第三章气硬性胶凝材料

第四章第四章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料胶凝材料胶凝材料：能将散粒材料（如砂、石等），块状：能将散粒材料（如砂、石等），块状材料（如砖、石块等）或纤维材料（如玻璃纤维，材料（如砖、石块等）或纤维材料（如玻璃纤维，植物纤维等）粘结成为整体，并经物理化学作用植物纤维等）粘结成为整体，并经物理化学作用后，由液态或半固态变成坚硬的固态状态的材料后，由液态或半固态变成坚硬的固态状态的材料统称为胶凝材料。统称为胶凝材料。胶凝材料的胶凝材料的分类分类胶胶凝凝材材料料有机胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料无机胶凝材料基本成分为天然的或合成的基本成分为天然的或合成的有机有机高分子化合物高分子化合物，如，如沥青沥青、树脂树脂。基本成分为基本成分为无机化合物无机化合物。气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料只能只能在在空气空气中硬化、保中硬化、保持或发展强度如：石膏、持或发展强度如：石膏、石灰、水玻璃等。石灰、水玻璃等。能在空气和水中硬化、能在空气和水中硬化、保持和发展强度。如：保持和发展强度。如：水泥。水泥。 2.2.水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料。 适宜：既适宜于地上，也可用于地下和水中环境。1. 1.气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 指在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料。适合：地上和干燥环境。第一节第一节 石灰石灰 石灰生产简介石灰生产简介石灰的技术要求石灰的技术要求石灰的应用石灰的应用石灰的特性石灰的特性一、石灰生产简介一、石灰生产简介1.生产原理：生产原理：210009003COCaOCaCOC煅烧时间过长或温度过高煅烧时间过长或温度过高过火石灰；过火石灰；温度过低或煅烧时间不足温度过低或煅烧时间不足欠火石灰欠火石灰降低产量。降低产量。 过火石灰过火石灰：灰黑色，表面出现裂纹，有玻璃体的外壳。：灰黑色，表面出现裂纹，有玻璃体的外壳。 含含SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3杂质，块体容重大，熟化慢。杂质，块体容重大，熟化慢。欠火石灰欠火石灰：未分解的石灰石，废品，利用率很低，不能：未分解的石灰石，废品，利用率很低，不能 消化，降低石灰浆的产量。消化，降低石灰浆的产量。正火石灰正火石灰：煅烧正常，质量轻，无裂缝，密度：煅烧正常，质量轻，无裂缝，密度3.1-3.4g/cm3.1-3.4g/cm3 3， 表观密度表观密度800-1000kg/m800-1000kg/m3 3。 当当MgOMgO含量含量5%5%时称为钙质石灰。时称为钙质石灰。 当当MgOMgO含量含量 5%5%时称为镁质石灰。时称为镁质石灰。2.石灰的品种石灰的品种 生石灰（块灰）：生石灰（块灰）：石灰石煅烧而成。石灰石煅烧而成。 生石灰粉（磨细生石灰）生石灰粉（磨细生石灰）:块灰破碎、磨细而成。块灰破碎、磨细而成。消石灰粉（熟石灰）：消石灰粉（熟石灰）：块灰淋水消解而得。块灰淋水消解而得。石灰膏：石灰膏：块灰加入足量的水，淋制熟化而成（膏状）。块灰加入足量的水，淋制熟化而成（膏状）。石灰乳（石灰水）：石灰乳（石灰水）：石灰膏用水冲淡而成（浆液状）。石灰膏用水冲淡而成（浆液状）。自行消解：自行消解：热量促硬化，膨胀促致密；热量促硬化，膨胀促致密；磨细：磨细：过火石灰消解加快，混合均匀；过火石灰消解加快，混合均匀；若条件许可，尽可能采用。若条件许可，尽可能采用。石灰的石灰的“熟化熟化”或或“消化消化”；自身粉化，不需磨细；自身粉化，不需磨细；大量放热，不断搅拌，减少逆反应；大量放热，不断搅拌，减少逆反应；防潮，防火防爆；防潮，防火防爆；体积增大，注意容器匹配；体积增大，注意容器匹配； 二、石灰的技术要求二、石灰的技术要求 1.建筑生石灰建筑生石灰 产品标准：产品标准：建筑生石灰建筑生石灰（JC/T 479-92）钙质生石灰钙质生石灰（MgO5%），镁质生石灰镁质生石灰（MgO5%） 。建筑生石灰的技术指标建筑生石灰的技术指标 项目项目CaO+MgO含量含量 ，（，（%）CO2含量含量 ，（%）未消解残渣含量未消解残渣含量（5mm圆孔筛余）圆孔筛余） ，（%）产浆量产浆量 ，（L/kg）钙质生石灰钙质生石灰 优等品优等品90552.8一等品一等品 857102.3合格品合格品 809152.0镁质生石灰镁质生石灰 优等品优等品85652.8一等品一等品808102.3合格品合格品7510152.0 2.建筑生石灰粉建筑生石灰粉 产品标准：产品标准：建筑生石灰粉建筑生石灰粉（JC/T 480-92）；）；分类：钙质生石灰粉分类：钙质生石灰粉（MgO5%），镁质生石灰粉镁质生石灰粉（MgO5%） 。建筑生石灰粉的技术指标建筑生石灰粉的技术指标 项目项目CaO+MgO含量含量,（%） CO2含量含量,（%）细细度度0.90mm筛的筛余筛的筛余,（%）0.125mm筛的筛余筛的筛余,（%）钙质生石灰钙质生石灰 粉粉优等品优等品8570.27.0一等品一等品8090.512.0合格品合格品70111.518.0镁质生石灰粉镁质生石灰粉 优等品优等品8080.27.0一等品一等品75100.512.0合格品合格品70121.518.0 3.建筑消石灰粉建筑消石灰粉 产品标准：产品标准：建筑消石灰粉建筑消石灰粉（JC/T 481-92）；）；分类：钙质消石灰粉分类：钙质消石灰粉（MgO4%），镁质消石灰粉镁质消石灰粉（4%MgO24%），白云石消石灰粉白云石消石灰粉（24%MgO30%）。建筑消石灰粉的技术指标建筑消石灰粉的技术指标 项目项目CaO+MgO含量含量,（%）游离水游离水（%）体积安定性体积安定性细细度度0.90mm筛的筛余筛的筛余,(%)钙质消石灰钙质消石灰 粉粉优优等等品品700.42合格合格0一一等等品品65合格合格0合合格格品品600.5镁质消石灰粉镁质消石灰粉 优优等等品品65合格合格0一一等等品品60合格合格0合合格格品品550.5白云石消石灰粉白云石消石灰粉优优等等品品65合格合格0一一等等品品60合格合格0合合格格品品550.5 三、石灰的特性三、石灰的特性 1.可塑性和保水性较好。可塑性和保水性较好。高度分散的高度分散的Ca(OH)2胶体表面吸附较厚水膜。胶体表面吸附较厚水膜。2.生石灰水化时生石灰水化时水化热大水化热大，体积增大体积增大（增大（增大1.02.5倍）。倍）。kJOHCaOHCaO9 .64)(22石灰的石灰的“熟化熟化”或或“消消化化” 过火石灰过火石灰：硬化后慢慢水化：硬化后慢慢水化膨胀膨胀局部隆起和开裂局部隆起和开裂需需“预预水化水化”（陈状陈状）二周左右。）二周左右。 陈伏陈伏：为保证石灰完全熟化，石灰必须放入坑中以水覆盖保存：为保证石灰完全熟化，石灰必须放入坑中以水覆盖保存两星期以上，这个过程称为两星期以上，这个过程称为 “陈伏陈伏”。否则，未水化的石灰颗。否则，未水化的石灰颗粒将混砂浆中，在砂浆应用之后熟化，体积膨胀，致使已硬化粒将混砂浆中，在砂浆应用之后熟化，体积膨胀，致使已硬化的砂浆产生的砂浆产生“崩裂崩裂”或或“鼓包鼓包”现象，影响工程质量。现象，影响工程质量。根据根据砌筑砂浆配合比设计规程砌筑砂浆配合比设计规程（JGJ 98-2000）：生石灰：生石灰熟化成石灰膏时，应用孔径不大于熟化成石灰膏时，应用孔径不大于3mm3mm的网过滤，熟化的网过滤，熟化时间不得小于时间不得小于7d；磨细生石灰粉的熟化时间不得小于；磨细生石灰粉的熟化时间不得小于2d。石灰的陈伏石灰的陈伏建筑装饰装修工建筑装饰装修工程质量验收规范程质量验收规范（ GB 50203-2001 ）规定：抹灰用的石灰规定：抹灰用的石灰膏的熟化期不应小于膏的熟化期不应小于15d；罩面用的磨细；罩面用的磨细石灰粉的熟化期不应石灰粉的熟化期不应小于小于3d。 3.硬化缓慢。硬化缓慢。石灰浆的硬化过程：石灰浆的硬化过程：结晶作用。结晶作用。水分蒸发，水分蒸发，Ca(OH)2逐渐结晶析出。逐渐结晶析出。碳化作用。碳化作用。OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(表层以表层以CaCO3为主，内层以为主，内层以Ca(OH)2晶体为主，内部水分脱晶体为主，内部水分脱出缓慢，因而石灰出缓慢，因而石灰凝结硬化缓慢凝结硬化缓慢。 4.硬化时体积收缩大。硬化时体积收缩大。 游离水分游离水分蒸发蒸发所致。所致。除调成除调成石灰乳石灰乳做做薄层粉刷薄层粉刷外，外，不宜单独使用不宜单独使用。施工时常加入施工时常加入骨料骨料或纤维材料（如或纤维材料（如麻刀、纸筋麻刀、纸筋）。）。 6.耐水性差。耐水性差。大部分尚未碳化的大部分尚未碳化的Ca(OH)2易溶于水易溶于水所制。所制。 石灰不宜用于石灰不宜用于潮湿环境潮湿环境。7.吸湿性强，是传统的干燥剂。吸湿性强，是传统的干燥剂。5.硬化后强度低。硬化后强度低。生石灰消化生石灰消化理论需水量理论需水量32.13%，实际消化用水量很大实际消化用水量很大，多，多余水分在硬化后余水分在硬化后蒸发留下大量孔隙蒸发留下大量孔隙。 1:3石灰砂浆石灰砂浆28d抗压强度只有抗压强度只有0.20.5MPa。 四、石灰的应用四、石灰的应用品种品种生石灰生石灰生石灰粉生石灰粉（磨细生（磨细生石灰粉）石灰粉）消石灰粉消石灰粉石灰膏石灰膏石灰乳石灰乳适用范围适用范围配置石灰膏；磨细成生石灰粉。配置石灰膏；磨细成生石灰粉。调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆；配置无熟料水泥（石灰矿渣水调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆；配置无熟料水泥（石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等）；制作硅酸盐制品泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等）；制作硅酸盐制品（如灰砂砖等）；制作碳化制品（如碳化石灰空心板）；石灰（如灰砂砖等）；制作碳化制品（如碳化石灰空心板）；石灰土土（灰土）（灰土）和和三合土三合土 。制作硅酸盐制品；石灰土和三合土制作硅酸盐制品；石灰土和三合土 。调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆；稀释成石灰乳（石灰水）涂料。调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆；稀释成石灰乳（石灰水）涂料。 用于内墙和平顶刷白抹面砂浆。用于内墙和平顶刷白抹面砂浆。 第二节第二节 建筑石膏建筑石膏一、建筑石膏的原料与生产：一、建筑石膏的原料与生产：（一）建筑石膏的原料（一）建筑石膏的原料1、天然二水石膏天然二水石膏 CaSO4.2H2O(生石膏） 一等 含量95% 二等 9485% 三等 8475% 四等 7465% 五等 6455%2、化工石膏、化工石膏：含有二水硫酸钙或CaSO4.2H2O和CaSO4的混合物。天然二水石膏天然二水石膏 （二）建筑石膏的生产（二）建筑石膏的生产 建筑石膏是以建筑石膏是以型半水石膏为主要成分，不加任何外型半水石膏为主要成分，不加任何外加剂的白色粉状胶结料。由天然二水石膏经低温煅烧、加剂的白色粉状胶结料。由天然二水石膏经低温煅烧、脱水、磨细而成。脱水、磨细而成。OHOHCaSOCOHCaSOo224242112117010721.在在 系统中公认的石膏相有系统中公认的石膏相有5种形态、种形态、7个变种。个变种。OHCaSO24OHCaSO242OHCaSO2421、二水石膏二水石膏型与型与型半水石膏型半水石膏与与型硬石膏型硬石膏型硬膏石型硬膏石型硬石膏型硬石膏、4CaSO4CaSO4CaSO，只在，只在1180以上才存在。以上才存在。OHCaSO2421为为建筑石膏建筑石膏，又称，又称熟石膏熟石膏。 OHCaSO2421为为高强石膏高强石膏。 2.石膏的脱水转变图石膏的脱水转变图 试验室理想条件试验室理想条件高温脱水高温脱水难溶或者不溶难溶或者不溶 工业生产条件工业生产条件 二、石膏的技术要求二、石膏的技术要求产品标准：产品标准：建筑石膏建筑石膏（GB 9776-88），分为优等品、一等品和合格品。分为优等品、一等品和合格品。建筑石膏技术指标建筑石膏技术指标技术指标技术指标抗折强度抗折强度，MPa，抗压强度抗压强度，MPa， 细度细度（0.2mm方孔筛筛余，方孔筛筛余，%），）， 凝结时间凝结时间 优等品优等品 2.54.95.0初凝时间初凝时间6min；终凝时间；终凝时间30min。 一等品一等品 2.13.910.0合格品合格品 1.82.915.0 1.凝结硬化快凝结硬化快。常温下完全水化的时间为常温下完全水化的时间为515min，终凝时间不超过终凝时间不超过30min，7d左右完全硬化。左右完全硬化。三、建筑石膏的特性三、建筑石膏的特性凝结硬化原理：凝结硬化原理： OHCaSOOHOHCaSO24224221121OHCaSO242 的的溶解度溶解度很小，约很小，约半水石膏半水石膏的的1/5，很快，很快达到饱和析出晶体，晶体达到饱和析出晶体，晶体长大长大、连生连生、交错交错，并产生，并产生强度。强度。 建筑石膏凝结硬化示意图建筑石膏凝结硬化示意图石膏缓凝剂：石膏缓凝剂：硼砂硼砂、酒石酸钾钠酒石酸钾钠、柠檬酸柠檬酸、聚乙烯醇聚乙烯醇、石灰石灰活化动物骨胶或皮胶活化动物骨胶或皮胶等。等。作用：作用：降低半水石膏的降低半水石膏的溶解度溶解度和和溶解速度溶解速度。1半水石膏；半水石膏；2二水石膏胶粒；二水石膏胶粒；3二水石膏晶体；二水石膏晶体；4交错的晶体交错的晶体 胶化胶化 结晶开始结晶开始 结晶长大与交错结晶长大与交错 2.硬化时硬化时体积微膨胀体积微膨胀膨胀率约为膨胀率约为1%；注模后能真实反映注模后能真实反映模子的细致纹理；模子的细致纹理；石膏制品表面光滑石膏制品表面光滑饱满、棱角清晰，表饱满、棱角清晰，表面洁白细腻，适用于面洁白细腻，适用于浇注各种浇注各种建筑花饰和建筑花饰和雕塑雕塑；干燥时不开裂干燥时不开裂。 5.防火性好防火性好石膏制品遇火时，二水石膏的结晶水石膏制品遇火时，二水石膏的结晶水蒸发蒸发，吸收热量，并，吸收热量，并在表面形成在表面形成蒸汽幕蒸汽幕和和脱水物隔热层脱水物隔热层。不宜长期靠近不宜长期靠近65以上高温的部位，以免以上高温的部位，以免脱水分解脱水分解。 3.孔隙率大，表观密度小，强度低孔隙率大，表观密度小，强度低。半水石膏水化，半水石膏水化，理论需水量理论需水量18.6%，实际加水量实际加水量约为约为6080%，多余水分硬化后蒸发，留下孔隙。多余水分硬化后蒸发，留下孔隙。 4.隔热、吸声性良好。隔热、吸声性良好。孔隙率高，且为微细的毛细孔。孔隙率高，且为微细的毛细孔。 7.耐水性和抗冻性差。耐水性和抗冻性差。潮湿条件潮湿条件晶粒间的晶粒间的结合力减弱结合力减弱，强度下降；，强度下降；水中浸泡水中浸泡水化物二水石膏晶体逐渐水化物二水石膏晶体逐渐溶解溶解而破坏；而破坏；吸水受冻吸水受冻空隙中水分会空隙中水分会结冰膨胀结冰膨胀破坏。破坏。提高石膏耐水性提高石膏耐水性加入加入水硬性材料水硬性材料，如水泥、矿渣。，如水泥、矿渣。加入水溶性加入水溶性树脂氨基树脂氨基、密胺密胺、聚乙烯醇聚乙烯醇等等加入有机乳液，如沥青、石蜡加入有机乳液，如沥青、石蜡6.具有一定的调温调湿性。具有一定的调温调湿性。热容量大热容量大，吸湿性强吸湿性强，可以保持室内，可以保持室内“小气候小气候”均衡状态。均衡状态。8.加工性能好。加工性能好。可锯，可刨，可钉，可打眼。可锯，可刨，可钉，可打眼。 四、建筑石膏的应用四、建筑石膏的应用1.制备制备粉刷石膏粉刷石膏。2.石膏砂浆石膏砂浆。抹灰；抹灰；3.建筑石膏制品建筑石膏制品。如石膏墙板、石膏砌块；如石膏墙板、石膏砌块；4.艺术装饰石膏艺术装饰石膏。如装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品；如装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品； 第三节第三节 水玻璃水玻璃 概述概述水玻璃的生产水玻璃的生产水玻璃的应用水玻璃的应用水玻璃的特性水玻璃的特性概述概述水玻璃水玻璃俗称俗称泡花碱泡花碱，化学通式为化学通式为 ，其中，其中，n 是二氧是二氧化硅与碱金属氧化物之间的摩尔比，为水玻璃的化硅与碱金属氧化物之间的摩尔比，为水玻璃的模数模数，一般，一般在在1.53.5之间。之间。 22nSiOOR l n为为1时能溶解于常温的水中，时能溶解于常温的水中，n加大只能在热水加大只能在热水中溶解，当中溶解，当n大于大于3时，要在时，要在4个大气压以上的蒸汽中个大气压以上的蒸汽中才能溶解。才能溶解。l 低模数水玻璃的晶体组分较多，粘结能力较差，低模数水玻璃的晶体组分较多，粘结能力较差，模数提高时，胶体组分相对增多，粘结能力随之增模数提高时，胶体组分相对增多，粘结能力随之增大。大。l 同一模数的液体水玻璃，其浓度愈稠，则比重同一模数的液体水玻璃，其浓度愈稠，则比重愈大，粘结力愈强。在液体水玻璃中加入尿素，在愈大，粘结力愈强。在液体水玻璃中加入尿素，在不改变其粘度的情况下可提高粘结力不改变其粘度的情况下可提高粘结力25左右。左右。按碱金属氧化物，分为按碱金属氧化物，分为钠水玻璃钠水玻璃、钾水玻璃钾水玻璃和和钾钠水钾钠水玻璃玻璃。最常用的是最常用的是硅酸钠水玻璃硅酸钠水玻璃Na2OnSi02，还有，还有硅酸钾水玻璃硅酸钾水玻璃K20nSiO2等。等。按含水程度的不同，分为以下三类：按含水程度的不同，分为以下三类：块状或粉状水玻璃。溶解度块状或粉状水玻璃。溶解度很小，尤其是高模数的很小，尤其是高模数的水玻璃；水玻璃；含有化合水的固体水玻璃或水合水玻璃。含有化合水的固体水玻璃或水合水玻璃。溶解度提溶解度提高。高。块状水玻璃的水溶液块状水玻璃的水溶液，即，即液体水玻璃。液体水玻璃。 我国目前最常用的仍然是我国目前最常用的仍然是液体钠水玻璃液体钠水玻璃，简称，简称水玻璃水玻璃。一、水玻璃的生产一、水玻璃的生产湿法：湿法：将磨细的将磨细的石英砂石英砂和和苛性钠苛性钠溶液在溶液在压蒸锅压蒸锅（2.061053.09105Pa）内用内用蒸气蒸气加热，并搅拌，加热，并搅拌，使之直接反应而成使之直接反应而成液体水玻璃液体水玻璃。干法：干法：将将石英砂石英砂和和碳酸钠碳酸钠磨细拌匀，在熔炉内于磨细拌匀，在熔炉内于13001400温度下熔化，生成固体水玻璃，再将它温度下熔化，生成固体水玻璃，再将它装进蒸压釜内，通入蒸汽装进蒸压釜内，通入蒸汽熔（溶）熔（溶）化后，即制成液体化后，即制成液体水玻璃。水玻璃。 vNa2CO3+nSiO2- Na2O nSiO2+CO2（气体）1.在空气中在空气中凝结硬化凝结硬化情况情况OmHnSiOCONaOmHCOnSiOONa22322222（无定形硅胶）（无定形硅胶） 空气中空气中CO2浓度低，反应较慢，提高反应速度，可将水玻璃浓度低，反应较慢，提高反应速度，可将水玻璃加热或加入加热或加入氟硅酸钠氟硅酸钠 促硬剂促硬剂。 62SiFNa OmHSiOnNaFOmHSiFNanSiOONa2226222) 12(6)(2二、水玻璃的特性二、水玻璃的特性 3.耐酸（不耐碱）：耐酸（不耐碱）：SiO2在强氧化性酸中化学稳定性高。在强氧化性酸中化学稳定性高。4.耐热：耐热：水玻璃不燃烧，在高温下不分解。水玻璃不燃烧，在高温下不分解。5.防水：防水：水玻璃硬化时析出的硅胶能堵塞材料的毛细孔隙。水玻璃硬化时析出的硅胶能堵塞材料的毛细孔隙。2.良好的良好的粘结性能粘结性能。模数越大模数越大，粘结能力越强粘结能力越强；模数相同，则模数相同，则浓度越高浓度越高，粘结力越强粘结力越强；加入加入尿素尿素，粘度不变，粘结力提高，粘度不变，粘结力提高25%左右。左右。 三、水玻璃的应用三、水玻璃的应用涂刷在建材表面；涂刷在建材表面；配制配制耐酸浆体耐酸浆体、耐酸砂浆耐酸砂浆和和耐酸混凝土耐酸混凝土； 配制配制耐热砂浆耐热砂浆和和耐热混凝土；耐热混凝土；土壤加固；土壤加固；配制配制快凝防水剂快凝防水剂。本章结束！本章结束！