第四章无机气硬性胶凝材料.ppt

1、第四章无机气体硬性凝胶化材料，第一节石灰第二节石膏第三节水玻璃第四节菱苦土，主要内容，学习目标：石灰、石膏、了解水玻璃和菱苦土的原料和生产的石灰、石膏、了解水玻璃和菱苦土的水化、凝结和硬化规律的石灰、石膏、玻璃和菱苦土的技术性质和用途。 在凝胶化材料的定义和分类、建筑工程中，将散粒材料(砂、石等)或块状材料(砖、石等)粘接在一起，总称为凝胶化材料(或凝胶化材料)。 按照化学成分分为无机凝胶化材料：的各种水泥、石灰、石膏、菱苦土、水玻璃，广泛应用于建筑工程，使用量大的有机凝胶化材料：分为沥青、高分子聚合物、无机凝胶化材料，根据固化条件分为气体凝胶化材料和水性凝胶化材料气体硬性凝胶化材料：是只在空

2、气中固化，产生其强度并使其生长的凝胶化材料。 石灰、石膏、水玻璃、菱苦土等。 水硬性凝胶化材料：不仅在空气中硬化，而且在水中更好地硬化而持续提高强度。 就像各种水泥一样。 第一节石灰(lime )、天然石灰是最早凝胶化的材料，自古以来人类就在燃烧动物、燃烧火等偶然的机会发现天然的贝壳燃烧后，其灰可能具有胶着力。 因此，利用这种灰，混合植物纤维，混合沙子和土，作为凝胶化材料使用。 公元前2500年，建造的埃及金字塔是用天然石灰砂浆作为粘结材料，用大石粘结建造的，这是使用现在现存的天然石灰的最古老的构造物。 一、石灰的原料和生产原料：石灰岩，主要成分是碳酸钙(CaCO3 )、碳酸镁(MgCO3 )

3、和粘土杂质(8%以内)石灰是由以碳酸钙为主要成分的石灰岩烧成(9001100)形成的。 烧成时石灰岩中的碳酸钙和碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁(称为生石灰)和二氧化碳，反应式中，CaCO3=CaO CO2 MgCO3=MgO CO2氧化钙、氧化镁称为生石灰。 二、石灰的消化1 .石灰的老化和在“陈伏”施工现场使用石灰时，向生石灰中加入水，分解成消石灰-氢氧化钙的过程称为石灰的“消化”，也称为“老化”: Cao H2O=ca (oh ) 264.9 kjm go H2O=mg (oh ) 264.9 kj2 (2)外观体积增加约1.52倍。 3、结论生石灰在使用前必须成熟。 方式：用“陈伏”或分

4、层淋浴法得到消石灰粉。 4、成熟时的注意事项是，为了消除过度的石灰的危害，必须将石灰放置在石灰化池中2周以上，称为“陈伏”期间，石灰浆的表面要保持水膜，防止碳化。 5、消除过度石灰危害的措施(1)陈伏灰(2)采用细生石灰粉、三、石灰硬化1、干燥硬化和晶体硬化，氢氧化钙结晶析出2，形成碳化硬化，生成空气中的二氧化碳、水和碳酸钙结晶。 注意：二氧化碳浓度低，表层生成的碳酸钙结构致密，阻止二氧化碳渗透，影响水分蒸发，因此石灰硬化缓慢。 四、建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标有细度、CaO MgO含量、CO2含量和体积稳定性等。 按照技术指标分为优等品、一等品和良品三个等级。 具体的技术要求是： J

5、C/T479-1992建筑生石灰(P48表3-2 )，JC/T480-1992建筑生石灰粉(P48表3-3) JC/T481-1992建筑消石灰粉(P48表3-34 )钙生石灰MgO5%； 钙消石灰粉MgO4%镁质生石灰MgO5%； 镁质消石灰粉MgO4%，在石灰装饰工序中的使用主要是砂浆的调制材料，如石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。五、石灰的技术性质(1)可塑性好，保水性好的生石灰在石灰浆中成熟时，会自动形成粒子极细(直径约1)胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附厚的水膜。 因此，用石灰调制的石灰砂浆，具有优良的可塑性的优点。 在水泥砂浆中混合石灰浆，可塑性显着提高。 (2)从硬化慢、强度低的石灰

6、浆的硬化过程可以看出，空气中的二氧化碳稀薄，碳化非常慢。 另外，表面碳化后，形成密集的外壳，不利于碳化作用的深度，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。 同时，石灰的硬化只在空气中进行，硬化后的强度也不高。 受到湿气后石灰会溶解，强度会进一步下降，在水中崩溃。 像石灰砂浆(1:3)，28天的强度只有0.2-0.5MPa。 所以，石灰不能在潮湿的环境中起作用，也不能用于重要建筑物的基础。 (3)硬化时体积收缩大的石灰在硬化过程中大量的游离水蒸发，引起显着的收缩，因此除了调制成石灰乳进行薄层涂装外，不能单独使用。 经常混合沙子和纸筋等减少收缩，节约石灰。 (4)耐水性差，难以储藏块状的

7、石灰放置的话，会吸收空气中的水分自动成熟成消石灰粉，与空气中的二氧化碳作用，还原成碳酸钙，失去胶着力。 储藏生石灰，不仅要防止湿气，而且不要储藏太长。 最好到达后马上变成石灰浆，把储藏期改为陈伏期。 生石灰在湿气成熟时放出大量的热，并且体积膨胀，所以在储藏和输送生石灰时要注意安全。 六、石灰的应用和储藏石灰的应用(1)建筑工程和抹面装饰工程用大量的水混合稀释消石灰粉或成熟的石灰膏，制成石灰乳，是廉价的涂料，主要涂在内壁和天花板上，提高室内的美观和亮度。 石灰砂浆是用水混合石灰浆、沙子而成的，根据用途分为建筑灰浆和灰浆。 (2)加强软土地基向软土地基注入生石灰桩，生石灰吸水引起的膨胀与桩周土壤紧

8、密接触，利用生石灰和粘土矿物的凝胶化反应，可以巩固周围的土，达到地基的承载力。 (3)将道路施工用的基石石灰和粘土按一定比例混合成石灰土，或者与粘土、砂石、炉渣组成三组土，作为道路施工用的基石。 三组土用作铺人行道砖的缓冲层，(4)随着道路路面基层用于道路施工，半刚性基层用于高级路面，石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土及其稳定碎石广泛应用于路面基层。 (5)灰砂砖和硅酸盐制品的石灰和天然砂或硅酸铝质工业废弃物混合均匀，加水搅拌，加压振动或压制形成硅酸盐制品。 为了得到早期强度，采用高温高压养护和蒸腾，显着加快石灰和硅铝材料的反应速度，使产品产生高早期强度。 例如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。

9、 (6)碳化石灰板是在磨身生石灰中混入玻璃纤维、植物纤维、轻骨料等，通过碳化的方法将氢氧化钙碳化成碳酸钙，是碳化石灰板。 用于隔壁和天花板等。 石灰储藏细生石灰粉应储存在干燥仓库，并采取严格的防水措施。 放置块状生石灰后，吸收空气中的水分自动成熟成消石灰粉，与空气中的二氧化碳作用，还原成碳酸钙，失去胶着力。 储藏生石灰，不仅要防止湿气，而且不要储藏太长。 最好到达后马上变成石灰浆，把储藏期改为陈伏期。 生石灰在湿气成熟时放出大量的热，并且体积膨胀，所以在储藏生石灰输送时要注意安全。本节总结：了解石灰根据炉子的温度而不同的两种类型，石灰老化中的现象，过度石灰的危害方法，石灰的特性，掌握石灰浆硬化

10、速度慢的原因石灰的生产技术，硬化过程，技术要求和技术标准和了解石灰的应用的石灰的保存。 例4-1某单位宿舍的内壁用石灰灰浆涂了。 几个月后，墙上出现了很多不规则的网状裂缝。 另外，还发现了部分突出的放射状裂缝。 试析上述现象发生的原因。 解：石灰砂浆涂层壁面发生不规则网状裂纹，原因多，最主要的原因是石灰在硬化过程中蒸发大量游离水而引起体积收缩。 壁面的一部分出现突出的放射状龟裂是因为在调制石灰砂浆时使用的石灰中混入了过度的石灰。 这个部分燃烧完毕，在陈伏阶段没有完全成熟，所以灰浆硬化后，燃烧完的石灰吸收空气中的水蒸气继续成熟，引起体积膨胀。 发生这种现象。 既然石灰不耐水，为什么然后制成的灰土

11、和三组土可以用于基础的缓冲、道路的基础等湿润的部分？ 解：石灰土和三组土是将消石灰粉和粘土等按比例调配而成的。 加入适量的水充分搅拌后，碾压或凝固，在潮湿的环境下石灰和粘土表面的活性氧化硅和氧化铝发生反应，生成水硬性的水合硅酸钙和水合铝酸钙，因此灰土和三组土的强度和耐水性随着使用时间的延长逐渐提高，用于潮湿环境此外，由于石灰的可塑性好，与粘土等混炼后，压实或压实，大幅度提高灰土或三组土的密度，降低气孔率，大幅度减少水的侵入。 因此，灰土和三组土可以用于基础的缓冲层、道路的基础层等潮湿的部分。 复习： 1、石灰根据炉子的温度有三种类型。 2 .石灰成熟中的现象。 3、如何有效降低过火石灰的危害方

12、法？ 4、石灰的特性。 5、石灰浆硬化速度慢的原因。 知道石膏的应用吗？制作油漆石膏、灰石膏、石膏砂浆、石膏水泥、各种石膏壁板、天花板、装饰吸音板、石膏块、纸面石膏板、接缝石膏、粘结石膏、自流平地面石膏、其他装饰部件等，是在建筑工程中广泛应用的建筑材料。 主要应用于轻型墙体材料和建筑装饰制品，是高效的节能材料。 第二节建筑石膏(gypsum )、原料和生产、定义是以硫酸钙(CaSO4)为主要成分的矿物。 一、石膏原料及(一)生产石膏的原料1 )天然石膏：生石膏CaSO4硬石膏CaSO42H2O 2)建筑石膏：也称为生石膏，将二水石膏在107170的高温下烧成。 分子式为CaSO41/2H2O也

13、称为半水石膏。 3 )工业副产物石膏是某化工生产过程中产生的以硫酸钙为主要成分的副产品，经适当处理后可作为石膏凝胶化材料的原料。 常见的品种是磷石膏和氟石膏。 (2)石膏生产建筑石膏通常是压缩或烧制天然石膏加热的。 在常压下烧成加热到107170时，型建筑石膏： (二水石膏) (型半水石膏、熟石膏)在124下压蒸(1.3气压)加热时，形成型建筑石膏： (二水石膏) (型半水石膏)，型半水石膏与型半水石膏相比，结晶粒子粗，比表面积小，强度高加热温度超过170时，会生成无水石膏。 只要温度不超过200，该无水石膏就具有良好的冷凝硬化性能。 二、建筑石膏的水化和凝固固化将建筑石膏和适量的水混炼后，可

14、以形成可塑性好的浆料，随着石膏和水的反应，浆料的可塑性迅速消失凝结，然后再产生强度，发展硬化。建筑石膏与水之间发生化学反应的反应为：该反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，由于二水石膏的溶解度比半水石膏的溶解度小(仅1/5 )，因此该反应整体上向右进行，二水石膏以胶体粒子的形式从水中析出。 随着二水石膏的沉淀增加，产生结晶，结晶的生成和生长持续，结晶粒子间产生摩擦力和粘着力，浆料的塑性开始降低的现象称为石膏的初凝，随着结晶粒子间的摩擦力和粘着力的增大，浆料的塑性迅速降低，直到消失，这种现象为石膏的最终凝固。 石膏凝固后，其结晶粒子继续生长和连生，形成相互交错，气孔率逐渐减少的结

15、构，其强度也逐渐增大，水分完全蒸发，形成固化的石膏结构的过程称为石膏固化。 石膏浆液的凝结和硬化实际上是交叉进行的。 三、建筑石膏技术对建筑石膏技术要求强度、细度和凝结时间。 根据凝结时间、强度和细度分为优等品、一等品和良品。 具体技术要求见GB9776-1988。 “建筑材料”P31表4-4 )、4、建筑石膏的技术性质(1)凝结硬化速度快(例如粉笔制)建筑石膏的浆料，凝结硬化速度快。 一般石膏初凝时间仅10min左右，最终凝时间在30min以下，这便于普通工程施工工作。 有时操作时间长，可以添加硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等适量的缓凝剂。 (2)凝结固化时的体积微膨胀建筑石膏凝结固化在石膏

16、吸收结晶水后的结晶过程中，其体积不仅不收缩，而且略微膨胀(0.2%1.5% )。 该膨胀不会危害石膏，使石膏表面光滑充实，棱角分明，避免了普通材料干燥时的裂纹。 (3)固化后的多孔性、重量轻，但强度低的建筑石膏在使用时能得到良好的流动性，因此经常添加比水合所需的水量多的水分，因此石膏在固化过程中由于水分的蒸发，在原来的水合部分的空间形成空隙，形成石膏内部的多个细孔，轻量化，但抗压强度也降低。 通常石膏固化后的外观密度约为800kg/m31000 kg/m3，抗压强度约为3MPa5MPa。 (4)良好的隔热、吸音和“呼吸”功能石膏硬化体中的多个细孔显着降低传热性能，因此，具有良好隔热能力的石膏多

17、个细孔，特别是表面细孔对声音的传导和反射的能力也显着降低，具有强的吸音能力。 大热容量、大气孔率和开口孔结构，使石膏具有呼吸水蒸气的功能。 (5)防火性好，但耐水性差，硬化的石膏的主要成分是二水石膏，受到高温作用或起火后会出现结晶水，在表面蒸发形成水蒸气帘，可以有效阻止火势的扩散，具有良好的防火效果。 由于硬化石膏的强度来源于结晶粒子间的粘结力，遇到水的话，粒子间连接点的粘结力可能会减弱。 由于二水石膏的一部分溶解，局部崩溃，建筑石膏硬化体的耐水性差。 (6)良好的装饰性和加工性石膏表面光滑，颜色白色，质感细腻，具有良好的装饰性。 微孔结构能改善脆性，硬度低，硬化石膏可以锯、钉、钉。 具有良好的加工性。 建筑工程常用的建筑石膏是将二水石膏低温烧成，脱水成半水石膏(CaSO4.1/2H2O )，再细磨半水石膏制成的。 五、建筑石膏的应用(你知道石膏的什么用途？(1)涂室内灰和涂灰是以建筑石膏为胶凝材料，加水加沙做石膏灰浆，把内壁面涂得平坦。从建筑石膏的特性来看，石膏灰浆具有良好的保温隔热性能，调节了室内空气的湿度和良好的隔音和防火性能。 因为没有耐水，请不要在外墙上使用。 油漆是指在建筑石膏中加入水和适量的添加剂调制涂料，涂装