第3章-气硬性胶凝材料.ppt

1/50,概述,1、胶凝材料的定义2、胶凝材料的分类3、本章教学内容与学习要求4、学习重点与难点,2/50,1、胶凝材料的定义,凡能经过自身的物理化学作用,在由可塑浆体变成坚硬石状体的过程中，能把散粒或块状物料胶结成一个整体，且有一定机械强度的材料，统称为胶凝材料(CementitiousMaterials),3/50,2.胶凝材料的分类,胶凝材料,有机胶凝材料（如沥青和各种树脂）,无机胶凝材料,气硬性胶凝材料（Non-Hydraulic)（只能在空气中硬化,并保持或继续提高强度的胶凝材料，如石膏、石灰、水玻璃等）,水硬性胶凝材料（Hydraulic）（在拌水后不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化,保持并继续提高强度的胶凝材料，如各种水泥）,4/50,3.本章教学内容与学习要求,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：石灰(Lime)石膏(Plaster)水玻璃(WaterGlass)镁质胶凝材料(SorelCement)学习要求了解这几种胶凝材料的特性与用途,5/50,4.学习重点与难点,重点：石灰和石膏的特性与用途难点：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,第一节石灰,7/50,一、石灰的生产,实际煅烧温度为10001100oC温度过低或煅烧时间过短产生欠火石灰温度过高或煅烧时间过长产生过火石灰,石灰原料与煅烧生产石灰（Lime）的原料有石灰石、白云石、白垩、贝壳等，经煅烧后得到块状生石灰：,8/50,二、石灰的熟化（消解）(一)石灰的熟化过程,石灰熟化过程放出大量热，体积膨胀12.5倍,石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰（消石灰，Quicklime),CaO+H2OCa(OH)2+Q,9/50,(二)欠火石灰和过火石灰的熟化,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石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害，石灰浆需在消解坑里存放两星期以上（称为“陈伏”），使未熟化的石灰充分熟化。陈伏期间石灰浆表面应覆盖一水，以免石灰浆碳化,10/50,根据砌筑砂浆配合比设计规程（JGJ98-2000）：生石灰熟化成石灰膏时，应用孔径不大于3mm3mm的网过滤，熟化时间不得小于7d；磨细生石灰粉的熟化时间不得小于2d,石灰的陈伏,建筑装饰装修工程质量验收规范（GB50203-2001）规定：抹灰用的石灰膏的熟化期不应小于15d；罩面用的磨细石灰粉的熟化期不应小于3d,11/50,三、石灰的硬化,石灰浆在空气中逐渐硬化，其的硬化包括两个同时进行的过程：结晶过程水分蒸发引起氢氧化钙从过饱和溶液中析出碳化过程氢氧化钙吸收空气中CO2，生成碳酸钙和水Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O,12/50,四、石灰的特性,可塑性和保水性好水化时放热大，体积增大硬化缓慢。这是因为碳化作用主要发生在与空气接触的表面，且生成膜CaCO3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,13/50,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。耐水性差。因为Ca(OH)2微溶于水,14/50,除了块状石灰，常用的石灰产品还有：生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末，主要成分为CaO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，亦称熟石灰石灰膏：将块状生石灰用过量水（约为生石灰体积的34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,五、石灰的技术指标,15/50,1.建筑生石灰,产品标准：建筑生石灰钙质生石灰（MgO5%），镁质生石灰（MgO5%）,建筑生石灰的技术指标,16/50,2.建筑生石灰粉,产品标准：建筑生石灰粉JCT480-92分类：钙质生石灰粉（MgO5%），镁质生石灰粉（MgO5%）,建筑生石灰粉的技术指标,17/50,3.建筑消石灰粉,产品标准：建筑消石灰粉JC/T481一92分类：钙质消石灰粉（MgO4%），镁质消石灰粉（4%MgO24%），白云石消石灰粉（24%MgO30%）,建筑消石灰粉的技术指标,18/50,六、石灰的应用,制作石灰乳涂料配制砂浆（石灰砂浆和石灰水泥混合砂浆）拌制灰土和三合土石灰(消石灰粉)粘土灰土石灰(消石灰粉)粘土砂等三合土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作用而生成具有水硬性的水化硅酸钙及水化铝酸钙。,19/50,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、经成型蒸养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。,20/50,第二节石膏,22/50,一、石膏的生产,（一）石膏的原料生产石膏胶凝材料的的原料有：天然二水石膏CaSO42H2O天然无水石膏CaSO4含硫酸钙工业废料磷石膏、氟石膏、芒硝石膏等。,23/50,天然二水石膏,24/50,(二）石膏相有5种形态、7个变种,为建筑石膏，又称熟石膏,为高强石膏,25/50,（三）石膏的生产过程,石膏胶凝材料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107o180oC时，可得b型半水石膏，又称熟石膏，磨细后即为建筑石膏,26/50,试验室理想条件下石膏的脱水转变图,高温脱水,难溶或者不溶,27/50,工业生产条件下石膏的脱水转变图,28/50,（四）二水石膏在不同温度下的生成物及性质,29/50,二、建筑石膏,（一）建筑石膏的凝结与硬化,30/50,1.凝结硬化快常温下完全水化的时间为515min，终凝时间不超过30min，7d左右完全硬化。,凝结硬化原理：,的溶解度很小，约半水石膏的1/5，很快达到饱和析出晶体，晶体长大、连生、交错，并产生强度,（二）建筑石膏的特性,31/50,2.硬化时体积微膨胀,膨胀率约为1%注模后能真实反映模子的细致纹理石膏制品表面光滑饱满、棱角清晰，表面洁白细腻，适用于浇注各种建筑花饰和雕塑干燥时不开裂,32/50,5.防火性好,石膏制品遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，并在表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层不宜长期靠近65以上高温的部位，以免脱水分解,3.孔隙率大，表观密度小，强度低,半水石膏水化，理论需水量18.6%，实际加水量约为6080%，多余水分硬化后蒸发，留下孔隙,4.隔热、吸声性良好,孔隙率高，且为微细的毛细孔,33/50,7.耐水性和抗冻性差,潮湿条件晶粒间的结合力减弱，强度下降水中浸泡水化物二水石膏晶体逐渐溶解而破坏吸水受冻空隙中水分会结冰膨胀破坏,提高石膏耐水性,6.具有一定的调温调湿性,热容量大，吸湿性强，可以保持室内“小气候”均衡状态,8.加工性能好。可锯，可刨，可钉，可打眼,34/50,产品标准：建筑石膏（GBT9776-2008）分为优等品、一等品和合格品,建筑石膏技术指标,（三）建筑石膏技术要求,35/50,（四）建筑石膏的应用,石膏的主要应用,粉刷石膏,石膏制品,面层粉刷石膏底层粉刷石膏保温层粉刷石膏,石膏切块纸面石膏板纤维石膏板空心石膏条板艺术装饰石膏制品,36/50,纸面石膏板,37/50,装饰石膏制品,壁花,天花板装饰花,38/50,装饰石膏制品,梁托,线条拐角、线条,艺术镜框,罗马柱,第三节水玻璃,40/50,一、水玻璃的生产,水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比的碱金属氧化物和二氧化硅所组成化学式为R2OnSiO2二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比n称为水玻璃的模数，一般在2.63.0之间，密度为1.31.5g/cm3,41/50,生产方法：湿法：石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内(0.20.3MPa)用蒸汽加热，直接反应生成水玻璃干法：石英砂和碳酸钠共同加热熔化，经冷却成固体，再与水加热溶解成水玻璃,42/50,二、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1215氟硅酸钠加速硅酸凝胶析出。,43/50,三、水玻璃的性能,胶结性能好热稳定性好耐酸性好耐水性和耐碱性差,44/50,四、水玻璃的应用,配制建筑涂料直接涂刷多孔制品表面，提高密实性和耐久性、配制快凝防水剂配制耐酸混凝土和砂浆配制耐热混凝土和砂浆作为灌浆材料加固地基,第四节镁质胶凝材料,46/50,一、概述,镁质胶凝材料是由磨细的苛性苦土（MgO）或者苛性白云石（MgO、CaCO3）为主组成的一种气硬性胶凝材料,白色或者浅黄色粉末，不宜用纯水拌制，而需要用氯化镁溶液作为调和剂拌制硬化体性质与MgO活性及水化产物的相组成等多种因素有关,47/50,主要原料：苛性苦土-天然菱镁矿（MgCO3）苛性白云石-天然白云石（CaCO3）蛇纹石：含水硅酸镁（3MgO2SiO22HO2）冶炼轻质镁合金的熔渣MgCO3煅烧分解得到MgOMgCO3一般在400开始分解，600650分解反应剧烈实际生产，煅烧温度控制在800850MgO的活性随原材料、煅烧温度、煅烧时间而异,二、镁质胶凝材料的生产,48/50,用水做调和剂，得到Mg(OH)2，凝结很慢，硬化后强度很低用MgCl2做调和剂，水化速度快，物相复杂初期：3Mg(OH)2MgCl23H2O（简称318相，相3）5Mg(OH