氣硬性膠凝材料課件

第三章氣硬性膠凝材料教學(xué)目標(biāo)與要求：掌握膠凝材料（cementingmaterial）的定義和分類(lèi)；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(diǎn)：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(guò)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(qiáng)度的整體的材料。2、分類(lèi)有機(jī)膠凝材料、無(wú)機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料有機(jī)膠凝材料無(wú)機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)發(fā)展的新型材料；具有質(zhì)輕、強(qiáng)度較高、絕熱、防火、質(zhì)地細(xì)膩美觀——裝飾材料；我國(guó)已探明天然石膏礦儲(chǔ)量為52億噸，化學(xué)石膏儲(chǔ)量約100萬(wàn)噸；易于加工、成品多樣——各類(lèi)石膏線；在美國(guó)，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(qiáng)石膏、無(wú)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(jiǎn)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(guò)加工而成的半水石膏（CaSO4·H2O）故又稱(chēng)熟石膏。破碎、加熱和磨細(xì)氣硬性膠凝材料（3）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）1240C，0.13MPa

（高強(qiáng)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)：具體參見(jiàn)P51表4-31建筑石膏的技術(shù)指標(biāo)；（3）石膏產(chǎn)品的標(biāo)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(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；3）孔隙率大：輕質(zhì)、隔熱、吸聲性好；但是強(qiáng)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(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。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(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；（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(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。(5)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.

氣硬性膠凝材料分析討論：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。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(diǎn):1、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;2、具有呼吸功能,可調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度。3、無(wú)毒無(wú)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(jiǎn)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(shī)人于謙）

千錘萬(wàn)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(diǎn)：（1）原材料豐富，分布廣；（2）生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低.1、生產(chǎn)簡(jiǎn)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(guò)程中，往往由于石灰石原料的尺寸過(guò)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(guò)火石灰”：由于燒制的溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(dāng)石灰已經(jīng)硬化后，過(guò)火石灰才開(kāi)始熟化，并產(chǎn)生體積膨漲，引起隆起鼓包和開(kāi)裂。生產(chǎn)過(guò)程中形成的二種不利情況氣硬性膠凝材料2石灰的種類(lèi)（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(xì)生石灰：把塊狀生水灰磨細(xì)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(lèi)：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(guò)程，稱(chēng)為石灰的熟化或消解過(guò)程。熱量體積膨脹開(kāi)裂或裂縫等氣硬性膠凝材料思考題工地上使用石灰時(shí)，為什么要先進(jìn)行熟化處理？

在建筑或抹面工程中，石灰必須先充分進(jìn)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(kāi)裂，或局部脫落而影響施工的質(zhì)量。故工地上使用石灰時(shí)先進(jìn)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(shí)在個(gè)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(guò)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(gè)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(shí)所用的石灰中混入了過(guò)火石灰。這部分過(guò)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(guò)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(guò)火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰漿應(yīng)在儲(chǔ)灰坑中放置兩周以上，這一過(guò)程稱(chēng)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(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程來(lái)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(biāo)見(jiàn)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(qiáng)度低；

（對(duì)比：建筑石膏硬化快）耐水性差；

（對(duì)比：與建筑石膏相同）體積收縮率大；

（對(duì)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?dāng)嚢柘♂專(zhuān)蔀槭胰椋且环N廉價(jià)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(guó)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(jí)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(shí)，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?dāng)嚢?經(jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強(qiáng)度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護(hù)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(qiáng)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(shí)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(shí)，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(qiáng)度和耐水性會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)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(shí)或夯實(shí)，使灰土或三合土的密實(shí)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(shí)候，不單獨(dú)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(lái)拌和，拌和后凝結(jié)速度快，硬化強(qiáng)度高。

氣硬性膠凝材料4思考題：為什么菱苦土在使用的時(shí)候，不單獨(dú)用水拌和？試驗(yàn)證明，用水調(diào)拌菱苦土?xí)r將生成Mg(OH)2

，漿體凝結(jié)很慢，硬化后強(qiáng)度很低。若以氯化鎂水溶液來(lái)調(diào)制ＭgO時(shí)，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(qiáng)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(jī)械咬合，并相互連生、長(zhǎng)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(wú)噪聲，耐磨，是民用建筑和紡織車(chē)間的地板材料；內(nèi)墻、天花板和隔墻；用于機(jī)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(chēng)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(shí)度、強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐水性均得到提高。