氣硬性膠凝材料土木工程材.ppt

河北科技大學(xué),第二章 氣硬性膠凝材料,膠凝材料的定義和分類,膠凝材料的定義 經(jīng)過一系列的物理和化學(xué)變化，能夠產(chǎn)生凝結(jié)硬化，將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來，形成為一個(gè)整體的材料。 膠凝材料的分類,如瀝青、樹脂等,膠凝材料,無機(jī)膠凝材料,有機(jī)膠凝材料,氣硬性膠凝材料,水硬性膠凝材料,如：石灰、石膏、水玻璃等,無機(jī)膠凝材料,氣硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，只能在空氣中凝結(jié)硬化，而不能在水中硬化的膠凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、等。 水硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，不僅能在干燥空氣中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或發(fā)展其強(qiáng)度。通稱為“水泥”。,21 石 灰,一、石灰的生產(chǎn)簡介,一、石灰的生產(chǎn)簡介,原材料 生產(chǎn)石灰的原材料包括天然石灰石、白云石、貝殼。主要成分為CaCO3。 生產(chǎn)工藝煅燒,CaCO3 = CaO + CO2,900,生石灰,石灰生產(chǎn)過程，是石灰石煅燒過程。根據(jù)煅燒程度可分為欠火石灰、正火石灰、過火石灰。 欠火石灰：燒成溫度低，分解不完全，產(chǎn)漿量低，減少了石灰的利用率。 過火石灰：燒成溫度高，表面致密，延緩了產(chǎn)物熟化速度，其過燒成分可能在石灰應(yīng)用后熟化，這時(shí)硬化的水泥漿中會產(chǎn)生膨脹而引起崩裂或隆起，直接影響工程質(zhì)量。 按照MgO的含量分為鈣質(zhì)灰（5%)。,二、石灰的熟化硬化過程、石灰的品種,生石灰的熟化 熟化的過程 生石灰+水 熟石灰（消石灰） 熟化的方式 淋 灰生石灰粉（消石灰粉） 化 灰 熟石灰膏 熟化過程的特點(diǎn) 放出大量的熱；體積膨脹1.53.5倍。 熟化過程的注意事項(xiàng) 熟石灰在使用前必須陳伏2周防止過火石灰的危害； 在化灰池表面保留一層水防止石灰碳化。,MgO + H2O = Mg（OH）2 CaO + H2O = Ca（OH）2 + 64.83kj,二、石灰的熟化硬化過程、石灰的品種,二、石灰的熟化硬化過程、石灰的品種,石灰的硬化 Ca（OH）2從飽和溶液中析出，晶體互相交叉連生，從而提高強(qiáng)度。 Ca（OH）2空氣中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成CaCO3使石灰的強(qiáng)度逐漸提高。 石灰的品種 按石灰中的氧化鎂含量的高低分 按成品的加工方法分 塊狀生石灰、磨細(xì)生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰膏等。,生石灰,鈣質(zhì)石灰,鎂質(zhì)石灰,MgO5%,MgO5%,三、石灰的技術(shù)性質(zhì),石灰的質(zhì)量等級 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量等，可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級。具體指標(biāo)見教材。 石灰的特性 1.可塑性和保水性好； 2.生石灰水化熱大，體積增大1-2.5倍； 3.凝結(jié)硬化緩慢； 4.硬化后體積收縮大，易開裂； 5.硬化后強(qiáng)度低； 6.耐水性差 。,問 題,1. 過火石灰有什么危害？應(yīng)如何消除？ 答：過火石灰密度較大，且顆粒表面有玻璃釉狀物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸濕水化，產(chǎn)生體積膨脹，影響體積穩(wěn)定性?？刹捎醚娱L石灰的熟化和陳伏期，或過濾掉。 2.石灰硬化過程中，為什么容易開裂？使用時(shí)應(yīng)如何避免？ 答：石灰漿體的硬化是靠水分的大量揮發(fā)，體積顯著收縮，因而容易導(dǎo)致開裂。在使用時(shí)，避免單獨(dú)使用，可摻加一些砂子、麻刀絲或紙筋等。,化漿池,過篩,儲灰池,石灰漿,生石灰塊,石灰漿在儲灰池中需放置15天以上，消除過火石灰的危害，才能使用，這個(gè)過程叫陳伏。,過火石灰的處理,工程實(shí)例 某工地要使用一種生石灰粉，現(xiàn)取試樣，應(yīng)如何判 該石灰的品質(zhì)？ 過程： 1.檢測石灰中CaO和MgO的含量、二氧化碳的含量、細(xì)度。 2.根據(jù)MgO含量，判定該石灰的類別（鈣質(zhì)/鎂質(zhì)石灰） 3.根據(jù)表2.2判定該石灰的等級。,四、石灰的應(yīng)用,制作石灰乳涂料； 配制石灰砂漿； 配制三合土和灰土； 生產(chǎn)硅酸鹽制品； 生產(chǎn)碳化石灰板。,工程案例分析 某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面，數(shù)月后，墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，同時(shí)在個(gè)別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋，試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。 石灰砂漿抹面的干墻面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，引發(fā)原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結(jié)果。 墻面上個(gè)別部位出現(xiàn)的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時(shí)所用的石灰中存在沒有熟化的過火石灰，以致于在砂漿硬中，過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化，造成體積膨脹，從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。,四、石灰的儲存,生石灰儲存時(shí)間不宜過長，一般不超過一個(gè)月。作到“隨到隨化”。 不得與易燃、易爆等危險(xiǎn)液體物品混合存放和混合運(yùn)輸。 熟石灰在使用前必須陳伏23周，以防止過火石灰對建筑物產(chǎn)生的危害。,22 石 膏,一、石膏膠凝材料的生產(chǎn),石膏膠凝材料的生產(chǎn)通常是把二水石膏（硫酸鈣）在一定的溫度和壓力下，經(jīng)過煅燒、脫水，再經(jīng)磨細(xì)而成。 在不同的煅燒溫度下，得到的產(chǎn)品是不同的。具體過程如下所示：,二水石膏 CaSO42H2O,CaSO40.5H2O,CaSO40.5H2O,CaSO4 ,CaSO4 ,CaSO4 ,800,在建筑工程中常用建筑石膏；高強(qiáng)石膏用于生產(chǎn)建筑石膏制品。,建筑石膏的凝結(jié)硬化,溶解度20時(shí)為8.16g/L，而 的溶解度為2.05g/L，在此過程中產(chǎn)生較高過飽和度，導(dǎo)致了 迅速沉淀而析出。析出的顆粒細(xì)小，總表面積大，可吸附更多水分，同時(shí)漿體中的水分由于水化和蒸發(fā)逐漸增大，強(qiáng)度隨之增加，一直發(fā)展致最大值，這就是硬化過程。 （a）膠化（b）結(jié)晶（c）結(jié)晶長大與交錯(cuò),建筑石膏與適當(dāng)?shù)乃韬?，開始形成塑性漿體，但很快就失去塑性并產(chǎn)生強(qiáng)度，發(fā)展為堅(jiān)硬的固體。,建筑石膏凝結(jié)硬化過程,(a) 膠化,(b) 結(jié)晶開始,(C) 結(jié)晶長大與交錯(cuò),(D) 實(shí)際石膏制品顯微結(jié)構(gòu),半水石膏,二水石膏膠體微粒,二水石膏晶體,交錯(cuò)的晶體,二水石膏交錯(cuò)晶體,建筑石膏的凝結(jié)硬化,半水石膏溶解于水，很快成為飽和溶液。溶液中的半水石膏與水化合，生成二水石膏； 二水石膏在水中的溶解度僅為半水石膏的1/5，形成高度過飽和度,故二水石膏膠體微粒很快從溶液中析出。并促使一批新的半水石膏溶解和水化，直至耗盡。,建筑石膏的凝結(jié)硬化,在這個(gè)過程中，漿體中的水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，漿體變稠而失去流動(dòng)性，可塑性也開始下降，稱為石膏的初凝。 隨著水分蒸發(fā)和水化的繼續(xù)進(jìn)行，微粒間的摩擦力和粘結(jié)力逐漸增大，漿體完全失去可塑性，開始產(chǎn)生結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，則稱為終凝。 標(biāo)準(zhǔn)稠度石膏漿的初凝不早于3分鐘，終凝不早于6分鐘，不遲于30分鐘。,建筑石膏的凝結(jié)硬化,石膏的初凝、終凝,二、建筑石膏的等級,建筑石膏的質(zhì)量等級 建筑石膏按其細(xì)度、強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間等指標(biāo)，劃分為3.0、2.0、1.6三個(gè)等級。具體指標(biāo)見下表：,三、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì),凝結(jié)硬化快； 硬化時(shí)體積產(chǎn)生微膨脹； 硬化后孔隙率較大，表觀密度和強(qiáng)度較低； 隔熱、吸聲性好； 防火性能良好； 具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性； 耐水抗凍性差； 加工性好,建筑石膏適用于室內(nèi)裝飾、絕熱保溫、吸音和防火等。建筑石膏制品不宜在超過65以上高溫使用，二水石膏在此溫度以上開始脫水分解。 建筑石膏一般做成石膏抹面灰漿、裝飾制品和石膏板。加入顏料，硬化拋光，可成為人造大理石，用于內(nèi)墻裝飾。,四、建筑石膏的應(yīng)用,石膏板,多作平頂和內(nèi)墻面裝飾，可直接粘貼在墻上，或釘在木龍骨兩邊而成隔墻。石膏板具有長期徐變的性質(zhì)，不宜用于承受結(jié)構(gòu)荷載。常見的石膏板有： 紙面石膏板； 空心石膏條板； 纖維石膏板； 裝飾石膏板等。,四、建筑石膏的應(yīng)用,紙面石膏板,因質(zhì)輕，而且隔音性能優(yōu)越，與輕鋼龍骨復(fù)合，特別適合于作為高層建筑的輕質(zhì)隔斷。 我國紙面石膏板的年生產(chǎn)能力已達(dá)2.6億m2，但1998年的實(shí)際產(chǎn)量僅為生產(chǎn)能力的1/3左右，原因是價(jià)格較高。 但可用工業(yè)副產(chǎn)品化學(xué)石膏替代天然石膏，如上海博羅公司用安徽銅陵的磷石膏作原料生產(chǎn)紙面石膏板，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。,四、建筑石膏的應(yīng)用,四、建筑石膏的應(yīng)用,30,空心石膏條板,生產(chǎn)方法與普通混凝土空心板類似。常加入纖維材料和輕質(zhì)填料。這種板不用紙和粘結(jié)劑，也不用龍骨，施工方便，是發(fā)展較快的一種輕板。,四、建筑石膏的應(yīng)用,纖維石膏板和裝飾石膏板,纖維石膏板 用玻璃纖維、紙漿或礦棉作為纖維增強(qiáng)材料與石膏復(fù)合。纖維石膏板抗彎強(qiáng)度和彈性模量都高于紙面石膏板，除用于建筑外，還可代替木材作家具。 裝飾石膏板 可制成平板、多孔板、花紋板、浮雕板等。,四、建筑石膏的應(yīng)用,23 水玻璃,一、水玻璃的硬化和性質(zhì),水玻璃又稱泡花堿，是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成。是一種能夠溶解于水的硅酸鹽材料。 水玻璃的硬化 液體水玻璃吸收空氣中的二氧化碳，形成無定型硅酸凝膠，并逐漸干燥硬化，具體反應(yīng)式如下： Na2OnSiO2+ CO2+mH2ONa2CO3 + nSiO2mH20 為了加速水玻璃的硬化，可加熱或摻入12%15%的促硬劑氟硅酸鈉。 水玻璃的性質(zhì) 1.粘結(jié)力強(qiáng) 2.耐酸性好 3. 耐熱性好 4.抗?jié)B,二、水玻璃的應(yīng)用,涂刷或浸漬材料； 修補(bǔ)裂縫、堵漏； 配制耐酸砂漿和耐酸混凝土； 配制耐熱砂漿和耐熱混凝土； 加固地基。,本章小結(jié),膠凝材料的定義和分類； 石灰、石膏、鎂質(zhì)膠凝材料、水玻璃都是氣硬性膠凝材料，在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用是很常見的建筑材料。 （1）石灰品種很多，各種石灰產(chǎn)品都統(tǒng)稱石灰。石灰的強(qiáng)度很低，主要來源于Ca（OH）2的結(jié)晶和碳化。利用石灰的特性可將其用于拌制砂漿、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸鹽制品等。 （2）石膏的品種很多，不同品種的石膏，其生產(chǎn)條件不同，且性能及應(yīng)用各異。建筑石膏是建筑工程中應(yīng)用最多的一種石膏產(chǎn)品，建筑石膏凝結(jié)硬化速度很快，其技術(shù)性質(zhì)要求主要表現(xiàn)在強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間三方面，利用它的特性可用于建筑室內(nèi)抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。 （3）簡單了解水玻璃的特點(diǎn)與用途。,練 習(xí),1、石灰不可以單獨(dú)應(yīng)用是因?yàn)槠溆不骭大，而石膏可以單獨(dú)應(yīng)用是因?yàn)槠溆不^程中具有_的特性。,答案,體積收縮、體積微膨脹,2、按消防要求我們盡可能用石膏板代替木制板材，是因?yàn)槭喟寰哂衉好的特性。 3、試分析下列工程，哪些工程不適于選用石膏和石膏制品( )。 A.影劇院的穿孔貼面板 B.冷庫內(nèi)的墻貼面 C.非承重隔墻板,答案,防火性,答案,B,4、石灰的特性有：可塑性_、硬化_