气硬性无机胶凝材料-2.ppt

第二章 气硬性无机胶凝材料,主讲：卢春燕,广州城建职业学院,2,广州城建职业学院,3,第一节 石膏,第二节 石灰,第三节 水玻璃,本章主要内容,广州城建职业学院,4,胶凝材料：能通过自身的物理、化学作用，从浆体变成坚硬的固体，并能将散粒状或块状材料粘结成为一个整体的材料。,胶凝材料,有机胶凝材料,如沥青、树脂等,无机胶凝材料,气硬性胶凝材料,水硬性胶凝材料,如石膏、石灰、 水玻璃、菱苦土,各种水泥,广州城建职业学院,5,气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保持并发展其强度。 水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。,石灰,水泥,广州城建职业学院,6,第一节 石膏,广州城建职业学院,7,广州城建职业学院,8,石膏雕像,广州城建职业学院,9,一、石膏的生产,（1）主要原料： 天然石膏,（2）主要成分：,建筑石膏是指由天然二水石膏（CaSO4.2H2O) 经过加工而成的半水石膏（ CaSO4. H2O）故又称熟石膏。,煅烧、干燥,广州城建职业学院,10,天然二水石膏在加热过程中，随着加热温度和加热方式的不同，可以得到不同性质的石膏产品。,1071700 干燥,（建筑石膏）,1250C，0.13MPa，蒸汽,（高强石膏）,天然二水石膏,广州城建职业学院,11,二、建筑石膏的水化、凝结和硬化,1. 石膏的水化,石膏的水化就是半水石膏和水反应生成二水石膏并放出热量的过程。 由于半水石膏的溶解度比二水石膏要大（约四倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全部转变成二水石膏。,广州城建职业学院,12,2. 石膏的凝结硬化,凝结：随着建筑石膏的水化反应不断进行，石膏浆中水分 不断减少，浆体逐渐失去可塑性，开始产生强度的 过程。 硬化：失去可塑性的凝结浆体逐渐变硬并产生强度，直至 完全干燥的过程。,广州城建职业学院,13,三、建筑石膏的技术要求和特性,1. 技术要求：建筑石膏按细度、强度和凝结时间分为三级（按2h抗折强度将建筑石膏分为3.0、2.0、1.6三级）。 2. 特性 ： 凝结硬化快：加水后6min初凝，30min完全凝结，干燥下7天左右硬化 硬化体积微膨胀：石膏硬化过程中产生0.05%0.15%的膨胀 孔隙率高：吸声性、吸湿性较强（调温调湿） 强度低：早期强度发展快，但后期强度并不高 防火性能良好 耐水性较差：石膏及制品只能在干燥环境中使用,广州城建职业学院,14,四、建筑石膏的应用,粉刷石膏：室内抹灰和粉刷 石膏砂浆：室内抹灰和粉刷 石膏板 艺术装饰石膏制品,广州城建职业学院,15,纸面石膏板,广州城建职业学院,16,石膏板吊顶,广州城建职业学院,17,石膏板浮雕,广州城建职业学院,18,吸音穿孔石膏板,广州城建职业学院,19,室内抹灰和粉刷,广州城建职业学院,20,建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？,解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品具有以下的优良性质： （1）建筑石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性，加入颜料后，可具有各种色彩。 （2）建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好。 （3）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。 （4）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。 （5）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的气候。,广州城建职业学院,21,建筑石膏及其制品不适用于室外使用，主要是因为： 在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等外界作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差, 所以不适用于室外使用。,广州城建职业学院,22,【应用案例1】,把石膏粉拌水成为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏装饰条前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析原因。,解：其原因有两个方面，可采取相应措施解决。 （1）建筑石膏拌水后一般于6分钟至半小时左右即可完全凝结，最后粘贴石膏装饰条用的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配即用。 （2）在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固。宜对表面予以打刮，以利于粘贴；或者在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。,广州城建职业学院,23,第二节 石灰,广州城建职业学院,24,石灰吟 明 于谦 千锤万凿出深山， 烈火焚烧若等闲。 粉骨碎身浑不怕， 要留清白在人间。,广州城建职业学院,25,一、石灰的生产,石灰广泛应用于建筑工程中。 优点： （1）原材料丰富，分布广； （2）生产工艺简单，成本低。 1.生产简介 主要原料是天然岩石（以碳酸钙为主要原料），常用的有石灰石，白云石等，经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。,块状 生石灰,广州城建职业学院,26,石灰按氧化镁（MgO)含量分类：,钙质生石灰： 氧化镁（MgO)含量5%; 镁质生石灰： 氧化镁（MgO)含量5%;,钙质石灰和镁质石灰中氧化镁含量(%)界限,广州城建职业学院,27,煅烧石灰石 (内含CaCO3),正火石灰,欠火石灰,过火石灰,广州城建职业学院,28,2.石灰按其形态和化学成分分以下四种： 块状的生石灰： 即由天然岩石原料煅烧而得到的产品,主要成分是CaO； 生石灰粉： 把块状生水灰磨细而得到的粉末材料，主要成分仍为CaO 消石灰粉（熟石灰粉）： 将生石灰加适量的水（石灰质量60%80%的水）熟化而得到的粉末；Ca(OH)2; 石灰浆（石灰膏）： 加多量的水（石灰体积34倍的水）而得的浆体,主要成分为Ca(OH)2+H2O,广州城建职业学院,29,广州城建职业学院,30,1. 石灰的水化 烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“水化”成为“消石灰”，这一过程亦称“熟化”或“消解”，故消石灰亦称“熟石灰” 。 目的：使生石灰具有粘性和塑性。 特点：放热 膨胀（12.5倍）,二、石灰的水化（熟化或消解）和硬化,广州城建职业学院,31,熟化方法 根据石灰熟化时加水量的不同，熟化方式分为两种： （1）熟化为熟石灰粉 将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。,广州城建职业学院,32,（2）熟化为石灰膏： 将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。 为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆后应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。,广州城建职业学院,33,严格控制加水量和加水速度 不同品质的石灰熟化速度不同 活泼性大的石灰：加水要快，水量充足，并加速搅拌散热，否则已消化的石灰颗粒包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，称为“过烧”现象； 活泼性小的石灰：加水要慢，水量少，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，称为“过冷”现象。,广州城建职业学院,34,2. 石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的： 石灰浆的干燥硬化（结晶作用） 滞流在孔隙的游离水分蒸发或被周围砌体吸收，Ca(OH)2溶液饱和， Ca(OH)2结晶析出，但数量少，强度不高（缓慢）。 石灰浆的碳化（碳化作用） 氢氧化钙与潮湿空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙结晶体，从而使石灰浆硬化。,广州城建职业学院,35,结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内部发生。 由于空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻止了CO2的渗入，同时又使内部的水分无法向外蒸发，影响硬化过程的进行。,原因,广州城建职业学院,36,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。,解：引发的原因很多，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凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，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。,【应用案例2】,广州城建职业学院,37,三、石灰的性质 1. 保水性、可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面能吸附一层较厚的水膜，因而保水性好，水分不易秘出，颗粒间摩擦力减小，故可塑性也好。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。,广州城建职业学院,38,2. 硬化慢、强度低 从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此，石灰是硬化缓慢的材料，硬化后的强度也不高。如1：3石灰砂浆28天抗压强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基础。,广州城建职业学院,39,3. 硬化时体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。,广州城建职业学院,40,4. 耐水性差 氢氧化钙易溶于水，如果长期受潮或被水浸泡，会使已硬化的石灰溃散。若石灰浆体在完全硬化之前就处于潮湿的环境中，石灰中的水分不能蒸发出去，其硬化就会被阻止，所以石灰不宜在潮湿的环境中应用。,广州城建职业学院,41,四、石灰的应用和贮存 1. 石灰的应用 砌筑工程和抹面装饰工程 将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。 石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。,广州城建职业学院,42,灰砂砖和硅酸盐制品 石灰粉与天然砂或硅质材料为原料，加水搅拌，经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如蒸压灰砂砖、硅酸盐砌块、硅酸盐混凝土制品等。,广州城建职业学院,43,加固软土地基 在软土地基中打入生石灰桩，可以利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到地基承载力的目的。,用于道路工程的垫层 消石灰粉和粘土按一定比例拌和制成灰土，再加砂（或炉渣、石粉等）三合土，用于道路工程的垫层。,广州城建职业学院,44,2. 石灰的贮存 磨细的生石灰粉应贮存于干燥仓库内，采取严格防水措施。 块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后立即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。 由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。,广州城建职业学院,45,第三节 水玻璃,广州城建职业学院,46,1. 水玻璃的定义： 水玻璃是碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的能够溶解于水的一种硅酸盐材料，俗称“泡花碱”。 最常用的碱金属氧化物：Na2O, K2O 最常用的水玻璃：硅酸钠 ：Na2O.nSiO2 硅酸钾 : K2O.nSiO2等 其中n称为水玻璃的模数（SiO2与Na2O或K2O之间的摩尔比），n=1.53.5,广州城建职业学院,47,固体水玻璃颗粒,液体水玻璃,广州城建职业学院,48,2. 水玻璃的生产 （1）湿法生产：生成液体水玻璃 （2）干法生产：生成固体水玻璃 3. 水玻璃硬化 水玻璃与空气中的CO2反应，生成无定型的硅酸凝胶，随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成SiO2而硬化。 水玻璃的促硬剂：氟硅酸钠 其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和SiO2的形成。,广州城建职业学院,49,4. 水玻璃的特性 （1）粘结性能较好 （2）耐热性好、不燃烧 （3）较好的耐酸性能 （4）耐水性和耐碱性差,广州城建职业学院,50,5. 水玻璃在建筑上应用 涂刷或浸渍材料 配制耐热混凝土与砂浆 配制耐酸混凝土与砂浆 配制水玻璃矿渣砂浆 配制保温绝热材料 加固土壤 配制防水剂,广州城建职业学院,51,一、名词解释 1、气硬性胶凝材料；2、过火石灰；3、陈伏； 4、建筑石膏；5、水玻璃模数。 二、是非判断题 1、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化。（ ） 2、生石灰熟化时，石灰浆流入储灰池中需要“陈伏”两周以上，其主要目的是为了制得和易性很好的石灰膏，以保证施工质量。（ ）,练习题,广州城建职业学院,52,3、石灰可用来改善砂浆的保水性。（ ） 4、建筑石膏技术性质之一是耐火性较好。（ ） 5、石灰的技术性质之一是凝结硬化快，并且硬化时体积收缩大。（ ） 6、生石灰块加水，经熟化就得到消石灰粉。（ ） 7、生石灰在空气中受潮消解为消石灰，并不影响使用。（ ） 8、建筑石膏孔隙率高，因此它具有一定调温调湿性。（ ） 9、建筑石膏板因为其强度高，所以在装修时可用于潮湿环境中。（ ） 10、水玻璃硬化后耐水性好，因此可以涂刷在石膏制品的表面，以提高石膏的耐久性。（ ）,广州城建职业学院,53,第四节 菱苦土,1 主要成分：MgO 白色或黄色粉末；