氣硬性膠凝材料課件

第三章氣硬性膠凝材料教學目標與要求：掌握膠凝材料（cementingmaterial）的定義和分類；掌握石膏的生產(chǎn)、硬化、技術(shù)性質(zhì)與應(yīng)用；掌握石灰的生產(chǎn)、石灰的硬化與熟化、技術(shù)性質(zhì)與應(yīng)用；了解水玻璃的應(yīng)用；重點：掌握石膏和石灰的技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用；氣硬性膠凝材料基本概念1、什么叫膠凝材料？膠凝材料是指建筑工程中，通過自身一系列變化而把其他散粒材料（如砂子、石子）或塊狀材料（如磚、石塊）膠結(jié)成具有強度的整體的材料。2、分類有機膠凝材料、無機膠凝材料氣硬性膠凝材料有機膠凝材料無機膠凝材料區(qū)別：（1）氣硬性膠凝材料：只能在空氣中（干燥條件下）硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料，如石灰、石膏、水玻璃和菱苦土；（2）水硬性膠凝材料：既能在空氣中（干燥條件下）硬化，又能在水中繼續(xù)硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料，如水泥。氣硬性膠凝材料3.1建筑石膏石膏膠凝材料是一種理想的高效節(jié)能材料——重點發(fā)展的新型材料；具有質(zhì)輕、強度較高、絕熱、防火、質(zhì)地細膩美觀——裝飾材料；我國已探明天然石膏礦儲量為52億噸，化學石膏儲量約100萬噸；易于加工、成品多樣——各類石膏線；在美國，目前80%的住宅使用石膏板作為內(nèi)墻和吊頂；石膏的品種很多，主要有建筑石膏、高強石膏、無水石膏水泥、高溫煅燒石膏。氣硬性膠凝材料3.1.1建筑石膏生產(chǎn)簡介（1）主要原料：天然石膏（2）主要成分：建筑石膏是指由二水石膏（CaSO4·2H2O)經(jīng)過加工而成的半水石膏（CaSO4·H2O）故又稱熟石膏。破碎、加熱和磨細氣硬性膠凝材料（3）化學反應(yīng)式天然二水石膏在加熱過程中，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）1240C，0.13MPa

（高強石膏）

氣硬性膠凝材料3.1.2建筑石膏的性質(zhì)和技術(shù)要求（1）性質(zhì)：顏色為白色；密度：2.60~2.75g/cm3;孔隙率大：50%~60%；（2）等級標準：具體參見P51表4-31建筑石膏的技術(shù)指標；（3）石膏產(chǎn)品的標記：氣硬性膠凝材料3.1.4建筑石膏的特性1）凝結(jié)硬化快：在常溫下一般幾分鐘（7-12分鐘）即可初凝，30分鐘內(nèi)終凝；2）微膨脹性：石膏硬化過程中體積略有膨脹，因此，澆注成型時可以得到尺寸精確、表面光滑致密的構(gòu)件，或裝飾圖案；3）孔隙率大：輕質(zhì)、隔熱、吸聲性好；但是強度低、吸水率大；氣硬性膠凝材料3.1.4建筑石膏的特性4）耐水性、抗凍性差：軟化系數(shù)為0.2~0.3，不宜用于室外5）抗火性好：建筑石膏硬化后的主要成分為CaSO4.2H2O，遇火時，其中的結(jié)晶水脫出能吸收熱量，而且生成的無水石膏是良好的熱絕緣體。6）塑性變形大：石膏制品有明顯的塑性變形性能，因此，一般不能用于承重構(gòu)件；氣硬性膠凝材料

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、尺寸準確、細致，裝飾性好；（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。氣硬性膠凝材料（3）

硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當受到高溫作用時或遇火后會脫出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。(5)在室外使用建筑石膏制品時，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.

氣硬性膠凝材料分析討論：其原因有兩個方面，可有針對性地解決。建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時左右凝結(jié)，后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結(jié)性能差?？蓳饺刖從齽?，延長凝結(jié)時間；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)性強的粘結(jié)劑[工程實例分析]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完工。幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然墜落，請分析原因。氣硬性膠凝材料

石膏用途1：室內(nèi)抹灰及粉刷特別適用于砼頂板、加氣砼墻面各種保溫材料的表面抹灰。與普通水泥砂漿比較,粉刷石膏的特點:1、黏結(jié)力強,不易脫落,克服了傳統(tǒng)的水泥砂漿經(jīng)常出現(xiàn)的空鼓、開裂現(xiàn)象;2、具有呼吸功能,可調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度。3、無毒無味,其配料注重健康環(huán)保;4、凝結(jié)速度快,體質(zhì)輕,減少了樓層重量;5、為新型的綠色生態(tài)建材,防火性能良好;6、施工工序簡便,落地灰少,操作快捷。3.1.5建筑石膏的應(yīng)用氣硬性膠凝材料用途2：裝飾制品－如石膏像等；氣硬性膠凝材料用途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；氣硬性膠凝材料

石灰吟（作者:

明代詩人于謙）

千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。

粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間。

3.2石灰氣硬性膠凝材料

優(yōu)點：（1）原材料豐富，分布廣；（2）生產(chǎn)工藝簡單，成本低.1、生產(chǎn)簡介：主要原料是天然巖石（以碳酸鈣為主要原料）。常用的有石灰石，白云石等；

CaCO3

C

aO+CO2↑氣硬性膠凝材料

“欠火石灰”:生石灰燒制過程中，往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因，生石灰中殘留有未燒透的的內(nèi)核；

“過火石灰”：由于燒制的溫度過高或時間過長，使得石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色。表面常被粘土雜質(zhì)融化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。當石灰已經(jīng)硬化后，過火石灰才開始熟化，并產(chǎn)生體積膨漲，引起隆起鼓包和開裂。生產(chǎn)過程中形成的二種不利情況氣硬性膠凝材料2石灰的種類（1）石灰按加工方法分以下四種：塊狀的生石灰：即由天然巖石原料煅燒而得到的產(chǎn)品,主要成分是CaO；磨細生石灰：把塊狀生水灰磨細而得到的粉末材料，主要成分為Cao消石灰粉：將生石灰加適量的水熟化而得到的粉末；Ca(OH)2;消石灰漿：加多量的水（3~4倍的水）而得的漿體,主要成分為Ca(OH)2+水氣硬性膠凝材料（2）石灰按氧化鎂（MgO)含量分類：鈣質(zhì)生石灰：氧化鎂（MgO)含量<5%;鎂質(zhì)生石灰：氧化鎂（MgO)含量>5%;氣硬性膠凝材料3石灰的熟化生石灰（CaO)加水生成Ca(OH)2過程，稱為石灰的熟化或消解過程。熱量體積膨脹開裂或裂縫等氣硬性膠凝材料思考題工地上使用石灰時，為什么要先進行熟化處理？

在建筑或抹面工程中，石灰必須先充分進行熟化后才能夠使用，若有未熟化的顆粒，使用后未熟化的顆粒將繼續(xù)熟化，放出大量的熱量，產(chǎn)生體積膨脹，使得表面凸起，開裂，或局部脫落而影響施工的質(zhì)量。故工地上使用石灰時先進行熟化處理。氣硬性膠凝材料例3某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月后，墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

引發(fā)的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結(jié)果。

墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化，造成體積膨脹。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。氣硬性膠凝材料陳伏：

為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰漿應(yīng)在儲灰坑中放置兩周以上，這一過程稱為石灰的“陳伏”?！瓣惙逼陂g，石灰漿表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。氣硬性膠凝材料4石灰的硬化

石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面兩個同時進行的過程來完成的：（１）結(jié)晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。

（２）碳化作用：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結(jié)晶，釋出水分并被蒸發(fā)：氣硬性膠凝材料5建筑工程用石灰（1）建筑生石灰（2）建筑生石灰粉（3）建筑消石灰粉

技術(shù)指標見P55表4-2\4-3\4-4JC/T479-1992建筑生石灰JC/T480-1992建筑生石灰粉JC/T481-1992建筑消石灰粉氣硬性膠凝材料6石灰的特性良好的保水性；凝結(jié)硬化慢，強度低；

（對比：建筑石膏硬化快）耐水性差；

（對比：與建筑石膏相同）體積收縮率大；

（對比：建筑石膏是微膨脹性）氣硬性膠凝材料7石灰的應(yīng)用（1）石灰乳和石灰砂漿A）石灰乳：將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水攪拌稀釋，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。B）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。氣硬性膠凝材料（2）石灰土（灰土）和三合土

如建筑物或道路基礎(chǔ)中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或爐灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或爐灰、級配碎石）等石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合使用，制成石灰土或石灰與工業(yè)廢料的混合料，加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實，在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(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。氣硬性膠凝材料（3）灰砂磚和硅酸鹽制品

石灰與天然砂或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻，加水攪拌,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。氣硬性膠凝材料8石灰的保存（1）防潮；（與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)）（2）防火。（硬化時產(chǎn)生大量的熱量）氣硬性膠凝材料例4既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位？解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實，在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合土的強度和耐水性會隨使用時間的延長而逐漸提高，適于在潮濕環(huán)境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，與粘土等拌合后經(jīng)壓實或夯實，使灰土或三合土的密實度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位。氣硬性膠凝材料四菱苦土---鎂質(zhì)膠凝材料又名苛性苦土、苦土粉。以天然菱鎂礦為原料，在800～850℃溫度下煅燒而成。1主要成分：MgO白色或黃色粉末新鮮材料有閃爍玻璃光澤2生產(chǎn)：3硬化：4思考題：為什么菱苦土在使用的時候，不單獨用水拌和？（1）Mg(OH)2結(jié)構(gòu)疏松，膠凝性差；（2）一般采用氯化鎂（MgCl2.6H2O)液體來拌和，拌和后凝結(jié)速度快，硬化強度高。

氣硬性膠凝材料4思考題：為什么菱苦土在使用的時候，不單獨用水拌和？試驗證明，用水調(diào)拌菱苦土時將生成Mg(OH)2

，漿體凝結(jié)很慢，硬化后強度很低。若以氯化鎂水溶液來調(diào)制ＭgO時，可以加速其水化反應(yīng)，并且能形成新的水化產(chǎn)物。這種新的水化產(chǎn)物硬化后的強度較高（40～60ＭPa）。水化反應(yīng)如下：水化產(chǎn)物是針狀結(jié)晶，彼此機械咬合，并相互連生、長大，形成致密的結(jié)構(gòu)，使?jié){體凝結(jié)硬化。氣硬性膠凝材料5菱苦土的應(yīng)用地板：保溫性，無噪聲，耐磨，是民用建筑和紡織車間的地板材料；內(nèi)墻、天花板和隔墻；用于機械設(shè)備的包裝構(gòu)件，可節(jié)約大量的木材；耐水性差，不宜使用于易受潮的部位；氣硬性膠凝材料五水玻璃1定義：水玻璃是堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的能夠溶解于水的一種硅酸鹽材料

最常用的堿金屬氧化物：Na2O,K2O

最常用的水玻璃：硅酸鈉：Na2O.nSiO2硅酸鉀:

K2O.nSiO2等其中n稱為水玻璃的模數(shù)，n=1.5-3.5氣硬性膠凝材料2水玻璃的應(yīng)用（１）用作涂料;涂刷材料表面直接將液體水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土磚、硅酸鹽制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密實度、強度、抗?jié)B性、耐水性均得到提高。