土木工程材料chart2气硬性凝胶材料.ppt

1、14:41,气硬性胶凝材料,教学目标与要求： 掌握胶凝材料（cementing material）的定义和分类； 掌握石膏的生产、硬化、技术性质与应用； 掌握石灰的生产、石灰的硬化与熟化、技术性质与应用； 了解水玻璃的应用； 重点：掌握石膏和石灰的技术性质及应用；,14:41,14:41,气硬性胶凝材料,基本概念,胶凝材料,建筑上用来将散粒材料（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。,14:41,胶凝材料的分类,气硬性胶凝材料,14:41,气硬性胶凝材料,粘土时代：始于400010000年前的新石器时期 石膏、石灰时代：约在公元前20003000年开始 石灰+

2、火山灰：公元初 石灰+人工烧粘土材料： 水硬性石灰、罗马水泥及天然水泥：18世纪后半期 硅酸盐水泥（波特兰水泥)的诞生：19世纪初期 （18101825年） Joseph.Apsdin 首先获得专利权 ：1824年 糯米、红糖、植物粘液等都作为胶凝材料在建筑中使用过。,胶凝材料的发展历史,14:41,气硬性胶凝材料,建筑石灰,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,14:41,万 里 长 城,14:41,气硬性胶凝材料,内涵,原材料,以碳酸钙为主要成分的天然岩石，常见的有石灰石，白云石、白垩等，还有一些化学工业副产品.正常温度下煅烧得到的石灰具有多

3、孔结构，内部孔隙率大，晶体粒小，体积密度小，与水作用快。,14:41,14:41,气硬性胶凝材料,生产过程,欠火,过火,14:41,土窑,气硬性胶凝材料,立窑,14:41,气硬性胶凝材料,回转窑,竖窑,14:41,气硬性胶凝材料,石灰的熟化,CaO+H2OCa(OH)2+64.9KJ (熟石灰、消石灰) （Lime Hydrate，Slaked lime） 熟化特点 （1）放热量大： （2）体积膨胀：12.5倍,14:41,气硬性胶凝材料,陈伏：石灰浆在储灰坑内陈伏2周以上。,14:41,气硬性胶凝材料,石灰的硬化,1. 结晶过程,石灰浆在使用过程中，因游离水分逐渐蒸发和被砌体吸收，引起溶液某

4、种程度的过饱和，使Ca(OH)2, 逐渐结晶析出，促进石灰浆体的硬化。,2. 碳化作用,Ca(OH)2与空气中的CO2作用，生成不溶解于水的碳酸钙晶体，析出的水分则逐渐蒸发，其反应如下：,14:41,气硬性胶凝材料,CaCO3 碳酸鈣.石灰石,Ca(OH)2 氢氧化钙.熟石灰,CaO 氧化鈣.(生)石灰,生熟石灰和石灰石的三角关系,14:41,气硬性胶凝材料,讨论：请观察图中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。,石灰砂浆A 石灰砂浆B,14:41,气硬性胶凝材料,石灰的技术性质,1. 保水性好,2. 凝结硬化慢，强度低,3. 耐水性差,2. 技术标准,建筑工程中所用的

5、石灰分三个品种：建筑生石灰，建筑生石灰粉和建筑消石灰，分三个等级,要求,1. 储存与运输,4. 体积收缩大,14:41,气硬性胶凝材料,粉刷（抹灰） 拌制石灰砂浆或水泥混合砂浆 掺配灰土和三合土 灰土：生石灰粉：粘土=1：24 三合土：生石灰粉：粘土：砂=1：2：3 活性SiO2、Al2O3与Ca(OH)2反应，生成水化硅酸钙、铝酸钙，f，耐水性，抗渗能力。 常用于基础、路面或地面垫层 古建筑常用于砌筑墙体。,石灰的应用,14:41,气硬性胶凝材料,加固含水软土地基（石灰桩） CaO+H2O Ca(OH)2，V，产生压力，使地基得以加固。 生产硅酸盐制品 生石灰+砂（粒化高炉矿渣、炉渣、粉煤灰

6、） 成型 蒸养（压） 密实（多孔）制品，作墙体材料。 配制无熟料水泥 磨制生石灰粉 静态破碎剂、膨胀剂,14:41,建筑石膏,内涵,天然二水石膏，天然无水石膏以及含CaSO42H2O或CaSO42H2O 与CaSO4混合物的化工副产品；,原材料,一般有二水石膏在不同加热环境下脱水生成不同半水石膏，如下：,生产过程,14:41,纤维石膏,雪花石膏,14:41,建筑石膏,凝结硬化,14:41,半水石膏；二水石膏胶体微粒；二水石膏晶体；交错的晶体,建筑石膏凝结硬化示意图,14:41,建筑石膏,技术性质,一种白色粉末状的气硬性胶凝材料，密度为2.602.70 g/ cm3，堆积密度为8001000 k

7、g/m3。, 凝结硬化快,一般与水拌和后，在常温下数分钟即可初凝，30分钟以内达终凝, 硬化体积微膨胀,在硬化过程中，体积略有膨胀，硬化时不出现裂缝,14:41, 硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低, 防火性能良好, 具有一定的调湿、调温作用, 耐水性、抗冻性和耐热性差,理论需水量只占半水石膏质量的18.6%，而实际加水达到080%，孔隙率达到50%60%，因此硬化后，强度较低，表观密度较小，导热性较低，吸声性较好。,二水石膏遇到火烧时，结晶水蒸发，吸收热量并在表面生成具有良好绝热性的无水物，起到阻止火焰蔓延和温度升高的作用。,建筑石膏热容量大，吸湿性强，故能对室内温度和湿度起到一定的调节作

8、用,建筑石膏,14:41,建筑石膏,建筑石膏的应用, 制备粉刷石膏,建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，可用于室内抹灰。这种抹灰墙面具有绝热，阻火，隔音，舒适，美观等特点。抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷油漆及贴墙纸。,建筑石膏加水调成石膏浆体，还可以掺如部分石灰用于室内粉刷涂料。粉刷后的墙面光滑，细腻，洁白美观。, 装饰制品,以石膏为主要原料，掺加少量的纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体，利用石膏硬化时体积微膨胀的性能，可制成各种石膏雕塑，饰面板及各种装饰品,14:41,14:41,14:41, 石膏板,纸面石膏板：石膏作芯材，两面用纸做护面而制成的，主要用于内墙，隔墙，无花板等处。 石膏空

9、心条板 ：强度高，可用作住宅和公共建筑的内墙和隔墙等，安装时，不需要龙骨。,石膏装饰板 ：有平板，多孔板，花纹板，浮雕板等多种，它尺寸精确，线条清晰，颜色鲜艳，造型美观，品种多样，施工简单，主要用于公共建筑，可作为墙面和无花板等。,纤维石膏板 ：以建筑石膏为主要原料掺加适量的纤维增强材料而制成。这种板的抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可用来替代木材制作家具。将玻璃纤维、纸筋或矿棉等纤维材料先在水中松解，然后与建筑石膏及适量的浸润剂混合制成浆料，在长网成型机上经铺浆、脱水而制成纤维石膏板。它的抗折强度和弹性模量都高于纸面石膏板。纤维石膏板主要用于建筑物的内隔墙和吊顶。,建筑石膏,14:41,石膏

10、吊顶,14:41,石膏板顶面装饰,14:41,石膏板用于墙面和顶面,14:41,普通纸面石膏板 耐水纸面石膏板,装饰石膏板 嵌装式装饰石膏板 印刷石膏板,14:41,14:41,14:41,吸声石膏板（构造）,14:41,石膏板-纸蜂窝墙板,1cm厚石膏板单贴面的玻璃棉板,14:41,石膏线角,14:41,水玻璃,内涵,原材料及生产过程 纯碱和石英砂为主要原料，将其磨细拌匀后，按下列两种方式生产,湿法：SiO2+NaOH Na2OnSiO2nH2O 干法：nSiO2+Na2CO3 Na2OnSiO2+ CO2,14:41,水玻璃硬化,水玻璃,水玻璃溶液在空气中吸收二氧化碳，形成碳酸钠和无定形硅

11、酸，反应式如下：,水玻璃的促硬剂：氟硅酸钠 其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和SiO2的形成,14:41,水玻璃,Na2OnSiO2+ nH2O Na2OnSiO2nH2O n：水玻璃模数，n=1.53.5 n=1，常温下溶解；1n3，热水下溶解；n3，0.4MPa以上的蒸气中才溶解； 但n，胶体分，粘结力； n相同时，稠度，粘结力。,水玻璃的技术性质,水玻璃模数决定着水玻璃的品质及其应用性能,14:41,水玻璃,水玻璃溶液可以与水按任意比例混合,水玻璃具有较强粘结力,水玻璃具有较强耐酸腐蚀性和耐热性能,水玻璃对眼睛和皮肤有一定的灼伤作用，氟硅酸钠具有毒性，使用过程中，应注意安全防护

12、,14:41,水玻璃,水玻璃的应用,地基加固 n=2.53.0的水玻璃与CaCl2交替灌入地基土壤： Na2OnSiO2+CaCl2+mH2OnSiO2(m-1)H2O+Ca(OH)2 +2NaCl 起胶结与填充作用 涂刷表面，填充、堵塞毛细孔，提高密实性、耐水性、抗风化能力 基底材料不能是石膏制品，因结晶后，致制品胀裂,14:41,水玻璃,修补堵漏 水玻璃能促进水泥凝结，可用以配制促凝剂，用于堵塞漏，抢修；称快凝防水剂。 二矾、三、四、五矾防水剂 水玻璃+微量荧光粉快燥剂 改变在水泥中的掺量，初凝可在130min间调节 配制耐酸砼、砂浆； 配制耐热砼、砂浆 配制碱矿渣水泥,14:41,镁质胶凝材料,内涵, 原材料：天然菱镁矿，蛇纹石，冶炼镁合金的熔渣或从海水中提取。,主要指菱苦土，是一种白色或浅黄色的粉末，密度为3.103.40g/cm3, 堆积密度为80090