04-氣硬性膠凝材料公開(kāi)課教案課件

什么是膠凝材料？定義：能夠把散粒或片、塊狀材料膠結(jié)成整體的物質(zhì)。分類(lèi)：

氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，并且在空氣中保持和發(fā)展其強(qiáng)度；如：石膏、石灰、水玻璃；

水硬性膠凝材料：不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度。各種水泥等。第4章氣硬性膠凝材料一、石膏的組成與結(jié)構(gòu)石膏的礦物組成：CaSO4·xH2Ox＝0，硬石膏(無(wú)水石膏)x＝0.5，熟石膏(半水石膏)x＝2，生石膏(二水石膏)石膏膠凝材料的化學(xué)組成：

CaSO4·0.5H2O或CaSO4

。§4.1建筑石膏CaSO4·xH2O二、石膏的生產(chǎn)原料：天然二水石膏；工業(yè)副產(chǎn)物——磷石膏、氟石膏、脫硫石膏等。生產(chǎn)工序：原料(破碎)

脫水

磨細(xì)生產(chǎn)(脫水)的工藝：非密閉煅燒(干燥空氣中)：密閉蒸練(濕的水蒸氣)：

非密閉煅燒脫水工藝及其產(chǎn)品

──建筑石膏、模型石膏107~170C

-半水石膏CaSO4

2H2O實(shí)際生產(chǎn)溫度120~180C

密閉蒸練工藝及其產(chǎn)品──高強(qiáng)石膏124C水蒸氣

-型半水石膏CaSO4

2H2O實(shí)際生產(chǎn)溫度125~180C三、石膏的凝結(jié)硬化凝結(jié)硬化過(guò)程中的水化反應(yīng)：

CaSO4·0.5H2O＋1.5H2O

CaSO4·2H2O＋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Ca2+、SO42-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(guò)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、石膏的凝結(jié)硬化凝結(jié)硬化過(guò)程中的水化反應(yīng)：

CaSO4·0.5H2O＋1.5H2O

CaSO4·2H2O＋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Ca2+、SO42-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(guò)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)四、建筑石膏的性質(zhì)建筑石膏的技術(shù)要求(GB9776－1988)：表4-1密度：2.50-2.70;強(qiáng)度：抗折強(qiáng)度2.5、2.1、1.8

抗壓強(qiáng)度4.93.92.9細(xì)度：0.2mm方孔篩篩余，分別5,10,15;凝結(jié)時(shí)間：初凝≥6分鐘，終凝≤30分鐘凝結(jié)硬化快；孔隙率較大凝結(jié)時(shí)微膨脹孔隙率大，密度小保溫、吸聲性好強(qiáng)度較低具有一定的調(diào)濕性耐水性和抗凍性較差有一定防火性，但耐火性差裝飾性主要產(chǎn)品：石膏板石膏硬化體及制品的特性：一、石灰的組成與品種氣硬性石灰粘土雜質(zhì)含量<8%的石灰石熱分解物及其水化物：生石灰粉：CaO；熟(消)石灰粉：Ca(OH)2；石灰膏(漿)：Ca(OH)2、H2O；水硬性石灰粘土雜質(zhì)含量＞8%的石灰石熱分解物：

CaO、活性Si2O、Al2O3等§4.2石灰二、石灰的制備原料：以CaCO3為主要成分的天然巖石，如：石灰石、白堊等。石灰的制備：石灰石的熱分解反應(yīng)：

CaCO3CaO＋CO2制備工藝：巖石破碎煅燒粉磨(消解)898℃

注：實(shí)際生產(chǎn)1000─1100℃制備工藝與產(chǎn)品石灰石1000～1100

C磨細(xì)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(shí)間較短時(shí)，

欠火石灰煅燒溫度較高，時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，

過(guò)火石灰減輕或消除過(guò)火石灰的危害制備工藝與產(chǎn)品石灰石1000～1100

C磨細(xì)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(shí)間較短時(shí)，

欠火石灰煅燒溫度較高，時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，

過(guò)火石灰減輕或消除過(guò)火石灰的危害三、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(dǎo)致Ca(OH)2結(jié)晶；晶粒長(zhǎng)大、交錯(cuò)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(yīng)，在表面形成CaCO3膜層。提高耐久性。四、石灰的性質(zhì)建筑石灰的技術(shù)要求：

CaO的含量CO2的含量(欠火石灰)

細(xì)度體積安定性(過(guò)火石灰)建筑石灰的特性：表觀密度較小漿體的可塑性好硬化后的強(qiáng)度較低耐水性差漿體硬化中容易開(kāi)裂過(guò)火石灰的危害與水反應(yīng)很慢，石灰硬化后再與水反應(yīng)發(fā)生體積膨脹而引起開(kāi)裂。五、石灰的應(yīng)用配制建筑砂漿和石灰乳配制無(wú)熟料水泥石灰＋火山灰活性材料配制三合土石灰＋粘土＋砂＋水作為其它建材制品的原料如：硅酸鹽制品、灰砂制品、碳化板等。軟土地基加固§4.3水玻璃一、什么是水玻璃？堿金屬硅酸鹽的水溶液：

R2O·nSiO2+H2O其中R=Na＋、K＋二、水玻璃的制備方法：濕法：R2O＋nSiO2+H2O水玻璃干法：R2CO3＋nSiO2R2O·nSiO2+CO2R2O·nSiO2+H2O水玻璃

n:氧化硅SiO2與堿金屬氧化物R2O的摩爾比----水玻璃的模數(shù)。模數(shù)越大，粘度與粘結(jié)力越大，耐水性越好。常用模數(shù)：2.6─3.0三、水玻璃硬化過(guò)程

水玻璃與空氣中的CO2反應(yīng)，生成無(wú)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。

Na2OnSiO2+CO2+mH2ONaCO3+nSiO2mH2O

水玻璃的促硬劑：氟硅酸鈉Na2SiF6

其原理是氟硅酸鈉加速水玻璃中硅酸凝膠的析出和SiO2的形成。四、水玻璃的特性

良好的膠結(jié)能力耐熱性好、不燃燒較好的耐酸性能耐水性和耐堿性差三、水玻璃硬化過(guò)程

水玻璃與空氣中的CO2反應(yīng)，生成無(wú)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。

Na2OnSiO2+CO2+mH2ONaCO3+nSiO2mH2O

水玻璃的促硬劑：氟硅酸鈉Na2SiF6

其原理是氟硅酸鈉加速水玻璃中硅酸凝膠的析出和SiO2的形成。四、水玻璃的特性

良好的膠結(jié)能力耐熱性好、不燃燒較好的耐酸性能耐水性和耐堿性差五、水玻璃在建筑上應(yīng)用配制耐酸混凝土與砂漿配制耐熱混凝土與砂漿配制快凝防水劑加固地基基礎(chǔ)4.4鎂質(zhì)膠凝材料原料：以MgCO3為主要成分的天然巖石(菱鎂礦)，經(jīng)煅燒磨細(xì)而成的膠凝材料，又叫菱鎂水泥、氯氧鎂水泥，或菱苦土。菱鎂膠凝材料的制備：菱鎂礦分解：

MgCO3MgO＋CO2制備工藝：巖石破碎煅燒粉磨700-850℃

水化硬化：

MgO

+H20

Mg(OH)2

結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度低。

xMgO

+yMgCl+zH20xMgO··yMgCl·zH20

水化產(chǎn)生結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定、強(qiáng)度高，體積密度小，比強(qiáng)度高。

MgO與MgCl適宜摩爾比為4—6；控制MgCl密度1.2g/ml性能與應(yīng)用

1.鋸末地板；

2.室內(nèi)裝飾砂漿；

3.板材；

4.波型瓦注：該產(chǎn)品吸濕性大，耐水性差，易出現(xiàn)返鹵，翹曲；耐久性差，長(zhǎng)期使用時(shí)結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度下降。ENDEND問(wèn)題？1.為什么水玻璃模數(shù)n越大，粘結(jié)力越強(qiáng)，耐水性越好？

答：n是SiO2/R2O的摩爾比，n越大，表明SiO2含量越大，硬化后的玻璃體中SiO2的交聯(lián)密度越大，所以，粘結(jié)力越強(qiáng)，耐水性越好。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半水石膏重21％的水；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?？勺鳛閴Π?、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。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。5、為什么石膏制品的防火性好Why?

答：石膏制品的孔隙率大，隔熱性較好；二水石膏晶體含有兩個(gè)結(jié)晶水分子，在受熱后，二水石膏晶體脫去水分子，并蒸發(fā)吸收和帶走熱量；硫酸鈣分子的分解溫度很高，因此，在高溫下，主要發(fā)生脫水和燒結(jié)。6、進(jìn)一步思考的問(wèn)題:警察在勘察犯罪野外現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，用石膏翻版罪犯足印，其原理是什么？試驗(yàn)證明石膏板有調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的功能，為什么？如何在土木工程建設(shè)中正確地使用或選用石膏，為什么？問(wèn)題？1.過(guò)火石灰有什么危害？應(yīng)如何消除？

答：過(guò)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(guò)濾掉。2.石灰硬化過(guò)程中，為什么容易開(kāi)裂？使用時(shí)應(yīng)如何避免？答：