《土木工程材料 第2版》 課件 第2章 無機(jī)氣硬性膠凝材料

（第二章無機(jī)氣硬性膠凝材料）教學(xué)目標(biāo)掌握：膠凝材料的定義、分類；建筑石灰、石膏技術(shù)要求、性質(zhì)。熟悉：石灰、石膏的熟化、硬化和應(yīng)用。了解：石灰的生產(chǎn)及品種。教學(xué)重點(diǎn)石灰、石膏的生產(chǎn)石灰、石膏的水化（熟化）硬化機(jī)理石灰、石膏的特性和技術(shù)要求本章主要教學(xué)內(nèi)容與要求膠凝材料定義：經(jīng)過一系列物理、化學(xué)作用，能由漿體變成堅(jiān)硬的固體，并能將散粒或片、塊狀材料膠結(jié)成整體的物質(zhì)。特征：嚴(yán)格意義上膠凝材料應(yīng)指漿體；能在常溫下凝結(jié)硬化為固體；有較強(qiáng)的膠結(jié)能力；具有一定的使用性能。Cementitousmaterials膠凝材料有機(jī)膠凝材料（樹脂、瀝青、橡膠等）無機(jī)膠凝材料水硬性膠凝材料（水泥）氣硬性膠凝材料（石灰、石膏）二者有何區(qū)別膠凝材料分類氣硬性與水硬性膠凝材料的特點(diǎn)氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，并且在空氣中保持和發(fā)展其強(qiáng)度；

關(guān)鍵：干燥狀態(tài)下，其硬化體才有較好的性能！水硬性膠凝材料不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度。關(guān)鍵：干燥或潮濕狀態(tài)下，其硬化體均有很好的性能！本章目錄石灰石膏水玻璃菱苦土本章知識歸納石灰的組成與品種氣硬性石灰粘土雜質(zhì)含量<8%的石灰石熱分解物及其水化物：生石灰粉：CaO；熟(消)石灰粉：Ca(OH)2；石灰膏(漿)：Ca(OH)2、H2O；水硬性石灰粘土雜質(zhì)含量＞8%的石灰石熱分解物：

CaO、活性Si2O、Al2O3等煅燒石灰石或白堊,內(nèi)含CaCO3溫度在900℃左右時溫度過高時溫度過低時正火石灰欠火石灰過火石灰因煅燒溫度過高使粘土雜質(zhì)融化并包裹石灰，從而延緩石灰的熟化，導(dǎo)致已硬化的砂漿產(chǎn)生鼓泡、崩裂等現(xiàn)象碳酸鈣沒有完全分解，降低了生石灰的產(chǎn)量如何解決它的危害？石灰的生產(chǎn)千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉骨碎身渾不怕，要留清白在人間。制備工藝與產(chǎn)品石灰石1000～1200

C磨細(xì)生石灰粉生石灰水噴淋熟石灰粉(水)化灰池石灰漿濃縮石灰膏陳伏煅燒溫度較低，時間較短時

欠火石灰煅燒溫度較高，時間較長時

過火石灰減輕或消除過火石灰的危害水化過程中體積增大1-2.5倍，迅速放出大量熱生石灰的熟化生石灰+水熟石灰工程上使用的石灰大都是熟石灰，有時需要使用石灰膏，有時使用熟石灰粉。熟化為石灰膏：將生石灰放入水中，注意水要過量池中透明液體為氫氧化鈣飽和溶液，下部沉淀即為熟石灰生石灰要在水中放置兩周以上，此過程即為“陳伏”。在這段時間里生石灰會完全和水反應(yīng)，不會因含有過火石灰造成熟化推遲而導(dǎo)致墻面鼓泡的現(xiàn)象。熟化為熟石灰粉：將生石灰塊分層堆放淋水，使石灰充分熟化，又不會過濕成團(tuán)，此時得到的產(chǎn)品就是熟石灰粉。為何生石灰加水馬上配制砂漿可能出現(xiàn)膨脹性裂縫？石灰的硬化結(jié)晶和碳化兩個過程同時進(jìn)行，但極為緩慢。碳化過程長時間只限于表面，結(jié)晶過程主要在內(nèi)部發(fā)生。古代的石灰漿強(qiáng)度很高，是否說明古代的石灰質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)代？石灰的技術(shù)要求可塑性好和保水性好吸濕性好凝結(jié)硬化慢Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜石灰的特性和應(yīng)用生石灰可以用來做干燥劑強(qiáng)度低體積收縮大耐水性差石灰硬化收縮產(chǎn)生的裂縫石灰砂漿墻面因受潮而脫落石灰的應(yīng)用三合土用作鋪筑步道磚的墊層三合土樁灰土樁配制石灰砂漿、石灰乳配制石灰土、三合土生產(chǎn)碳化石灰板加固含水的軟土地基石膏的組成與結(jié)構(gòu)石膏的礦物組成：

CaSO4·xH2OX為結(jié)晶水H2Ox＝0，硬石膏(無水石膏)x＝0.5，熟石膏(半水石膏)x＝2，生石膏(二水石膏)石膏膠凝材料的組成：

CaSO4·0.5H2O或CaSO4

。石膏是晶體結(jié)構(gòu)二水石膏晶體形貌半水石膏晶體形貌CaSO4·2H2O石膏的生產(chǎn)生石膏工業(yè)石膏建筑石膏(β半水石膏)高強(qiáng)石膏(α半水石膏)(有膠凝性的)無水石膏(無膠凝性的)無水石膏煅燒石膏(地板石膏)生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品的組成CaSO4

2H2O

120~180C干燥空氣125~180C水蒸氣

-CaSO40.5H2O

-CaSO40.5H2O

-CaSO4(Ⅲ)可溶

-CaSO4(Ⅲ)可溶200~360C

200~360C

400~800C400~800CCaSO4(Ⅱ)不溶

800~1180CCaSO4(Ⅰ)不溶＋CaO非密閉煅燒工藝及其產(chǎn)品組成密閉蒸煉工藝及其產(chǎn)品組成建筑石膏的凝結(jié)硬化凝結(jié)硬化過程中的水化反應(yīng)：

CaSO4·0.5H2O＋1.5H2O

CaSO4·2H2O＋Q

即：石膏的水化反應(yīng)是由二水石膏制備半水石膏的逆反應(yīng)凝結(jié)硬化機(jī)理——“溶解－沉淀理論”

溶解

沉淀

硬化半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不斷溶解，生成Ca2+、SO42-離子的飽和溶液半水石膏的飽和溶液，對于二水石膏是過飽和溶液，后者不斷結(jié)晶沉淀。二水石膏晶體不斷生長、連生、交錯，構(gòu)成晶體顆粒堆聚的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)凝結(jié)硬化的物理化學(xué)過程水化初期：二水石膏晶體較少隨著水化反應(yīng)進(jìn)行二水石膏晶體量石膏硬化體中晶體堆積體凝結(jié)硬化快硬化后體積微膨脹性硬化后孔隙率大，因此其強(qiáng)度較低、表觀密度小、吸聲性較強(qiáng)、吸濕性較強(qiáng)、絕熱性好。耐水性與抗凍性較差防火性好但耐火性差建筑石膏的特性建筑石膏及其制品的性質(zhì)建筑石膏的技術(shù)要求(GB/T9776－2008)：密度：2.50~2.70;強(qiáng)度：抗折強(qiáng)度(等級：3.0、2.0、1.6)、抗壓強(qiáng)度;

細(xì)度：0.2mm方孔篩篩余≤10%;

凝結(jié)時間：初凝（≥3min）、終凝時間（≤30min）;石膏硬化體及制品的特性：表觀密度較?。骸?.0孔隙率較大強(qiáng)度較低耐水性和抗凍性較差防火性較好隔熱性和吸聲性良好裝飾性建筑石膏的應(yīng)用室內(nèi)抹灰及粉刷紙面石膏板裝飾石膏板吸聲用穿孔石膏板石膏藝術(shù)制品

什么是水玻璃？堿金屬硅酸鹽的水溶液：

R2O·nSiO2+H2O其中R=Na＋、K＋什么是水玻璃的模數(shù)？

n:氧化硅SiO2與堿金屬氧化物R2O的摩爾比。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。水玻璃的制備水玻璃的硬化反應(yīng)Na2O·nSiO2+CO2+mH2O

Na2CO3+nSiO2·mH2O

上述反應(yīng)速度很慢，常加入促硬劑Na2SiF6

：2Na2O

nSiO2+Na2SiF6+mH2O=6NaF+(2n+1)SiO2

mH2O水玻璃硬化過程水玻璃溶液硅酸凝膠二氧化硅玻璃體R＋SiO4-4R＋R＋SiO4-4R＋R＋R＋R＋R＋H4SiO4H4SiO4H4SiO4H4SiO4R＋CO3＋SiO2SiO2SiO2SiO2R2CO3酸化脫水交聯(lián)四.水玻璃的性質(zhì)與應(yīng)用1.粘結(jié)力強(qiáng)，防水性好?？膳渲品浪畡?。

2.耐熱性高，可配制耐熱混凝土或耐熱砂漿。

3.耐酸性好，可配制耐酸混凝土或耐酸砂漿。

4.不耐水，不耐堿。氯氧鎂水泥菱苦土菱苦土為鎂質(zhì)膠凝材料，主要成分MgO。制備水化硬化機(jī)理菱苦土調(diào)和(凝結(jié)慢，強(qiáng)度低)，通常用溶液調(diào)制，發(fā)生如下兩個反應(yīng)：不能用水MgCl2

建筑工程中，常用菱苦土與木屑混合膠凝，壓制成窗臺板、內(nèi)墻板、天花板等平板(刨花板)。菱苦土的性質(zhì)與應(yīng)用★堿性較低，對各種纖維和植物的腐蝕較弱。1.菱苦土的性質(zhì)★菱苦土，膠凝性能好，強(qiáng)度也較高，與植物纖維的粘結(jié)良好，菱苦土在運(yùn)輸和儲存時應(yīng)注意防潮，也不可久存，以防其吸收空氣中的水分而變成Mg(OH)2，再碳化成MgCO3，失去膠凝性能。2.菱苦土的應(yīng)用本章知識歸納（I）經(jīng)過自身的一系列物理作用、化學(xué)作用，能夠?qū)⑸⒘畈牧希ㄈ缟?、石子等）或塊狀材料（如磚、石塊、砌塊等）粘結(jié)成整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料根據(jù)其化學(xué)組成，可分為有機(jī)膠凝材料和無機(jī)膠凝材料兩大類。無機(jī)膠凝材料根據(jù)其硬化條件的不同，又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，所以氣硬性膠凝材料一般只適用于干燥環(huán)境中，而不宜用于潮濕環(huán)境，更不宜用于水中。以碳酸鈣為主要成分的巖石（如石灰石、白云石）經(jīng)適當(dāng)溫度煅燒后得到生石灰，工程中使用的石灰通常是熟石灰，為消除過火石灰的危害，生石灰在熟化時必須進(jìn)行“陳伏”。石灰具有保水性和可塑性好、硬化慢、強(qiáng)度低、硬化時體積收縮大、耐水性差、吸濕性強(qiáng)等特性。本章知識歸納（II）建筑石膏是由天然二水石膏在常壓下加熱脫水后的β型半水石膏，建筑石膏具有凝結(jié)硬化快、硬化時體積微膨脹、孔隙率高、表觀密度小、強(qiáng)度低、防火性好