建材2-1气硬性胶凝材料.ppt

1、土木工程材料,第二章 无 机 胶 凝 材 料 湖南大学土木工程学院建材室,湖南大学土木工程学院建材室,2,胶凝材料,在一定的条件下，经过一系列的物理化学作用后，能将散粒状（如砂、石子）或块状（砖、砌块）材料粘结成为具有一定强度的整体的材料。 有机胶凝材料 沥青、树脂、橡胶 无机胶凝材料 气硬性无机胶凝材料 水硬性无机胶凝材料,湖南大学土木工程学院建材室,3,无机胶凝材料,气硬性无机胶凝材料 只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料 石膏、石灰、菱苦土、水玻璃 水硬性无机胶凝材料 不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料 各种水泥,湖南大学土木工程学院建

2、材室,4,胶凝材料发展史,4000-10000年前新石器时代 粘土,湖南大学土木工程学院建材室,5,胶凝材料发展史,粘土,湖南大学土木工程学院建材室,6,胶凝材料发展史,粘土,湖南大学土木工程学院建材室,7,胶凝材料发展史,随着火的使用，公元前1000-3000年 石灰,公元前1300年，商代都城殷墟遗址,湖南大学土木工程学院建材室,8,胶凝材料发展史,石灰、石膏,湖南大学土木工程学院建材室,9,胶凝材料发展史,石灰、石膏,湖南大学土木工程学院建材室,10,胶凝材料发展史,石灰、石膏六合塔,湖南大学土木工程学院建材室,11,胶凝材料发展史,公元初，罗马及希腊 石灰+火山灰,庞贝城,湖南大学土木

3、工程学院建材室,12,胶凝材料发展史,中国 石灰+粘土、三合土,湖南大学土木工程学院建材室,13,胶凝材料发展史,中国 石灰+粘土、三合土,湖南大学土木工程学院建材室,14,胶凝材料发展史,湖南大学土木工程学院建材室,15,胶凝材料发展史,18世纪末，水硬性石灰 1824年，英国J.Aspdin发明水泥,湖南大学土木工程学院建材室,16,学习的主要内容,1 气硬性胶凝材料 1. 1 石灰 1. 2 石膏 1.3 水玻璃 2 硅酸盐水泥 3 掺混合材水泥 4 其它品种水泥,湖南大学土木工程学院建材室,17,1 气硬性胶凝材料,1. 1 石灰 1. 2 石膏 1.3 水玻璃 1.4 镁质胶凝材料,

4、湖南大学土木工程学院建材室,18,1.1 石灰,千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲,粉身碎骨浑不知,要留清白在人间,湖南大学土木工程学院建材室,19,1.1.1石灰的生产原料及工艺,生产原料 以CaCO3为主要成分的石灰石、白云石、大理石、白垩等 工业附产品,湖南大学土木工程学院建材室,20,1.1.1石灰的生产原料及工艺,生产工艺,正常煅烧的生石灰容重1000 kg/m3左右，堆积密度8001000 kg/m3 ，一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉,常含MgCO3、粘土等物质,生石灰,湖南大学土木工程学院建材室,21,1.1.1石灰的生产原料及工艺,生产工艺 用立窑、回转窑、土窑生

5、产,湖南大学土木工程学院建材室,22,回转窑、土窑,湖南大学土木工程学院建材室,23,1.1.2 石灰的消化和陈伏,石灰的消化,依加水的多少，消化后的状态有： 消石灰粉 石灰膏 石灰浆,湖南大学土木工程学院建材室,24,1.1.2 石灰的消化和陈伏,石灰的陈伏 消除过火石灰的危害 过火石灰 过烧、表面形成一层釉质，熟化极慢，当这种未充分熟化的石灰抹灰后，会吸收空气中的水分继续熟化，体积膨胀，最终造成墙面的隆起、开裂,湖南大学土木工程学院建材室,25,1.1.3石灰的硬化,由下面两个同时进行的过程来完成的： 干燥结晶作用 碳化作用,湖南大学土木工程学院建材室,26,1.1.3 石灰的硬化,干燥结

6、晶作用 游离水分蒸发，产生毛细压力 氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶,湖南大学土木工程学院建材室,27,1.1.3 石灰的硬化,碳化作用 氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发,湖南大学土木工程学院建材室,28,1.1.4技术性质及标准,可塑性好混合砂浆 硬化慢、强度低主要为失水硬化 耐水性差不宜用于潮湿、水侵环境 收缩大、抗折强度低加砂、丝麻、纸筋,湖南大学土木工程学院建材室,29,1.1.4技术性质及标准,石灰的品种 依据石灰中氧化镁的含量： 钙质石灰 MgO%5% 镁质石灰 MgO%5% 依据成品加工方法： 块状生石灰 消石灰粉 石灰膏 石灰乳 磨细生石灰粉,湖南大学

7、土木工程学院建材室,30,1.1.4技术性质及标准,建筑生石灰粉的技术指标(JC/T480-92,湖南大学土木工程学院建材室,31,1.1.5石灰的应用,石灰稳定基层,湖南大学土木工程学院建材室,32,湖南大学土木工程学院建材室,33,1.1.5石灰的应用,配制水泥石灰砂浆、石灰砂浆,湖南大学土木工程学院建材室,34,1.1.5石灰的应用,石灰膏罩白 制作碳化石灰板 制造加气混凝土砌块、粉煤灰砌块等 配制无熟料水泥：矿渣石灰磨细,湖南大学土木工程学院建材室,35,1.2 石膏,古老的胶凝材料； 具有质轻、强度较高、绝热、防火、质地细腻美观优良的装饰材料； 易于加工、成品多样各类石膏线； 资源丰

8、富、分布广、储量大； 理想的高效节能材料重点发展的新型材料,湖南大学土木工程学院建材室,36,1.2.1石膏的制备及品种,原材料： 天然二水石膏CaSO4.2H2O（生石膏） 化工石膏磷石膏、氟石膏（化工副产品） 天然无水石膏CaSO4仅用于生产无水石膏水泥,湖南大学土木工程学院建材室,37,湖南大学土木工程学院建材室,38,湖南大学土木工程学院建材室,39,湖南大学土木工程学院建材室,40,1.2.1石膏的制备及品种,原材料不同温度、压力煅烧磨细成品,湖南大学土木工程学院建材室,41,1.2.1石膏的制备及品种,型建筑石膏 常压下煅烧加热到107170 (非密闭窑炉中加热脱水,又称熟石膏，晶

9、体较细,需水量较大（80100），强度较低,湖南大学土木工程学院建材室,42,1.2.1石膏的制备及品种,型建筑石膏 124条件下压蒸（1.3大气压）加热,又称高强石膏，晶粒粗大,需水量小（3545），强度高,湖南大学土木工程学院建材室,43,1.2.2胶凝机理,半水石膏溶解溶液过饱和二水石膏晶体析出； 浆体水分的蒸发和晶体的生成浆体变稠失去塑性石膏凝结； 晶体连生、搭接，形成结晶结构网产生强度。 溶解析晶晶体结构网强度 理论需水：18.6,湖南大学土木工程学院建材室,44,1.2.3主要特性,与本身性质及硬化过程有关 凝结硬化快 多孔结构，表观密度小，孔隙多，强度低，保温、隔声性能好 装饰性

10、好，易加工 防火性好 调节湿度 耐水差、抗冻差,湖南大学土木工程学院建材室,45,1.2.4用途,制备各种石膏板； 各类装饰石膏线、花型,湖南大学土木工程学院建材室,46,纸面石膏板,湖南大学土木工程学院建材室,47,石膏板、石膏线,湖南大学土木工程学院建材室,48,防火石膏板,湖南大学土木工程学院建材室,49,石膏板调顶,湖南大学土木工程学院建材室,50,轻质石膏墙板,湖南大学土木工程学院建材室,51,湖南大学土木工程学院建材室,52,1.2.4用途,石膏砂浆及粉刷石膏高级室内抹灰； 无水石膏水泥； 水泥缓凝剂； 涂料的填充料 陶瓷模具材料、外科医疗固定材料 制作雕塑艺术品等,湖南大学土木工

11、程学院建材室,53,1.3水玻璃,水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类,湖南大学土木工程学院建材室,54,1.3水玻璃,根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有 硅酸钠水玻璃（Na2OSiO2）、 硅酸钾水玻璃2SiO2） 硅酸锂水玻璃（i2OSiO2 ） 最常用的是硅酸钠水玻璃。n-水玻璃模数,湖南大学土木工程学院建材室,55,1.3.1水玻璃的制备,湿法生产 将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生成液体水玻璃。 干法生产 将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于13001400C温度下熔化生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生成液体水玻璃,湖南大学土木

12、工程学院建材室,56,1.3.2胶凝机理,液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化,湖南大学土木工程学院建材室,57,1.3.2胶凝机理,由于空气中CO2浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的12,湖南大学土木工程学院建材室,58,1.3.3性质及用途,粘结力强 硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。 耐酸性好 硬化后的水玻璃，其主要成分是iO2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。 耐热性高 水玻璃不燃烧，硬化后形成iO2空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加,湖南大学土木工程学院建材室,59,1.3.3性质及用途,加固土壤 涂刷表面 配防水剂 特种混凝土,湖南大学土木工程学院建材室,60,青藏铁路,湖南大学土木工程学院建材室,61,风火山隧道,湖南大学土木工程学院建材室,62,1.4 镁质胶凝材料,一、制备：菱苦土MgCO3 反应式： 状态:白色或浅黄色