氣硬性膠凝材料

氣硬性膠凝材料第一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一圖3.1膠凝材料分類

以天然的或合成的有機高分子化合物為基本成分以無機化合物為基本成分凝結(jié)硬化條件的不同概述化學組成膠凝材料：能通過物理化學作用將散粒材料或塊狀材料膠結(jié)成為一個整體，并產(chǎn)生強度的材料。第二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一①氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，保持并發(fā)展其強度的材料。②水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好的在水中硬化，保持并發(fā)展其強度的材料。概念06:053第三章無機膠凝材料第三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一3.1石灰石灰是在土木工程中使用較早的礦物膠凝材料之一，石灰的原料分布很廣，生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，在土木工程中應用很廣。第四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰的生產(chǎn)及分類天然碳酸巖類巖石——（石灰石、白云石）經(jīng)高溫煅燒，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：

CaCO3==CaO+CO2MgCO3==MgO+CO2900℃700℃生石灰生石灰鈣質(zhì)石灰鎂質(zhì)石灰MgO≤5%MgO＞5%第五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一制備工藝與產(chǎn)品石灰石1000～1200C磨細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第六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰的熟（消）化在使用石灰時，將生石灰加水，使之消解為消石灰的過程，稱為石灰的“消化”，又稱生石灰的熟化反應：

熟化的特點：1.反應可逆。2.水化熱大、水化速度快。3.水化過程體積增大。第七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰熟化法熟化的方式：淋灰——生石灰粉（消石灰粉）化灰——熟石灰膏熟化過程的注意事項熟石灰在使用前必須陳伏15d以上——防止過火石灰的危害；在化灰池表面保留一層水——防止石灰碳化。第八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰漿體氫氧化鈣晶體碳酸鈣晶體石灰凝膠體水孔隙水分損失碳化石灰的硬化結(jié)晶作用生石灰或熟石灰＋水成為Ca(OH)2漿體；漿體中游離水的不斷損失，導致Ca(OH)2結(jié)晶；晶粒長大、交錯堆聚成晶粒結(jié)構(gòu)網(wǎng)—硬化。碳化作用Ca(OH)2與空氣中的CO2氣體反應，在表面形成CaCO3膜層。提高耐久性。第九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一第十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰的性質(zhì)性質(zhì)（特點）:（1）可塑性和保水性；（2）凝結(jié)硬化慢，強度低；（對比：建筑石膏硬化快）（3）體積收縮率大；（對比：建筑石膏是微膨脹性）因此：在使用過程中，常加入纖維材料。（4）耐水性差；氫氧化鈣微溶于水（5）化學穩(wěn)定性差。怕酸第十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰的技術(shù)性質(zhì)建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO的含量，CO2的含量(欠火石灰),細度，體積安定性(過火石灰)可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。具體指標見教材。第十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰的儲存生石灰儲存時間不宜過長，一般不超過一個月。作到“隨到隨化”。不得與易燃、易爆等危險液體物品混合存放和混合運輸。熟石灰在使用前必須陳伏15d以上，以防止過火石灰對建筑物產(chǎn)生的危害。第十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰的用途適用范圍生石灰配制石灰膏；磨細成生石灰粉石灰膏用于調(diào)制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿稀釋成石灰乳（石灰水）涂料，用于內(nèi)墻和平頂刷白生石灰粉（磨細生石灰粉）用于調(diào)制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿配制無熟料水泥（石灰礦渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等）制作硅酸鹽制品（如灰砂磚等）制作碳化制品（如碳化石灰空心板）用于石灰土（灰土）和三合土消石灰粉制作硅酸鹽制品用于石灰土（石灰+粘土）和三合土第十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰的應用三合土用作鋪筑步道磚的墊層三合土樁灰土樁第十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石灰的應用第十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一習題1、填空：石灰的特性有：可塑性________、硬化速度________、硬化時體積________和耐水性________等。2、填空：石灰熟化時放出大量________、體積發(fā)生顯著________；石灰硬化時放出大量________和體積發(fā)生顯著________。3、判斷：石灰陳伏是為了降低熟化時的放熱量。（）4、判斷：石灰是氣硬性膠凝材料，因此所有加入了石灰的材料都只能在空氣中硬化并保持和發(fā)展強度。（）第十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一請觀察圖中A、B兩種已經(jīng)硬化的石灰砂漿產(chǎn)生的裂紋有何差別，并討論其成因。

石灰砂漿A石灰砂漿B

第十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一問題？1.過火石灰有什么危害？應如何消除？

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？使用時應如何避免？

答：石灰漿體的硬化是靠水分的大量揮發(fā)，體積顯著收縮，因而容易導致開裂。在使用時，避免單獨使用，可摻加一些砂子、麻刀絲或紙筋等。第十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石膏你知道這些繃帶是用什么做的嗎？第二十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一3.2石膏

石膏膠凝材料是以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料。我國已經(jīng)探明的天然石膏礦儲量為52億噸，化學石膏儲量約100萬噸以上；在美國，目前80%的住宅使用石膏板作為內(nèi)墻和吊頂。第二十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一第二十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一天然石膏礦纖維狀晶體第二十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一二水石膏晶體形貌半水石膏晶體形貌第二十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石膏膠凝材料的生產(chǎn)二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4ⅢCaSO4ⅡCaSO4Ⅰ107～170℃加熱、脫水125℃0.13MPa蒸壓鍋170～360℃加熱、脫水400～750℃800℃β型建筑石膏α型高強石膏可溶性石膏不溶性石膏高溫煅燒石膏在建筑工程中常用建筑石膏；高強石膏用于生產(chǎn)建筑石膏制品。石膏膠凝材料的生產(chǎn)通常是把二水石膏在一定的溫度和壓力下，經(jīng)過煅燒、脫水，再經(jīng)磨細而成。在不同的煅燒溫度下，得到的產(chǎn)品是不同的。第二十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一

β—半水石膏(熟石膏)和α—半水石膏(高強石膏)在宏觀性能上的差別，主要是由于亞微觀上即晶粒的型態(tài)、大小以及聚集狀態(tài)等方面的差別。α型與β型半水石膏區(qū)別β—半水石膏水化速度較快，水化熱高，需水量大，膠化體的強度較低。結(jié)晶度較差，常為細小的纖維狀或片狀聚集體，內(nèi)比表面積較大。結(jié)晶比較完整，常呈短柱狀，晶粒較粗大，聚集體的內(nèi)比表面積較小，致密，有一定的結(jié)晶形狀。第二十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一α型和β型半水石膏的性能差異

性能α型半水石膏（高強石膏）β型半水石膏（建筑石膏）強度（MPa）10以上5～10標準稠度（％）40～5060～80凝結(jié)時間（min）17～207～12第二十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一建筑石膏的凝結(jié)硬化建筑石膏與適量的水拌合后，最初成為可塑的漿體，但很快就失去塑性和產(chǎn)生強度，并逐漸發(fā)展成為堅硬的固體，這種現(xiàn)象稱為凝結(jié)硬化，它是由于漿體內(nèi)部發(fā)生了一系列的物理化學變化。第二十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一建筑石膏的凝結(jié)硬化建筑石膏加水后，與水發(fā)生的化學反應如下：CaSO4·0.5H2O+1.5H2O=CaSO4·2H2O建筑石膏的凝結(jié)硬化過程可以表示如下：建筑石膏+水漿體凝結(jié)硬化第二十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一建筑石膏的凝結(jié)硬化半水石膏的溶解→溶液過飽和→二水石膏晶體的析出；漿體水分的蒸發(fā)和晶體的生成→漿體變稠失去塑性→石膏凝結(jié)；晶體連生、搭接，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)→逐漸產(chǎn)生強度。

溶解→析晶→晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)→強度

水→結(jié)晶水、蒸發(fā)石膏硬化體水化初期：二水石膏晶體較少隨著水化反應進行二水石膏晶體量石膏硬化體中晶體堆積體第三十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一圖3-10β型半水石膏漿體強度的發(fā)展過程第一階段

5min以前，漿體的塑性強度很低，且增長很慢；第二階段

5min~30min，強度迅速增大，并發(fā)展到最大值；最后如果硬化漿體在潮濕條件下養(yǎng)護，則強度逐漸有所下降。第三十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一半水石膏在空氣中，也會吸收空氣中的水分子水化成二水石膏晶體。石膏顆粒表面分子首先水化顆粒表面二水石膏晶體不斷增多半水石膏全部水化成二水石膏

所以，石膏膠凝材料運輸、儲存中，必須防潮、防水，以免失效！第三十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一建筑石膏的技術(shù)要求和性質(zhì)

技術(shù)要求建筑石膏按細度、強度和凝結(jié)時間分為三級。特點表觀密度小，強度較低；凝結(jié)硬化快；孔隙率大，熱導率??；凝結(jié)時體積產(chǎn)生微膨脹；吸濕性強，耐水性差；具有較好的防火性能；具有良好的裝飾性和可加工性。第三十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一建筑石膏的應用室內(nèi)抹灰與粉刷生產(chǎn)建筑石膏制品第三十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一吊頂隔墻貼面墻第三十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一石膏繃帶：生石膏熟石膏加熱加水第三十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一習題1、填空：建筑石膏凝結(jié)硬化速度________、硬化時體積________、硬化后孔隙率________、表觀密度________、強度________、保溫性________、吸聲性能________、防火性能________等。2、判斷：石膏漿體的水化、凝結(jié)和硬化實際上是碳化作用。（）3、判斷：建筑石膏為β型半水石膏，高強石膏為α型半水石膏。（）4、判斷：和石灰一樣，建筑石膏硬化后體積也要收縮。（）第三十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一習題5、選擇：石膏制品具有良好的防火性能，其原因是（）Ｉ火災時CaSO4·2H2O脫水，表面形成水膜II石膏制品孔隙率大III石膏硬化時約有1%的膨脹率IV石膏吸水率大V石膏制品導熱率低ＡI、II、IIIＢI、III、VCI、II、VDI、IV、V第三十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一思考：某住戶喜愛石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作裝飾。使用一段時間后，客廳、臥室效果相當好，但廚房、廁所、浴室的石膏制品出現(xiàn)發(fā)霉變形。請分析原因。

第三十九頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一3.3水玻璃水玻璃的組成水玻璃是由不同比例的堿金屬氧化物和二氧化硅化合而成的一種可溶于水的硅酸鹽。根據(jù)堿金屬氧化物的不同，水玻璃有：硅酸鈉水玻璃（Na2O·nSiO2）、硅酸鉀水玻璃Ｋ2Ｏ·nSiO2）、硅酸鋰水玻璃（Li2O·nSiO2）等品種，最常用的是硅酸鈉水玻璃。水玻璃模數(shù)第四十頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一第四十一頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一水玻璃的生產(chǎn)生產(chǎn)水玻璃的方法分為濕法和干法兩種。

濕法：R2O＋nSiO2+H2O水玻璃干法：R2O＋nSiO2R2O·nSiO2

R2O·nSiO2+H2O水玻璃第四十二頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一水玻璃的硬化水玻璃與空氣中的CO2反應，生成無定型的硅酸凝膠，隨著水分揮發(fā)干燥，硅酸凝膠轉(zhuǎn)變成SiO2而硬化。為了加速水玻璃的硬化，可加熱或摻入12%~15%的促硬劑氟硅酸鈉。第四十三頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一水玻璃的性質(zhì)水玻璃在凝結(jié)硬化后，具有以下特性：

A.黏結(jié)力強、強度較高------水玻璃在硬化后，其主要成分為二氧化硅凝膠和氧化硅，因而具有較高的黏結(jié)力和強度。B.耐酸性好------由于水玻璃硬化后的主要成分為二氧化硅，它可以抵抗除氫氟酸、過熱磷酸以外的幾乎所有的無機和有機酸。第四十四頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一水玻璃的性質(zhì)C.耐熱性好------硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強度下降不大。D.耐堿性和耐水性差------水玻璃在加入氟硅酸鈉后仍不能完全硬化，仍然有一定量的水玻璃Na2O·nSiO2。由于SiO2和Na2O·nSiO2均可以溶于堿，且Na2O·nSiO2可溶于水，所以水玻璃硬化后不耐堿、不耐水。第四十五頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一水玻璃的應用涂刷或浸漬材料；加固地基；修補裂縫、堵漏；配制耐酸砂漿和耐酸混凝土；配制耐熱砂漿和耐熱混凝土。第四十六頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一習題1、填空：水玻璃模數(shù)是指________和________的摩爾比。2、判斷：水玻璃的模數(shù)越高，其在水中的溶解度越大。（）3、判斷：水玻璃的模數(shù)越高，其密度和粘度越大，硬化速度越快，硬化后的粘結(jié)力與強度、耐熱性耐酸性越高。（）第四十七頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一思考：把水玻璃涂在粘土磚表面，可以提高抗風化能力；但涂在石膏制品表面則會使石膏制品破壞，請討論其原因。

第四十八頁，共五十六頁，編輯于2023年，星期一問題？為什么水玻璃能配制耐酸混凝土和砂漿？

答：水玻璃溶液的凝結(jié)硬化是在酸作用下，使硅酸根離子逐步縮聚交聯(lián)成二氧化硅玻璃體，因此，酸性條件只會使水玻璃中硅酸根離子的交聯(lián)度提高，更加密實和耐水。為什么水玻璃模數(shù)n越大，粘結(jié)力越強，耐水性越好？

答：n是SiO2/R2O的摩爾