第3章气硬性胶凝材料.ppt

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1、第二章第二章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料概概 述述1、胶凝材料的定义、胶凝材料的定义2、胶凝材料的分类胶凝材料的分类3、本章教学内容与学习要求、本章教学内容与学习要求4、学习重点与难点、学习重点与难点1 1、胶凝材料的定义、胶凝材料的定义 凡能经过自身的在物理化学作用凡能经过自身的在物理化学作用,在由可塑浆在由可塑浆体变成坚硬石状体的过程中，能把体变成坚硬石状体的过程中，能把散粒或块状物料散粒或块状物料胶结成一个整体，且有一定机械强度的材料，统称胶结成一个整体，且有一定机械强度的材料，统称为胶凝材料为胶凝材料(Cementitious Materials)。胶胶凝凝材材料料有机胶凝材料有机胶

2、凝材料（如沥青和各种树脂（如沥青和各种树脂）无机胶凝材料无机胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料（Non-Hydraulic)（只能在空气中硬化（只能在空气中硬化,并保持或继并保持或继续提高强度的胶凝材料。如石膏、续提高强度的胶凝材料。如石膏、石灰、水玻璃等）石灰、水玻璃等）水硬性胶凝材料（水硬性胶凝材料（Hydraulic）（在拌水后不仅能在空气中硬化，（在拌水后不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化而且能更好地在水中硬化,保持并继保持并继续提高强度的胶凝材料。如各种水续提高强度的胶凝材料。如各种水泥）泥）本章主要介绍下列几种气硬性胶凝材料的特性、本章主要介绍下列几种气硬性胶凝材料的特性

3、、技术性质要求和应用：技术性质要求和应用：石石 灰灰(Lime)石膏石膏 (Plaster)水玻璃水玻璃(Water Glass)氯氧镁水泥氯氧镁水泥(Sorel Cement)通过学习要求了解这几种胶凝材料的特性与用途通过学习要求了解这几种胶凝材料的特性与用途。石灰和石膏的特性与用途石灰和石膏的特性与用途。石灰的熟化和硬化特性；石灰的熟化和硬化特性；建筑石膏硬化过程的物理化学变建筑石膏硬化过程的物理化学变化化。90032oCCaCOCaOCO 实际煅烧温度为实际煅烧温度为10001100oC（目的：加目的：加快煅烧过程快煅烧过程）。）。温度过低或煅烧时间过短温度过低或煅烧时间过短 产生产生欠

4、烧石灰欠烧石灰。温度过高或煅烧时间过长温度过高或煅烧时间过长 产生产生过火石灰过火石灰。生产石灰（生产石灰（Lime）的原料有）的原料有石灰石、白云石灰石、白云石、白垩、贝壳石、白垩、贝壳等，经煅烧后得到块状生石灰：等，经煅烧后得到块状生石灰：除了除了块状石灰块状石灰，常用的石灰产品还有：，常用的石灰产品还有：生石灰粉：由块状石灰磨细得到的生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末粉末，主要成分，主要成分 为为 CaO。消石灰粉：将生石灰用消石灰粉：将生石灰用适量适量水经消化和干燥而成的水经消化和干燥而成的粉末粉末，主要成分为，主要成分为Ca(OH)2，亦称熟石，亦称熟石灰。灰。石灰膏：石灰膏：将块状

5、生石灰用将块状生石灰用过量过量水（约为生石灰体水（约为生石灰体积的积的 34倍）消化，或将消石灰粉和水倍）消化，或将消石灰粉和水拌和，所得达一定稠度的拌和，所得达一定稠度的膏状物膏状物，主要，主要成分为成分为Ca(OH)2和水。和水。石灰熟化过程放出大量热，体积膨胀石灰熟化过程放出大量热，体积膨胀12.5倍。倍。石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰（消石石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰（消石灰，灰，Quicklime)CaO+H2O Ca(OH)2+Q 欠火石灰：欠火石灰：欠火石灰的中心部分仍是欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬碳酸钙硬块块，不能熟化，形成渣子。，不能熟化，形成渣子。过火石灰：过火石灰

6、：过火石灰结构紧密，熟化很慢，当过火石灰结构紧密，熟化很慢，当用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀，用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引起隆起鼓包和开裂。引起隆起鼓包和开裂。石灰浆的陈伏：石灰浆的陈伏：为为消除过火石灰的危害消除过火石灰的危害，石灰浆，石灰浆需在需在消解坑消解坑里存放两星期以上（称为里存放两星期以上（称为“陈陈伏伏”），使未熟化的石灰充分熟化。陈伏期间），使未熟化的石灰充分熟化。陈伏期间石灰浆表面应覆盖以水，以免石灰浆表面应覆盖以水，以免石灰浆碳化石灰浆碳化。石灰浆在空气中逐渐硬化，其的硬化包括两个石灰浆在空气中逐渐硬化，其的硬化包括两个同时进行的过程：同时进行的过程：

7、结晶过程结晶过程 水分蒸发引起氢氧化钙从水分蒸发引起氢氧化钙从过饱和过饱和溶液中析出。溶液中析出。碳化过程碳化过程 氢氧化钙吸收空气中氢氧化钙吸收空气中CO2，生成碳酸钙和水，生成碳酸钙和水 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O 可塑性和保水性好可塑性和保水性好 水化时放热大，体积增大水化时放热大，体积增大 硬化缓慢。这是因为碳化作用主要发生在与空气硬化缓慢。这是因为碳化作用主要发生在与空气接触的表接触的表 面，且生成膜面，且生成膜 CaCO3层较致密，阻碍层较致密，阻碍了空气中了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分向外蒸的渗入，也阻碍了内部水分向外蒸发，因此硬化缓慢

8、。发，因此硬化缓慢。硬化时体积收缩大。因为硬化时大量水蒸发，导硬化时体积收缩大。因为硬化时大量水蒸发，导致毛细管失水收缩。致毛细管失水收缩。硬化后强度低。其原因是石灰消化时实际用硬化后强度低。其原因是石灰消化时实际用水量比理论用水量比理论用 水量大得多，多余水在硬化后水量大得多，多余水在硬化后蒸发，留下空隙。蒸发，留下空隙。耐水性差。因为耐水性差。因为 Ca(OH)2易溶于水。易溶于水。制作石灰乳涂料制作石灰乳涂料 配制砂浆配制砂浆（石灰砂浆和石灰水泥混合砂浆）（石灰砂浆和石灰水泥混合砂浆）拌制灰土和三合土拌制灰土和三合土 石灰石灰(消石灰粉消石灰粉)粘土粘土 灰土灰土 石灰石灰(消石灰粉消石

9、灰粉)粘土粘土 砂等砂等 三合土三合土 灰土和三合土硬化时灰土和三合土硬化时,除除Ca(OH)2发生结晶和碳发生结晶和碳化作用外，化作用外，Ca(OH)2还能与粘土中还能与粘土中少量活性少量活性SiO2及及Al2O3作用而生成具有水硬性的水化硅酸钙及水化铝作用而生成具有水硬性的水化硅酸钙及水化铝酸钙。酸钙。生产硅酸盐制品生产硅酸盐制品 磨细生石灰或消石灰与砂、粉煤灰、炉渣等磨细生石灰或消石灰与砂、粉煤灰、炉渣等硅质材料加水拌和、经成型蒸压或蒸压处理等工硅质材料加水拌和、经成型蒸压或蒸压处理等工序制得的建筑材料，通称为硅酸盐制品。如灰砂序制得的建筑材料，通称为硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤

10、灰砌块等。砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块等。生产石膏胶凝材料的的原料有：生产石膏胶凝材料的的原料有：天然二水石膏天然二水石膏 CaSO42H2O 天然无水石膏天然无水石膏 CaSO4 含硫酸钙工业废料含硫酸钙工业废料 磷石膏、氟石膏、芒硝磷石膏、氟石膏、芒硝石膏等。石膏等。石膏胶凝材料的主要生产工序是破碎和煅烧。石膏胶凝材料的主要生产工序是破碎和煅烧。天然二水石膏在非密闭的窑炉中加热到天然二水石膏在非密闭的窑炉中加热到107o180oC时，可得时，可得b b型半水石膏，又称熟石膏，磨细后即为型半水石膏，又称熟石膏，磨细后即为建筑石膏。建筑石膏。半水石膏，熟石膏）（二水石膏，生石膏）b(2112122

11、2417010724OHOHCaSOOHCaSOCo煅烧温度煅烧温度生成物生成物性性 质质107170oC（常压）（常压）b b半水石膏半水石膏CaSO41/2H2O加水后生成加水后生成CaSO42H2O，凝结硬化，凝结硬化很快，放出热量，体积略膨胀。很快，放出热量，体积略膨胀。125oC(0.13MPa)a a半水石膏半水石膏CaSO41/2H2O需水量较需水量较b b半水石膏小，故硬化后强半水石膏小，故硬化后强度较高。度较高。170200oC可溶硬石膏可溶硬石膏CaSO4水化凝结较快，同时放出大量热，水化凝结较快，同时放出大量热，需水量较需水量较b b半水石膏高，强度较低。半水石膏高，强度

12、较低。400oC硬石膏硬石膏CaSO4400500oC是难溶石膏，是难溶石膏，500750oC为不溶石膏。为不溶石膏。800oC煅烧石膏煅烧石膏CaSO4和少量和少量CaO不加激发剂也具有水化硬化能力，不加激发剂也具有水化硬化能力，凝结较慢，抗水性好，耐磨性高。凝结较慢，抗水性好，耐磨性高。OHCaSOOHOHCaSO24224221121凝结硬化快凝结硬化快硬化时体积微膨胀硬化时体积微膨胀硬化后体积较大，表观密度和强度较低硬化后体积较大，表观密度和强度较低隔热、吸声性能好隔热、吸声性能好防火性能好防火性能好具有一定调温、调湿性具有一定调温、调湿性耐水性和抗冻性差耐水性和抗冻性差加工性能好加工

13、性能好技术指标技术指标优等品优等品一等品一等品合格品合格品抗压强度抗压强度(MPa)2.52.11.8抗折强度抗折强度(MPa)4.93.92.9细度细度（0.2mm方方孔筛筛余孔筛筛余5.010.015.0凝结时间凝结时间初凝时间不早于初凝时间不早于6min，终凝时间不迟，终凝时间不迟于于30min石膏的主石膏的主要应用要应用粉刷石膏粉刷石膏石膏制品石膏制品面层粉刷石膏面层粉刷石膏底层粉刷石膏底层粉刷石膏保温层粉刷石膏保温层粉刷石膏石膏砌块石膏砌块纸面石膏板纸面石膏板纤维石膏板纤维石膏板空心石膏条板空心石膏条板艺术装饰石膏制品艺术装饰石膏制品壁花天花板装饰花梁托线条拐角、线条艺术镜框罗马柱

14、水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比的碱金属氧化物和二氧化硅所酸盐，由不同比的碱金属氧化物和二氧化硅所组成。化学式为组成。化学式为R2OnSiO2。二氧化硅和碱金属。二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比氧化物的摩尔比 n 称为水玻璃的称为水玻璃的模数模数，一般在，一般在2.63.0之间，密度为之间，密度为1.31.5g/cm3。生产方法：生产方法：湿法：石英砂和湿法：石英砂和苛性钠溶液苛性钠溶液在在压蒸锅内在在压蒸锅内(0.20.3MPa)用蒸汽加热，直接反应生成水玻璃。用蒸汽加热，直接反应生成水玻璃。干法：石英砂和干法：石英砂和碳酸钙碳酸钙共同加热

15、熔化，经冷却共同加热熔化，经冷却成固体，再与水加热溶解成水玻璃。成固体，再与水加热溶解成水玻璃。232222Na COnSiONa O nSiOCO 无定形硅凝胶 因空气中因空气中CO2较少，该过程较慢，通常加入较少，该过程较慢，通常加入1215氟硅酸钠氟硅酸钠加速硅酸凝胶析出。加速硅酸凝胶析出。OmHnSiONaCOOmHCOnSiOONa2232222OmHSiOnNaFOmHSiFNanSiOONa2226222)12(6胶结性能好胶结性能好热稳定性好热稳定性好耐酸性好耐酸性好耐水性和耐碱性差耐水性和耐碱性差配制建筑涂料配制建筑涂料直接涂刷多孔制品表面，提高密实性和耐直接涂刷多孔制品表面

16、，提高密实性和耐 久性、久性、配制快凝防水剂配制快凝防水剂配制耐酸混凝土和砂浆配制耐酸混凝土和砂浆配制耐热混凝土和砂浆配制耐热混凝土和砂浆作为灌浆材料加固地基作为灌浆材料加固地基1 1从硬化过程及硬化产物分析石膏及石灰属气硬性胶从硬化过程及硬化产物分析石膏及石灰属气硬性胶凝材料的原因。凝材料的原因。2 2用于墙面抹灰时，建筑石膏与石灰比较，具有哪些用于墙面抹灰时，建筑石膏与石灰比较，具有哪些优点优点?何故何故?3 3石灰硬化体本身不耐水，但石灰土多年后具有一定石灰硬化体本身不耐水，但石灰土多年后具有一定的耐水性，你认为主要是什么原因的耐水性，你认为主要是什么原因?4 4生产菱苦土制品时常出现如下问题：生产菱苦土制品时常出现如下问题：硬化太慢，硬化太慢，硬化过快，并容易吸湿返潮。你认为各是什么原硬化过快，并容易吸湿返潮。你认为各是什么原因因?如何改善如何改善?5 5某工程采用菱苦土砖砌筑屋面女儿墙，数年后出现某工程采用菱苦土砖砌筑屋面女儿墙，数年后出现大面积破坏，试分其原因。大面积破坏，试分其原因。