《土木工程材料》课件 02气硬性胶凝材料

建筑石灰2.1建筑石膏2.2水玻璃2.3内容提要2气硬性胶凝材料重点和难点石灰的技术要求、特性和应用石膏的技术要求、特性和应用重点难点石灰和石膏的特性区别水玻璃的特性2气硬性胶凝材料2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰思考气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料有何区别？石灰有何特点，使用时要注意什么？气硬性胶凝材料建筑石膏建筑石灰水玻璃水硬性胶凝材料水泥无机胶凝材料分类2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰胶凝材料的定义在一定的条件下，经过自身的一系列化学和物理作用后，由液态或半固态变为固态的材料。胶凝材料的分类如沥青、聚合物等胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等“水泥”无机胶凝材料分类2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料（不能在水中硬化的胶凝材料）。如石灰、石膏、水玻璃等。只适用于地上和干燥环境。水硬性胶凝材料

不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料。如水泥。适用于地上、地下、水中工程。无机胶凝材料分类2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰石灰的原料石灰石2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰原材料生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。生产工艺——煅烧石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。

CaCO3==CaO+CO2MgCO3==MgO+CO2900℃700℃生石灰石灰的生产2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰石灰的生产2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰在实际生产中，为加快分解，煅烧温度常提高到1000～1100℃。由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因，石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中的碳酸钙未完全分解，使用时缺乏粘结力。过火石灰结构密实，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢。公路施工时的生石灰消解时间过短易形成过火石灰，形成蘑菇现象，造成路面隆起。过火石灰危害：过火石灰结构紧密，且表面有一层深褐色的玻璃状外壳。故熟化很慢，当被用于建筑后，能继续熟化产生体积膨胀，从而引起裂缝和局部脱落现象。过火石灰消除：石灰浆应在消化池中存放2个星期以上（称为“陈伏”），使未熟化的颗粒充分熟化。“陈伏”期间，石灰浆表面应覆盖一层水膜，以免石灰碳化。石灰的品种按石灰中的氧化镁含量的高低分镁质石灰熟化较慢，易引发制品开裂。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO≤5%MgO＞5%石灰的品种2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰石灰的品种按成品的加工方法分生石灰：石灰石煅烧后的块状物CaO生石灰粉：块状生石灰磨细后的粉末CaO消石灰粉：生石灰消化并干燥后的粉末Ca(OH)2石灰膏：生石灰充分消化后的膏状物Ca(OH)2和水石灰的品种2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰生石灰的熟化熟化的过程生石灰+水熟石灰熟化的方式淋灰——生石灰粉（消石灰粉）化灰——熟石灰膏熟化过程的特点放出大量的热；体积膨胀1.5～2倍。熟化过程的注意事项熟石灰在使用前必须陈伏2~3周以上——防止过烧石灰的危害；在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳化。

MgO+H2O==Mg（OH）2CaO+H2O==Ca（OH）2+64.83kj石灰的熟化过程2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰石灰的硬化结晶作用：Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度。碳化作用：Ca（OH）2空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。Ca(OH)2

+CO2

+nH2O==CaCO3

+(n+1)

H2O石灰的硬化过程2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰石灰的质量等级建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。石灰的特性1.可塑性和保水性好；2.凝结硬化慢、强度低；3.硬化后体积收缩大，易开裂；4.耐水性差；5.吸湿性强。石灰的技术性质2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰石灰的应用2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰工程案例

某工地因工期紧，急需配置石灰砂浆。现建材市场有消石灰粉、生石灰粉和生石灰三种可供选择。因生石灰价格相对便宜，工地选择了生石灰作为原材料，买回后立刻加水进行配置石灰膏，再配置成石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝。试分析其原因。石灰的应用2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰配制石灰砂浆（石灰+砂）和混合砂浆（石灰+水泥+砂），用于砌筑和内墙抹灰石灰的应用2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰配制灰土（石灰+黏土）和三合土（石灰+黏土+X砂碎石炉渣），用于基础和路面垫层在夯实或压实下，密实度大大提高，而且在潮湿环境中，黏土颗粒表面的少量活性氧化硅和氧化铝与氢氧化钙发生反应，生成水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，改善了材料的耐水性、抗渗能力和抗压强度。三合土一般也被认为是土楼的建筑材料，使其能承载巨重、经风雨数百年不倒。石灰的应用2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰生产硅酸盐制品（如灰砂砖等）石灰的应用2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰制作碳化石灰板生石灰储存时间不宜过长，会吸收水分而熟化成消石灰，再和二氧化碳作用形成碳酸钙，因此要注意防潮。生石灰的熟化过程会放热，不能与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。石灰的储存和运输2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰小结气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料有何区别？石灰有何特点，使用时要注意什么？2气硬性胶凝材料–2.1建筑石灰1.可塑性和保水性好；2.凝结硬化慢、强度低；3.硬化后体积收缩大，易开裂；4.耐水性差；5.吸湿性强。思考与石灰相比，石膏有何特点？2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏什么是建筑石膏?是一种无机气硬性胶凝材料，白色的粉状胶结料，主要成分为：CaSO4·0.5H2O建筑石膏的原料与生产2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏墨西哥“水晶洞”：世界上最大的自然水晶洞，2600万年前，奈卡山脉出现火山活跃，充满了高温硬石膏灰。当山脉之下的岩浆冷却，以及温度下降，硬石膏便开始溶解。硬石膏缓慢地将水和硫酸盐、钙分子浓缩，数百万年以来沉积在这个洞穴里，进而形成了巨大透明石膏水晶体。建筑石膏的原料与生产2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏通常是把二水石膏在一定的温度下，经过煅烧、脱水，磨细而成。

CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2O+1.5H2O（二水石膏）（β型半水石膏）原材料：石膏矿（以CaSO4·2H2O为主要成分的矿石）纯净的石膏呈无色或白色，但大多数天然石膏因含有杂质而呈灰色、褐色、黄色等颜色。107～170℃建筑石膏的原料与生产2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏二水石膏在不同的煅烧温度下，得到不同的产品。二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4ШCaSO4ⅡCaSO4Ⅰ107～170℃加热、脱水125℃0.13MPa蒸压锅170～360℃加热、脱水400～750℃800℃β型建筑石膏α型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在常温下不存在在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产石膏制品。建筑石膏的原料与生产2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：

CaSO4·0.5H2O+1.5H2O=CaSO4·2H2O建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下：初凝：开始失去塑性的时间。终凝：开始具有强度的时间。建筑石膏+水浆体凝结硬化建筑石膏的凝结与硬化2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏凝结过程建筑石膏硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。建筑石膏的凝结与硬化2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏溶解反应结晶半水石膏溶解半水石膏与水反应生成二水石膏二水石膏溶解度较小，饱和析出，游离水分逐渐减少，二水石膏不断增加，浆体稠度增大凝结硬化快。建筑石膏硬化后孔隙率大，强度较低。建筑石膏硬化体绝热吸音性能良好，耐水性较差。防火性能良好。（高温时释放水分）硬化时体积略有膨胀，不易产生裂纹，充分填充模型。装饰性好。硬化体的可加工性能好，可进行锯、钉、刨加工。建筑石膏的特性2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏的四个技术指标

细度、抗折强度、抗压强度、凝结时间。划分为3.0、2.0和1.6三个等级。具体指标见下表：等级3.02.01.62h强度抗折强度≥3.02.01.6抗压强度≥6.04.03.0细度（0.2mm方孔筛筛余）≤10.0%凝结时间初凝不早于3min，终凝不迟于30min建筑石膏的等级与技术性质2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏室内抹灰与粉刷。生产建筑石膏制品。建筑石膏的应用2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏的应用2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏工程案例某工程进行装饰面施工，采用统一采购的粉刷石膏进行内墙和外墙面的施工。饰面施工半年后，外墙层就出现了明显的脱落现象。请分析其中原因。[拓展思考]石膏作为新型墙体材料，其吸音、调湿、保温等功能性在使用过程中如何得以保证？小结与石灰相比，石膏有何特点？2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏项目建筑石膏建筑石灰化学成分CaSO4·0.5H2OCaO、Ca(OH)2生产原料石膏矿石灰石凝结硬化结晶作用结晶、碳化作用硬化速度快慢硬化后体积变化稍微膨胀收缩主要用途石膏装饰制品砌砖、抹灰建筑石膏与建筑石灰对比2气硬性胶凝材料–2.2建筑石膏思考水玻璃有何特性？2气硬性胶凝材料–2.3水玻璃水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。钠水玻璃：Na2O•nSiO2(常用)

钾水玻璃：K2O•nSiO2

水玻璃的模数：分子式中SiO2与Na2O分子数比n。水玻璃的模数越大，越难溶于水。水玻璃的硬化和性质2气硬性胶凝材料–2.3水玻璃水玻璃的硬化液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：

Na2O•nSiO2+CO2+mH2O＝Na2CO3+nSiO2•mH20

为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%~15%的促硬剂氟硅酸钠。水玻璃的性质

1.粘结力强2.耐酸3.耐热

4.不耐水