CDP--2无机气硬性胶凝材料

单击此处编辑母版标题样式,Civil Engineering Materials,School of Architectural and Civil Engineering,Anhui University of Technology,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,土木工程材料,（无机气硬性胶凝材料）,陈德鹏,安徽工业大学本科生课程,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,胶凝材料,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。,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,materials,胶,凝,材,料,有机胶凝材料（树脂、沥青等）,无机胶凝材料,水硬性胶凝材料（水泥）,气硬性胶凝材料（石灰、石膏）,本书的重点,二者有何区别,胶凝材料分类,气硬性与水硬性胶凝材料的特点,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！,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能！,石膏的组成与结构,石膏的矿物组成,：,CaSO,4,xH,2,O,X,为结晶水,H,2,O,x,0,，硬石膏,(,无水石膏,),x,0.5,，熟石膏,(,半水石膏,),x,2,，生石膏,(,二水石膏,),石膏胶凝材料的组成,：,CaSO,4,0.5H,2,O,或,CaSO,4,。,石膏是晶体结构,二水石膏晶体形貌,半水石膏晶体形貌,CaSO,4,2H,2,O,石膏的生产,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,),生产工艺与产品的组成,CaSO,4,2H,2,O,120180,C,干燥空气,125180,C,水蒸气,-CaSO,4,0.5H,2,O,-CaSO,4,0.5H,2,O,-CaSO,4,(),可溶,-CaSO,4,(),可溶,200360,C,200360,C,400800,C,400800,C,CaSO,4,(),不溶,8001180,C,CaSO,4,(),不溶,CaO,非密闭煅烧工艺及其产品组成,密闭蒸炼工艺及其产品组成,建筑石膏的凝结硬化,凝结硬化过程中的水化反应：,CaSO,4,0.5H,2,O,1.5H,2,O,CaSO,4,2H,2,O,Q,即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应,凝结硬化机理,“,溶解沉淀理论”,溶解,沉淀,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,2+,、,SO,4,2-,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,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,凝结硬化快,硬化后体积微膨胀性,硬化后孔隙率大，因此其强度较低、表,观密度小、吸声性较强、吸湿性较强、,绝热性好。,耐水性与抗冻性较差,防火性好但耐火性差,建筑石膏的特性,建筑石膏及其制品的性质,建筑石膏的技术要求,(GB/T 9776,2008),：,密度：,2.502.70;,强度：抗折强度,(,等级：,3.0,、,2.0,、,1.6),、抗压强度,;,细度：,0.2mm,方孔筛筛余,10%;,凝结时间：初凝（,3min,）、终凝时间（,30min,）,;,石膏硬化体及制品的特性,：,表观密度较小：,1.0,孔隙率较大,强度较低,耐水性和抗冻性较差,防火性较好,隔热性和吸声性良好,装饰性,建筑石膏的应用,室内抹灰及粉刷,纸面石膏板,装饰石膏板,吸声用穿孔石膏板,石膏艺术制品,石灰的组成与品种,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(OH),2,；,石灰膏,(,浆,),：,Ca(OH),2,、,H,2,O,；,水硬性石灰,粘土杂质含量,8%,的石灰石热分解物：,CaO,、活性,Si,2,O,、,Al,2,O,3,等,煅烧,石灰石,或白垩,内含,CaCO,3,温度在,900,左右时,温度过高时,温度过低时,正火石灰,欠火石灰,过火石灰,因煅烧温度过高使粘土杂质,融化并包裹石灰，从而延缓,石灰的熟化，导致已硬化的,砂浆产生鼓泡、崩裂等现象,碳酸钙没有,完全分解，降,低了生石灰的,产量,如何解决它的危害？,石灰的生产,制备工艺与产品,石灰石,1000,1200,C,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,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。,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。,熟化为熟石灰粉：,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,。,为何生石灰加水马,上配制砂浆可能出,现膨胀性裂缝？,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。,古代的石灰浆强度很,高，是否说明,古代,的,石灰质量,优于,现代,？,石灰的技术要求,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,石灰的应用,三合土用作铺筑步道砖的垫层,三合土桩,灰,土,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,什么是水玻璃？,碱金属硅酸盐的水溶液：,R,2,O nSiO,2,+H,2,O,其中,R=Na,、,K,什么是水玻璃的模数？,n:,氧化硅,SiO,2,与碱金属氧化物,R,2,O,的摩尔比。,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。,水玻璃的制备方法：,湿法：,R,2,O,nSiO,2,+H,2,O,水玻璃,干法：,R,2,O,nSiO,2,R,2,O nSiO,2,R,2,O nSiO,2,+H,2,O,水玻璃,水玻璃硬化过程,水玻璃与空气中的,CO,2,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,SiO,2,而硬化。,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,SiO,2,的形成。,水玻璃的特性,良好的胶结能力 耐热性好、不燃烧,较好的耐酸性能 耐水性和耐碱性差,水玻璃硬化过程,水玻璃溶液 硅酸凝胶 二氧化硅玻璃体,R,SiO,4,-4,R,R,SiO,4,-4,R,R,R,R,R,H,4,SiO,4,H,4,SiO,4,H,4,SiO,4,H,4,SiO,4,R,CO,3,SiO,2,SiO,2,SiO,2,SiO,2,R,2,CO,3,酸 化,脱水交联,水玻璃在建筑上应用,配制耐酸混凝土与砂浆,配制耐热混凝土与砂浆,配制快凝防水剂,加固地基基础,土木工程材料,（无机气硬性胶凝材料）,陈德鹏,星期一,谢 谢 大 家,!,安徽工业大学本科生课程,