建筑材料课件第03章__无机气硬性胶凝材料.ppt

1、第03章，无机气动胶凝材料，3.1胶凝材料的概念和分类。胶凝材料是指能够通过自身的物理和化学作用从泥浆转变为坚硬固体的材料，能够将散装材料或块状材料胶结成一个整体。根据化学成分的不同，胶凝材料可分为有机胶凝材料，如沥青、树脂、橡胶等。无机胶凝材料：气动胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，只能在空气中保持和发展强度，如建筑石膏、石灰、水玻璃、菱镁矿等。水硬性胶凝材料：不仅能在空气中硬化，而且在水中能更好地硬化，其强度可以保持和发展，如各种水泥。石灰一种以氧化钙为主要成分的气动无机胶凝材料。3.1.1石灰的生产和分类石灰的来源之一是一些工业副产品。例如，用氯化钙生产石灰的原料是石灰石、白云石石灰石或其

2、它主要含碳酸钙的天然原料。在常温和煅烧时间下煅烧的石灰具有多孔结构、大的内部孔隙率、小的表观密度、细的晶粒和与水的快速反应，这被称为正火石灰。欠烧石灰：如果煅烧温度低或煅烧时间短，石灰石表面部分可能是正火石灰，内部会有未分解的石灰石芯；石灰石核心不能水合。过烧石灰：如果煅烧温度过高或高温持续时间过长，石灰的内部孔隙率会降低，体积会收缩，由于高温烧结收缩，颗粒会变粗。这种石灰被称为过烧石灰。其结构致密，与水的反应缓慢，往往需要很长时间才能产生明显的水化作用。石灰石通常含有一定量的碳酸镁(MgC03): Mg0:结构致密，水化速度慢。根据氧化镁的含量，建筑石灰可分为钙和镁。当石灰中的氧化镁含量小于

3、或等于5时，称为石灰。当氧化镁含量大于5时，称为氧化镁石灰。石灰的化学分析CaO MgO，石灰的类型，生石灰粉：生产研磨大量生石灰。氧化钙熟石灰粉：用适量的水将生石灰消化干燥后得到的粉末，主要成分为氢氧化钙。石灰膏：用过量的水(约为生石灰体积的34倍)消化大量石灰得到的膏是石灰膏，其主要成分是氢氧化钙和水。石灰膏的含水量约为50%，容重为13001400公斤/立方米。Lkg生石灰可固化成1.5kg3kg石灰膏。生石灰粉、熟石灰粉、石灰膏、石灰消化和硬化。石灰消化(熟化)氧化钙264.9千焦增加其体积的12.5倍。为了消除生石灰的危害，石灰膏在使用前应进行熟化。陈辅指的是将石灰乳(或石灰膏)放置

4、在储灰坑中超过14天的过程。在老化过程中，石灰膏表面应保持一层水分，以隔绝空气。2。石灰硬化，(1)干燥结晶硬化过程中水分蒸发导致氢氧化钙溶液过饱和和结晶沉淀。(2)在碳化过程中，氢氧化钙与空气中的二氧化碳结合生成碳酸钙晶体并释放出水，这被称为碳化。只有当孔壁充满水且孔中无水时，钙(OH)2 CO2 nH2O=CaCO3 (n 1)H2O的碳酸化才能快速进行。当材料表面形成的碳酸钙达到一定厚度时，会阻碍空气中CO2的渗透和内部水分的蒸发，这是石灰固化和硬化缓慢的原因。4石灰的性能和技术要求，1。石灰具有良好的保水性。表面形成一层厚厚的水膜以防止水溢出。可塑性好。生石灰固化成石灰浆后，能自动形成

5、胶体分散状态的极细颗粒(直径约1米)的氢氧化钙，表面吸附一层厚厚的水膜。硬化缓慢，强度低。石灰砂浆1:3的28天抗压强度通常只有0.20.5兆帕。当硬化时，体积收缩很大。沙子和各种纤维材料经常在工程中混合以减少收缩在放置过程中，块状生石灰会缓慢吸收空气中的水分，并自动固化成熟石灰粉，然后与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，从而失去胶结能力。2.石灰技术标准。建筑工程中使用的石灰通常分为三种：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑熟石灰粉。我国建筑材料行业标准：JC/T479-92建筑生石灰JC/T480-92建筑生石灰粉JC/T481-92建筑熟石灰粉JTJ 0342000公路路面基层施工技术规范仍按国

6、家标准GB 159479将生石灰和熟石灰分为三个等级，其技术要求低于相应的建筑材料行业标准。(1)生石灰，根据现行建筑材料行业标准JC/T 479-92建筑生石灰，石灰性生石灰和镁质生石灰分为三个等级：优等品、一级品和合格品，其技术指标见表：(2)生石灰粉，根据现行行业标准JC/T 480-92建筑生石灰粉，生石灰粉的技术指标见表：建筑消石灰粉按氧化镁含量的分级界限，建筑消石灰粉的技术指标，石灰的应用，1。石灰乳包衣的制备石灰乳是由熟石灰粉或熟石灰浆与大量水混合而成。它可以用来油漆室内墙壁和建筑物的天花板。加入107胶或少量水泥粒化高炉矿渣(或粉煤灰)可提高粉刷层的防水性能；加入各种颜色的耐碱

7、性材料可以获得更好的装饰效果。2.灰浆的制备石灰浆和熟石灰粉可以单独或与水泥一起制成灰浆。前者称为石灰砂浆，后者称为混合砂浆，用于墙体的砌筑和抹灰。为了克服石灰浆收缩率大的缺点，在制备过程中经常加入纸筋等纤维材料。石灰乳涂料，混合砂浆，3。混合石灰土和石灰三重土(稳定材料)，熟石灰粉和粘土的混合物称为石灰土，如果砂(或砾石、矿渣等。)添加后，它将变成三重土壤。石灰土和三石土的密实度在夯实或压实条件下得到很大提高，在潮湿环境中，粘土颗粒表面的少量活性二氧化硅和氧化铝与氢氧化钙反应生成水硬性水合硅酸钙和水合铝酸钙，提高了粘土的抗渗性、抗压强度和耐水性。三石土和灰土主要用于建筑基础、路面和地面的垫层

8、。硅酸盐产品的生产将二氧化硅材料如磨细生石灰(或熟石灰粉)和沙子(或粉煤灰、粒化高炉矿渣、矿渣)与水混合，通过成型、蒸汽或高压灭菌形成建筑材料，统称为硅酸盐产品。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等。石灰被用作静态爆破剂。首先，用钻具在被破坏的物体上钻孔，然后用水搅拌后用类似泥浆的破坏材料填充孔，或者将泥浆填充到乙烯管或其它容器中并插入孔中。24小时后，孔周围将出现裂缝和静态爆破。5.石灰将加固软弱地基、石灰桩和石灰储存，应注意防潮和防碳化，最好在运输到施工现场(或化工厂)后立即将其固化成石灰浆，以便将储存期改为老化期。储存时，熟石灰应包装和密封，以隔绝空气和防止碳化。石灰膏的上层应始

9、终保留2厘米以上的水层，以防止碳化和失效。注意安全，因为生石灰受潮后会放出大量的热量并膨胀，所以在储存和运输生石灰时也要注意安全。装卸石灰时注意安全。石灰砂浆中的裂缝，请观察图中硬化石灰砂浆A和B产生的裂缝之间的差异，并讨论其原因。石灰砂浆甲、石灰砂浆乙、乙、甲造成乙收缩裂缝，3.2石膏、石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气动胶凝材料。石膏的分类1。天然石膏。它可以分为自然的天然二水石膏(CaS042H20)是一种主要由硫酸钙组成的沉积岩，通常沉积在离地表800-1500米的深度。密度约为2 . 22 . 4克/立方厘米，不溶于水。天然硬石膏，又称硬石膏，是由无水硫酸钙(CaSO4)组成的沉积岩，

10、其密度约为2 . 93 . 1克/立方厘米。硬石膏矿床一般位于二水石膏层以下，其晶体结构相对稳定，化学活性差。2.化学石膏。指化工生产过程中产生的副产品，主要由硫酸钙或硫酸钙40.5水、天然二水石膏、天然硬石膏、化学石膏组成。建筑石膏建筑石膏(半水石膏)是由二水石膏加热脱水制成的产品。由于脱水过程不同，形成的半水石膏类型也不同。其中，半水石膏可以在高压灭菌环境中加热(蒸)得到，半水石膏可以在回转窑或煎锅中直接加热(煅烧)得到。普通建筑石膏：由半水石膏研磨而成的白色粉末，密度为2.602.75克/立方厘米，体积密度为8001000千克/立方米，是土木工程中应用最广泛的石膏材料。半水石膏、高强度石

11、膏和高强度石膏是通过对天然二水石膏进行高压灭菌和脱水而获得的。半水石膏研磨而成的白色粉末，密度为2.6-2.8g/cm3，堆积密度为1000-1200kg/m3。高强石膏因其强度高、粘结力强，主要用于抹灰工程、装饰制品和石膏板生产；加入防水剂后，还可制成高强度防水石膏，加入少量有机胶凝材料可使其成为不收缩胶粘剂。高强度石膏、高强度石膏、硬石膏和半水石膏在200左右转化为脱水半水石膏，其结构不稳定，在潮湿条件下容易转化为相应的半水石膏。当温度继续升高时，它可以转化成可溶性硬石膏(CaSO4-)，但其性质变化不大，而且它能迅速从空气中吸收水分并水合，其强度较低。可溶性硬石膏在4001180范围内煅

12、烧成不溶性硬石膏(CaSO4)，其结构变得致密稳定，密度大于2。99g/cm3，不溶于水且凝固缓慢。仅通过添加一些激发剂(如碱性粒化高炉矿渣、石灰等。)它能具有一定的水化和硬化能力；不溶性硬石膏可磨成无水石膏水泥(硬石膏水泥)，主要用于制作石膏砂浆、石膏板等石膏制品。高温煅烧的石膏CaSO4在煅烧温度高于1180时开始部分分解，称为煅烧石膏。其主要成分为硫酸钙和少量石灰，能凝结硬化，强度高。高于1600，硫酸钙完全分解成石灰。3.2.3建筑石膏的水化和硬化，建筑石膏的水化和硬化机理非常复杂，但其硬化理论主要包括两种：结晶理论(也称溶解沉淀理论)；胶体理论(也称为局部反应理论)。浆液中化学变化的

13、结果主要是CaSO 4 0.5 H2O 1.5 H2o2SO 4 2H2O 15400j/mol的水化反应、凝结和硬化。石膏凝结硬化机理：半水石膏与水混合后迅速溶于水，形成不稳定的过饱和溶液。溶液中的半水石膏通过水合反应转化为二水石膏。由于二水石膏的溶解度低于半水石膏(以20时的硫酸钙计算，二水石膏为2.05克/升，半水石膏为7.06克/升，半水石膏为8.16克/升)，二水石膏在溶液中处于高度过饱和状态，导致二水石膏晶体快速析出。石膏凝固硬化示意图，半水石膏；二水石膏胶体颗粒；二水石膏晶体；交错晶体，3.2.3建筑石膏的技术特征，1。建筑石膏技术要求(GB9776-1999)规定，根据建筑石膏

14、的主要技术指标，可分为优质产品、一级产品和合格产品三个质量等级，其初凝时间不小于6分钟，终凝时间不大于30分钟，其他技术要求当使用石膏浆时，如果凝结时间需要延长，可加入适量的缓凝剂。硬化后，孔隙率大，强度低。建筑石膏的孔隙率可高达4060。建筑石膏制品的表观密度小(400900千克/立方米)，导热系数小(0.1210.205瓦(mK)。孔隙率越高，石膏制品的强度越低。体积略微膨胀。在凝结硬化过程中，建筑石膏的体积不收缩，但也略有膨胀，一般膨胀率为0.5%-1.5%。耐水性和抗冻性差。石膏的软化系数仅为0.30.45。如果长时间浸泡在水中，会由于二水石膏晶体的溶解而导致坍塌和损坏；如果它在吸水后

15、被冻结，它将会崩溃，因为孔隙中的水冻结并膨胀。防火性能好。石膏制品不易燃，并且具有抵抗火焰接近的能力。具有一定的湿度控制效果。由于石膏制品中大量的毛细孔对空气中的水分有很强的吸附能力，所以干燥时会释放水分。储存和保质期。不超过三个月。8.硬化后体积略有膨胀，装饰性好。9.建筑性能优良，3.2.3.2建筑石膏质量要求按技术要求分为优等品、一级品和合格品。3.2.4建筑石膏的应用，1。粉刷石膏。它由建筑石膏或建筑石膏和无水石膏(CaS04)的混合物制成，然后与添加剂和填料混合。根据用途不同，可分为三种类型：表面抹灰石膏、底部抹灰石膏和保温抹灰石膏。根据石膏标准(JC/T517-1993)，初凝时间

16、不小于1h，终凝时间不大于8h。根据其强度，可分为三个等级：优秀产品(甲)、一级产品(乙)和合格产品(丙)。石膏板根据国家标准GB/T 97751999石膏板，石膏板的主要技术要求是：外观质量、尺寸偏差、对角线长度差、断裂荷载、单位面积质量、饰面纸与石膏芯的附着力、吸水率、表面吸水率和火灾时的稳定性。其中，吸水率和表面吸水率仅适用于耐水石膏板；火灾稳定性仅适用于耐火石膏板。石膏板可分为：普通石膏板、防水石膏板、耐火石膏板、石膏板、纤维石膏板、纤维石膏增强石膏板、石膏空心条板、石膏砌块、装饰石膏板、石膏装饰制品、建筑石膏粉质量问题。请观察建筑石膏粉，并分析其是否应用于粘结或制作石膏产品。石膏粉吸收水分和颗粒，石膏制品发霉变形。一个家庭喜欢石膏制品，整个房子用普通的石膏浮雕板装饰。使用一段时间后，客厅和卧室都很有效，但厨房、卫生间和浴室的石膏制品都发霉变形了。请分析原因。分析：厨房、卫生间、浴室等地方普遍潮湿。普通石膏制品具有很强的吸湿性和吸水性。在潮湿环境中，晶体之间的结合力减弱，强度降低，变形和发霉。3.3水玻璃，俗称硅酸钠，是一种溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属氧化物和