建筑材料第三章氣硬性膠凝材料課件

,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,,,*,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,第三章 氣硬性膠凝材料,,膠凝材料,：,指經(jīng)過自身的物理化學(xué)作用后，由液態(tài)或半固態(tài)變成堅(jiān)硬的固態(tài)狀態(tài)，并能將散粒材料（如砂、石等）或塊狀材料（如磚、石塊等）粘結(jié)成為整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。,,氣硬性：石灰、石,,無(wú)機(jī)膠凝材料（按硬化條件） 膏、水玻璃等。,,水硬性：水泥等。,,,,有機(jī),膠凝,材料：瀝青、樹脂、橡膠,（天然或合成高分子）,,,膠凝材料,第三章 氣硬性膠凝材料,2.,水硬性膠凝材料,,,指不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中,,硬化，并保持和繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度的膠凝材料。,,適宜：既適宜于地上，也可用于地下和水中環(huán),,境。,,,1.,氣硬性膠凝材料,,指在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展,,其強(qiáng)度的膠凝材料。適合：地上和干燥環(huán)境。,,4,1,石灰,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,一、石灰的生產(chǎn)、化學(xué)成分與品種,,1,.,生產(chǎn)：,,石灰是以碳酸鈣為主要成分的石灰石、白云質(zhì)石灰?guī)r、白堊等為原料，在一定燒結(jié)溫度下，煅燒所得的產(chǎn)物。其主要成分為氧化鈣（,CaO,).,,,,CaCO,3,——CaO+CO,2,,,MgCO,3,——MgO+CO,2,第一節(jié) 石灰,煅燒,煅燒,過火石灰,：灰黑色，表面出現(xiàn)裂紋，有玻璃體的外殼。,,含,SiO,2,、,Al,2,O,3,雜質(zhì)，塊體容重大，熟化慢。,,欠火石灰,：未分解的石灰石，廢品，利用率很低，不能,,消化，降低石灰漿的產(chǎn)量。,2.,品種,,根據(jù)成品的加工方法的不同，有四種成品：,,（,1,）,塊狀生石灰,：由石灰石煅燒成的白色疏松結(jié)構(gòu)的塊狀物,,主要成分,CaO,,,（,2,）,生石灰粉,：由塊狀生石灰磨細(xì)而成。,,（,3,）,消石灰粉,：將生石灰用適量的水經(jīng)消化和干燥而成,,的粉末，主要成分為,Ca,（,OH,）,2,。,,,亦稱為熟石灰。,正火石灰,：煅燒正常，質(zhì)量輕，無(wú)裂縫，密度,3.1-3.4g/cm,3,，,,表觀密度,800-1000kg/m,3,。,,當(dāng),MgO,含量≤,5%,時(shí)稱為鈣質(zhì)石灰。,,當(dāng),MgO,含量＞,5%,時(shí)稱為鎂質(zhì)石灰。,一、石灰的生產(chǎn)、化學(xué)成分與品種,（,4,）石灰膏：將塊狀生石灰用過量水（約為生石灰體,,積的,3—4,倍）消化，或?qū)⑾曳酆退?,合，所得的具一定稠度的膏狀物。,,主要成分為,Ca,（,OH,）,2,和水。,,二、生石灰的水化,,,又稱熟化或消化。,,是指生石灰與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成,Ca,（,OH,）,2,的過程。,,其水化反應(yīng)式如下：,一、石灰的生產(chǎn)、化學(xué)成分與品種,特點(diǎn)：,,1.,反應(yīng)可逆。,,2.,水化熱大、水化速度快。,,3.,水化過程體積增大。,陳伏,：,為保證石灰完全熟化，石灰必須放入坑中以水覆蓋保存兩星期以上，這個(gè)過程稱為 “陳伏”。否則，未水化的石灰顆粒將混砂漿中，在砂漿應(yīng)用之后熟化，體積膨脹，致使已硬化的砂漿產(chǎn)生“崩裂”或“鼓包”現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。,二、生石灰的水化,石灰的陳伏,某工地急需配制石灰砂漿。當(dāng)時(shí)有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供選用。因生石灰價(jià)格相對(duì)較便宜，便選用，并馬上加水配制石灰膏，再配制石灰砂漿。使用數(shù)日后，石灰砂漿出現(xiàn)眾多凸出的膨脹性裂縫，請(qǐng)分析原因。,這是由于石灰漿的陳伏時(shí)間不足，制使其中部分過火石灰在石漿砂漿制作時(shí)尚未水化，導(dǎo)致在硬化的石灰砂漿中繼續(xù)水化成,Ca(OH),2,，產(chǎn)生體積膨脹，從而形成膨脹性裂紋。,,三、石灰的硬化,,由,2,個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程完成。,,1.,結(jié)晶作用,,游離水分蒸發(fā),——Ca,（,OH,）,2,逐漸從飽和溶液中結(jié)晶析出。,,2.,碳化作用,,,Ca,（,OH,）,2,與空氣中的,CO,2,和,H,2,O,化合成,CaCO,3,,結(jié)晶。,石灰硬化收縮產(chǎn)生的裂縫,石灰砂漿墻面因受潮而脫落,四 、石灰的特性和應(yīng)用,可塑性和保水性好,CaCO,3,,膜層致密,Ca(OH),2,粒子表,,面可以吸附水膜,水化熱大，體積增大,硬化緩慢,硬化時(shí)體積收縮大,硬化后強(qiáng)度低,耐水性差,石灰?guī)r,生石灰塊,熟石灰粉,生石灰粉,石灰膏,石灰乳,煅燒,加適量水熟化,磨細(xì),加過量水,,進(jìn)行陳伏,加水稀釋,多用來(lái)拌制灰土和三合土,使用時(shí)可以不進(jìn)行陳伏（干燥劑）,用來(lái)拌制砌筑砂漿或抹面砂漿,粉刷墻壁,五、常用建筑石灰,2.,石灰的應(yīng)用,三合土用作鋪筑步道磚的墊層,三合土樁,,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,,生產(chǎn)硅酸鹽制品,2.,配制三合土和灰土,,三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子,,比例：,1,：,2,：,3,加水,——,拌合、夯實(shí)作基礎(chǔ)墊層,,灰土：生石灰粉、粘土,,比例：,1,：,2 ~ 1,：,4,加水,——,拌合、夯實(shí),,用于建筑物的基礎(chǔ)、路面或地面的墊層,,補(bǔ),.,加固軟土地基,,如：石灰樁,——,生石灰塊灌入軟土（高含水,,量、高孔隙比土）中，形成石灰樁。,2,、石灰的應(yīng)用,湖南大學(xué)土木工程學(xué)院建材室,15,石灰穩(wěn)定基層,湖南大學(xué)土木工程學(xué)院建材室,16,,,路基加墊石灰加固施工現(xiàn)場(chǎng),湖南大學(xué)土木工程學(xué)院建材室,17,配制水泥石灰砂漿、石灰砂漿,18,,制作碳化石灰板,,制造加氣混凝土砌塊、粉煤灰砌塊等,問 題？,1.,過火石灰有什么危害？應(yīng)如何消除？,,,答：,過火石灰密度較大，且顆粒表面有玻璃釉狀物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸濕水化，產(chǎn)生體積膨脹，影響體積穩(wěn)定性?？刹捎醚娱L(zhǎng)石灰的熟化和陳伏期，或過濾掉。,,2.,石灰硬化過程中，為什么容易開裂？使用時(shí)應(yīng)如何避免？,,,答：,石灰漿體的硬化是靠水分的大量揮發(fā)，體積顯著收縮，因而容易導(dǎo)致開裂。在使用時(shí)，避免單獨(dú)使用，可摻加一些砂子、麻刀絲或紙筋等。,石膏應(yīng)用的歷史,9000,年前，敘利亞和土耳其的安那托力亞就有古跡；,,5000,年前，埃及人就在敞開的火爐中煅燒石膏，然后破碎磨成粉末，再與水拌和制得用于金字塔建造中石塊得粘結(jié)材料,——,灰漿；,,372-287 BC,，古希臘人采用天然透明石膏（亞硒酸石膏）做神廟的窗戶；,,古羅馬人用石膏澆注了成千上萬(wàn)座古希臘的雕塑。,,十七世紀(jì)，法國(guó)巴黎的木質(zhì)房的所有墻壁均用石膏灰漿（,plaster,）覆蓋，以提高防火性能，因而，法國(guó)巴黎有“石膏的首都（,capital of plaster,）之稱。,2,、石膏,,原材料：,,,天然二水石膏；,CaSO,4,.2H,2,O,（,生石膏,）,,天然無(wú)水石膏；,CaSO,4,，僅用于生產(chǎn)無(wú)水,,石膏水泥,,化工石膏：磷石膏、氟石膏（化工副產(chǎn)品）,,工藝：,,原材料,→,不同溫度、壓力煅燒,→,磨細(xì),→,成品,,二水石膏晶體形貌,半水石膏晶體形貌,,,天然石膏礦纖維狀晶體,23,原材料－不同溫度、壓力煅燒－磨細(xì)－成品,各類石膏的特點(diǎn),建筑石膏,β,—CaSO,4,·1/2H,2,O,：又稱,熟石膏,，晶體較細(xì)，需水量較大（,80,～,100,％） ，因而強(qiáng)度較低。主要用于石膏建筑制品。,,,高強(qiáng)石膏,α,—CaSO,4,·1/2H,2,O,：晶粒粗大，需水量?。?35,～,45,％），強(qiáng)度高。高級(jí)室內(nèi)抹灰、石膏線、石膏板等。,,,可溶性石膏：需水量大，凝結(jié)很快，強(qiáng)度低，不宜直接使用。,各類石膏的特點(diǎn),不溶性硬石膏：難溶于水，生產(chǎn)無(wú)水石膏水泥。,,,高溫煅燒石膏：硬化后有較高的強(qiáng)度和耐磨性，,,抗水性也較好。,二、建筑石膏的水化與硬化,,,建筑石膏與適量的水相混合,—,二水石膏生成量增加，水分減小,—,可塑漿體,——,漿體開始失去塑性（初凝，約,6min,）,——,繼續(xù)變稠，產(chǎn)生凝結(jié)硬化（顆粒之間的摩擦力、粘結(jié)力增加，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度，即終凝,1/2h,）,——,固體,,凝結(jié)硬化過程：流體,-----,塑性體,-----,固體,水化反應(yīng)式,：,二、建筑石膏的凝結(jié)硬化,凝結(jié)硬化過程中的水化反應(yīng)：,,,CaSO,4,·,0.5H,2,O,＋,1.5H,2,O,?,CaSO,4,·,2H,2,O,＋,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,Ca,2+,、,SO,4,2-,離子的飽和溶液,半水石膏的飽和溶液，對(duì)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(zhǎng)、連生、交錯(cuò)，構(gòu)成晶體顆粒堆聚的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng),三、建筑石膏的特性,1.,凝結(jié)硬化快,,初凝時(shí)間：不小于,6min,,終凝時(shí)間：不大于,30min,,1,星期左右完全硬化，實(shí)際應(yīng)用中加適量緩凝劑,,2.,硬化后孔隙率大（達(dá),50%~60%,），水化的理論需水量為,18.6%,，實(shí)際用水量為,60%~80%,，多余水分蒸發(fā)形成孔隙。故其強(qiáng)度較低。,,硬化后強(qiáng)度,3~5MPa——,隔墻、飾面,,存放三個(gè)月強(qiáng)度下降,30%,。,,3.,建筑石膏硬化隔熱性和吸音性能良好，但耐水性較差。,,4.,防火性能良好，著火溫度下，石膏脫水，水分蒸發(fā)，火與板之間形成蒸汽帶，阻止火蔓延。,,5.,建筑石膏硬化時(shí)體積略有膨脹,,,能充滿模型。,,6.,裝飾性好?？勺鞯蹴敽吞旎ò?。,工程實(shí)例分析,,某住戶喜愛石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作,,裝飾。使用一段時(shí)間后，客廳、臥室效果相當(dāng)好，但,,廚房、廁所、浴室的石膏制品出現(xiàn)發(fā)霉變形。請(qǐng)分析,,原因。,,廚房、廁所、浴室等處一般較潮濕，普通石膏制品具有強(qiáng)的吸濕性和吸水性，在潮濕的環(huán)境中，晶體間的粘結(jié)力削弱，強(qiáng)度下降、變形，且還會(huì)發(fā)霉。 建筑石膏一般不宜在潮濕和溫度過高的環(huán)境中使用。欲提高其耐水性，可于建筑石膏中摻入一定量的水泥或其它含活性,SiO,2,、,Al,2,O,3,及,CaO,的材料。如粉煤灰、石灰。摻入有機(jī)防水劑亦可改善石膏制品的耐水性。,四、建筑石膏的應(yīng)用,建筑石膏是一種很好的綠色建材！,,應(yīng)用中揚(yáng)長(zhǎng)避短，正確應(yīng)用！,,建筑上的主要應(yīng)用有：,,建筑石膏制品：,,各種板材：墻板、天花板等,,藝術(shù)裝飾品,,粉刷石膏：,,墻面粉刷,,雕飾,各種墻板,德國(guó)一所教堂的外墻面雕飾,室內(nèi)墻面和天花板的雕飾,建筑石膏的應(yīng)用,建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外,?,,建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外？,,答題要點(diǎn),,(1),石膏的裝飾性：表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩加入顏料后可具有各種色彩。,,(2),硬化后存在大量微孔，保溫性、吸聲性良好。,,(3),受到高溫作用時(shí)或遇火后會(huì)脫去,21,％左右的結(jié)晶水。并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕?？梢杂行ё柚够饎?shì)的蔓延具有一定的防火性。,,(4),具有較高的熱容量和一定的吸濕性，可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度濕度，改變室內(nèi)的小氣候。,,(,5,),在室外使用，必然要受到雨水冰凍等的作用，加之石膏的耐水性差、吸水率高、抗?jié)B性差、抗凍性差，所以不適合用于室外。,學(xué)會(huì)分析、思考和回答問題！,1.,石膏硬化體的表觀密度小，孔隙率大，,Why,？,,,答：,半水石膏需加水,60,～,80,％，才能使?jié){體達(dá)到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需,18.6,％的水量；即，有,40~60,％多的水不能參與反應(yīng)，硬化后多余水分的揮發(fā)留下大量孔隙。,2,、孔隙率較大在應(yīng)用上，有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，,Which,？,,答：,優(yōu)點(diǎn),—,保溫隔熱性、吸聲隔聲性好；質(zhì)輕。可作為墻板、天花板、墻面粉刷砂漿等。,,缺點(diǎn),—,強(qiáng)度低、吸水率較大、耐水性差。不能用作結(jié)構(gòu)材料，不宜用于潮濕環(huán)境等。,3.,為什么石膏制品的耐水性差，,Why,？,,,答：,石膏晶體是親水性很強(qiáng)的離子晶體，而且晶體內(nèi)有明顯的解理面，層間和晶體顆粒間是較弱的氫鍵結(jié)合，因此，水分子進(jìn)入，降低了晶體層間和顆粒間的相互作用力，導(dǎo)致強(qiáng)度下降；其軟化系數(shù)只有,0.30~0.45,；,,另一方面，二水石膏在水中的溶解度較大，石膏制品長(zhǎng)期在水中的強(qiáng)度將更低 。,學(xué)會(huì)分析、思考和回答問題！,4,、如何改善石膏制品的耐水性，,How,?,,,答：,降低孔隙率，改善孔隙結(jié)構(gòu)，對(duì)毛細(xì)縫隙進(jìn)行憎水處理，以減小吸水率；,,摻加其它礦物或有機(jī)物，以降低晶體水化物的溶解度，阻止水分子對(duì)晶體顆粒間的削弱作用。,3.,水玻璃,水玻璃俗稱泡花堿，由堿金屬氧化物和二氧化硅組成，屬可溶性的硅酸鹽類。,3.3,水玻璃,根據(jù)堿金屬氧化物的不同，水玻璃有,,硅酸鈉水玻璃（,Na,2,O,·,ｎ,SiO,2,）、,,硅酸鉀水玻璃Ｋ,2,Ｏ,·,ｎ,SiO,2,）,,硅酸鋰水玻璃（Ｌ,i,2,O,·,ｎ,SiO,2,）,,,最常用的是硅酸鈉水玻璃。,n-,水玻璃模數(shù),3.3.1,水玻璃的制備,濕法生產(chǎn),,將石英砂和苛性鈉溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱。直接反應(yīng)生成液體水玻璃。,,干法生產(chǎn),,將石英砂和碳酸鈉磨細(xì)拌勻，在熔爐中于,1300,~,1400?C,溫度下熔化生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而生成液體水玻璃。,38,3.3.2,膠凝機(jī)理,液體水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無(wú)定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化,由于空氣中,CO,2,濃度較低，這個(gè)過程進(jìn)行的很慢，為了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸鈉,Na,2,SiF,6,作為促硬劑，促使硅酸凝膠加速析出。氟硅酸鈉的適宜用量為水玻璃重量的,12,％～１５％。,39,3.3.3,性質(zhì)及用途,粘結(jié)力強(qiáng),,硬化后具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝膠還有堵塞毛細(xì)孔隙而防止水分滲透的作用。,,耐酸性好,,硬化后的水玻璃，其主要成分是Ｓ,iO,2,，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多數(shù)無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸的作用。但其不耐堿性介質(zhì)侵蝕。,,耐熱性高,,水玻璃不燃燒，硬化后形成Ｓ,iO,2,空間網(wǎng)狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干燥得更加強(qiáng)烈，強(qiáng)度并不降低，甚至有所增加。,40,3.3.3,性質(zhì)及用途,在,輕工業(yè),中是,洗衣粉,、,肥皂,等,洗滌劑,中不可缺少的原料，也是水質(zhì)軟化劑、助沉劑；,,在,紡織工業(yè),中用于助染、漂白和,漿紗,；,,在,機(jī)械行業(yè),中廣泛用于鑄造、砂輪制造和金屬防腐劑等；在,建筑行業(yè),中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化劑、耐火材料等；,,在,農(nóng)業(yè),方面可制造硅素肥料；,,另外用作石油催化裂化的硅鋁,催化劑,、肥皂的填料、實(shí)驗(yàn)室坩堝等耐高溫材料、金屬防腐劑、耐火材料和陶瓷原料礦山選礦、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制膠粘劑等,……,The end of this Part.,,Thanks !,