工程材料课件第三章 气硬性胶凝材料

第三章

气硬性胶凝材料概述胶凝材料的定义胶凝材料的分类学习内容与要求学习重点与难点胶凝材料的定义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，能把散粒或块状物料胶结成一个整体的材料，统称为胶凝材料（CementitiousMaterials）。

有机胶凝材料如沥青、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如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性胶凝材料（Hydraulic）不仅能在空气中而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度；如各种水泥胶凝材料的分类学习内容与要求

学习内容

石灰（Lime）石膏（Plaster）水玻璃（WaterGlass）主要几种气凝材料特性、技术性质要求和应用

学习要求了解上述几种胶凝材料的特性与用途学习重点与难点

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石灰的生产

原料含碳酸钙为主的天然原料。贝壳石灰石白云石白垩石灰的生产煅烧过程原料经煅烧后得到块状产品(块状生石灰)实际煅烧温度为1000-1100℃

（目的：加快煅烧过程）温度过低或温度分布不均匀→欠火石灰温度太高→过火石灰土窑立窑河北省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回转窑武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑竖窑唐山三丰集团2003年10月建成投产4×140m3气烧石灰竖窑

石灰产品

除了块状生石灰，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

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Ca(OH)2和水一、石灰的熟化（消解）

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）石灰熟化过程放出大量热，体积膨胀1-2.5倍石灰熟化示意图欠火石灰：中心部分仍是碳酸钙硬块，不能熟化，形成渣子。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，引气开裂或局部脱落。“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，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。石灰浆在空气中逐渐硬化，其硬化包括两个同时进行的过程：结晶过程

水分蒸发或消散引起氢氧化钙从过饱和溶液中析出晶体碳化过程—需要与空气接触

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二、石灰的硬化●可塑性和保水性好●水化时放热大，体积增大●硬化缓慢由于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。●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。三、石灰的特性●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易溶于水。四、石灰的技术指标六、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。●

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。●装饰板材磨细生石灰加入纤维状填料或骨料，可制成碳化板材。如隔板，天花板等。硅酸盐砌块灰砂砖灰砂砖于谦--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。石灰吟第二节石膏石膏的生产

原料天然二水石膏CaSO4·2H2O—生石膏

天然无水石膏CaSO4—硬石膏

以硫酸钙为主要成分的工业副产品磷石膏、氟石膏、芒硝石膏等。石膏的生产

生产过程石膏的主要生产工序是煅烧和磨细。天然二水石膏在非密闭的窑炉中加热到107～170℃时，可得β型半水石膏--熟石膏，磨细后即为建筑石膏。二水石膏在不同温度下的生成物及性质煅烧温度℃生成物性质107～

170（常压）

β半水石膏CaSO4·1/2H2O加水后生成CaSO4·2H2O，凝结硬化很快，放出热量，体积略膨胀。125（0.13MPa）α半水石膏CaSO4·1/2H2O需水量较b半水石膏小，故硬化后强度较高。170～200可溶硬石膏CaSO4Ⅲ水化凝结较快，同时放出大量热，需水量较β半水石膏高，强度较低。>400硬石膏CaSO4Ⅱ400～

500℃是难溶石膏，500～

750℃为不溶石膏。>800煅烧石膏CaSO4和少量CaO不加激发剂也具有水化硬化能力，凝结较慢，抗水性好，耐磨性高。一、建筑石膏（一）建筑石膏的凝结与硬化（二）建筑石膏的特性◆凝结硬化快◆硬化时体积微膨胀◆硬化后体积较大，表观密度和强度较低◆隔热、吸声性能好◆防火性能好◆具有一定调温、调湿性◆耐水性和抗冻性差◆加工性能好（三）建筑石膏技术要求(GB9776－1988)技术指标优等品一等品合格品抗压强度（MPa

）≥2.5≥2.1≥1.8抗折强度（MPa）≥4.9≥3.9≥2.9细度（0.2mm方孔筛筛余%）≤5.0≤10.0≤15.0凝结时间初凝时间不早于6min，终凝时间不迟于30min（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空心石膏条板空心隔墙板纸面石膏板装饰石膏制品壁花天花板装饰花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R2O·nSiO2。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2.6～3.0之间，密度为1.3～1.5g/cm3。

生产方法：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。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。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12～15％氟硅酸钠加速硅酸凝胶析出。水玻璃与空气中的CO2作用，生成无定形二氧化硅凝胶，并逐渐干燥而硬化。胶结性能好热稳定性好耐酸性好耐碱性差三、水玻璃的性能四、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（石膏制品除外）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思考题1、从硬化过程