第三章氣硬性膠凝材料

1第三章氣硬性膠凝材料2萬里長城萬里長城3古埃及金字塔4膠凝材料(BindingMaterial,CementingMaterial)

膠凝材料

1.定義---能將散粒材料或塊狀材料粘結(jié)成整體的材料

2.分類---無機膠凝材料、有機膠凝材料

5膠凝材料的分類

氣硬性膠凝材料：石灰、石膏等

無機膠凝材料（礦物膠凝材料）

水硬性膠凝材料：各種水泥

有機膠凝材料（瀝青材料及樹脂等）強度

耐水性抗?jié)B、抗凍性

用途氣硬性

低

差

差地面以上、干燥環(huán)境水硬性

高

好

好干燥或潮濕環(huán)境、水中氣硬性與水硬性膠凝材料的差異只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展強度不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化、保持或繼續(xù)發(fā)展強度6第三章氣硬性膠凝材料

第一節(jié)石灰7一、原料及生產(chǎn)以碳酸鈣為主的天然原料：石灰石（limestone）、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r、貝殼等。石灰石白云質(zhì)石灰石白堊貝殼8一、原料及生產(chǎn)原料：石灰石、白堊等(CaCO3)生產(chǎn)：900℃CaCO3CaO+CO2↑

（塊狀生石灰）次品原因缺點欠火石灰溫度過低、時間不足、料塊太大有未分解、利用率低過火石灰溫度過高、時間太長、料塊太小石灰過燒、活性降低鈣質(zhì)石灰（MgO≤5％）鎂質(zhì)石灰（MgO>5％）特點：熟化較慢，但硬化強度稍高。分類：按MgO含量分類9石灰生產(chǎn)-石灰窯

土窯10石灰生產(chǎn)-石灰窯

立窯河北省唐山豐南石源冶金爐料公司2002年5月建成投產(chǎn)日產(chǎn)480噸的節(jié)能型石灰立窯11石灰生產(chǎn)-石灰窯

回轉(zhuǎn)窯武鋼烏龍泉礦日產(chǎn)600噸回轉(zhuǎn)窯12石灰生產(chǎn)-石灰窯

豎窯唐山三豐集團2003年10月建成投產(chǎn)4×140m3氣燒石灰豎窯13二、石灰的熟化（消解）與硬化

（Limeslaking）

1.熟化CaO+H2O→Ca(OH)2(熟石灰、消石灰)+64.9KJ

（

LimeHydrate，Slakedlime）

粉狀——消石灰：只用少量水（約70%）（理論值為32%）膏狀——石灰膏：加過量的水熟石灰14池中透明液體為Ca(OH)2飽和溶液,下部沉淀即為熟石灰將生石灰放入水中,注意水要過量過火石灰的危害：熟化緩慢，漿體硬化后仍在熟化，體積膨脹，導(dǎo)致硬化漿體開裂消除危害方法：“陳伏”兩星期15

2.硬化過程1）

結(jié)晶過程：

石灰漿：Ca(OH)2+H2O

析晶

蒸發(fā)(吸收)漿體中游離水的不斷損失，導(dǎo)致Ca(OH)2結(jié)晶；晶粒長大、交錯堆聚成晶粒結(jié)構(gòu)網(wǎng)—硬化。2）

碳化過程

Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O

慢！Ca(OH)2與空氣中的CO2氣體反應(yīng)，在表面形成CaCO3膜層。石灰硬化體由----表面CaCO3晶體、內(nèi)部Ca(OH)2晶體組成硬化過程示意圖回顧：石灰石煅燒→生石灰加水熟化→硬化過程17三、石灰的技術(shù)性質(zhì)1、質(zhì)量評定指標(biāo)18（1）可塑性好生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細（直徑約為1μm）的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附一層厚的水膜。因此用石灰調(diào)成的石灰砂漿其突出的優(yōu)點是具有良好可塑性。在水泥砂漿中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。（2）凝結(jié)硬化緩慢

從石灰漿體的硬化過程可以看出，由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化甚為緩慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于碳化作用的深入，也不利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)，因此石灰是硬化緩慢的材料。（3）強度低石灰的硬化只能在空氣中進行，硬化后的強度也不高。受潮后石灰溶解，強度更低，在水中還會潰散。如石灰砂漿（1:3）28天強度僅為0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮濕的環(huán)境下作用，也不宜用于重要建筑物基礎(chǔ)。2、石灰的技術(shù)性質(zhì)19（4）硬化時體積收縮大石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起顯著的收縮，所以除調(diào)成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨使用。常在其中摻入砂、紙筋等以減少收縮和節(jié)約石灰。（5）耐水性差，不易貯存

塊狀類石灰放置太久，會吸收空氣中的水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中二氧化碳作用而還原為碳酸鈣，失去膠結(jié)能力。所以貯存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜貯存過久。最好運到后即熟化成石灰漿，將貯存期變?yōu)殛惙?。由于生石灰受潮熟化時放出大量的熱，而且體積膨脹，所以，儲存和運輸生石灰時，還要注意安全。20（1）石灰乳和石灰砂漿將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水?dāng)嚢柘♂?，成為石灰乳，是一種廉價的涂料，主要用于內(nèi)墻和天棚刷白，增加室內(nèi)美觀和亮度。我國農(nóng)村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐堿顏料。調(diào)入少量水泥、?；郀t礦渣或粉煤灰，可提高其耐水性，調(diào)入氯化鈣或明礬，可減少涂層粉化現(xiàn)象。石灰砂漿是將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿。四、石灰的應(yīng)用21（2）石灰土（灰土）和三合土石灰與粘土混合使用，加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實，在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，適于在潮濕環(huán)境中使用?；彝猎偌尤肷白涌膳涑扇贤?，具有一定強度和耐水性，可用于建筑物的基礎(chǔ)和墊層。22（3）灰砂磚和硅酸鹽制品石灰與硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻，加水?dāng)嚢?經(jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護或蒸壓，使石灰與硅鋁質(zhì)材料反應(yīng)速度顯著加快，使制品產(chǎn)生較高的早期強度。如灰砂磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等。

砂灰砂磚石灰+

粉煤灰+水-----------

粉煤灰磚煤矸石煤矸石磚蒸壓23硅酸鹽砌塊24灰砂磚25第二節(jié)石膏石膏在我國儲量豐富，占世界首位石膏膠凝材料是以CaSO4為主要成分的無機氣硬性膠凝材料.主要有建筑石膏,高強度石膏,無水石膏一、石膏的原料

天然二水石膏CaSO4·2H2O（生石膏）二、石膏的生產(chǎn)加熱條件不同，得到的三種產(chǎn)物煅燒溫度107~170℃→β型半水石膏，建筑石膏蒸練125℃，1.3atm→α型半水石膏，高強度石膏600~800℃高溫下煅燒→不溶性無水石膏，硬度高28建筑石膏（β型半水石膏）主要是由天然二水石膏在107～170℃的干燥條件下加熱脫水而成的。二水石膏在溫度為65～75℃時脫水，至107～170℃時生成β型半水石膏（β-CaSO4·1/2H2O），其反應(yīng)式為：

CaSO4·2H2O→β-CaSO4·1/2H2O＋3/2H2O

建筑石膏晶體較細，調(diào)制成一定稠度的漿體時，需水量較大，因而強度較低。主要用于制作石膏建筑制品。29高強石膏（α型半水石膏）若將二水石膏置于具有0.13MPa、125℃的過飽和蒸汽條件下蒸壓，或置于某些鹽溶液中沸煮，可獲得晶粒較粗、較致密的α型半水石膏（α-CaSO4·1/2H2O），這就是高強石膏。

CaSO4·2H2O→α-CaSO4·1/2H2O＋3/2H2O高強石膏晶粒粗大，調(diào)制成漿體時需水量較小，因而強度較高。適用于強度較高的抹灰工程、石膏制品和石膏板等30無水石膏將二水石膏600~800℃高溫下煅燒后所得的不溶性無水石膏，加入適量的催化劑，共同磨細而制得的氣硬性膠凝材料，稱為無水石膏。它具有較高的強度，可用于配制建筑砂漿、保溫混凝土、抹灰、制造石膏制品和石膏板等。三、石膏的硬化32

自由水水化和蒸發(fā)，石膏漿體可塑性減小，漿體變稠——凝結(jié)晶體逐漸長大，漿體產(chǎn)生強度，直到干燥——硬化33回顧：生石膏CaSO4·2H2O熟石膏CaSO4·1/2H2O成品CaSO4·2H2O晶體煅燒水化硬化35四、石膏的技術(shù)特性1.

水化作用快，凝結(jié)硬化快。需要加緩凝劑：骨膠、皮膠、紙漿廢液、硼砂等。2.孔隙率高理論需水量（用于水化）18.6%多余水分蒸發(fā)實際需水量（便于操作）35~80%內(nèi)部留下孔隙3.微膨脹性石膏硬化過程中產(chǎn)生0.5-1%左右的膨脹364.早期強度發(fā)展快，但后期強度并不高。5.耐水性與抗凍性較差石膏及制品只能在干燥環(huán)境中使用（軟化系數(shù)0.2~0.3）6.防火性強7.絕熱性好8.可加工性好37技術(shù)要求等級2h強度細度0.2mm方孔篩篩余/%≯凝結(jié)時間/min抗壓抗折初凝終凝優(yōu)等品4.92.55.0≮6≯30一等品3.92.110.0合格品2.91.815.038五、建筑石膏的應(yīng)用

制備石膏砂漿和粉刷石膏——石膏表面堅硬、光滑細膩、不起灰，便于再裝飾，

常用于室內(nèi)高級抹灰和粉刷。

石膏板及裝飾件——石膏板質(zhì)輕、保溫隔熱、吸聲防火、尺寸穩(wěn)定、便于施工，

廣泛用于高層建筑和大跨度建筑隔墻。常用制品：紙面石膏板、纖維石膏板、空心石膏板、穿孔石膏板、裝飾石膏板、石膏角線等裝飾件。394042第三節(jié)水玻璃一、水玻璃的組成和硬化

二、水玻璃的性質(zhì)與應(yīng)用43一、水玻璃的組成和硬化組成俗稱泡花堿，是一種可溶于水的硅酸鹽。建筑常用的水玻璃為硅酸鈉(Na2O·nSiO2)水溶液液體水玻璃是一種具有膠體特征，又具有溶液特征的膠體溶液。水玻璃的模數(shù)

n:氧化硅SiO2與堿金屬氧化物R2O的分子數(shù)比值模數(shù)對水玻璃性能的影響

模數(shù)越大，粘度與粘結(jié)力越大，耐水性越好44一、水玻璃的組成和硬化硬化水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝膠，并逐漸干燥脫水成為氧化硅而硬化。由于空氣中二氧化碳的濃度較低，為加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸鈉(Na2SiF6)作為促硬劑，加速二氧化硅凝膠的析出。45二、水玻璃的性質(zhì)與應(yīng)用水玻璃在凝結(jié)硬化后，黏結(jié)力強,強度較高,耐酸性好,耐熱性好,耐堿性和耐水