土木工程材料学习课件第章无机胶凝材料

第2章无机胶凝材料

2.1气硬性胶凝材料内容提要：

本节介绍建筑工程中常用的石膏、石灰、水玻璃和菱苦土四种无机胶凝材料的原料、生产、硬化原理、技术性质及其在工程中的应用。其中石膏、石灰的技术性质、影响因素、工程应用是学习的重点。胶凝材料－cementingmaterial胶凝材料定义－是指在一定的条件下，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。分类：气硬性－石膏、石灰无机胶凝材料水玻璃、菱苦土水硬性－各种水泥有机胶凝材料－沥青、树脂、橡胶2.1.1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；资源丰富、分布广、储量大；576亿吨理想的高效节能材料－重点发展的新型材料。一、石膏的制备原材料：天然二水石膏CaSO4.2H2O（生石膏、软石膏）天然无水石膏CaSO4－只可用于生产无水石膏水泥和高温煅烧石膏化工石膏－磷石膏、氟石膏（化工副产品）工艺：原材料－破碎－不同温度、压力煅烧－磨细－成品

石膏制备工艺示意图

各类石膏的特点建筑石膏－又称熟石膏，晶体较细，需水量较大（80～100％），因而强度较低。高强石膏－晶粒粗大，需水量小（35～45％），强度高。高级室内抹灰、石膏线、石膏板等可溶性石膏－需水量大，凝结很快，强度低，不宜直接使用。不溶性硬石膏－难溶于水，生产无水石膏水泥。高温煅烧石膏－抗磨性较好，导热系数低，吸声性较好，耐久性较高。二、建筑石膏的凝结硬化凝结硬化过程：流体－塑性体－固体反应式：C=8.16g/LC=2.05g/L硬化机理半水石膏的溶解－溶液过饱和－二水石膏晶体的析出；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－逐渐产生强度。

溶解－析晶－晶体结构网－强度水－结晶水、蒸发三、建筑石膏的等级与技术性质GB/9776-2008《建筑石膏》按细度、凝结时间和2h强度将建筑石膏分为3.0,2.0和1.6三个等级。建筑石膏的技术性质表观密度小、抗折强度低－加筋、覆面；凝结硬化快－6～30min；加缓凝剂孔隙率大、导热系数小、质轻、吸声性好；体积微膨胀－制品密实、表面光滑细腻；防火性好－高温－结晶水脱出；吸湿性强、耐水性差－防水剂、铝箔覆面改性。四、、建建筑筑石石膏膏的的用用途途石膏砂砂浆及及粉刷刷石膏膏－高高级室室内抹抹灰；；制备各各种石石膏板板；各类装装饰石石膏线线、花花型；；无水石石膏水水泥；；水泥缓缓凝剂剂；涂料的的填充充料陶瓷模模具材材料、、外科科医疗疗固定定材料料制作雕雕塑艺艺术品品等。。石膏板板石膏板板有－－纸面面石膏膏板无纸石石膏板板（即即纤维维石膏膏板））石膏空空心条条板纸面石石膏板板－普普通（（防火火）石石膏板板高级防防火石石膏板板防水石石膏板板等建筑石石膏板板的特特点：：石膏板板具有有质轻轻、强强度高高、防防火、、防蛀蛀、隔隔热、、吸声声、加加工性性能好好（可可刨）），尺尺寸稳稳定、、施工工效率率高等等特点点。以龙骨骨（轻轻钢龙龙骨、、木龙龙骨））为骨骨架，，形成成的各各种形形式的的非承承重墙墙体和和承重重墙体体的饰饰面层层，具具有装装饰新新颖，，增加加使用用面积积，改改善建建筑物物功能能，提提高抗抗震性性能等等优点点。石膏顶顶棚石膏顶顶棚石膏隔隔墙防火纸纸面石石膏板板是指这这种板板材在在发生生着火火时，，在一一定长长的时时间内内保持持结构构完整整（在在建筑筑结构构里）），从从而起起到阻阻隔火火焰蔓蔓延的的作用用。该该板在在生产产过程程中加加入玻玻璃纤纤维和和其它它添加加剂，，能够够有效效地在在遇火火时起起到增增强板板材完完整性性的作作用。。防水石石膏板板该板是是在石石膏芯芯材里里加入入一定定量的的防水水剂，，或在在表面面覆盖盖铝箔箔、牛牛皮纸纸等使使石膏膏本身身具有有一定定的防防水性性能。。这种石石膏板板在根根据美美国ASTM标标准作作防水水试验验时，，其吸吸水率率为5％，，即能能够用用于湿湿度较较大的的区域域，如如卫生生间、、沐浴浴室和和厨房房等这是一一种比比较好好的具具有更更广泛泛用途途的板板材。。但此此板不不可直直接长长时间间进水水浸泡泡。石膏浮浮雕装装饰制制品石膏浮浮雕装装饰制制品是是以石石膏为为基料料和玻玻璃纤纤维及及添加加剂加加工制制成各各种平平板、、小方方板、、墙身身板、、饰线线、灯灯圈、、浮雕雕、花花角、、圆柱柱、方方柱与与数百百种装装饰件件，用用于室室内装装饰。。特点:加加工工性能能好，，能钉钉、锯锯、刨刨，可可修补补。完完整性性好，，不变变形，，不开开裂，，无缝缝隙。。耐耐久久性强强，防防蛀不不腐，，防火火防潮潮，质质轻吸吸音，，容易易安装装。石膏浮浮雕壁壁画石膏浮浮雕壁壁画有有两种种加工工方法法，一一种是是做石石膏板板，在在板上上放刀刀雕刻刻；而而另一一种方方法是是用泥泥做形形，然然后翻翻制成成品。。一般般大型型石膏膏壁画画都是是采用用后者者。石膏板板浮雕雕：此此种方方法与与木浮浮雕相相同，，只是是材料料上的的不同同，石石膏板板更容容易制制作，，又不不会出出现开开裂与与木纹纹纤维维方向向的问问题，，所以以是一一种性性能较较好的的浮雕雕材料料。2.1.2石石灰灰一、石石灰的的制备备原料：：石灰灰岩（（CaCO3）反应式式：生石灰灰根据石石灰制制备的的温度度和时时间，，生石石灰可可分为为两种种：过火石石灰欠火石石灰tem\time↑→过过火石石灰：：粘土土杂质质熔融融、填填充或或包裹裹石灰灰表面面→密密实度度高→→石灰灰消解解慢tem\time↓→欠欠火石石灰：：CaCO3分分解不不足、、产率率低。。二、生生石灰灰的熟熟化反应式式：特点：：①放放热量量大、、快（（1h放热热是混混凝土土1d放放热量量的9倍多多）②体积积增大大：1～2.5倍二、生生石灰灰的熟熟化依加水水的多多少，，消化化后的的状态态有：：块状生生石灰灰－消消石灰灰粉石灰膏膏石灰浆浆生石灰灰粉－－直接接粉磨磨石灰的的陈伏伏定义－－石灰灰膏在在储灰灰池中中隔离离空气气下保保存““两周周”以以上的的工艺艺过程程。目的－－消除除过火火石灰灰的危危害过火石石灰－－过烧烧、表表面形形成一一层釉釉质，，熟化化极慢慢，当当这种种未充充分熟熟化的的石灰灰抹灰灰后，，会吸吸收空空气中中的水水分继继续熟熟化，，体积积膨胀胀，最最终造造成墙墙面的的隆起起、开开裂。三、石灰的的硬化硬化：塑性性体－固体体，产生胶胶结力机理：干燥硬化－－砌体吸水水、空气蒸蒸发结晶硬化－－Ca(OH)2晶体的析出出碳化硬化－－碳化生成成CaCO3三、石灰的的硬化硬化过程结晶碳化Ca(OH)2结晶析出CaCO3结晶析出主要变化特征内部反应快由表及里四、石灰的的品种依据石灰中中氧化镁的的含量：钙质石灰MgO%≤5%镁质石灰MgO%>5%依据成品加加工方法：：块状生石灰灰消石灰粉石灰膏石灰乳磨细生石灰灰粉建筑生石灰灰粉的技术术指标(JC/T480-1992)项目钙质生石灰粉镁质生石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO>%858075807570CO2<%791181012细度<%（0.9mm）0.20.51.50.20.51.5五、石灰的的技术性质质可塑性好－－混合砂浆浆硬化慢、强强度低－主主要为失水水硬化耐水性差－－不宜用于于潮湿、水水侵环境收缩大、抗抗折强度低低－加砂、、丝麻、纸纸筋六、石灰的的用途拌制灰土或或三合土配制水泥石石灰砂浆、、石灰砂浆浆石灰膏罩白白制作碳化石石灰板制造加气混混凝土砌块块、粉煤灰灰砌块等配制无熟料料水泥：矿矿渣＋石灰灰－磨细2.1.3水水玻璃WaterGlass俗称泡花碱碱－石英砂砂＋苛性钠钠（Na2CO3）品种:硅酸钠水玻玻璃（Na2O.nSiO2）硅酸钾水玻玻璃（K2O.nSiO2）硅酸锂水玻玻璃（Li2O.nSiO2）通式：R2O.nSiO2n-水玻璃璃模数水玻璃的硬硬化碳化硬化－水玻璃吸水水空气中的的二氧化碳碳，形成无无定形的硅硅酸凝胶，，并逐渐干干燥而硬化化。晶体（SiO2）－胶体(nSiO2.mH2O)－晶体体(nSiO2)水玻璃的应应用涂刷或浸渍渍材料－外外墙的抗风风化剂加固基础－－化学加固法法（水玻璃璃＋氯化钙钙）亦称硅化加加固法（consolidationbysilication）配防水砂浆浆－堵漏、、补裂缝配耐酸砂浆浆－耐酸工工程配耐热砂浆浆－高炉基基础注意：不能能长期浸水水、不耐碱碱2.1.4镁质质胶凝材料料一、制备：：菱苦土MgCO3反应式：状态:白色或浅黄黄色粉末，，密度3.1~3.4g/cm3二、菱苦土土的硬化不用水调制制，因：MgO+H2O=Mg(OH)2产物结构疏疏松、强度度低采用MgCl2.6H2O水溶液调调制：产物xMgO.yMgCl2.zH2