無機氣硬性學習教案

1、無機無機(wj)氣硬性氣硬性第一頁，共64頁。膠凝材料(cilio)有機(yuj)膠凝材料如瀝青、樹脂等無機膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料如石膏、石灰、菱苦土、水玻璃 各種水泥第1頁/共64頁第二頁，共64頁。石灰(shhu)水泥(shun)第2頁/共64頁第三頁，共64頁。 2.1 石 灰 天然碳酸巖類巖石（石灰石、白云石）經(jīng)高溫(gown)煅燒，其主要成分CaCO3分解為以CaO為主要成分的生石灰，其化學反應可表示如下： 生石灰（堆積密度為8001000 kg/m3 )一般為白色或黃灰色塊灰，塊灰碾碎磨細即為生石灰粉。210003COCaOCaCOC第3頁/共64頁第四頁，共64頁。

2、一.石灰(shhu)的消化和硬化1.石灰(shhu)的熟化和“陳伏”工地上使用石灰(shhu)時，通常將生石灰(shhu)加水，使之消解為消（熟）石灰(shhu)氫氧化鈣，這個過程稱為石灰(shhu)的“消化”，又稱“熟化”：生石灰(shhu)燒制過程中，往往由于石灰(shhu)石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因，生石灰(shhu)中殘留有未燒透的的內(nèi)核，這種石灰(shhu)稱為“欠火石灰(shhu)”。molKJOHCaOHCaO/9 .64)(22第4頁/共64頁第五頁，共64頁。|第二種情況是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

3、，這種石灰稱為“過火石灰”。過火石灰表面常被粘土雜質(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(ln q)鼓包和開裂。第5頁/共64頁第六頁，共64頁。|為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成(xngchng)的石灰漿應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，石灰漿表面應保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。第6頁/共64頁第七頁，共64頁。|. 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：|（）結(jié)晶作用：游離水分蒸發(fā)(zhngf)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。|（）碳化作用：氫氧化

4、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)(zhngf)：OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(碳化第7頁/共64頁第八頁，共64頁。 碳化作用實際是二氧化碳與水形成碳酸，然后(rnhu)與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣。所以這個作用不能在沒有水分的全干狀態(tài)下進行。第8頁/共64頁第九頁，共64頁。|二.建筑石灰的技術(shù)(jsh)指標|建筑石灰的技術(shù)(jsh)指標有細度、CaO+MgO含量、CO2含量和體積安定性等。并按技術(shù)(jsh)指標分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。具體技術(shù)(jsh)要求見： P30| JC/T479-1992 建筑生石灰| JC/T480-1992

5、 建筑生石灰粉| JC/T481-1992 建筑消石灰粉| 鈣質(zhì)生石灰 MgO5%；| 鈣質(zhì)消石灰粉 MgO4%| 鎂質(zhì)生石灰 MgO5%| 鎂質(zhì)消石灰粉 MgO4%第9頁/共64頁第十頁，共64頁。|三.石灰的技術(shù)性質(zhì)|（1）可塑性好| 生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細（直徑約為1）的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附一層厚的水膜。因此用石灰調(diào)成的石灰砂漿(shjing)其突出的優(yōu)點是具有良好可塑性。在水泥砂漿(shjing)中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。第10頁/共64頁第十一頁，共64頁。|(2)硬化慢、強度低|從石灰漿體的硬化過程可以看出，由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化甚為緩

6、慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于碳化作用的深入，也不利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)，因此石灰是硬化緩慢的材料。 |同時，石灰的硬化只能在空氣中進行，硬化后的強度也不高。受潮后石灰溶解，強度更低，在水中還會潰散。如石灰砂漿（1：3）28天強度僅為0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮濕的環(huán)境(hunjng)下作用，也不宜用于重要建筑物基礎。第11頁/共64頁第十二頁，共64頁。（3）硬化時體積收縮大石 灰 在 硬 化 過 程 中 ， 蒸 發(fā)(zhngf)大量的游離水而引起顯著的收縮，所以除調(diào)成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨使用。常在其中摻入砂、紙筋等以減少收縮和節(jié)約石灰。第12頁/共64頁第十三頁，

7、共64頁。（4）耐水性差，不易貯存塊狀類石灰放置太久，會吸收空氣中的水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中二氧化碳作用(zuyng)而還原為碳酸鈣，失去膠結(jié)能力。所以貯存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜貯存過久。最好運到后即熟化成石灰漿，將貯存期變?yōu)殛惙?。由于生石灰受潮熟化時放出大量的熱，而且體積膨脹，所以，儲存和運輸生石灰時，還要注意安全。第13頁/共64頁第十四頁，共64頁。|四. 石灰的應用|（1）石灰乳和石灰砂漿|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)(sh ni)美觀和亮度。我國農(nóng)村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐

8、堿顏料。調(diào)入少量水泥、粒化高爐礦渣或粉煤灰，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。|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。第14頁/共64頁第十五頁，共64頁。|（2）石灰土（灰土）和三合土|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(biomin)的活性氧化硅或氧化鋁反應，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。如建筑物或道路基礎中使用的石灰土，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

9、配碎石）等。第15頁/共64頁第十六頁，共64頁。第16頁/共64頁第十七頁，共64頁。三合土用作鋪筑步道磚的墊層第17頁/共64頁第十八頁，共64頁。|（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(cilio)反應速度顯著加快，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。第18頁/共64頁第十九頁，共64頁。生產(chǎn)(shngchn)硅酸鹽制品蒸壓灰砂磚蒸壓加氣砼砌塊第19頁/共64頁第二十頁，共64頁。 2.2建筑石膏石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物

10、，當石膏中含有結(jié)晶水不同時可形成多種性能不同的石膏。2.1 石膏的原料、分類及生產(chǎn)根據(jù)(gnj)石膏中含有結(jié)晶水的多少不同可分為：（1）無水石膏（aSO4）：也稱硬石膏，它結(jié)晶緊密，質(zhì)地較硬，是生產(chǎn)硬石膏水泥的原料。第20頁/共64頁第二十一頁，共64頁。|（2）天然石膏（aSO42H2O）：也稱生石膏或二水石膏，大部分自然石膏礦為生石膏，是生產(chǎn)建筑(jinzh)石膏的主要原料。|（）建筑(jinzh)石膏 （aSO41/2 H2O） 也稱熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同可分為型半水石膏和型半水石膏： | 第21頁/共64頁第二十二頁，共64頁。|建筑石膏通常是由天

11、然石膏經(jīng)壓蒸或煅燒(dunsho)加熱而成的。常壓下煅燒(dunsho)加熱到107170，可產(chǎn)生型建筑石膏：| | | （二水石膏）（型半水石膏）|124條件下壓蒸（1.3大氣壓）加熱可產(chǎn)生型建筑石膏：| | | （二水石膏）（型半水石膏）OHOHCaSOOHCaSOCC22417010724211212常壓OHOHCaSOOHCaSOC22412424211212壓蒸第22頁/共64頁第二十三頁，共64頁。|型半水石膏與型半水石膏相比，結(jié)晶顆粒較粗，比表面積較小，強度高，因此又稱為高強石膏。|當加熱溫度超過170時，可生成無水石膏，只要溫度不超過200，此無水石膏就具有(jyu)良好的凝結(jié)

12、硬化性能。第23頁/共64頁第二十四頁，共64頁。|2.2 建筑石膏的水化與硬化(ynghu)|建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反應，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝結(jié)，此后進一步產(chǎn)生和發(fā)展強度而硬化(ynghu)。第24頁/共64頁第二十五頁，共64頁。|建筑石膏(shgo)與水之間產(chǎn)生化學反應的反應式為：|此反應實際上也是半水石膏(shgo)的溶解和二水石膏(shgo)沉淀的可逆反應，因為二水石膏(shgo)溶解度比半水石膏(shgo)的溶解度小得多，所以此反應總體表現(xiàn)為向右進行，二水石膏(shgo)以膠體微粒自水中析出。| OHCaSOOHOHCaSO24224

13、221121第25頁/共64頁第二十六頁，共64頁。|隨著二水石膏沉淀的不斷增加，就會產(chǎn)生結(jié)晶，結(jié)晶體的不斷生成和長大，晶體顆粒之間便產(chǎn)生了磨擦力和粘結(jié)力，造成漿體的塑性開始下降，這一現(xiàn)象稱為石膏的初凝；而后隨著晶體顆粒間磨擦力和粘結(jié)力的增大(zn d)，漿體的塑性很快下降，直至消失，這種現(xiàn)象為石膏的終凝。|石膏終凝后，其晶體顆粒仍在不斷長大和連生，形成相互交錯且孔隙率逐漸減小的結(jié)構(gòu)，其強度也會不斷增大(zn d)，直至水分完全蒸發(fā)，形成硬化后的石膏結(jié)構(gòu)，這一過程稱為石膏的硬化。石膏漿體的凝結(jié)和硬化，實際上是交叉進行的。第26頁/共64頁第二十七頁，共64頁。|2.3 建筑石膏的技術(shù)要求|建筑

14、石膏的技術(shù)要求有強度、細度和凝結(jié)時間。并按強度和細度分為(fn wi)優(yōu)等品、一等品和合格品。具體技術(shù)要求見GB9776-1988?！苯ㄖ牧稀癙28表4-4）第27頁/共64頁第二十八頁，共64頁。建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)（）凝結(jié)硬化速度快 建筑石膏的漿體，凝結(jié)硬化速度很快。一般石膏的初凝時間僅為10min左右，終凝時間不超過30min，這對于普通工程施工操作十分方便。有時需要操作時間較長，可加入適量的緩凝劑，如硼砂(pn sh)、動物膠、亞硫酸鹽酒精廢液等第28頁/共64頁第二十九頁，共64頁。（）凝結(jié)硬化時的膨脹性 建筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶水后的結(jié)晶過程，其體積不僅不會收縮(shu su

15、)，而且還稍有膨脹（0.2%1.5%），這種膨脹不會對石膏造成危害，還能使石膏的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥時的開裂。第29頁/共64頁第三十頁，共64頁。（）硬化后的多孔性，重量輕，但強度低 建筑石膏在使用時，為獲得良好的流動性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化過程中由于水分的蒸發(fā)，使原來的充水部分空間形成孔隙，造成石膏內(nèi)部的大量微孔，使其重量減輕，但是抗壓強度也因此下降(xijing)。通常石膏硬化后的表觀密度約為00kg31000 kg3，抗壓強度約為Pa5Pa。第30頁/共64頁第三十一頁，共64頁。（）良好的隔熱和吸音(x yn)和“呼吸”功能

16、 石膏硬化體中大量的微孔，使其傳熱性顯著下降，因此具有良好的絕熱能力；石膏的大量微孔，特別是表面微孔對聲音傳導或反射的能力也顯著下降，使其具有較強的吸聲能力。大熱容量和大的孔隙率及開口孔結(jié)構(gòu)， 使石膏具有呼吸水蒸氣的功能。第31頁/共64頁第三十二頁，共64頁。（）防火性好，但耐水性差 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，具有良好的防火效果。 由于(yuy)硬化石膏的強度來自于晶體粒子間的粘結(jié)力，遇水后粒子間連接點的粘結(jié)力可能被削弱。部分二水石膏溶解而產(chǎn)生局部潰散，所以建筑石膏硬化體的耐水性較差。

17、第32頁/共64頁第三十三頁，共64頁。（6）有良好的裝飾性和可加工性 石膏表面光滑(gung hu)飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細膩，具有良好的裝飾性。微孔結(jié)構(gòu)使其脆性有所改善，硬度也較低，所以硬化石膏可鋸、可刨、可釘。具有良好的可加工性。第33頁/共64頁第三十四頁，共64頁。2.4 建筑石膏的應用（1） 石膏砂漿及粉刷石膏（2） 建筑石膏制品(zhpn)：石膏板、石膏砌塊等 (3） 制作建筑雕塑和模型第34頁/共64頁第三十五頁，共64頁。第35頁/共64頁第三十六頁，共64頁。第36頁/共64頁第三十七頁，共64頁。第37頁/共64頁第三十八頁，共64頁。第38頁/共64頁第三十九頁，共64頁

18、。第39頁/共64頁第四十頁，共64頁。第40頁/共64頁第四十一頁，共64頁。第41頁/共64頁第四十二頁，共64頁。第42頁/共64頁第四十三頁，共64頁。第43頁/共64頁第四十四頁，共64頁。第44頁/共64頁第四十五頁，共64頁。 2.3. 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。 根據(jù)(gnj)堿金屬氧化物的不同，水玻璃有: 硅酸鈉水玻璃（Na2OSiO2）、硅酸鉀水玻璃2SiO2）、硅酸鋰水玻璃（i2OSiO2）等品種，最常用的是硅酸鈉水玻璃。第45頁/共64頁第四十六頁，共64頁。（ 稱為水玻璃模數(shù)） 根據(jù)水玻璃模數(shù)的不同，又分為(fn wi

19、)“堿性”水玻璃（和“中性”水玻璃（3）。實際上中性水玻璃和堿性水玻璃的溶液都呈明顯的堿性反應。ORSiOn22第46頁/共64頁第四十七頁，共64頁。3.1 水玻璃的生產(chǎn) 生產(chǎn)水玻璃的方法分為濕法和干法兩種。 濕法生產(chǎn)硅酸水玻璃是將石英砂和苛性鈉溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱。直接反應生液體(yt)水玻璃。 干法生產(chǎn)硅酸鈉水玻璃是將石英砂和碳酸鈉磨細拌勻，在熔爐中于13001400C溫度下熔化，按下式反應生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而生成液體(yt)水玻璃。其反應式為：222232COnSiOONanSiOCONa第47頁/共64頁第四十八頁，共64頁。3.2水玻璃的硬化 液體水玻璃在

20、空氣中吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化： 由于空氣中CO2濃度(nngd)較低，這個過程進行的很慢，為了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸鈉Na2SiF6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。OHSiOOHSiOOmHnSiOCONaOmHCOnSiOONa222222322222第48頁/共64頁第四十九頁，共64頁。|3.3 水玻璃的技術(shù)性質(zhì)|（）粘結(jié)力強。 水玻璃硬化后具有較高的粘結(jié)強度、抗拉強度和抗壓強度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝膠還有堵塞毛細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iO2，

21、具有高度的耐酸性能，能抵抗大多數(shù)無機酸和有機酸的作用。但其不耐堿性介質(zhì)侵蝕(qnsh)。|（）耐熱性高 水玻璃不燃燒，硬化后形成|iO2空間網(wǎng)狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干燥得更加強烈，強度并不降低，甚至有所增加。第49頁/共64頁第五十頁，共64頁。|3.4 水玻璃的應用|（）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(zhpn)、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。| 這是因為水玻璃與材料中的a（OH）2反應生成硅酸鈣凝膠，填充了材料間孔隙。第50頁/共64頁第五十一頁，共64頁。反應式為：同時(tngsh)硅酸鈉本

22、身硬化所析出的硅酸凝膠也有利于材料保護。選用不同的耐火填料，還可配制不同耐熱度的水玻璃耐熱涂料。OHSiOCaOSiOnONaOHCanSiOONa2222222) 1()(第51頁/共64頁第五十二頁，共64頁。|（2）配制防水劑| 以水玻璃為基料，配制防水劑。例如：四礬防水劑是以藍礬(硫酸銅)、明礬（鉀鋁礬）、紅礬（重鉻酸鉀）和紫礬（鉻礬）各份，溶于60份的沸水中，降溫至，投入400份水玻璃溶液中，攪拌均勻(jnyn)而成的。這種防水劑可以在1min內(nèi)凝結(jié), 適用于堵塞漏洞、縫隙等局部搶修。第52頁/共64頁第五十三頁，共64頁。|（3）加固土壤| 將模數(shù)為.的液體水玻璃和氯化鈣溶液通過金

23、屬管交替向地層壓入，兩種溶液發(fā)生化學反應，可析出吸水膨脹的硅酸膠體，包裹土壤顆粒并填充其空隙，阻止水分滲透并使土壤固結(jié)。用這種方法加固的砂土，抗壓強度可達|。|( 4 ) 配制(pizh)水玻璃砂漿。 | 將水玻璃、礦渣粉、砂和氟硅酸鈉按一定比例配合成砂漿,可用于修補墻體裂縫。第53頁/共64頁第五十四頁，共64頁。（）配制耐酸砂漿、耐酸混凝土、耐熱混凝土 用水玻璃作為膠凝材料，選擇耐酸骨料，可配制滿足耐酸工程要求(yoqi)的耐酸砂漿、耐酸混凝土。選擇不同的耐熱骨料，可配制不同耐熱度的水玻璃耐熱混凝土。 第54頁/共64頁第五十五頁，共64頁。28508003COMgOMgCOC第55頁/共64頁第五十六頁，共64頁。22)( OHMgOHMgO第56頁/共64頁第五十七頁，共64頁。增強材料，添加改性劑，可制成管增強材料，添加改性劑，可制成管材產(chǎn)品。材產(chǎn)品。第57頁/共64頁第五十八頁，共64頁。第58頁/共64頁第五十九頁，共64頁。第59頁/共64頁第六十頁，共64頁?，F(xiàn)象原因分析(1) 內(nèi)外墻粉刷(fnshu)層爆裂 上海某新村四幢六層樓1989年9-11月進行內(nèi)外墻粉刷，1990年4月交付甲方使用。此后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)外墻粉刷層發(fā)生爆裂。至5月份