3无机气硬性胶凝材料.ppt

土木工程材料 无机气硬性胶凝材料 安徽工业大学本科生课程 掌握 胶凝材料的定义 分类 建筑石灰 石膏技术要求 性质 熟悉 石灰的凝结 石膏的熟化 硬化和应用 了解 石灰的生产 石灰的品种 本章教学目标 胶凝材料 定义 经过一系列物理 化学作用 能由浆体变成坚硬的固体 并能将散粒或片 块状材料胶结成整体的物质 特征 严格意义上胶凝材料应指浆体 能在常温下凝结硬化为固体 有较强的胶结能力 具有一定的使用性能 Cementitousmaterials 将在第四章进行讲解 胶凝材料 有机胶凝材料 树脂 沥青等 无机胶凝材料 水硬性胶凝材料 水泥 气硬性胶凝材料 石灰 石膏 本章的重点 二者有何区别 胶凝材料分类 气硬性与水硬性胶凝材料的特点 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化 并且在空气中保持和发展其强度 关键 干燥状态下 其硬化体才有较好的性能 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 关键 干燥或潮湿状态下 其硬化体均有很好的性能 石膏的组成与结构 石膏的矿物组成 CaSO4 xH2O X为结晶水H2O x 0 硬石膏 无水石膏 x 0 5 熟石膏 半水石膏 x 2 生石膏 二水石膏 石膏胶凝材料的组成 CaSO4 0 5H2O或CaSO4 石膏是晶体结构 二水石膏晶体形貌 半水石膏晶体形貌 CaSO4 2H2O 石膏的生产 生石膏 工业石膏 建筑石膏 半水石膏 高强石膏 半水石膏 有胶凝性的 无水石膏 无胶凝性的 无水石膏 煅烧石膏 地板石膏 生产工艺与产品的组成 CaSO4 2H2O 120 180 C干燥空气 125 180 C水蒸气 CaSO4 0 5H2O CaSO4 0 5H2O CaSO4 可溶 CaSO4 可溶 200 360 C 200 360 C 400 800 C 400 800 C CaSO4 不溶 800 1180 C CaSO4 不溶 CaO 非密闭煅烧工艺及其产品组成 密闭蒸炼工艺及其产品组成 建筑石膏的凝结硬化 凝结硬化过程中的水化反应 CaSO4 0 5H2O 1 5H2O CaSO4 2H2O Q即 石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应凝结硬化机理 溶解 沉淀理论 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 前者在水中不断溶解 生成Ca2 SO42 离子的饱和溶液 半水石膏的饱和溶液 对于二水石膏是过饱和溶液 后者不断结晶沉淀 二水石膏晶体不断生长 连生 交错 构成晶体颗粒堆聚的结晶结构网 凝结硬化的物理化学过程 水化初期 二水石膏晶体较少 随着水化反应进行二水石膏晶体量 石膏硬化体中晶体堆积体 凝结硬化快硬化后体积微膨胀性硬化后孔隙率大 因此其强度较低 表观密度小 吸声性较强 吸湿性较强 耐水性与抗冻性较差防火性好但耐火性差 建筑石膏的特性 建筑石膏及其制品的性质 建筑石膏的技术要求 GB9776 88 密度 2 50 2 70 强度 抗折强度 抗压强度 细度 0 2mm方孔筛筛余 凝结时间 初凝 终凝时间 石膏硬化体及制品的特性 表观密度较小 1 0孔隙率较大强度较低耐水性和抗冻性较差防火性较好隔热性和吸声性良好装饰性 建筑石膏的应用 纸面石膏板装饰石膏板吸声用穿孔石膏板石膏艺术制品 石灰的组成与品种 气硬性石灰粘土杂质含量 8 的石灰石热分解物及其水化物 生石灰粉 CaO 熟 消 石灰粉 Ca OH 2 石灰膏 浆 Ca OH 2 H2O 水硬性石灰粘土杂质含量 8 的石灰石热分解物 CaO 活性Si2O Al2O3等 煅烧石灰石或白垩 内含CaCO3 正火石灰 欠火石灰 过火石灰 因煅烧温度过高使粘土杂质融化并包裹石灰 从而延缓石灰的熟化 导致已硬化的砂浆产生鼓泡 崩裂等现象 碳酸钙没有完全分解 降低了生石灰的产量 如何解决它的危害 石灰的生产 制备工艺与产品 石灰石 1000 1200 C 磨细 生石灰粉 生石灰 水喷淋 熟石灰粉 水 化灰池 石灰浆 浓缩 石灰膏 陈伏 煅烧温度较低 时间较短时 欠火石灰煅烧温度较高 时间较长时 过火石灰 减轻或消除过火石灰的危害 水化过程中体积增大1 2 5倍 迅速放出大量热 生石灰的熟化 生石灰 水 熟石灰 工程上使用的石灰大都是熟石灰 有时需要使用石灰膏 有时使用熟石灰粉 熟化为石灰膏 将生石灰放入水中 注意水要过量 池中透明液体为氢氧化钙饱和溶液 下部沉淀即为熟石灰 生石灰要在水中放置两周以上 此过程即为 陈伏 在这段时间里生石灰会完全和水反应 不会因含有过火石灰造成熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象 将生石灰块分层堆放淋水 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 熟化为熟石灰粉 石灰的硬化 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 石灰的技术要求 可塑性好和保水性好吸湿性好凝结硬化慢 Ca OH 2粒子表面可以吸附水膜 石灰的特性和应用 生石灰可以用来做干燥剂 强度低体积收缩大耐水性差 石灰的应用 三合土用作铺筑步道砖的垫层 三合土桩 灰土桩 配制石灰砂浆 石灰乳配制石灰土 三合土生产碳化石灰板加固含水的软土地基 什么是水玻璃 碱金属硅酸盐的水溶液 R2O nSiO2 H2O其中R Na K 什么是水玻璃的模数 n 氧化硅SiO2与碱金属氧化物R2O的摩尔比 模数对水玻璃性能的影响模数越大 粘度与粘结力越大 耐水性越好 水玻璃的制备方法 湿法 R2O nSiO2 H2O水玻璃干法 R2O nSiO2R2O nSiO2R2O nSiO2 H2O水玻璃 水玻璃硬化过程水玻璃与空气中的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 水玻璃的特性良好的胶结能力耐热性好 不燃烧较好的耐酸性能耐水性和耐碱性差 水玻璃硬化过程 水玻璃溶液硅酸凝胶二氧化硅玻璃体 R SiO4 4 R R SiO4 4 R R R R R H4SiO4 H4Si