無(wú)機(jī)膠凝材料石膏

無(wú)機(jī)膠凝材料石膏第1頁(yè)/共48頁(yè)3無(wú)機(jī)膠凝材料膠凝材料有機(jī)膠凝材料無(wú)機(jī)膠凝材料瀝青、樹(shù)脂、橡膠水泥氣硬性水硬性石灰、石膏、鎂質(zhì)膠凝材料等第2頁(yè)/共48頁(yè)3.1水泥原料石灰質(zhì)原料石灰石、白堊、石灰質(zhì)凝灰?guī)r粘土質(zhì)原料

粘土、粘土質(zhì)頁(yè)巖、黃土煅燒溫度800~1450℃第3頁(yè)/共48頁(yè)3.2鎂質(zhì)膠凝材料原料苛性苦土(MgCO3)：菱鎂礦苛性白云石蛇紋石(含水硅酸鎂)

冶煉鎂合金的熔渣(MgO含量>25%)煅燒溫度650~760℃第4頁(yè)/共48頁(yè)反應(yīng)生成的氧氯化鎂結(jié)晶速度比氫氧化鎂快，因而加速了鎂質(zhì)膠凝材料的凝結(jié)硬化速度，制品強(qiáng)度顯著提高。氯化鎂溶液氯化鎂溶液（密度為1.2g/cm3）的摻量一般為菱苦土的55%～60%。摻量太大則凝結(jié)速度過(guò)快，且收縮大、強(qiáng)度低。摻量過(guò)少，則硬化太慢、強(qiáng)度也低。此外，溫度對(duì)凝結(jié)硬化很敏感，氯化鎂摻量可作適當(dāng)調(diào)整。第5頁(yè)/共48頁(yè)不采用氯化鎂做調(diào)和劑，采用硫酸鎂(MgSO4·7H2O)、鐵礬(FeSO4)改用硫酸鎂和鐵礬做調(diào)和劑后，可以降低吸濕性，提高抗水性，但強(qiáng)度較用氯化鎂低。第6頁(yè)/共48頁(yè)3.2.5鎂質(zhì)膠凝材料的應(yīng)用（一）菱苦土木屑地面以菱苦土、木屑、氯化鈣及其他混合材料（滑石粉、砂、石屑、粉煤灰、顏料等）等制作地坪，具有一定彈性，且防火、防爆、導(dǎo)熱性小、表面光潔、不起灰。主要用于室內(nèi)車(chē)間地坪。第7頁(yè)/共48頁(yè)加入刨花、木絲、玻纖、聚酯纖維等，制作各種板材，如防火裝飾板、防火風(fēng)管、刨花板、木屑板等。加入發(fā)泡劑時(shí)，還可制作保溫板。（二）板材防火裝飾板防火風(fēng)管刨花板木屑板保溫板將玻璃纖維或玻璃纖維布，用鎂質(zhì)膠凝材料膠接起來(lái)后，表面經(jīng)裝飾而成玻璃纖維(或其織物)增強(qiáng)鎂質(zhì)膠凝材料，空調(diào)通風(fēng)，斷面為矩型或圓型，具有不燃性。用氯化鎂調(diào)制的苛性苦土或白云石中加入發(fā)泡劑或泡沫，經(jīng)成型硬化后成為輕質(zhì)多孔的隔熱制品。

第8頁(yè)/共48頁(yè)1.什么是無(wú)機(jī)膠凝材料？簡(jiǎn)述其分類(lèi)2.普通硅酸鹽水泥熟料中的主要成分有那些？簡(jiǎn)述各種熟料礦物單獨(dú)與水作用的性質(zhì)。3.影響水泥凝結(jié)、硬化的因素有哪些，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明。3.鎂質(zhì)膠凝材料抗水化差的原因是什么？解決措施有哪些？

作業(yè)第9頁(yè)/共48頁(yè)我國(guó)石膏資源：我國(guó)石膏礦儲(chǔ)存量居于世界首位，有：（1）南京石膏礦（2）大汶口石膏礦—山東（3）平邑石膏礦—山東（4）大量的化學(xué)（副產(chǎn)品）石膏，如磷石膏、脫硫石膏。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，燃煤電廠煙氣脫硫也迫在眉睫。3.3石膏

第10頁(yè)/共48頁(yè)石膏膠凝材料特點(diǎn)：生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單單位燃料消耗和電量消耗低可取代粘土磚從建設(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4000億塊，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，綜合利用，變廢為寶，勢(shì)在必行。第11頁(yè)/共48頁(yè)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、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，用途愈來(lái)愈廣，產(chǎn)量也愈來(lái)愈高。石膏立柱石膏吊頂?shù)?2頁(yè)/共48頁(yè)化學(xué)反應(yīng)式：天然二水石膏在加熱過(guò)程中，隨著加熱溫度和加熱方式的不同，可以得到不同性質(zhì)的石膏產(chǎn)品。二水石膏107~1700煅燒

（建筑石膏）1250C，0.13MPa

（高強(qiáng)石膏）

第13頁(yè)/共48頁(yè)石膏制品工業(yè)主要包括兩個(gè)方面：石膏的脫水與再水化是整個(gè)石膏工業(yè)的理論基礎(chǔ)石膏膠凝材料的制備石膏制品的制備將二水石膏加熱使之部分或全部脫出水分，以制備不同的脫水石膏相將脫水石膏再水化，使之再生成二水石膏并形成所需的硬化體。第14頁(yè)/共48頁(yè)3.3.1石膏原料天然二水石膏天然無(wú)水石膏原料CaSO4·2H2O，常簡(jiǎn)稱(chēng)石膏，也稱(chēng)為原生二水石膏或軟石膏等?；瘜W(xué)組成理論質(zhì)量(％)：CaO32.57，SO346.50，H2O20.93。常含粘土、細(xì)砂等機(jī)械混入物。石膏礦石化工生產(chǎn)的廢石膏第15頁(yè)/共48頁(yè)二水石膏屬于單斜晶系圖3-6二水石膏的結(jié)晶結(jié)構(gòu)圖3-7二水石膏晶形第16頁(yè)/共48頁(yè)天然二水石膏天然無(wú)水石膏原料石膏礦石化工生產(chǎn)的廢石膏CaSO4，又稱(chēng)硬石膏?；瘜W(xué)組成理論質(zhì)量（％）：CaO41.19，SO358.81。屬斜方晶系。除石膏外，還含不同的雜質(zhì)，主要為粘土物質(zhì)和碳酸鹽類(lèi)(粘土石膏，渣膏等)。等級(jí)一二三四五CaSO4·2H2O%≥9594~8584~7574~6564~55天然二水石膏的等級(jí)第17頁(yè)/共48頁(yè)根據(jù)石膏產(chǎn)品的形狀石膏透明石膏纖維石膏雪花石膏片狀石膏土石膏透明無(wú)色，有時(shí)略帶淡紅色，呈玻璃光澤具有纖維狀集合體，呈層狀、脈狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，乳白色，有時(shí)帶蠟黃色、淡紅色呈細(xì)粒晶體集合塊、星狀、團(tuán)狀及殼狀，半透明致密塊狀集合體，葉片狀，玻璃光澤土狀光澤，呈層狀、團(tuán)塊狀、脈狀等第18頁(yè)/共48頁(yè)3.3.2石膏的脫水轉(zhuǎn)變及脫水石膏的形成過(guò)程

CaSO4—H2O系統(tǒng)中公認(rèn)石膏相有五種形態(tài)、七個(gè)變種。二水石膏（CaSO4·2H2O）；α型與β型半水石膏(α－、β－CaSO4·1/2H2O)；α型與β型硬石膏Ⅲ(α－、β－CaSO4)；硬石膏Ⅱ(CaSO4Ⅱ)；硬石膏I(CaSO4I)。第19頁(yè)/共48頁(yè)

β—半水石膏(熟石膏)和α—半水石膏(高強(qiáng)石膏)在宏觀性能上的差別，主要是由于亞微觀上即晶粒的型態(tài)、大小以及聚集狀態(tài)等方面的差別。α型與β型半水石膏區(qū)別β—半水石膏水化速度較快，水化熱高，需水量大，膠化體的強(qiáng)度較低。結(jié)晶度較差，常為細(xì)小的纖維狀或片狀聚集體，內(nèi)比表面積較大。結(jié)晶比較完整，常呈短柱狀，晶粒較粗大，聚集體的內(nèi)比表面積較小，致密，有一定的結(jié)晶形狀。第20頁(yè)/共48頁(yè)難溶的或不溶的硬石膏。二水石膏、半水石膏和硬石膏Ⅲ經(jīng)高溫脫水后在常溫下穩(wěn)定的最終產(chǎn)物。只有在溫度高于1180℃時(shí)才存在，如果低于此溫度，會(huì)轉(zhuǎn)化為硬石膏Ⅱ，所以在常溫下是不存在的。硬石膏Ⅱ硬石膏I第21頁(yè)/共48頁(yè)石膏膠凝材料的制備過(guò)程，主要是二水石膏加熱脫水轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌撍嘞嗟倪^(guò)程。圖3-8石膏的變種第22頁(yè)/共48頁(yè)二水石膏既是脫水物的原始材料，又是脫水石膏再水化的最終產(chǎn)物半水石膏有α型與β型兩個(gè)變種。當(dāng)二水石膏在加壓水蒸氣條件下，或在酸和鹽的溶液中加熱時(shí)，可以形成α型半水石膏。如果二水石膏的脫水過(guò)程是處于缺少水蒸汽的干燥環(huán)境中進(jìn)行，則可以形成β型半水石膏。硬石膏Ⅲ也稱(chēng)為可溶性硬石膏。一般它也存在α型與β型兩個(gè)變種，它們分別由α型與β型半水石膏加熱脫水而成。如果二水石膏脫水時(shí)，水蒸汽分壓過(guò)低，二水石膏也可以不經(jīng)過(guò)半水石膏直接轉(zhuǎn)變?yōu)棰笮陀彩?。?3頁(yè)/共48頁(yè)圖3-9二水石膏的差熱曲線140℃—吸熱峰，二水石膏失去3/2H2O190℃—吸熱峰，失去1/2H2O360℃—放熱峰，III型無(wú)水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)镮I型無(wú)水石膏第24頁(yè)/共48頁(yè)半水石膏加水后化學(xué)反應(yīng)：CaSO4?1/2H2O+3/2H2O=CaSO4?2H2O+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夠水化硬化3.3.3石膏漿體的硬化及其強(qiáng)度發(fā)展過(guò)程實(shí)踐證明：石膏膠凝材料在水化過(guò)程中，僅形成水化產(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)，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)程第25頁(yè)/共48頁(yè)圖3-10β型半水石膏漿體強(qiáng)度的發(fā)展過(guò)程第一階段

5min以前，漿體的塑性強(qiáng)度很低，且增長(zhǎng)很慢；第二階段

5min~30min，強(qiáng)度迅速增大，并發(fā)展到最大值；最后如果硬化漿體在潮濕條件下養(yǎng)護(hù)，則強(qiáng)度逐漸有所下降。第26頁(yè)/共48頁(yè)6.0～10.0MPa3.3.4提高石膏硬化漿體抗水性的途徑抗水性差強(qiáng)度損失可達(dá)70％甚至更大干燥狀況飽和水狀態(tài)石膏制品共同的弱點(diǎn):抗壓強(qiáng)度第27頁(yè)/共48頁(yè)半水石膏的水化產(chǎn)物與其它水硬性膠凝材料的水化物相比，具有大得多的溶解度。原因溶解度二水石膏的溶解度：6×10-3mol/L石膏硬化漿體中結(jié)晶接觸點(diǎn)具有重大的溶解度結(jié)晶接觸點(diǎn)的性質(zhì)與數(shù)量水化硅酸鈣(托貝莫來(lái)石)的溶解度：1.8×l0-4mol/L第28頁(yè)/共48頁(yè)提高石膏硬化漿體抗水性的途徑：保證石膏硬化漿體結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成；在保證一定強(qiáng)度的前提下，減少接觸點(diǎn)的數(shù)量；保證石膏硬化漿體有較高的密實(shí)度，即減少孔隙率和孔徑的大小以及結(jié)構(gòu)裂縫；加入一定數(shù)量的硅酸鹽水泥或其他含有活性二氧化硅、三氧化二鋁的氧化鈣。第29頁(yè)/共48頁(yè)建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)和特性（1）技術(shù)性質(zhì)顏色：白色密度：2.6~2.75g/cm3孔隙率大：50%~60%（2）石膏產(chǎn)品的標(biāo)記：第30頁(yè)/共48頁(yè)質(zhì)輕制造石膏板通常摻有鋸末、膨脹珍珠巖、蛭石等填料或發(fā)泡劑發(fā)泡，一般密度只有900kg／m3，并且可以做得很薄，如制作9mm厚的板材，其質(zhì)量約為8.1kg／m3。當(dāng)厚度為10mm時(shí)，其質(zhì)量只有7~9kg／m3。強(qiáng)度較高石膏制品的抗彎強(qiáng)度取決于石膏和紙(或增強(qiáng)纖維)，特別是紙的強(qiáng)度及其粘結(jié)力。紙面石膏板的抗彎強(qiáng)度一般力8MPa左右，能滿足做隔墻和飾面的需要。第31頁(yè)/共48頁(yè)（3）特性1）凝結(jié)硬化快2）微膨脹性3）孔隙率大在常溫下一般幾分鐘（3~5分鐘）即可初凝，30分鐘內(nèi)終凝輕質(zhì)、隔熱、吸聲性好，但是強(qiáng)度低、吸水率大石膏硬化過(guò)程中體積略有膨脹，因此，澆注成型時(shí)可以得到尺寸精確、表面光滑致密的構(gòu)件，或裝飾圖案第32頁(yè)/共48頁(yè)4）耐水性、抗凍性差石膏制品不僅表面光滑，且質(zhì)地細(xì)膩，顏色潔白，裝飾性好；此外，硬化石膏可鋸、可刨，具有良好的可加工性5）抗火性好6）裝飾性和加工性好軟化系數(shù)為0.3~0.5，不宜用于室外建筑石膏硬化后的主要成分為CaSO4.2H2O，遇火時(shí)，其中的結(jié)晶水脫出能吸收熱量，而且生成的無(wú)水石膏是良好的熱絕緣體。第33頁(yè)/共48頁(yè)建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外使用？解：建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性質(zhì)：1）

石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結(jié)硬化時(shí)產(chǎn)生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準(zhǔn)確、細(xì)致，裝飾性好。第34頁(yè)/共48頁(yè)(3)硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時(shí)或遇火后會(huì)脫出21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢(shì)的蔓延，具有一定的防火性。(4)建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性，故可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度，改變室內(nèi)的小氣候。2）

硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保溫性、吸聲性好。第35頁(yè)/共48頁(yè)在室外使用建筑石膏制品時(shí)，必然要受到雨水冰凍等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗?jié)B性差、抗凍性差,所以不適用于室外使用。不適用于室外使用？第36頁(yè)/共48頁(yè)分析討論：其原因有兩個(gè)方面，可有針對(duì)性地解決。建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時(shí)左右凝結(jié)，后來(lái)粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結(jié)性能差?？蓳饺刖從齽?，延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間；或者分多次配制石膏漿，即配即用。在光滑的天花板上直接貼石膏條，粘貼難以牢固，宜對(duì)表面予以打刮，以利粘貼?；蛘咴谡辰Y(jié)的石膏漿中摻入部分粘結(jié)性強(qiáng)的粘結(jié)劑[工程實(shí)例分析]

石膏飾條粘貼失效現(xiàn)象：石膏粉拌水為一桶石膏漿，用以在光滑的天花板上直接粘貼，石膏飾條前后半小時(shí)完工。幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然墜落，請(qǐng)分析原因。第37頁(yè)/共48頁(yè)3.3.5石膏的應(yīng)用石膏在建材和建筑中的應(yīng)用：石膏和石灰同為最古老的建筑材料之一，公元前2000年就被應(yīng)用在埃及金字塔的石材縫隙和灰漿抹面等裝飾上。西南亞于公元前3500~2500年就廣泛應(yīng)用石膏灰漿進(jìn)行內(nèi)裝修和底涂上。隨著工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，石膏灰泥和石膏制品得到了迅速發(fā)展，如，美國(guó)目前80%的新住宅均用石膏作內(nèi)墻和吊頂，在日本、歐洲，石膏板應(yīng)用得也很普遍，我國(guó)近幾年來(lái)，已投產(chǎn)了多條石膏板的生產(chǎn)線。第38頁(yè)/共48頁(yè)石膏的用途塑制工藝品制作牙科陶瓷機(jī)械模型生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥時(shí)，作為緩凝劑硅酸鹽建筑制品的生產(chǎn)中，石膏作為外加劑提高產(chǎn)品的性能紙面石膏板、纖維石膏板、小型石膏砌塊、中型石膏條板以及建筑飾面板、隔聲板

第39頁(yè)/共48頁(yè)與普通水泥砂漿比較，粉刷石膏的特點(diǎn):一、黏結(jié)力強(qiáng)，不易脫落，克服了傳統(tǒng)的水泥砂漿經(jīng)常出現(xiàn)的空鼓、開(kāi)裂現(xiàn)象；二是具有呼吸功能，可調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度。

石膏用途1：室內(nèi)抹灰及粉刷特別適用于混凝土頂板、加氣混凝土墻面各種保溫材料的表面抹灰建筑石膏的應(yīng)用第40頁(yè)/共48頁(yè)三、無(wú)毒無(wú)味，其配料注重健康環(huán)保；四、凝結(jié)度快，體質(zhì)輕，減少了樓層重量；五、為新型的綠色生態(tài)建材，防火性能良好；六、施工工序簡(jiǎn)便，落地灰少，操作快捷。

第41頁(yè)/共48頁(yè)用途2：裝飾制品－如石膏像等；第42頁(yè)/共48頁(yè)用途3：建筑石膏制品：石膏板、石膏砌塊等.如上圖的石膏板造型天花主要有紙面石膏板、石膏空心條板、石膏裝飾板、纖維石膏板等；第43頁(yè)/共48頁(yè)石膏板的生產(chǎn)石膏板是以半水石膏為主要原料制成的一種輕質(zhì)板材。具有輕質(zhì)，隔熱保溫，不燃，吸音和可鋸可