第十四章氣硬性膠凝材料 教育學習

第十四章,氣硬性膠凝材料,1,高級課件,膠凝材料：能通過物理化學作用將散粒材料或塊狀材料膠結(jié)成為一個整體，并產(chǎn)生強度的材料。氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，保持并發(fā)展其強度的材料。水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好的在水中硬化，保持并發(fā)展其強度的材料。,14.0膠凝材料的基本概念,2,高級課件,氣硬性與水硬性膠凝材料的差異,3,高級課件,有機膠凝材料,瀝青,樹脂,各種水泥,水硬性,石灰,石膏,水玻璃,菱苦土,氣硬性,無機膠凝材料,膠凝材料,4,高級課件,14.0膠凝材料的基本概念14.1石膏14.2石灰14.3鎂質(zhì)膠凝材料14.4水玻璃,5,高級課件,14.1石膏,14.1.1.石膏的原料14.1.2.石膏的水化與硬化14.1.3.建筑石膏的技術(shù)要求和性質(zhì)14.1.4.建筑石膏的應用,6,高級課件,1.天然二水石膏2.天然硬石膏3.化工石膏4.建筑石膏（半水石膏）5.高強石膏,14.1.1石膏的原料,7,高級課件,2.天然硬石膏：又稱為無水石膏，主要是由無水硫酸鈣（CaSO4)組成的沉積巖石。,1.天然二水石膏：又稱生石膏（CaSO42H20)，是由含兩個結(jié)晶水的硫酸鈣所組成的沉積巖石。,3.化工石膏：化工石膏是指一些含有CaSO42H2O與CaSO4混合物的化工副產(chǎn)品及廢渣，也可作為生產(chǎn)石膏的原料，例如磷石膏是制造磷酸時的廢渣，此外還有鹽石膏、硼石膏、黃石膏、鈦石膏等。,8,高級課件,4.建筑石膏（半水石膏）,（1）以半水石膏（-CaSO41/2H2O）為主要成分，不預加任何外加劑的粉狀膠結(jié)料，主要用于制作石膏建筑制品。（2）主要是由天然二水石膏在107170的干燥條件下加熱脫水而成的。（3）二水石膏在溫度為6575時脫水，至107170時生成型半水石膏（-CaSO41/2H2O），其反應式為：CaSO42H2O-CaSO41/2H2O3/2H2O（4）建筑石膏晶體較細，調(diào)制成一定稠度的漿體時，需水量較大，因而強度較低。,9,高級課件,5.高強石膏,若將二水石膏置于具有0.13MPa、124的過飽和蒸汽條件下蒸壓，或置于某些鹽溶液中沸煮，可獲得晶粒較粗、較致密的型半水石膏（-CaSO41/2H2O），這就是高強石膏。高強石膏晶粒粗大，調(diào)制成漿體時需水量較小，因而強度較高。,10,高級課件,石膏礦CaSO42H2OCaSO40.5H2O（晶體）CaSO40.5H2O（晶體）又分為CaSO40.5H2O高強石膏CaSO40.5H2O建筑石膏建筑石膏晶體微細,比表面積大,需水量大,制品孔隙率大,強度低高強石膏晶體粗大結(jié)實,比表面積小,需水量小,制品孔隙率小,強度高；,11,高級課件,14.1.2.石膏的水化與硬化,由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（約四倍），所以二水石膏處于過飽和狀態(tài)，不斷從溶液中析晶，水解反應不斷右移，直至半水石膏全部轉(zhuǎn)變成二水石膏。,1、水化：半水石膏和水反應生成二水石膏的過程。,12,高級課件,2、硬化：失去可塑性漿體強度增加的過程。,石膏晶體數(shù)量增加，晶體長大，彼此連生，相互交錯，形成結(jié)晶網(wǎng)，產(chǎn)生強度。,13,高級課件,石膏的硬化,石膏粉吸濕后受潮,14,高級課件,14.1.3.建筑石膏的技術(shù)要求和性質(zhì),建筑石膏初凝僅需5min，終凝2030min，一周后即完全硬化。需要加緩凝劑：骨膠、皮膠、紙漿廢液、硼砂等。,1.水化作用快，凝結(jié)硬化快。,15,高級課件,建筑石膏凝結(jié)硬化示意圖,半水石膏；二水石膏膠體微粒；二水石膏晶體；交錯的晶體,16,高級課件,2.硬化后體積微膨脹石膏漿體在凝結(jié)硬化時會產(chǎn)生微膨脹(0.51.0%)，這使石膏制品的表面光滑、細膩、形體飽滿，所以適合制作建筑裝飾制品。,17,高級課件,3.硬化后孔隙率較大，強度較低。石膏硬化后具有很大孔隙率，因而強度低(7d為812Mpa)，抗凍性、抗?jié)B性及耐水性較差。但具有輕質(zhì)、保溫隔熱、吸聲、吸濕的特點,18,高級課件,硬化石膏的結(jié)構(gòu),19,高級課件,4.阻火性好，耐火性差遇火時，二水石膏的結(jié)晶水蒸發(fā)，吸收熱量，水蒸氣還能起到阻火的作用。但二水石膏脫水后，強度迅速下降，因而耐火性差。,5.具有良好的可加工性石膏制品，具有可鋸、可刨、可釘性。,20,高級課件,紙面石膏板,2.石膏空心條板以建筑石膏為主要原料，摻加適量填充料或少量纖維材，加水攪拌、振搗成型、抽芯、脫模、烘干而成,該板不用紙，不用膠，強度高。可用作內(nèi)隔墻。,14.1.4.建筑石膏的應用一、石膏板1.紙面石膏板以建筑石膏為主要原料，摻加少量外加材料，如填充料，發(fā)泡劑、緩凝劑等，加水攪拌、澆注輥壓后作芯材，兩面用紙作護面制成。主要用于內(nèi)墻、隔墻、天花板等處。,21,高級課件,木纖維增強石膏板,此外尚有石膏蜂窩板、防潮石膏板、石膏礦棉復合板等品種。,3.石膏裝飾板石膏裝飾板是以建筑石膏為主要原料，摻加少量纖維增強材料和膠結(jié)料，加水攪拌制成。裝飾板有平板、多孔板、花紋板、浮雕板等多種。4.纖維石膏板以建筑石膏為主要原料，摻適量纖維增強材料制成，其抗彎強度高，可用于內(nèi)墻和隔墻，也可代替木材作家具,22,高級課件,二、粉刷石膏在建筑石膏中加入其他石膏（硬石膏或煅燒粘土質(zhì)石膏）、各種緩凝劑（木質(zhì)磺酸鈣等）及附加材料（石灰、燒粘土、氧化鐵紅等）可制成像水泥一樣在施工中現(xiàn)場拌制的新型抹灰材料粉刷石膏。它具有表面堅硬,光滑細膩,粘結(jié)力強、不裂、不起鼓、防火、保溫、調(diào)濕、施工方便，可實現(xiàn)機械化施工?？捎糜谵k公樓、住宅樓等的墻面、頂棚等。,23,高級課件,14.2石灰,24,高級課件,萬里長城,萬里長城,25,高級課件,古埃及金字塔,26,高級課件,石灰吟,于謙明代千錘萬擊出深山，烈火焚燒若等閑；粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間。,27,高級課件,14.2.1、生產(chǎn)工藝14.2.2、石灰的技術(shù)要求14.2.3、石灰的熟（消化）和硬化14.2.4、石灰的應用,28,高級課件,14.2.1生產(chǎn)工藝,一、原料二、石灰的制備,29,高級課件,一、原料,以碳酸鈣為主的天然原料：石灰?guī)r（limestone）、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r、貝殼等。,30,高級課件,原料：,石灰石,白云質(zhì)石灰石,白堊,貝殼,31,高級課件,二、石灰的制備,CaCO3CaO10001100CO2MgCO3MgO,生石灰,32,高級課件,土窯,33,高級課件,立窯,河北省唐山豐南石源冶金爐料公司2002年5月建成投產(chǎn)日產(chǎn)480噸的節(jié)能型石灰立窯,34,高級課件,回轉(zhuǎn)窯,武鋼烏龍泉礦日產(chǎn)600噸回轉(zhuǎn)窯,35,高級課件,豎窯,唐山三豐集團2003年10月建成投產(chǎn)4140m3氣燒石灰豎窯,36,高級課件,根據(jù)MgO的含量，生石灰分為兩種：鈣質(zhì)生石灰MgO5鎂質(zhì)生石灰MgO5,根據(jù)石灰制備的溫度和時間，生石灰可分為兩種：過火石灰欠火石灰temtime過火石灰：粘土雜質(zhì)熔融、填充或包裹石灰表面密度高石灰消解慢temtime欠火石灰：CaCO3分解不足、產(chǎn)率低。,14.2.2、石灰的技術(shù)要求,一、石灰的分類,37,高級課件,石灰產(chǎn)品技術(shù)指標建筑生石灰CaO+MgO含量、未消化殘渣含量、CO2、產(chǎn)漿量（JC/T479-92）建筑生石灰粉CaO+MgO含量、CO2、細度（JC/T480-92)建筑消石灰粉CaO+MgO含量、游離水、體積安定性、細度（JC/T481-92）根據(jù)其各項技術(shù)指標分為優(yōu)等品、一等品及合格品。,二、石灰的技術(shù)要求,38,高級課件,表14-5生石灰技術(shù)指標(JC/T479-92),39,高級課件,表14-6生石灰粉的技術(shù)指標(JC/T480-92),40,高級課件,建筑消石灰粉按氧化鎂含量的分類界限,41,高級課件,表14-7建筑消石灰粉的技術(shù)指標(JC/T481-92),42,高級課件,14.2.3、石灰的熟（消化）和硬化,特點：放熱量大、快（1h放熱是混凝土1d放熱量的9倍多）體積增大：12.5倍,一、生石灰的熟化（消化）：熟石灰,43,高級課件,石灰熟化示意圖,44,高級課件,二、熟石灰的硬化（Hardening）,1.硬化過程1）結(jié)晶過程：石灰漿：Ca(OH)2+H2O析晶蒸發(fā)(吸收)2）碳化過程Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O慢！,2.硬化特點1）硬化收縮大，易產(chǎn)生裂縫；2）硬化石灰石體的孔隙率大、密度小、強度低；3）耐水性差。,石灰漿體在干燥環(huán)境中，因失水產(chǎn)生毛細管壓力，使氫氧化鈣顆粒間的接觸緊密，相互粘結(jié)產(chǎn)生一定強度。此外，氫氧化鈣也會在過飽和溶液中析晶，加強了石灰漿體中原來的氫氧化鈣顆粒之間的結(jié)合。若再遇水后，因毛細管壓力消失，且氫氧化鈣微溶于水，強度喪失。,石灰漿體吸收空氣中的CO2，生成碳酸鈣而硬化。Ca(OH)2與CO2只有在水分存在下才能發(fā)生碳化過程。生成的碳酸鈣晶?；蚴腔ハ喙采蚴桥c石灰粒子及砂粒相粘結(jié)，產(chǎn)生強度。此外，碳酸鈣固相體積比氫氧化鈣固相體積稍微增大一些，使硬化石灰漿體結(jié)構(gòu)更加緊密。,45,高級課件,石灰的硬化：,46,高級課件,生熟石灰和石灰石的三角關系,CaCO3碳酸鈣.石灰石,Ca(OH)2氫氧化鈣.熟石灰,加高溫,加CO2,加水,CaO氧化鈣.(生)石灰,47,高級課件,14.2.4、石灰的應用,1.石灰乳涂料：2.配制砂漿：3.消石灰配制石灰土或三合土；4.磨細生石灰粉制作硅酸鹽制品及無熟料水泥、灰砂磚、粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、硅酸鹽砌塊等5.磨細生石灰制作碳化石灰板做隔墻板、天花板,48,高級課件,各類石灰的用途,49,高級課件,14.3鎂質(zhì)膠凝材料,鎂質(zhì)凝膠材料，是以MgO為主要成分的氣硬性膠凝材料，如菱苦土（主要成分是MgO）、苛性白云石（主要成分是MgO和CaCO3）等。,50,高級課件,4.3.1鎂質(zhì)凝膠材料的生產(chǎn)1、鎂質(zhì)凝膠材料,是將菱鎂礦或天然白云石經(jīng)煅燒、磨細而制成。2、煅燒所得的菱苦土磨得越細，使用時強度越高。3、相同細度時，MgO含量越高，質(zhì)量越好。,51,高級課件,4.3.2菱苦土的水化硬化1、菱苦土用水拌和時，生成Mg(OH)2，疏松、膠凝性差2、故通常用MgCl2、MgSO4等鹽類的水溶液拌和，以改善其性能。,52,高級課件,4.3.3菱苦土的應用1、菱苦土能與木質(zhì)材料很好地粘結(jié)2、堿性較弱，不會腐蝕有機纖維3、對鋁、鐵等金屬有腐蝕作用，不能讓菱苦土直接接觸金屬。4、在建筑上常用來制造木屑地板、木絲板、刨花板等。,53,高級課件,由不同比例的堿金屬和二氧化硅組成，俗稱泡花堿。常用硅酸鈉水玻璃Na2OnSiO2。常用的n=2.62.8。,濕法(液體水玻璃)；干法(固體水玻璃),14.4水玻璃,一.水玻璃的定義,二.水玻璃的生產(chǎn),54,高級課件,三、水玻璃的模數(shù),SiO2與Na2O的分子比n稱為水玻璃的模數(shù)1.模數(shù)對性能影響水玻璃模數(shù)越大，硬化越快，干縮越大，粘結(jié)力愈大，強度愈高；2.密度對性