第十四章气硬性胶凝材料.ppt

第十四章 气硬性胶凝材料 胶凝材料 能通过物理化学作用将散粒材料或块状材料胶结成为一个整体 并产生强度的材料 气硬性胶凝材料 只能在空气中硬化 保持并发展其强度的材料 水硬性胶凝材料 既能在空气中硬化 又能更好的在水中硬化 保持并发展其强度的材料 14 0胶凝材料的基本概念 气硬性与水硬性胶凝材料的差异 有机胶凝材料 沥青 树脂 各种水泥 水硬性 石灰 石膏 水玻璃 菱苦土 气硬性 无机胶凝材料 胶凝材料 14 0胶凝材料的基本概念14 1石膏14 2石灰14 3镁质胶凝材料14 4水玻璃 14 1石膏 14 1 1 石膏的原料14 1 2 石膏的水化与硬化14 1 3 建筑石膏的技术要求和性质14 1 4 建筑石膏的应用 1 天然二水石膏2 天然硬石膏3 化工石膏4 建筑石膏 半水石膏 5 高强石膏 14 1 1石膏的原料 2 天然硬石膏 又称为无水石膏 主要是由无水硫酸钙 CaSO4 组成的沉积岩石 1 天然二水石膏 又称生石膏 CaSO4 2H20 是由含两个结晶水的硫酸钙所组成的沉积岩石 3 化工石膏 化工石膏是指一些含有CaSO4 2H2O与CaSO4混合物的化工副产品及废渣 也可作为生产石膏的原料 例如磷石膏是制造磷酸时的废渣 此外还有盐石膏 硼石膏 黄石膏 钛石膏等 4 建筑石膏 半水石膏 1 以 半水石膏 CaSO4 1 2H2O 为主要成分 不预加任何外加剂的粉状胶结料 主要用于制作石膏建筑制品 2 主要是由天然二水石膏在107 170 的干燥条件下加热脱水而成的 3 二水石膏在温度为65 75 时脱水 至107 170 时生成 型半水石膏 CaSO4 1 2H2O 其反应式为 CaSO4 2H2O CaSO4 1 2H2O 3 2H2O 4 建筑石膏晶体较细 调制成一定稠度的浆体时 需水量较大 因而强度较低 5 高强石膏 若将二水石膏置于具有0 13MPa 124 的过饱和蒸汽条件下蒸压 或置于某些盐溶液中沸煮 可获得晶粒较粗 较致密的 型半水石膏 CaSO4 1 2H2O 这就是高强石膏 高强石膏晶粒粗大 调制成浆体时需水量较小 因而强度较高 石膏矿CaSO4 2H2O CaSO4 0 5H2O 晶体 CaSO4 0 5H2O 晶体 又分为 CaSO4 0 5H2O高强石膏 CaSO4 0 5H2O建筑石膏 建筑石膏 晶体微细 比表面积大 需水量大 制品孔隙率大 强度低 高强石膏 晶体粗大结实 比表面积小 需水量小 制品孔隙率小 强度高 14 1 2 石膏的水化与硬化 由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大 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 1 水化 半水石膏和水反应生成二水石膏的过程 2 硬化 失去可塑性浆体强度增加的过程 石膏晶体数量增加 晶体长大 彼此连生 相互交错 形成结晶网 产生强度 石膏的硬化 石膏粉吸湿后受潮 14 1 3 建筑石膏的技术要求和性质 建筑石膏初凝仅需5min 终凝20 30min 一周后即完全硬化 需要加缓凝剂 骨胶 皮胶 纸浆废液 硼砂等 1 水化作用快 凝结硬化快 建筑石膏凝结硬化示意图 半水石膏 二水石膏胶体微粒 二水石膏晶体 交错的晶体 2 硬化后体积微膨胀石膏浆体在凝结硬化时会产生微膨胀 0 5 1 0 这使石膏制品的表面光滑 细腻 形体饱满 所以适合制作建筑装饰制品 3 硬化后孔隙率较大 强度较低 石膏硬化后具有很大孔隙率 因而强度低 7d为8 12Mpa 抗冻性 抗渗性及耐水性较差 但具有轻质 保温隔热 吸声 吸湿的特点 硬化石膏的结构 4 阻火性好 耐火性差遇火时 二水石膏的结晶水蒸发 吸收热量 水蒸气还能起到阻火的作用 但二水石膏脱水后 强度迅速下降 因而耐火性差 5 具有良好的可加工性石膏制品 具有可锯 可刨 可钉性 纸面石膏板 2 石膏空心条板以建筑石膏为主要原料 掺加适量填充料或少量纤维材 加水搅拌 振捣成型 抽芯 脱模 烘干而成 该板不用纸 不用胶 强度高 可用作内隔墙 14 1 4 建筑石膏的应用一 石膏板1 纸面石膏板以建筑石膏为主要原料 掺加少量外加材料 如填充料 发泡剂 缓凝剂等 加水搅拌 浇注辊压后作芯材 两面用纸作护面制成 主要用于内墙 隔墙 天花板等处 木纤维增强石膏板 此外尚有石膏蜂窝板 防潮石膏板 石膏矿棉复合板等品种 3 石膏装饰板石膏装饰板是以建筑石膏为主要原料 掺加少量纤维增强材料和胶结料 加水搅拌制成 装饰板有平板 多孔板 花纹板 浮雕板等多种 4 纤维石膏板以建筑石膏为主要原料 掺适量纤维增强材料制成 其抗弯强度高 可用于内墙和隔墙 也可代替木材作家具 二 粉刷石膏在建筑石膏中加入其他石膏 硬石膏或煅烧粘土质石膏 各种缓凝剂 木质磺酸钙等 及附加材料 石灰 烧粘土 氧化铁红等 可制成像水泥一样在施工中现场拌制的新型抹灰材料 粉刷石膏 它具有表面坚硬 光滑细腻 粘结力强 不裂 不起鼓 防火 保温 调湿 施工方便 可实现机械化施工 可用于办公楼 住宅楼等的墙面 顶棚等 14 2石灰 万里长城 万里长城 古埃及金字塔 石灰吟 于谦 明代 千锤万击出深山 烈火焚烧若等闲 粉身碎骨浑不怕 要留清白在人间 14 2 1 生产工艺14 2 2 石灰的技术要求14 2 3 石灰的熟 消化 和硬化14 2 4 石灰的应用 14 2 1生产工艺 一 原料二 石灰的制备 一 原料 以碳酸钙为主的天然原料 石灰岩 limestone 白垩 白云质石灰岩 贝壳等 原料 石灰石 白云质石灰石 白垩 贝壳 二 石灰的制备 CaCO3CaO1000 1100 CO2 MgCO3MgO 生石灰 土窑 立窑 河北省唐山丰南石源冶金炉料公司2002年5月建成投产日产480吨的节能型石灰立窑 回转窑 武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑 竖窑 唐山三丰集团2003年10月建成投产4 140m3气烧石灰竖窑 根据MgO的含量 生石灰分为两种 钙质生石灰MgO 5 镁质生石灰MgO 5 根据石灰制备的温度和时间 生石灰可分为两种 过火石灰欠火石灰tem time 过火石灰 粘土杂质熔融 填充或包裹石灰表面 密度高 石灰消解慢tem time 欠火石灰 CaCO3分解不足 产率低 14 2 2 石灰的技术要求 一 石灰的分类 石灰产品技术指标 建筑生石灰 CaO MgO含量 未消化残渣含量 CO2 产浆量 JC T479 92 建筑生石灰粉 CaO MgO含量 CO2 细度 JC T480 92 建筑消石灰粉 CaO MgO含量 游离水 体积安定性 细度 JC T481 92 根据其各项技术指标分为优等品 一等品及合格品 二 石灰的技术要求 表14 5生石灰技术指标 JC T479 92 表14 6生石灰粉的技术指标 JC T480 92 建筑消石灰粉按氧化镁含量的分类界限 表14 7建筑消石灰粉的技术指标 JC T481 92 14 2 3 石灰的熟 消化 和硬化 特点 放热量大 快 1h放热是混凝土1d放热量的9倍多 体积增大 1 2 5倍 一 生石灰的熟化 消化 熟石灰 石灰熟化示意图 二 熟石灰的硬化 Hardening 1 硬化过程1 结晶过程 石灰浆 Ca OH 2 H2O析晶蒸发 吸收 2 碳化过程Ca OH 2 CO2 nH2O CaCO3 n 1 H2O慢 2 硬化特点1 硬化收缩大 易产生裂缝 2 硬化石灰石体的孔隙率大 密度小 强度低 3 耐水性差 石灰浆体在干燥环境中 因失水产生毛细管压力 使氢氧化钙颗粒间的接触紧密 相互粘结产生一定强度 此外 氢氧化钙也会在过饱和溶液中析晶 加强了石灰浆体中原来的氢氧化钙颗粒之间的结合 若再遇水后 因毛细管压力消失 且氢氧化钙微溶于水 强度丧失 石灰浆体吸收空气中的CO2 生成碳酸钙而硬化 Ca OH 2与CO2只有在水分存在下才能发生碳化过程 生成的碳酸钙晶粒或是互相共生或是与石灰粒子及砂粒相粘结 产生强度 此外 碳酸钙固相体积比氢氧化钙固相体积稍微增大一些 使硬化石灰浆体结构更加紧密 石灰的硬化 生熟石灰和石灰石的三角关系 CaCO3碳酸鈣 石灰石 Ca OH 2氢氧化钙 熟石灰 加高溫 加CO2 加水 CaO氧化鈣 生 石灰 14 2 4 石灰的应用 1 石灰乳涂料 2 配制砂浆 3 消石灰配制石灰土或三合土 4 磨细生石灰粉制作硅酸盐制品及无熟料水泥 灰砂砖 粉煤灰砖 粉煤灰砌块 硅酸盐砌块等5 磨细生石灰制作碳化石灰板 做隔墙板 天花板 各类石灰的用途 14 3镁质胶凝材料 镁质凝胶材料 是以MgO为主要成分的气硬性胶凝材料 如菱苦土 主要成分是MgO 苛性白云石 主要成分是MgO和CaCO3 等 4 3 1镁质凝胶材料的生产1 镁质凝胶材料 是将菱镁矿或天然白云石经煅烧 磨细而制成 2 煅烧所得的菱苦土磨得越细 使用时强度越高 3 相同细度时 MgO含量越高 质量越好 4 3 2菱苦土的水化硬化1 菱苦土用水拌和时 生成Mg OH 2 疏松 胶凝性差2 故通常用MgCl2 MgSO4等盐类的水溶液拌和 以改善其性能 4 3 3菱苦土的应用1 菱苦土能与木质材料很好地粘结2 碱性较弱 不会腐蚀有机纤维3 对铝 铁等金属有腐蚀作用 不能让菱苦土直接接触金属 4 在建筑上常用来制造木屑地板 木丝板 刨花板等 由不同比例的碱金属和二氧化硅组成 俗称泡花碱 常用硅酸钠水玻璃 Na2O nSiO2 常用的n 2 6 2 8 湿法 液体水玻璃 干法 固体水玻璃 14 4水玻璃 一 水玻璃的定义 二 水玻璃的生产 三 水玻璃的模数 SiO2与Na2O的分子比n称为水玻璃的模数1 模数对性能影响水玻璃模数越大 硬化越快 干缩越大 粘结力愈大 强度愈高 2 密度对性能影响同一模数