束 谢谢！