氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料(5)課件

1、第二章第二章 氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料2-2 石石 灰灰 2-1 石石 膏膏 4-4 3-3 菱苦土菱苦土 1、膠凝材料定義、膠凝材料定義:F凡是經(jīng)過(guò)一系列物理、化學(xué)作用，能由液體或半固體（泥膏狀）凡是經(jīng)過(guò)一系列物理、化學(xué)作用，能由液體或半固體（泥膏狀）變?yōu)閳?jiān)硬的固體，并能把松散物質(zhì)粘結(jié)成整體的材料稱為膠凝材變?yōu)閳?jiān)硬的固體，并能把松散物質(zhì)粘結(jié)成整體的材料稱為膠凝材料。料。物理化學(xué)作用物理化學(xué)作用（能膠結(jié)其它物料）（能膠結(jié)其它物料）堅(jiān)強(qiáng)固體堅(jiān)強(qiáng)固體塑性漿體塑性漿體2、膠凝、膠凝散粒材料散粒材料(砂、石等砂、石等)塊狀材料塊狀材料(磚、石塊磚、石塊)膠結(jié)膠結(jié)整體整體 3、膠凝材料分類膠

2、凝材料分類膠凝材料根據(jù)其化學(xué)組成分為有機(jī) 氣硬性只能在空氣中硬化無(wú)機(jī) 水硬性不僅能在空氣中硬化, 而且能在水中硬化。氣硬性膠凝材料定義：氣硬性膠凝材料定義：氣硬性膠凝材料只能在空氣中（干燥條件下）硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，如石灰、石膏、菱苦土和水玻璃等。 這類材料耐水性差，只能用于干燥環(huán)境。一般只適用于地上j結(jié)構(gòu)，而不宜用于潮濕環(huán)境中，更不可用于水中。水硬性膠凝材料定義：水硬性膠凝材料定義：水硬性膠凝材料則不僅能在空氣中、而且能更好地在水中硬化，保持和繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，如各品種水泥， 它們既適用于地上工程，也適用于地下或水中工程。2-1 石石 膏膏1. 原料原料 生產(chǎn)石膏的原料主

3、要是天然二水石膏（CaSO42H2O），還有天然無(wú)水石膏(CaSO4）以及含CaSO42H2O或CaSO42H2O與CaSO4混合物的化工副產(chǎn)品。 天然二水石膏天然二水石膏，又稱軟石膏或生石膏，是以二水硫酸鈣(CaSO42H2O)為主要成分的礦石。純凈的石膏呈無(wú)色透明或白色，但天然石膏常因含有雜質(zhì)而呈灰色、褐色、黃色、紅色、黑色等顏色。 天然無(wú)水石膏天然無(wú)水石膏(CaSO4)又稱天然硬石膏，質(zhì)地較二水石膏硬，一般為白色，若有雜質(zhì)，則呈灰紅等顏色。只可用于生產(chǎn)無(wú)熟料水泥。 含CaSO42H2O或CaSO42H2O與CaSO4混合物的化工副產(chǎn)品，也可用作生產(chǎn)石膏膠凝材料的原料，常稱之為化工石膏化工

4、石膏。如磷石膏，是生產(chǎn)磷酸和磷肥時(shí)所得的廢料；硼石膏是生產(chǎn)硼酸時(shí)所得到的廢料；氟石膏是制造氟化氫時(shí)的副產(chǎn)品等。2-1 石石 膏膏2. 生產(chǎn)生產(chǎn)生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要工藝流程是破碎、加熱與磨細(xì)。由于加熱方式和加熱溫度的不同，可以得到具有不同性質(zhì)的石膏產(chǎn)品。建筑石膏（熟石膏、建筑石膏（熟石膏、型半水石膏）（型半水石膏）（CaSO40.5H2O）：）：將天然二水石膏在常壓下在爐窯中進(jìn)行加熱煅燒，在107170時(shí)生成；OHOHCaSOOHCaSO22424211212型半水石膏（即高強(qiáng)石膏）：型半水石膏（即高強(qiáng)石膏）：具有0.13 MPa、124過(guò)飽和蒸汽條件下的蒸壓釜中蒸煉得到。它比型半水石膏晶體要

5、粗，調(diào)制成可塑性漿體的需水量少。可溶性硬石膏：可溶性硬石膏： 常壓、加熱溫度為170200時(shí)生成。它與水調(diào)和后仍能很快凝結(jié)硬化；不溶性硬石膏（死燒石膏）：不溶性硬石膏（死燒石膏）：常壓、加熱溫度超過(guò)400時(shí)生成。它難溶于水，失去凝結(jié)硬化的能力；煅燒石膏（過(guò)燒石膏）：煅燒石膏（過(guò)燒石膏）：常壓、加熱溫度超過(guò)800時(shí)生成。由于分解出CaO,在CaO的激發(fā)下，產(chǎn)物又具有凝結(jié)硬化的能力；3、建筑石膏水化硬化、建筑石膏水化硬化 1) 物理化學(xué)變化物理化學(xué)變化半水石膏半水石膏(晶體晶體)半水石膏半水石膏(飽和溶液飽和溶液)溶解溶解二水石膏二水石膏(過(guò)飽和溶液過(guò)飽和溶液)水化水化二水石膏二水石膏(針狀晶體針

6、狀晶體)結(jié)晶結(jié)晶促進(jìn)促進(jìn)石膏凝結(jié)硬化示意圖石膏凝結(jié)硬化示意圖2-1 石石 膏膏 2）漿體性狀變化）漿體性狀變化 流動(dòng)性流動(dòng)性可塑性可塑性有部分有部分可塑性可塑性具有強(qiáng)度具有強(qiáng)度硬化漿體硬化漿體應(yīng)應(yīng)6min30min開(kāi)始失去開(kāi)始失去塑性塑性完全失去完全失去塑性塑性終凝終凝初凝初凝加水加水2-1 石石 膏膏石石膏膏品品種種晶晶體體特特征征比比表表面面積積需需水水量量強(qiáng)強(qiáng)度度- - 型型尺尺寸寸較較大大小小3 35 54 4 5 5高高- - 型型微微細(xì)細(xì)鱗鱗片片狀狀大大6 60 08 8 0 0低低3）硬化漿體結(jié)構(gòu)特征）硬化漿體結(jié)構(gòu)特征 多孔性多孔性理論需水量理論需水量(用于水化用于水化) 18.

7、6% 多余水分蒸發(fā)多余水分蒸發(fā)實(shí)際需水量實(shí)際需水量(便于操作便于操作) 3580% 內(nèi)部留下孔隙內(nèi)部留下孔隙2-1 石石 膏膏4、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)1）質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)（GB977688 ） 強(qiáng)度 抗折、抗壓 細(xì)度 凝結(jié)時(shí)間 初凝、終凝2-1 石石 膏膏2）特點(diǎn)）特點(diǎn) 建筑石膏是一種白色粉末狀的氣硬性膠凝材料，密度為2.602.75g/cm3，堆積密度為8001000kg/m3。建筑石膏的特點(diǎn)包括如下幾個(gè)方面： 1）凝結(jié)硬化快）凝結(jié)硬化快一般與水拌和后，常溫下數(shù)分鐘初凝，30min以內(nèi)可達(dá)終凝。（自然干燥狀態(tài)下，達(dá)到完全硬化約需一周）。凝結(jié)時(shí)間可按要求進(jìn)行調(diào)整，若要

8、延緩凝結(jié)時(shí)間，可摻入緩凝劑，以降低半水石膏的溶解度和溶解速度，如亞硫酸鹽酒精廢液、硼砂或用蛋白膠等；若要加速凝結(jié)，則可摻入如氯化鈉、氯化鎂、硅氟酸鈉、硫酸鈉、硫酸鎂等促凝劑，作用在于增加半水石膏的溶解度和溶解速度。 2-1 石石 膏膏 2）硬化時(shí)體積微膨脹）硬化時(shí)體積微膨脹 硬化時(shí)不出現(xiàn)裂縫，所以可不摻加填料而單獨(dú)使用，并可很好地填充模型。硬化后的石膏，表面光滑，顏色潔白，其制品尺寸準(zhǔn)確，輪廓清晰，可鋸可釘，具有很好的裝飾性。 3）硬化后孔隙率較大，表觀密度和強(qiáng)度較低）硬化后孔隙率較大，表觀密度和強(qiáng)度較低理論需水量18.6，加水60%80，多余的水分使硬化石膏留有大量的孔隙，孔隙率約為50%6

9、0，硬化后，強(qiáng)度較低，表觀密度較小，導(dǎo)熱性較低，吸聲性較好。 4）防火性能良好）防火性能良好 石膏硬化后的結(jié)晶物CaSO42H2O遇到火燒時(shí)，結(jié)晶水蒸發(fā)，吸收熱量并在表面生成具有良好絕熱性的無(wú)水物，起到阻止火焰蔓延和溫度升高的作用，所以，石膏有良好的抗火性。 5）具有一定的調(diào)溫、調(diào)濕作用）具有一定的調(diào)溫、調(diào)濕作用 建筑石膏的熱容量大，吸濕性強(qiáng)，故能對(duì)室內(nèi)溫度和濕度起到一定的調(diào)節(jié)作用。 2-1 石石 膏膏6）耐水性、抗凍性和耐熱性差）耐水性、抗凍性和耐熱性差 建筑石膏硬化后，具有很強(qiáng)的吸濕性和吸水性，在潮濕的環(huán)境中，晶體間的粘結(jié)力削弱，強(qiáng)度明顯降低，在水中，晶體還會(huì)溶解而引起破壞，在流動(dòng)的水中，

10、破壞更快，硬化石膏的軟化系數(shù)約為0.20.3；若石膏吸水后受凍，則孔隙內(nèi)的水分結(jié)冰，產(chǎn)生體積膨脹，使硬化后的石膏體破壞。所以，石膏的耐水性和抗凍性均較差。此外，若在溫度過(guò)高的環(huán)境中使用（超過(guò)65），二水石膏會(huì)脫水分解，造成強(qiáng)度降低。因此，建筑石膏不宜用于潮濕和溫度過(guò)高的環(huán)境中。 在建筑石膏中摻入一定量的水泥或其他含有活性 SiO2、Al2O3和CaO的材料，如：?；郀t礦渣、石灰、粉煤灰，或摻加有機(jī)防水劑等，可不同程度地改善建筑石膏制品的耐水性。2-1 石石 膏膏5 建筑石膏的建筑石膏的應(yīng)用應(yīng)用 建筑石膏具有許多優(yōu)良的性能，在建筑中的應(yīng)用十分廣泛，石膏抹面灰漿作內(nèi)墻裝飾；可用來(lái)制作各種石膏板、

11、各種建筑藝術(shù)配件及建筑裝飾、彩色石膏制品等。石膏作為外加劑，廣泛應(yīng)用于水泥、水泥制品及硅酸鹽制品。1）制備粉刷石膏）制備粉刷石膏 建筑石膏硬化時(shí)不收縮，故使用時(shí)可不摻填料，直接做成抹面灰漿，也可以與石灰、砂等填料混合使用，制成內(nèi)墻抹面灰漿或砂漿。2）石膏板材）石膏板材 石膏板具有輕質(zhì)、保溫絕熱、吸聲、不燃和可鋸可釘?shù)刃阅?，還可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度，而且原料來(lái)源廣泛，工藝簡(jiǎn)單，成本低，是一種良好的建筑功能材料，也是目前著重發(fā)展的輕質(zhì)板材之一。 為了減輕自重、降低導(dǎo)熱性，生產(chǎn)石膏板時(shí)，常摻加鋸末、膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、陶粒、煤渣等輕質(zhì)多孔填料，或者摻加泡沫劑、加氣劑等外加劑；若摻入紙筋、麻絲、蘆葦、石棉

12、及玻璃纖維等纖維狀填料，或在石膏板表面粘貼護(hù)紙板等材料，則可提高石膏板的抗折強(qiáng)度和減少脆性；若摻入無(wú)機(jī)耐火纖維，還可同時(shí)提高石膏板的耐火性能。石膏的耐水性較差，為了改善其板材的耐水性能，可如前所述摻入水泥、?；郀t礦渣、石灰、粉煤灰或有機(jī)防水劑，也可同時(shí)在石膏板表面采用耐水護(hù)面紙或防水高分子材料面層，它可用于廚房、衛(wèi)生間等潮濕的場(chǎng)合，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。另外，通過(guò)調(diào)整石膏板的厚度、孔眼大小、孔距、空氣層厚度，可制成適應(yīng)不同頻率的吸聲板。在石膏板表面貼上不同的貼面，如木紋紙、鋁箔等，可起到一定的裝飾等作用。石膏板具有長(zhǎng)期徐變的性質(zhì)，在潮濕的環(huán)境中更嚴(yán)重，所以不宜用于承重結(jié)構(gòu)。目前我國(guó)生產(chǎn)的石膏板類

13、型主要有紙面石膏板、空心石膏板、纖維石膏板和裝飾石膏板。主要用作室內(nèi)墻體、墻面裝飾和吊頂?shù)取?）裝飾制品）裝飾制品建筑石膏配以纖維增強(qiáng)材料、膠粘劑等還可制成石膏角線、線板、角花、燈圈、羅馬柱、雕塑等藝術(shù)裝飾石膏制品。2-1 石石 膏膏2-2 石石 灰灰 F1原材料：原材料：F石灰主要有兩個(gè)來(lái)源：F一是以碳酸鈣CaCO3為主要成分的礦物、巖石礦物、巖石（如方解石、石灰?guī)r、大理石）或貝殼，經(jīng)煅燒而得生石灰CaO；F另一個(gè)來(lái)源是化工副產(chǎn)品化工副產(chǎn)品，如用碳化鈣（電石）制取乙炔時(shí)產(chǎn)生的電石渣，其主要成分是Ca (OH)2，即熟石灰?；蛘哂冒眽A法制堿所得的殘?jiān)?，其主要成分為碳酸鈣。2、生產(chǎn)生產(chǎn)原料：石灰

14、石（主要成份CaCO3）生產(chǎn)： CaCO3 CaO（生石灰）CO2次次品品原原因因缺缺點(diǎn)點(diǎn)欠欠燒燒石石灰灰溫溫度度過(guò)過(guò)低低時(shí)時(shí)間間不不足足料料塊塊太太大大有有未未分分解解利利用用率率低低過(guò)過(guò)燒燒石石灰灰溫溫度度過(guò)過(guò)高高時(shí)時(shí)間間太太長(zhǎng)長(zhǎng)料料塊塊太太小小石石灰灰燒燒結(jié)結(jié)活活性性降降低低9001000 生石灰：白色或灰色的塊狀物質(zhì)（含MgO）。按照J(rèn)C/T47992建筑生石灰：MgO含量含量5時(shí)，稱為鈣質(zhì)生時(shí)，稱為鈣質(zhì)生石灰；石灰；MgO含量含量5時(shí)，稱為鎂質(zhì)生時(shí)，稱為鎂質(zhì)生石灰。石灰。2-2 石石 灰灰 3、熟化（消化）熟化（消化）CaOH2O Ca(OH)2(熟石灰)64.88 kJ(體積增大1

15、.02.0倍) 粉狀消石灰粉法：只用少量水(60-80重量) (理論值為 32.1%) 漿狀石灰膏法：加過(guò)量水(約為34倍體積)熟石灰過(guò)燒石灰危害：熟化緩慢，漿體硬化后仍在熟化，體積膨脹，導(dǎo)致硬化漿體開(kāi)裂。消除危害方法：“陳伏”一星期以上消石灰粉也需放置一段時(shí)間，使其進(jìn)一步熟化后使用。消石灰粉可用于拌制灰土及三合土，因其熟化不一定充分，一般不宜用于拌制砂漿及灰漿。按照J(rèn)C/T48192建筑消石灰粉規(guī)定：MgO4的，稱為鈣質(zhì)消石灰粉；4% MgO24的，稱鎂質(zhì)消石灰粉；24%MgO30的，稱為白云石消石灰粉。4、硬化、硬化晶體交晶體交錯(cuò)生長(zhǎng)錯(cuò)生長(zhǎng)干燥干燥(空氣中空氣中)CO2+H2O(空氣中空氣

16、中)塑性塑性漿體漿體硬化硬化漿體漿體Ca(OH)2結(jié)晶析出結(jié)晶析出 CaCO3結(jié)晶析出結(jié)晶析出2-2 石石 灰灰 1）結(jié)晶作用 2）碳化作用碳化主要發(fā)生在與空氣接觸的表層上，表層生成的致密CaCO3膜層，阻礙空氣中CO2進(jìn)一步地滲入，同時(shí)也阻礙了內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，使Ca(OH)2結(jié)晶作用也進(jìn)行得較慢，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，表層CaCO3厚度增加，阻礙作用更大，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，仍然是表層為CaCO3，內(nèi)部為Ca(OH)2。所以，石灰硬化是個(gè)相當(dāng)緩慢的過(guò)程。產(chǎn)產(chǎn)品品建建筑筑生生石石灰灰建建筑筑生生石石灰灰粉粉 建建筑筑消消石石灰灰質(zhì)質(zhì)量量評(píng)評(píng)定定指指標(biāo)標(biāo)C Ca aO O+ +M Mg gO O含含量

17、量C CO O2 2含含量量游游離離水水含含量量產(chǎn)產(chǎn)漿漿量量細(xì)細(xì)度度殘殘?jiān)苛矿w體積積安安定定性性5、石灰技術(shù)性質(zhì)石灰技術(shù)性質(zhì)1）質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)（教材29頁(yè)）F2）石灰性質(zhì)u可塑性好 u凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低u耐水性差 u體積收縮大2-2 石石 灰灰 6石灰的應(yīng)用石灰的應(yīng)用 1）制作石灰乳涂料）制作石灰乳涂料 將熟化好的石灰膏或消石灰粉加入過(guò)量的水稀釋成的石灰乳，是一種傳統(tǒng)的涂料，主要用于室內(nèi)粉刷。摻入少量佛青顏料，可使其呈純白色；摻入107膠或少量水泥、?；郀t礦渣或粉煤灰，可提高粉刷層的防水性；摻入各種耐堿顏料，可獲得更好的裝飾效果。 2）配制砂漿）配制砂漿石灰膏和消石灰粉可以單獨(dú)或與水泥

18、一起配制成石灰砂漿或混合砂漿，可用于墻體砌筑或抹面工程；也可摻入紙筋、麻刀等制成石灰漿，用于內(nèi)墻或頂棚抹面。3）拌制石灰土和三合土）拌制石灰土和三合土石灰土為消石灰粉與粘土按2：8或3：7的體積比加少量水拌成。三合土為消石灰粉、粘土、砂按1：2：3的體積比，或者消石灰粉、砂、碎磚（或碎石）按1：2：4的體積比加少量水拌成。夯實(shí)，密實(shí)度，而且粘土顆粒表面的少量活性SiO2和Al2O3與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成水化硅酸鈣與水化鋁酸鈣，膠結(jié)，粘土的強(qiáng)度和耐水性，主要用于建筑物、路面或地面的墊層，地基的換土處理及地下建筑物的防水。另外石灰與粉煤灰、碎石拌制的“三渣”也是目前道路工程中經(jīng)常使用的材料

19、之一。 2-2 石石 灰灰 4）生產(chǎn)硅酸鹽制品）生產(chǎn)硅酸鹽制品用生石灰粉生產(chǎn)石灰板。將生石灰粉與纖維材料（如玻璃纖維）或輕質(zhì)骨料（如爐渣）加水?dāng)嚢?、成型，然后用二氧化碳進(jìn)行人工碳化，可制成輕質(zhì)的碳化石灰板材，多制成碳化石灰空心板，它的導(dǎo)熱系數(shù)較小，保溫絕熱性能較好，可鋸，可釘，宜用作非承重內(nèi)隔墻板、天花板等。 將生石灰粉或消石灰粉與含硅材料，如天然砂、?；郀t礦渣、爐渣、粉煤灰等，加水拌合、陳伏、成型后，經(jīng)蒸壓或蒸養(yǎng)等工藝處理，可制得其他硅酸鹽制品，如灰砂磚、粉煤灰磚、粉煤灰砌塊等。 2-2 石石 灰灰 2-3 菱苦土菱苦土是一種白色或淺黃色的粉末，密度為3.103.4g/cm3，堆積密度為8

20、00900kg/m3。主要成分主要成分是氧化鎂(MgO)，屬鎂質(zhì)氣硬性膠凝材料。菱苦土主要來(lái)源于主要來(lái)源于天然菱鎂礦(MgCO3），也可利用蛇紋石（3MgO2SiO22H2O)、冶煉鎂合金的熔渣(MgO含量不低于25）或從海水中提取。菱鎂礦中的MgCO3一般在400750時(shí)開(kāi)始分解，600650時(shí)，反應(yīng)迅速進(jìn)行。菱苦土在加水拌合時(shí)Mg0發(fā)生水化反應(yīng)水化反應(yīng)，生成Mg(OH)2，并放出大量的熱：F MgOH2O Mg（OH）2用水調(diào)和的漿體，凝結(jié)硬化很慢，硬化后的強(qiáng)度也很低。所以經(jīng)常使用調(diào)和劑，以加速其硬化過(guò)程的進(jìn)行，最常用的調(diào)和劑是氯化鎂溶液，也可以使用硫酸鎂(MgSO47H2O),氯化鐵（FeCl3）或硫酸亞鐵（