《建筑材料》第二章氣硬性無機膠凝材料學(xué)習(xí)資料

2氣硬性無機(wújī)膠凝材料本章講述了建筑工程中常用的石灰、石膏和水玻璃三種氣硬性膠凝材料。要求掌握各種材料的特性及應(yīng)用(yìngyòng)，熟悉其生產(chǎn)、凝結(jié)硬化原理以及儲運、使用中應(yīng)注意的問題。本章(běnzhānɡ)提要第一頁，共45頁。膠凝材料是指在一定條件下通過自身的一系列變化，能把其他材料膠結(jié)成具有一定強度(qiángdù)的整體的材料，通常分為有機和無機兩大類。有機膠凝材料是指以天然的或人工合成的高分子化合物為基本組分的一類膠凝材料。無機膠凝材料是指以無機礦物為主要成分，當(dāng)其與水或水溶液拌和后形成的漿體，經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化，而將其他材料膠結(jié)成具有強度(qiángdù)的整體。第二頁，共45頁。無機膠凝材料根據(jù)硬化條件不同又分為氣硬性(yìngxìng)和水硬性(yìngxìng)兩種。氣硬性(yìngxìng)無機膠凝材料一般只能在空氣中硬化并保持其強度。如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性(yìngxìng)無機膠凝材料既能在空氣中硬化，又能在水中繼續(xù)硬化并保持和發(fā)展其強度。如各種水泥等。第三頁，共45頁。本章內(nèi)容2.1石灰(shíhuī)2.2建筑石膏2.3水玻璃第四頁，共45頁。石灰吟于謙

千錘萬鑿出深山，

烈火焚燒若等閑。

粉身碎骨渾不怕，

要留清白在人間。經(jīng)過千錘萬鑿從深山開采出來的石頭，對烈火的焚燒看的平平常常，只要能把自己(zìjǐ)的清白留在世界上，粉身碎骨也不怕。第五頁，共45頁。第六頁，共45頁。2.1石灰(shíhuī)石灰是由石灰?guī)r煅燒而成。石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣(CaCO3)和碳酸鎂(MgCO3)。石灰?guī)r在適當(dāng)溫度(1000~1100℃)下煅燒，得到(dédào)以CaO為主要成分的物質(zhì)即石灰，也叫生石灰(其中含一定量MgO)：1石灰的生產(chǎn)(shēngchǎn)與品種第七頁，共45頁。石灰石第八頁，共45頁。石灰石煅燒窯第九頁，共45頁。反應(yīng)(fǎnyìng)的特點：①體積縮小10%～15%；②吸收熱量；③顏色及狀態(tài)：白色或略帶灰色的塊狀材料；多孔、強度低。鈣質(zhì)石灰——石灰中MgO≤5%；鎂質(zhì)石灰——石灰中MgO＞5%欠火石灰——顏色發(fā)青，內(nèi)部有未燒透的內(nèi)核，部分碳酸鈣尚未分解；過火石灰——顏色呈灰黑色，表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，塊體密度大。第十頁，共45頁。第十一頁，共45頁。石灰(shíhuī)的分類根據(jù)加工方法不同，有：(1)塊狀生石灰(shíhuī)(2)磨細(xì)生石灰(shíhuī)粉(3)消石灰(shíhuī)粉(4)石灰(shíhuī)膏、石灰(shíhuī)漿、石灰(shíhuī)乳第十二頁，共45頁。塊狀生石灰第十三頁，共45頁。磨細(xì)生石灰粉第十四頁，共45頁。2石灰的熟化(shúhuà)與硬化生石灰加水生成氫氧化鈣的過程，稱為石灰的熟化或消解過程。其反應(yīng)式如下：石灰熟化時放出大量的熱，其體積膨脹1~2.5倍，熟化后的產(chǎn)物Ca(OH)2稱熟石灰或消石灰。為了消除過火石灰的危害，保證石灰充分(chōngfèn)熟化，必須將石灰膏在儲灰坑中存放兩星期以上，這一過程叫石灰的“陳伏”。第十五頁，共45頁。第十六頁，共45頁。第十七頁，共45頁。表2.1生石灰熟化速度(sùdù)分類石灰種類熟化時間快熟石灰中熟石灰慢熟石灰熟化速度在10min以內(nèi)熟化速度在10~30min之間熟化速度在30min以上石灰(shíhuī)根據(jù)熟化速度分為快熟石灰(shíhuī)、中熟石灰(shíhuī)和慢熟石灰(shíhuī)，其熟化速度見表2.1。第十八頁，共45頁。石灰的硬化包含下面兩個同時(tóngshí)進(jìn)行的過程：①結(jié)晶過程——多余水分蒸發(fā)或被砌體吸收，Ca(OH)2逐漸從飽和溶液中析出結(jié)晶。②碳化過程——Ca(OH)2和空氣中的CO2化合，生成碳酸鈣晶體。反應(yīng)式如下：第十九頁，共45頁。根據(jù)規(guī)定，鈣質(zhì)生石灰和鎂質(zhì)生石灰各分為3個等級，各等級的質(zhì)量要求(yāoqiú)見表2.2、表2.3。建筑消石灰粉按MgO的含量分為鈣質(zhì)消石灰粉(MgO含量小于4%)、鎂質(zhì)消石灰粉(MgO含量在4%~24%)和白云石消石灰粉(MgO含量在24%~30%)，并按其技術(shù)要求(yāoqiú)分為優(yōu)等品、一等品和合格品。3石灰(shíhuī)的技術(shù)要求和性質(zhì)1)石灰(shíhuī)的技術(shù)要求第二十頁，共45頁。表2.2生石灰主要(zhǔyào)技術(shù)指標(biāo)(JC/T479—92)項目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于)908580858075未消化殘渣含量(5mm圓孔篩篩余)(%，不大于)5101551015CO2(%，不大于)5796810產(chǎn)漿量(L/kg，不小于）2.82.32.02.82.32.0第二十一頁，共45頁。表2.3建筑石灰粉的技術(shù)(jìshù)要求(JC/T480—92)項目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）858075807570CO2含量(%，不大于）791181012細(xì)度0.90mm篩篩余(%，不大于）0.20.51.50.20.51.50.125mm篩篩余(%，不大于）7.012.018.07.012.018.0第二十二頁，共45頁。(1)可塑性好；（石灰砂漿具有良好的可塑性）(2)硬化慢、強度低；（不宜單獨用于建筑物的基礎(chǔ)）(3)硬化后體積收縮大；（不宜單獨使用，常在其中摻入砂、麻刀、紙筋等減少收縮）(4)耐水性差；（不宜在潮濕(cháoshī)的環(huán)境中使用）(5)吸濕性強。（常用作干燥劑）2)石灰(shíhuī)的性質(zhì)第二十三頁，共45頁。（1）石灰乳：消石灰粉或石灰膏加大量的水?dāng)嚢柘♂?。廉價的涂料，用于簡易建筑物。（2）石灰砂漿（3）石灰土和三合土石灰與粘土拌和后稱為灰土或石灰土；再加砂或爐渣、石屑等即成為三合土。二者主要用于建筑物的地基基礎(chǔ)和道路工程的基層、墊層。（4）制作硅酸鹽制品(zhìpǐn)常用有蒸壓灰砂磚、蒸壓加氣混凝土砌塊或板材等。4石灰(shíhuī)的應(yīng)用第二十四頁，共45頁。5石灰(shíhuī)的存放磨細(xì)生石灰——防水(fánɡshuǐ)防潮；塊狀生石灰——應(yīng)立即熟化成石灰漿，將儲存期變?yōu)殛惙凇５诙屙?，?5頁。2.2建筑(jiànzhù)石膏我國的石膏資源極其豐富，分布很廣。有自然界存在的天然二水石膏(CaSO4·2H2O，又稱軟石膏或生石膏)、天然無水石膏(CaSO4，又稱硬石膏)和各種工業(yè)副產(chǎn)品或廢料——化學(xué)石膏。石膏膠凝材料的生產(chǎn)，通常是用天然二水石膏經(jīng)低溫(dīwēn)煅燒、脫水、磨細(xì)而成。1石膏的品種(pǐnzhǒng)與生產(chǎn)第二十六頁，共45頁。二水石膏在107~170℃時激烈脫水，水分迅速蒸發(fā)，成為β型半水石膏：

β型半水石膏磨細(xì)即為建筑(jiànzhù)石膏。其中雜質(zhì)含量少、顏色潔白者稱模型石膏。第二十七頁，共45頁。二水石膏在0.13MPa壓力的蒸壓鍋內(nèi)蒸煉(溫度125℃)脫水，可制得α型半水石膏：

α型半水石膏漿體硬化后的強度(qiángdù)較高，故又稱高強石膏。第二十八頁，共45頁。第二十九頁，共45頁。第三十頁，共45頁。半水石膏遇水后將重新水化生成二水石膏：隨著漿體中自由水分因水化和蒸發(fā)(zhēngfā)而逐漸減少，漿體也逐漸變稠，這個過程稱為凝結(jié)過程。其后，二水石膏晶體繼續(xù)大量形成、長大，晶體之間互相交錯連生，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使?jié){體變硬，并形成具有強度的石膏制品。這個過程稱為硬化過程。2建筑(jiànzhù)石膏的凝結(jié)硬化第三十一頁，共45頁。第三十二頁，共45頁。1)建筑石膏的技術(shù)(jìshù)要求建筑石膏的密度為2.6~2.75g/cm3，堆積密度為800~1000kg/m3。建筑石膏的技術(shù)要求主要有強度、細(xì)度和凝結(jié)時間。按強度和細(xì)度的差別(chābié)，建筑石膏劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級(見表2.4)。3建筑(jiànzhù)石膏的技術(shù)要求和性質(zhì)第三十三頁，共45頁。等級指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品強度（MPa）抗折強度2.52.11.8抗壓強度4.93.92.9細(xì)度(以0.2mm方孔篩篩余百分?jǐn)?shù)計，不大于）5.010.015.0凝結(jié)時間(min)初凝時間不小于6終凝時間不大于30表2.4建筑石膏(shígāo)的技術(shù)要求(GB9776—1988)第三十四頁，共45頁。(1)凝結(jié)硬化快(2)凝結(jié)硬化時體積微膨脹(3)硬化后孔隙率大，表觀密度小，絕熱、吸聲性能好(4)石膏制品(zhìpǐn)具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性(5)石膏制品(zhìpǐn)防火性好，但耐火性差(6)石膏制品(zhìpǐn)耐水性和抗凍性差2)建筑(jiànzhù)石膏的性質(zhì)第三十五頁，共45頁。(1)制備石膏砂漿和粉刷石膏(2)石膏板、裝飾石膏板等(3)石膏空心砌塊(qìkuài)和石膏夾心砌塊(qìkuài)石膏還可用來生產(chǎn)各種浮雕和裝飾品。如浮雕飾線、藝術(shù)燈圈、角花等等。4建筑(jiànzhù)石膏的用途第三十六頁，共45頁。第三十七頁，共45頁。紙面石膏板裝飾石膏板第三十八頁，共45頁。石膏板吊頂?shù)谌彭?，?5頁。吸聲石膏板第四十頁，共45頁。第四十一頁，共45頁。2.3水玻璃水玻璃俗稱泡花堿，是堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的能溶解于水的一種(yīzhǒnɡ)硅酸鹽材料。最常用的是硅酸鈉水玻璃(Na2O·nSiO2)及硅酸鉀水玻璃(K2O·nSiO2)。生產(chǎn)水玻璃的方法有濕法和干法兩種。水