第3章 氣硬性膠凝材料.ppt

1、第三章 氣硬性膠凝材料,2/50,概 述,1、膠凝材料的定義 2、 膠凝材料的分類(lèi) 3、本章教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)要求 4、學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn),3/50,1、膠凝材料的定義,凡能經(jīng)過(guò)自身的物理化學(xué)作用, 在由可塑漿體變成堅(jiān)硬石狀體的過(guò)程中，能把散?；驂K狀物料膠結(jié)成一個(gè)整體，且有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料，統(tǒng)稱(chēng)為膠凝材料 (Cementitious Materials),4/50,2. 膠凝材料的分類(lèi),膠凝材料,有機(jī)膠凝材料（如瀝青和各種樹(shù)脂）,無(wú)機(jī)膠凝材料,氣硬性膠凝材料 （Non-Hydraulic) （只能在空氣中硬化, 并保持或繼續(xù)提高強(qiáng)度的膠凝材料，如石膏、石灰、水玻璃等）,水硬性膠凝材料（Hydraul

2、ic） （在拌水后不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化, 保持并繼續(xù)提高強(qiáng)度的膠凝材料，如各種水泥）,5/50,3. 本章教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)要求,教學(xué)內(nèi)容 本章主要介紹下列幾種氣硬性膠凝材料的特性、技術(shù)性質(zhì)要求和應(yīng)用： 石 灰 ( Lime ) 石膏 ( Plaster ) 水玻璃 (Water Glass) 鎂質(zhì)膠凝材料 ( Sorel Cement ) 學(xué)習(xí)要求 了解這幾種膠凝材料的特性與用途,6/50,4. 學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn),重點(diǎn)：石灰和石膏的特性與用途 難點(diǎn)： 石灰的熟化和硬化特性； 建筑石膏硬化過(guò)程的物理化學(xué)變化,第一節(jié) 石 灰,8/50,一、石灰的生產(chǎn),實(shí)際煅燒溫度為1000110

3、0oC 溫度過(guò)低或煅燒時(shí)間過(guò)短 產(chǎn)生欠火石灰 溫度過(guò)高或煅燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 產(chǎn)生過(guò)火石灰,石灰原料與煅燒 生產(chǎn)石灰（Lime）的原料有石灰石、白云石、白堊、貝殼等，經(jīng)煅燒后得到塊狀生石灰：,9/50,二、石灰的熟化（消解） (一) 石灰的熟化過(guò)程,石灰熟化過(guò)程放出大量熱，體積膨脹12.5倍,石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰（消石灰，Quicklime),CaO+H2O Ca(OH)2+Q,10/50,(二) 欠火石灰和過(guò)火石灰的熟化, 欠火石灰：欠火石灰的中心部分仍是碳酸鈣硬塊，不能熟化，形成渣子 過(guò)火石灰：過(guò)火石灰結(jié)構(gòu)緊密，熟化很慢，當(dāng)用于建筑上后，可能繼續(xù)熟化產(chǎn)生體積膨脹，引氣隆起鼓包和開(kāi)裂 石

4、灰漿的陳伏：為消除過(guò)火石灰的危害，石灰漿需在消解坑里存放兩星期以上（稱(chēng)為“ 陳伏”），使未熟化的石灰充分熟化。陳伏期間石灰漿表面應(yīng)覆蓋一水，以免石灰漿碳化,11/50,根據(jù)砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程（JGJ 98-2000）：生石灰熟化成石灰膏時(shí)，應(yīng)用孔徑不大于3mm3mm的網(wǎng)過(guò)濾，熟化時(shí)間不得小于7 d；磨細(xì)生石灰粉的熟化時(shí)間不得小于2 d,石灰的陳伏,建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（ GB 50203-2001 ）規(guī)定：抹灰用的石灰膏的熟化期不應(yīng)小于15d；罩面用的磨細(xì)石灰粉的熟化期不應(yīng)小于3d,12/50,三、石灰的硬化,石灰漿在空氣中逐漸硬化，其的硬化包括兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程： 結(jié)晶過(guò)程 水分

5、蒸發(fā)引起氫氧化鈣從過(guò)飽和溶液中析出 碳化過(guò)程 氫氧化鈣吸收空氣中CO2，生成碳酸鈣和水 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O,13/50,四、石灰的特性, 可塑性和保水性好 水化時(shí)放熱大，體積增大 硬化緩慢。這是因?yàn)樘蓟饔弥饕l(fā)生在與空氣接觸的表 面，且生成膜 CaCO3層較致密，阻礙了空氣中CO2的滲入，也阻礙了內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，因此硬化緩慢 硬化時(shí)體積收縮大。因?yàn)橛不瘯r(shí)大量水蒸發(fā)，導(dǎo)致毛細(xì)管失水收縮,14/50, 硬化后強(qiáng)度低。其原因是石灰消化時(shí)實(shí)際用水量比理論用 水量大得多，多余水在硬化后蒸發(fā)，留下空隙。 耐水性差。因?yàn)?Ca(OH)2微溶于水,15/50,除

6、了塊狀石灰，常用的石灰產(chǎn)品還有： 生石灰粉：由塊狀石灰磨細(xì)得到的粉末，主要成分 為 CaO 消石灰粉：將生石灰用適量水經(jīng)消化和干燥而成的粉末，主要成分為Ca(OH)2，亦稱(chēng)熟石灰 石灰膏： 將塊狀生石灰用過(guò)量水（約為生石灰體積的 34倍）消化，或?qū)⑾曳酆退韬?，所得達(dá)一定稠度的膏狀物，主要成分為Ca(OH)2和水,五、石灰的技術(shù)指標(biāo),16/50,1.建筑生石灰,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：建筑生石灰 鈣質(zhì)生石灰（MgO5%），鎂質(zhì)生石灰（MgO5%）,建筑生石灰的技術(shù)指標(biāo),17/50,2.建筑生石灰粉,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：建筑生石灰粉JCT 480- 92 分類(lèi)：鈣質(zhì)生石灰粉（MgO5%），鎂質(zhì)生石灰粉（MgO5%）

7、,建筑生石灰粉的技術(shù)指標(biāo),18/50,3.建筑消石灰粉,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：建筑消石灰粉JC/T 481一92 分類(lèi)：鈣質(zhì)消石灰粉（MgO4%），鎂質(zhì)消石灰粉（4% MgO24%），白云石消石灰粉（24%MgO30%）,建筑消石灰粉的技術(shù)指標(biāo),19/50,六、石灰的應(yīng)用, 制作石灰乳涂料 配制砂漿 （石灰砂漿和石灰水泥混合砂漿） 拌制灰土和三合土 石灰 ( 消石灰粉) 粘土 灰土 石灰 ( 消石灰粉) 粘土 砂等 三合土 灰土和三合土硬化時(shí),除Ca(OH)2發(fā)生結(jié)晶和碳化作用外， Ca(OH)2還能與粘土中少量活性SiO2及Al2O3作用而生成具有水硬性的水化硅酸鈣及水化鋁酸鈣。,20/50, 生產(chǎn)硅酸

8、鹽制品 磨細(xì)生石灰或消石灰與砂、粉煤灰、爐渣等硅質(zhì)材料加水拌和、經(jīng)成型蒸養(yǎng)或蒸壓處理等工序制得的建筑材料，通稱(chēng)為硅酸鹽制品。如灰砂磚、粉煤灰磚、粉煤灰砌塊等。,21/50,第二節(jié) 石 膏,23/50,一、石膏的生產(chǎn),（一）石膏的原料 生產(chǎn)石膏膠凝材料的的原料有： 天然二水石膏 CaSO42H2O 天然無(wú)水石膏 CaSO4 含硫酸鈣工業(yè)廢料 磷石膏、氟石膏、芒硝石膏等。,24/50,天然二水石膏,25/50,(二）石膏相有5種形態(tài)、7個(gè)變種,為建筑石膏，又稱(chēng)熟石膏,為高強(qiáng)石膏,26/50,（三）石膏的生產(chǎn)過(guò)程,石膏膠凝材料的主要生產(chǎn)工序是破碎和煅燒。天然二水石膏在非密閉的窯爐中加熱到107o18

9、0oC時(shí)，可得b型半水石膏，又稱(chēng)熟石膏，磨細(xì)后即為建筑石膏,27/50,試驗(yàn)室理想條件下石膏的脫水轉(zhuǎn)變圖,高溫脫水,難溶或者不溶,28/50,工業(yè)生產(chǎn)條件下石膏的脫水轉(zhuǎn)變圖,29/50,（四）二水石膏在不同溫度下的生成物及性質(zhì),30/50,二、建筑石膏,（一）建筑石膏的凝結(jié)與硬化,31/50,1.凝結(jié)硬化快 常溫下完全水化的時(shí)間為515min，終凝時(shí)間不超過(guò)30min，7d左右完全硬化。,凝結(jié)硬化原理：,的溶解度很小，約半水石膏的1/5，很快達(dá)到飽和析出晶體，晶體長(zhǎng)大、連生、交錯(cuò)，并產(chǎn)生強(qiáng)度,（二）建筑石膏的特性,32/50,2.硬化時(shí)體積微膨脹,膨脹率約為1% 注模后能真實(shí)反映模子的細(xì)致紋理

10、 石膏制品表面光滑飽滿、棱角清晰，表面潔白細(xì)膩，適用于澆注各種建筑花飾和雕塑 干燥時(shí)不開(kāi)裂,33/50,5.防火性好,石膏制品遇火時(shí)，二水石膏的結(jié)晶水蒸發(fā)，吸收熱量，并在表面形成蒸汽幕和脫水物隔熱層 不宜長(zhǎng)期靠近65以上高溫的部位，以免脫水分解,3.孔隙率大，表觀密度小，強(qiáng)度低,半水石膏水化，理論需水量18.6%，實(shí)際加水量約為6080%，多余水分硬化后蒸發(fā)，留下孔隙,4.隔熱、吸聲性良好,孔隙率高，且為微細(xì)的毛細(xì)孔,34/50,7.耐水性和抗凍性差,潮濕條件晶粒間的結(jié)合力減弱，強(qiáng)度下降 水中浸泡水化物二水石膏晶體逐漸溶解而破壞 吸水受凍空隙中水分會(huì)結(jié)冰膨脹破壞,提高石膏耐水性,6.具有一定的

11、調(diào)溫調(diào)濕性,熱容量大，吸濕性強(qiáng)，可以保持室內(nèi)“小氣候”均衡狀態(tài),8.加工性能好?？射彛膳?，可釘，可打眼,35/50,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：建筑石膏（GBT9776-2008） 分為優(yōu)等品、一等品和合格品,建筑石膏技術(shù)指標(biāo),（三）建筑石膏技術(shù)要求,36/50,（四）建筑石膏的應(yīng)用,石膏的主要應(yīng)用,粉刷石膏,石膏制品,面層粉刷石膏 底層粉刷石膏 保溫層粉刷石膏,石膏切塊 紙面石膏板 纖維石膏板 空心石膏條板 藝術(shù)裝飾石膏制品,37/50,紙面石膏板,38/50,裝飾石膏制品,壁花,天花板裝飾花,39/50,裝飾石膏制品,梁托,線條拐角、線條,藝術(shù)鏡框,羅馬柱,第三節(jié) 水 玻 璃,41/50,一、水玻璃的生產(chǎn)

12、,水玻璃俗稱(chēng)泡花堿，是一種能溶于水的硅酸鹽，由不同比的堿金屬氧化物和二氧化硅所組成 化學(xué)式為R2OnSiO2 二氧化硅和堿金屬氧化物的摩爾比 n 稱(chēng)為水玻璃的模數(shù)，一般在2.63.0之間，密度為1.31.5g/cm3,42/50,生產(chǎn)方法： 濕法：石英砂和苛性鈉溶液在壓蒸鍋內(nèi)(0.20.3MPa)用蒸汽加熱，直接反應(yīng)生成水玻璃 干法：石英砂和碳酸鈉共同加熱熔化，經(jīng)冷卻成固體，再與水加熱溶解成水玻璃,43/50,二、水玻璃的硬化,無(wú)定形硅凝膠 因空氣中CO2較少，該過(guò)程較慢，通常加入1215氟硅酸鈉加速硅酸凝膠析出。,44/50,三、水玻璃的性能,膠結(jié)性能好 熱穩(wěn)定性好 耐酸性好 耐水性和耐堿性

13、差,45/50,四、水玻璃的應(yīng)用,配制建筑涂料 直接涂刷多孔制品表面，提高密實(shí)性和耐 久性、 配制快凝防水劑 配制耐酸混凝土和砂漿 配制耐熱混凝土和砂漿 作為灌漿材料加固地基,第四節(jié) 鎂質(zhì)膠凝材料,47/50,一、概述,鎂質(zhì)膠凝材料是由磨細(xì)的苛性苦土（MgO）或者苛性白云石（ MgO、CaCO3）為主組成的一種氣硬性膠凝材料,白色或者淺黃色粉末，不宜用純水拌制，而需要用氯化鎂溶液作為調(diào)和劑拌制 硬化體性質(zhì)與MgO活性及水化產(chǎn)物的相組成等多種因素有關(guān),48/50,主要原料：苛性苦土-天然菱鎂礦（ MgCO3 ） 苛性白云石-天然白云石（ CaCO3 ） 蛇紋石：含水硅酸鎂（3MgO2SiO22HO2） 冶煉輕質(zhì)鎂合金的熔渣 MgCO3煅燒分解得到MgO MgCO3一般在400開(kāi)始分解，600650 分解反應(yīng)劇烈 實(shí)際生產(chǎn)，煅燒溫度控制在 800850 MgO的活性隨原材料、煅燒溫度、煅燒時(shí)間而異,二、鎂質(zhì)膠凝材料的生產(chǎn),49/50,用水做調(diào)和劑，得到Mg(OH)2，凝結(jié)很慢，硬化后強(qiáng)度很低 用MgCl2做調(diào)和劑，水化速度快，物相復(fù)雜 初期：3Mg(OH)2 MgCl2 3H2O （ 簡(jiǎn)稱(chēng)3 1 8相，相3） 5Mg(OH)2 MgCl2 3H2O （