石膏基復(fù)合材料(1)

1、主講人：廖瑩 學(xué)號(hào)：1106030224目錄目錄1.石膏的概念和種類(lèi)及分布石膏的概念和種類(lèi)及分布 2.石膏基復(fù)合材料的特性和特點(diǎn)石膏基復(fù)合材料的特性和特點(diǎn) 3.石膏基漿體的制備和強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程石膏基漿體的制備和強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程 4.纖維增強(qiáng)石膏的概念和石膏基電磁材料纖維增強(qiáng)石膏的概念和石膏基電磁材料 5.玻璃纖維增強(qiáng)石膏的性能與應(yīng)用玻璃纖維增強(qiáng)石膏的性能與應(yīng)用 6.石膏基復(fù)合材料的應(yīng)用及前景石膏基復(fù)合材料的應(yīng)用及前景 石膏的概念和種類(lèi)石膏的概念和種類(lèi) 石膏膠凝材料是一種以硫酸鈣（石膏膠凝材料是一種以硫酸鈣（CaSO4）為主）為主要成分的氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料。其品種主要有建要成分的氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料。其

2、品種主要有建筑石膏、高強(qiáng)石膏、粉刷石膏、無(wú)水石膏水泥、筑石膏、高強(qiáng)石膏、粉刷石膏、無(wú)水石膏水泥、高溫煅燒石膏等。高溫煅燒石膏等。 其中，以半水石膏（其中，以半水石膏（CaSO41/2H2O）為主）為主要成分的建筑石膏和高強(qiáng)石膏在建筑工程中應(yīng)用要成分的建筑石膏和高強(qiáng)石膏在建筑工程中應(yīng)用較多，最常用的是建筑石膏較多，最常用的是建筑石膏。 我國(guó)石膏礦儲(chǔ)存量居于世界首位，有：我國(guó)石膏礦儲(chǔ)存量居于世界首位，有： （1）南京石膏礦）南京石膏礦 （2）大汶口石膏礦）大汶口石膏礦山東山東 （3）平邑石膏礦）平邑石膏礦山東山東 （4）大量的化學(xué)（副產(chǎn)品）石膏，如磷石）大量的化學(xué)（副產(chǎn)品）石膏，如磷石膏、脫硫石膏

3、。膏、脫硫石膏。 我國(guó)石膏資源的我國(guó)石膏資源的分布分布情況情況我國(guó)石膏資源的我國(guó)石膏資源的分布分布情況情況 據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)化學(xué)副產(chǎn)品石膏已經(jīng)達(dá)到據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)化學(xué)副產(chǎn)品石膏已經(jīng)達(dá)到4000萬(wàn)噸，萬(wàn)噸，燃煤電廠煙氣脫硫也迫在眉睫。燃煤電廠煙氣脫硫也迫在眉睫。 從建設(shè)需要來(lái)看，目前墻體材料使用最多的仍從建設(shè)需要來(lái)看，目前墻體材料使用最多的仍然是粘土磚，年產(chǎn)量近然是粘土磚，年產(chǎn)量近4000億塊，平均每年毀壞農(nóng)億塊，平均每年毀壞農(nóng)田達(dá)五萬(wàn)畝。無(wú)論從生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)、資源合田達(dá)五萬(wàn)畝。無(wú)論從生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)、資源合理利用，還是走持續(xù)發(fā)展之路、發(fā)展綠色建材來(lái)看，理利用，還是走持續(xù)發(fā)展之路、發(fā)展綠色建材來(lái)看，綜

4、合利用，變廢為寶，勢(shì)在必行綜合利用，變廢為寶，勢(shì)在必行。石膏基復(fù)合材料的特性石膏基復(fù)合材料的特性C石膏膠凝材料是一種理想的高效節(jié)能材料石膏膠凝材料是一種理想的高效節(jié)能材料重重點(diǎn)發(fā)展的新型材料點(diǎn)發(fā)展的新型材料C具有質(zhì)輕、強(qiáng)度較高、絕熱、防火、質(zhì)地細(xì)膩美具有質(zhì)輕、強(qiáng)度較高、絕熱、防火、質(zhì)地細(xì)膩美觀觀-優(yōu)良的裝飾材料優(yōu)良的裝飾材料C我國(guó)已經(jīng)探明的天然石膏礦儲(chǔ)量為我國(guó)已經(jīng)探明的天然石膏礦儲(chǔ)量為52億噸，化學(xué)億噸，化學(xué)石膏儲(chǔ)量約石膏儲(chǔ)量約100萬(wàn)噸以上萬(wàn)噸以上C易于加工，成品多樣易于加工，成品多樣-各類(lèi)石膏線各類(lèi)石膏線C在美國(guó)，目前在美國(guó)，目前80%的住宅使用石膏板作為內(nèi)墻和的住宅使用石膏板作為內(nèi)墻和吊

5、頂；吊頂；C石膏的種類(lèi)很多，主要有建筑石膏，高強(qiáng)石膏，石膏的種類(lèi)很多，主要有建筑石膏，高強(qiáng)石膏，無(wú)機(jī)石膏水泥、高溫煅燒石膏無(wú)機(jī)石膏水泥、高溫煅燒石膏石膏膠凝材料特點(diǎn)石膏膠凝材料特點(diǎn) 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單 單位燃料消耗和電量消耗低單位燃料消耗和電量消耗低 可取代粘土磚可取代粘土磚目前墻體材料使用最多的仍然是粘土磚，目前墻體材料使用最多的仍然是粘土磚，年產(chǎn)量近年產(chǎn)量近4000億塊，平均每年毀壞農(nóng)田達(dá)五萬(wàn)畝。億塊，平均每年毀壞農(nóng)田達(dá)五萬(wàn)畝。 石膏膠凝材料及其制品由于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，單石膏膠凝材料及其制品由于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，單位燃料消耗和電量消耗低，近代隨著工業(yè)的發(fā)展位燃料消耗和電量消耗低，近代隨著工

6、業(yè)的發(fā)展又迅速發(fā)展起來(lái)。除用作建筑裝飾外，還制作各又迅速發(fā)展起來(lái)。除用作建筑裝飾外，還制作各種板材、砌塊、高層建筑用的隔墻板、飾面板、種板材、砌塊、高層建筑用的隔墻板、飾面板、地坪板、天花板及隔熱防火隔音板等。并逐步由地坪板、天花板及隔熱防火隔音板等。并逐步由單一用途向復(fù)合過(guò)渡，由非承重向承重構(gòu)件過(guò)渡，單一用途向復(fù)合過(guò)渡，由非承重向承重構(gòu)件過(guò)渡，用途愈來(lái)愈廣，產(chǎn)量也愈來(lái)愈高。用途愈來(lái)愈廣，產(chǎn)量也愈來(lái)愈高。天然二水石膏在加熱過(guò)程中，隨著天然二水石膏在加熱過(guò)程中，隨著加熱溫度加熱溫度和和加熱方式加熱方式的不同，可以得到不同性質(zhì)的石膏產(chǎn)品。的不同，可以得到不同性質(zhì)的石膏產(chǎn)品。二二水水石石膏膏1071

7、700煅燒煅燒 （建筑石膏）（建筑石膏）型半水石膏1250C，0.13MPa蒸壓鍋蒸煉蒸壓鍋蒸煉 （高強(qiáng)石膏）（高強(qiáng)石膏） 型半水石膏OHOHCaSOOHCaSO22424211212 不不同同條條件件反反應(yīng)應(yīng)式式：化學(xué)反應(yīng)方程式化學(xué)反應(yīng)方程式將二水石膏加熱使之部分將二水石膏加熱使之部分或全部脫出水分，或全部脫出水分，以制備不同的脫水石膏相以制備不同的脫水石膏相石膏基漿體的硬化及其強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程石膏基漿體的硬化及其強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程半水石膏加水后化學(xué)反應(yīng)：半水石膏加水后化學(xué)反應(yīng)： 實(shí)踐證明實(shí)踐證明石膏膠凝材料在水化過(guò)程中，僅形石膏膠凝材料在水化過(guò)程中，僅形成水成水化產(chǎn)物，漿體并不一定能形成具有強(qiáng)度的人

8、造石，化產(chǎn)物，漿體并不一定能形成具有強(qiáng)度的人造石，而只有當(dāng)水化物晶體互相連生形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)時(shí)而只有當(dāng)水化物晶體互相連生形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)時(shí)，才能硬化并形成具有強(qiáng)度的人造石。才能硬化并形成具有強(qiáng)度的人造石。 石膏漿體的硬化過(guò)程就是結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成過(guò)程石膏漿體的硬化過(guò)程就是結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成過(guò)程CaSO41/2H2O + 3/2 H2O = CaSO42H2O + Q(19.2J/gSO3石膏膠凝材料的價(jià)值在于半水石膏或者脫水石膏能石膏膠凝材料的價(jià)值在于半水石膏或者脫水石膏能夠水化硬化夠水化硬化 第一階段第一階段 5min以前，漿體以前，漿體的塑性強(qiáng)度很低，且增的塑性強(qiáng)度很低，且增長(zhǎng)很慢；長(zhǎng)很慢；第二階

9、段第二階段 5min30min，強(qiáng)度迅速增大，并發(fā)展強(qiáng)度迅速增大，并發(fā)展到最大值；到最大值；最后如果硬化漿體在潮濕最后如果硬化漿體在潮濕條件下養(yǎng)護(hù)，則強(qiáng)度逐條件下養(yǎng)護(hù)，則強(qiáng)度逐漸有所下降。漸有所下降。 圖圖 型半水石膏漿體強(qiáng)度的發(fā)型半水石膏漿體強(qiáng)度的發(fā)展過(guò)程展過(guò)程 隨著水化的不斷進(jìn)行，生成的二水石膏不隨著水化的不斷進(jìn)行，生成的二水石膏不斷增多，漿體的稠度不斷增加，使?jié){體逐斷增多，漿體的稠度不斷增加，使?jié){體逐漸失去可塑性，石膏凝結(jié)。其后隨著水化漸失去可塑性，石膏凝結(jié)。其后隨著水化的進(jìn)一步進(jìn)行，二水石膏膠體微粒凝聚并的進(jìn)一步進(jìn)行，二水石膏膠體微粒凝聚并轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。晶體顆粒逐漸長(zhǎng)大，且晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榫w

10、。晶體顆粒逐漸長(zhǎng)大，且晶體顆粒間相互搭接、交錯(cuò)、共生（二個(gè)以上顆粒間相互搭接、交錯(cuò)、共生（二個(gè)以上晶粒生長(zhǎng)在一起）形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使之逐晶粒生長(zhǎng)在一起）形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使之逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度，即漿體產(chǎn)生了硬化。漸產(chǎn)生強(qiáng)度，即漿體產(chǎn)生了硬化。 纖維增強(qiáng)石膏的簡(jiǎn)介纖維增強(qiáng)石膏的簡(jiǎn)介 石膏系由單一礦物組成的氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材石膏系由單一礦物組成的氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料，其最大的不足是脆性大、強(qiáng)度低、抗水性差。料，其最大的不足是脆性大、強(qiáng)度低、抗水性差。由于石膏對(duì)無(wú)機(jī)物的膠粘性通常較差，早期主要由于石膏對(duì)無(wú)機(jī)物的膠粘性通常較差，早期主要用木屑、蘆葦、黃麻等有機(jī)纖維增強(qiáng)石膏，以提用木屑、蘆葦、黃麻等有機(jī)纖維增強(qiáng)石膏，以

11、提高其強(qiáng)度和韌性、改善抗水性。高其強(qiáng)度和韌性、改善抗水性。 目前用于玻璃增強(qiáng)石膏的基體是：目前用于玻璃增強(qiáng)石膏的基體是：-半水石膏半水石膏，拌合料需水少?gòu)?qiáng)度高，拌合料需水少?gòu)?qiáng)度高， 半水石膏半水石膏，即常用的建，即常用的建筑石膏筑石膏玻璃纖維增強(qiáng)石膏的性能玻璃纖維增強(qiáng)石膏的性能1、抗沖擊性。、抗沖擊性。 抗沖擊強(qiáng)度為相同纖維體積的抗沖擊強(qiáng)度為相同纖維體積的2倍倍2、耐火性、耐火性 玻璃增強(qiáng)石膏本身就有優(yōu)良的耐火性，并能防止玻璃增強(qiáng)石膏本身就有優(yōu)良的耐火性，并能防止基體散落在火中。但是不能直接用于潮濕的環(huán)境基體散落在火中。但是不能直接用于潮濕的環(huán)境中，會(huì)使其強(qiáng)度降低。中，會(huì)使其強(qiáng)度降低。玻璃纖維

12、增強(qiáng)石膏的應(yīng)用玻璃纖維增強(qiáng)石膏的應(yīng)用 玻璃纖維增強(qiáng)石膏現(xiàn)已形成規(guī)模的主要玻璃纖維增強(qiáng)石膏現(xiàn)已形成規(guī)模的主要是纖維石膏板，用于學(xué)校的隔墻系統(tǒng)，樓是纖維石膏板，用于學(xué)校的隔墻系統(tǒng)，樓板構(gòu)件以及油庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、電站纜道的隔火板構(gòu)件以及油庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、電站纜道的隔火層。此外玻璃纖維增強(qiáng)石膏制成的模具，層。此外玻璃纖維增強(qiáng)石膏制成的模具，用以澆鑄特殊形狀的耐火材料，可使模具用以澆鑄特殊形狀的耐火材料，可使模具的澆鑄壽命從的澆鑄壽命從30次增加到次增加到60次次石膏基電磁材料石膏基電磁材料 國(guó)外也有在半水石膏中加入導(dǎo)電物質(zhì)（如國(guó)外也有在半水石膏中加入導(dǎo)電物質(zhì)（如導(dǎo)電聚合物、石墨）提高石膏材料導(dǎo)電性導(dǎo)電聚合物、石墨

13、）提高石膏材料導(dǎo)電性能，以制成石膏基導(dǎo)電材料的研究；及在能，以制成石膏基導(dǎo)電材料的研究；及在半水石膏中加入磁化粒子（如鐵氧體類(lèi)、半水石膏中加入磁化粒子（如鐵氧體類(lèi)、稀土類(lèi)）使得磁化粒子在石膏制品中定向稀土類(lèi)）使得磁化粒子在石膏制品中定向排料，制造石膏磁性材料的研究。這些石排料，制造石膏磁性材料的研究。這些石膏材料可用于需要一定電磁屏蔽的場(chǎng)合。膏材料可用于需要一定電磁屏蔽的場(chǎng)合。石膏基復(fù)合材料的應(yīng)用及前景石膏基復(fù)合材料的應(yīng)用及前景 1、石膏能加工成多類(lèi)型的石膏變體材料。、石膏能加工成多類(lèi)型的石膏變體材料。 2、我國(guó)應(yīng)用石膏制造低檔陶瓷模具，食品添加、我國(guó)應(yīng)用石膏制造低檔陶瓷模具，食品添加劑及藥物

14、填充料。石膏本身可以燒制成陶瓷。劑及藥物填充料。石膏本身可以燒制成陶瓷。 3、上世紀(jì)七十年代開(kāi)始才有人從事石膏加工脫、上世紀(jì)七十年代開(kāi)始才有人從事石膏加工脫水相的制備和膠凝機(jī)理，熟石膏陳化機(jī)理，提高水相的制備和膠凝機(jī)理，熟石膏陳化機(jī)理，提高石膏制品耐水和強(qiáng)度性能，生產(chǎn)高強(qiáng)石膏粉，高石膏制品耐水和強(qiáng)度性能，生產(chǎn)高強(qiáng)石膏粉，高強(qiáng)石膏功能板。強(qiáng)石膏功能板。 4、砌塊等墻體材料、砌塊等墻體材料 5、水泥速凝劑，調(diào)節(jié)硬化速度；、水泥速凝劑，調(diào)節(jié)硬化速度； 石膏基復(fù)合材料以其性能優(yōu)越會(huì)被人們逐步接受，石膏基復(fù)合材料以其性能優(yōu)越會(huì)被人們逐步接受，也將成為最好的墻體材料之一，將在建筑上廣泛也將成為最好的墻體材料之一，將在建筑上廣泛應(yīng)用，成為主要