第3章气硬性胶凝材料2011详解.ppt

2011 02 1 第3章气硬性胶凝材料教材P31 概述 本章教学内容与学习要求及重点与难点1 胶凝材料的定义2 胶凝材料的分类 2011 02 2 本章教学内容与学习要求 1 教学内容本章主要介绍下列几种气硬性胶凝材料的特性 技术性质要求和应用 如 石灰 Lime 石膏 Plaster 等 2 学习要求要求了解这几种胶凝材料的特性与用途 3 重点 石灰和石膏的特性与用途 4 难点 石灰的熟化和硬化特性 建筑石膏硬化过程的物理化学变化 2011 02 3 1 胶凝材料的定义 教P31 凡能经过自身的物理化学作用后 在由可塑浆体变成坚硬石状体的过程中 能把散粒或块状的物料胶结成一个整体的材料 统称为胶凝材料 CementitiousMaterials 1 自身能固化 2 能起胶结作用 2011 02 4 2 胶凝材料的分类 胶凝材料 有机 如沥青和各种各种树脂 无机 气硬性 Non Hydraulic 只能在空气中硬化 并保持或继续提高强度 如石膏 石灰 水玻璃等 水硬性 Hydraulic 不仅能在空气中 而且能更好地在水中硬化 并保持并继续提高强度的胶凝材料 如各种水泥 2011 02 5 3 1石灰 Lime 石灰是一种古老的建筑材料 由于其原料分布广 生产工艺简单 成本低 使用方便 因此被广泛用于建筑工程 例如 石灰 糯米汁 桐油 组成最为经典 古老的复合胶凝材料 被广泛用于 万里长城 明城墙 苏州古盘门和古埃及金字塔等世界文化遗产 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 2011 02 6 万里长城 万里长城 2011 02 7 明 中华门城堡 2011 02 8 苏州古盘门 2011 02 9 古埃及金字塔 2011 02 10 一 石灰的原料 石灰的原料为含碳酸钙为主的天然原料 贝壳 石灰石 白云石 白垩 2011 02 11 二 石灰的煅烧 为加快煅烧过程实际煅烧温度为1000 1100oC当温度分布不均匀 产生过火和欠火石灰当温度过低或煅烧时间过短 产生欠烧石灰当温度过高或煅烧时间过长 产生过火石灰 煅烧良好的石灰 质轻色匀 密度为3 2g cm3 原料经煅烧后得到块状产品 生石灰 2011 02 12 土窑 2011 02 13 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 2011 02 14 唐山三丰集团2003年10月建成投产4 140m3气烧石灰竖窑 2011 02 15 武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑 2011 02 16 三 石灰产品 除了块状石灰 常用的石灰产品还有 1 生石灰粉 由块状石灰磨细得到的粉末 主要成分为CaO 2 消石灰粉 将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末 主要成分为Ca OH 2 亦称熟石灰 3 石灰膏 将块状生石灰用过量水 约为生石灰体积的3 4倍 消化 或将消石灰粉和水拌和 所得达一定稠度的膏状物 主要成分为Ca OH 2和水 2011 02 17 3 1 1石灰的熟化 消解 一 石灰的熟化过程石灰在使用前 要加水熟化成熟石灰 消石灰 Quicklime CaO H2O Ca OH 2 64 9kJ在石灰熟化过程中 1 放出大量的热 2 体积膨胀1 2 5倍 2011 02 18 二 欠火石灰和过火石灰的熟化 1 欠火石灰 欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬块 不能熟化 形成渣子 2 过火石灰 过火石灰结构紧密 熟化很慢 当用于建筑上后 可能继续熟化产生体积膨胀 引气隆起鼓包和开裂 3 石灰浆的陈伏 为消除过火石灰的危害 使未熟化的石灰充分熟化 石灰浆需在消解坑里存放两星期以上 称为 陈伏 陈伏期间石灰浆表面应覆盖一层水 以免石灰浆硬化 碳化和结晶 2011 02 19 石灰熟化示意图 2011 02 20 3 1 2石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化 其硬化包括两个同时进行的过程 1 结晶过程水分蒸发或被砌体吸收 氢氧化钙从过饱和溶液中析出 2 碳化过程氢氧化钙吸收空气中CO2 生成碳酸钙和水Ca OH 2nH2O CO2 CaCO3 n 1 H2O 2011 02 21 石灰石和生 熟石灰之间的相互关系 CaCO3石灰石 碳酸鈣 Ca OH 2熟石灰 高溫煅烧 碳化CO2 加水 熟化 CaO氧化鈣 生 石灰 2011 02 22 3 石灰的主要特性 1 可塑性好 2 保水性好 3 熟化时 放热大 体积增大 1 2 5倍 4 硬化缓慢 这是因为碳化作用主要发生在与空气接触表面 且生成CaCO3膜层较致密 阻碍了空气中CO2的渗入 也阻碍了内部水分向外蒸发 因此硬化缓慢 5 硬化时体积收缩大 因为硬化时大量水蒸发 导致毛细管失水收缩 6 硬化后强度低 其原因是石灰消化时实际用水量比理论用水量大得多 多余水在硬化后蒸发 留下空隙 7 耐水性差 因为Ca OH 2易溶于水 2011 02 23 讨论 请观察图中A B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别 并讨论其成因 石灰砂浆A石灰砂浆B 过火石灰熟化产生的膨胀缝 石灰硬化产生的体积收缩缝 2011 02 24 3 1 3石灰的技术指标表3 1钙质 镁质石灰分类 JC T479 480 481 92 2011 02 25 表3 2生石灰技术指标 JC T479 92 2011 02 26 表3 2生石灰粉的技术指标 JC T480 92 2011 02 27 表3 2消石灰粉的技术指标 JC T480 92 2011 02 28 3 1 4石灰的应用 1 制作石灰乳涂料2 配制砂浆 1 石灰砂浆 2 混合砂浆 石灰 水泥 3 拌制灰土 三合土和四合土 1 灰土 石灰 消石灰粉 粘土 2 三合土 石灰 粘土 砂 3 四合土 石灰 粘土 砂 石 4 二灰结石 石灰 粉煤灰 砂 石 2011 02 29 灰土和三合土硬化时 除Ca OH 2发生结晶和碳化作用外 Ca OH 2还能与粘土中少量活性SiO2及Al2O3作用 生成具有水硬性的水化硅酸钙及水化铝酸钙 4 生产硅酸盐制品磨细生石灰或消石灰与砂 粉煤灰 炉渣等硅质材料加水拌和 经成型蒸压或蒸压处理等工序制得的建筑材料 通称为硅酸盐制品 如灰砂砖 粉煤灰砖 粉煤灰砌块等 2011 02 30 硅酸盐砌块 2011 02 31 灰砂砖 灰砂砖 2011 02 32 3 2石膏 绪论石膏的生产1 石膏的原料生产石膏的原料有 天然二水石膏CaSO4 2H2O 天然无水石膏CaSO4 含硫酸钙工业废料 磷石膏 氟石膏及芒硝石膏等 2011 02 33 2 石膏的生产过程 石膏的主要生产工序是破碎和煅烧 天然二水石膏在非密闭的窑炉中加热到107 180 时 可得 型半水石膏 又称熟石膏 磨细后即为建筑石膏 2011 02 34 3 二水石膏在不同温度下的生成物及性质 2011 02 35 3 2 1建筑石膏1 建筑石膏的凝结CaSO4 1 2H2O nH2O CaSO4 2H2O n 1 5 H2O 2011 02 36 2 建筑石膏的特性 1 凝结硬化快2 硬化时体积微膨胀3 硬化后体积较大 表观密度和强度较低4 隔热 吸声性能好5 防火性能好6 具有一定调温 调湿性7 耐水性和抗冻性差8 加工性能好 2011 02 37 3 建筑石膏技术要求 GB9776 1988 2011 02 38 四 石膏的应用纸面石膏板 2011 02 39 装饰石膏制品 壁花 天花板装饰花 2011 02 40 装饰石膏制品 梁托 线条拐角 线条 艺术镜框 罗马柱 2011 02 41 空心隔墙板 2011 02 42 3 3水玻璃课本P36 水玻璃俗称泡花碱 是一种能溶于水的硅酸盐 由碱金属氧化物和SiO2结合而成 如硅酸钠 Na2O nSiO2 硅酸钾 K2O nSiO2 等 二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比n称为水玻璃模数 一般在2 6 3 0之间 密度为1 3 1 5g cm3 2011 02 43 1 水玻璃的生产方法 湿法 石英砂和苛性钠溶液在在压蒸锅内0 2 0 3MPa 用蒸汽加热 直接反应生成水玻璃 干法 石英砂和碳酸钙共同加热熔化 经冷却成固体 再与水加热溶解成水玻璃 2011 02 44 2 水玻璃的硬化 无定形硅凝胶因空气中CO2较少 该过程较慢 通常加入12 15 氟硅酸钠加速硅酸凝胶析出 2011 02 45 3 水玻璃的性能 1 胶结性能好2 热稳定性好3 耐酸性好4 耐水性和耐碱性差 2011 02 46 4 水玻璃的应用 1 配制建筑涂料2 直接涂刷多孔制品表面 提高密实性和耐久性3 配制快凝防水剂4 配制耐酸混凝土和砂浆5 配制耐热混凝土和砂浆6 作为灌浆材料加固地基 2011 02 47 3 4镁质胶凝材料 1 定义镁质胶凝材料是以MgO为主要成分的气硬性胶凝材料 如菱苦土和苛性白云石等 2 生产菱苦土是将菱镁矿 MgCO3 在750 850 温度下煅烧后磨成细粉而成 3 使用菱苦土用水拌和时 将生成Mg OH 2 它疏松而无胶凝性 硬化慢且强度低 故常用MgCl2等盐类水溶液拌和 配成氯氧镁水泥 它硬化较快 强度较高 应用最广 2011 02 48 4 菱苦土的特性与应用 菱苦土与木质材料能很好粘结 且不腐蚀木质纤维 建筑上常用来制造木屑板 木丝板及刨花板等 这些菱苦土制品凝结硬化快 强度高 弹韧性好 弹性模量低 保温性好 防火 耐磨 无噪音等 但它们吸湿性大 耐水性差 易泛卤 只能用于干燥环境中 2011 02 49 5 氯氧镁水泥的改性与应用 改性 1 掺入如磷酸和磷酸盐等外加剂 稳定水化产物 2 掺入不溶或难溶性物质包裹水化产物 应用 1 与木屑制备菱镁混凝土 配入竹筋等制成混凝土构件 作包装箱板 建筑门窗 活动房等 2 氯氧镁水泥砂浆 用于底面和墙体材料 3 玻璃纤维增强氯氧镁水泥 作瓦和板材等 2011 02 50 思考题