气硬性胶凝材料土木工程材料.ppt

河北科技大学,第二章 气硬性胶凝材料,胶凝材料的定义和分类,胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。 胶凝材料的分类,如沥青、树脂等,胶凝材料,无机胶凝材料,有机胶凝材料,气硬性胶凝材料,水硬性胶凝材料,如：石灰、石膏、水玻璃等,无机胶凝材料,气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、等。 水硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。通称为“水泥”。,21 石 灰,一、石灰的生产简介,一、石灰的生产简介,原材料 生产石灰的原材料包括天然石灰石、白云石、贝壳。主要成分为CaCO3。 生产工艺煅烧,CaCO3 = CaO + CO2,900,生石灰,石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。 欠火石灰：烧成温度低，分解不完全，产浆量低，减少了石灰的利用率。 过火石灰：烧成温度高，表面致密，延缓了产物熟化速度，其过烧成分可能在石灰应用后熟化，这时硬化的水泥浆中会产生膨胀而引起崩裂或隆起，直接影响工程质量。 按照MgO的含量分为钙质灰（5%)。,二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种,生石灰的熟化 熟化的过程 生石灰+水 熟石灰（消石灰） 熟化的方式 淋 灰生石灰粉（消石灰粉） 化 灰 熟石灰膏 熟化过程的特点 放出大量的热；体积膨胀1.53.5倍。 熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏2周防止过火石灰的危害； 在化灰池表面保留一层水防止石灰碳化。,MgO + H2O = Mg（OH）2 CaO + H2O = Ca（OH）2 + 64.83kj,二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种,二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种,石灰的硬化 Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度。 Ca（OH）2空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。 石灰的品种 按石灰中的氧化镁含量的高低分 按成品的加工方法分 块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰膏等。,生石灰,钙质石灰,镁质石灰,MgO5%,MgO5%,三、石灰的技术性质,石灰的质量等级 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量等，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材。 石灰的特性 1.可塑性和保水性好； 2.生石灰水化热大，体积增大1-2.5倍； 3.凝结硬化缓慢； 4.硬化后体积收缩大，易开裂； 5.硬化后强度低； 6.耐水性差 。,问 题,1. 过火石灰有什么危害？应如何消除？ 答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈伏期，或过滤掉。 2.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何避免？ 答：石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收缩，因而容易导致开裂。在使用时，避免单独使用，可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。,化浆池,过筛,储灰池,石灰浆,生石灰块,石灰浆在储灰池中需放置15天以上，消除过火石灰的危害，才能使用，这个过程叫陈伏。,过火石灰的处理,工程实例 某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判 该石灰的品质？ 过程： 1.检测石灰中CaO和MgO的含量、二氧化碳的含量、细度。 2.根据MgO含量，判定该石灰的类别（钙质/镁质石灰） 3.根据表2.2判定该石灰的等级。,四、石灰的应用,制作石灰乳涂料； 配制石灰砂浆； 配制三合土和灰土； 生产硅酸盐制品； 生产碳化石灰板。,工程案例分析 某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面，数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹，同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹，试分析上述现象产生的原因。 石灰砂浆抹面的干墙面上出现不规则的网状裂纹，引发原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。 墙面上个别部位出现的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中存在没有熟化的过火石灰，以致于在砂浆硬中，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀，从而出现上述现象。,四、石灰的储存,生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。 不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。 熟石灰在使用前必须陈伏23周，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。,22 石 膏,一、石膏胶凝材料的生产,石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏（硫酸钙）在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。 在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下所示：,二水石膏 CaSO42H2O,CaSO40.5H2O,CaSO40.5H2O,CaSO4 ,CaSO4 ,CaSO4 ,800,在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。,建筑石膏的凝结硬化,溶解度20时为8.16g/L，而 的溶解度为2.05g/L，在此过程中产生较高过饱和度，导致了 迅速沉淀而析出。析出的颗粒细小，总表面积大，可吸附更多水分，同时浆体中的水分由于水化和蒸发逐渐增大，强度随之增加，一直发展致最大值，这就是硬化过程。 （a）胶化（b）结晶（c）结晶长大与交错,建筑石膏与适当的水拌合，开始形成塑性浆体，但很快就失去塑性并产生强度，发展为坚硬的固体。,建筑石膏凝结硬化过程,(a) 胶化,(b) 结晶开始,(C) 结晶长大与交错,(D) 实际石膏制品显微结构,半水石膏,二水石膏胶体微粒,二水石膏晶体,交错的晶体,二水石膏交错晶体,建筑石膏的凝结硬化,半水石膏溶解于水，很快成为饱和溶液。溶液中的半水石膏与水化合，生成二水石膏； 二水石膏在水中的溶解度仅为半水石膏的1/5，形成高度过饱和度,故二水石膏胶体微粒很快从溶液中析出。并促使一批新的半水石膏溶解和水化，直至耗尽。,建筑石膏的凝结硬化,在这个过程中，浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，可塑性也开始下降，称为石膏的初凝。 随着水分蒸发和水化的继续进行，微粒间的摩擦力和粘结力逐渐增大，浆体完全失去可塑性，开始产生结构强度，则称为终凝。 标准稠度石膏浆的初凝不早于3分钟，终凝不早于6分钟，不迟于30分钟。,建筑石膏的凝结硬化,石膏的初凝、终凝,二、建筑石膏的等级,建筑石膏的质量等级 建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分为3.0、2.0、1.6三个等级。具体指标见下表：,三、建筑石膏的技术性质,凝结硬化快； 硬化时体积产生微膨胀； 硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低； 隔热、吸声性好； 防火性能良好； 具有一定的调温调湿性； 耐水抗冻性差； 加工性好,建筑石膏适用于室内装饰、绝热保温、吸音和防火等。建筑石膏制品不宜在超过65以上高温使用，二水石膏在此温度以上开始脱水分解。 建筑石膏一般做成石膏抹面灰浆、装饰制品和石膏板。加入颜料，硬化抛光，可成为人造大理石，用于内墙装饰。,四、建筑石膏的应用,石膏板,多作平顶和内墙面装饰，可直接粘贴在墙上，或钉在木龙骨两边而成隔墙。石膏板具有长期徐变的性质，不宜用于承受结构荷载。常见的石膏板有： 纸面石膏板； 空心石膏条板； 纤维石膏板； 装饰石膏板等。,四、建筑石膏的应用,纸面石膏板,因质轻，而且隔音性能优越，与轻钢龙骨复合，特别适合于作为高层建筑的轻质隔断。 我国纸面石膏板的年生产能力已达2.6亿m2，但1998年的实际产量仅为生产能力的1/3左右，原因是价格较高。 但可用工业副产品化学石膏替代天然石膏，如上海博罗公司用安徽铜陵的磷石膏作原料生产纸面石膏板，获得较好的经济效益。,四、建筑石膏的应用,四、建筑石膏的应用,30,空心石膏条板,生产方法与普通混凝土空心板类似。常加入纤维材料和轻质填料。这种板不用纸和粘结剂，也不用龙骨，施工方便，是发展较快的一种轻板。,四、建筑石膏的应用,纤维石膏板和装饰石膏板,纤维石膏板 用玻璃纤维、纸浆或矿棉作为纤维增强材料与石膏复合。纤维石膏板抗弯强度和弹性模量都高于纸面石膏板，除用于建筑外，还可代替木材作家具。 装饰石膏板 可制成平板、多孔板、花纹板、浮雕板等。,四、建筑石膏的应用,23 水玻璃,一、水玻璃的硬化和性质,水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。 水玻璃的硬化 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下： Na2OnSiO2+ CO2+mH2ONa2CO3 + nSiO2mH20 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%15%的促硬剂氟硅酸钠。 水玻璃的性质 1.粘结力强 2.耐酸性好 3. 耐热性好 4.抗渗,二、水玻璃的应用,涂刷或浸渍材料； 修补裂缝、堵漏； 配制耐酸砂浆和耐酸混凝土； 配制耐热砂浆和耐热混凝土； 加固地基。,本章小结,胶凝材料的定义和分类； 石灰、石膏、镁质胶凝材料、水玻璃都是气硬性胶凝材料，在现代建筑中的应用是很常见的建筑材料。 （1）石灰品种很多，各种石灰产品都统称石灰。石灰的强度很低，主要来源于Ca（OH）2的结晶和碳化。利用石灰的特性可将其用于拌制砂浆、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸盐制品等。 （2）石膏的品种很多，不同品种的石膏，其生产条件不同，且性能及应用各异。建筑石膏是建筑工程中应用最多的一种石膏产品，建筑石膏凝结硬化速度很快，其技术性质要求主要表现在强度、细度、凝结时间三方面，利用它的特性可用于建筑室内抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。 （3）简单了解水玻璃的特点与用途。,练 习,1、石灰不可以单独应用是因为其硬化后_大，而石膏可以单独应用是因为其硬化过程中具有_的特性。,答案,体积收缩、体积微膨胀,2、按消防要求我们尽可能用石膏板代替木制板材，是因为石膏板具有_好的特性。 3、试分析下列工程，哪些工程不适于选用石膏和石膏制品( )。 A.影剧院的穿孔贴面板 B.冷库内的墙贴面 C.非承重隔墙板,答案,防火性,答案,B,4、石灰的特性有：可塑性_、硬化_