第三章_氣硬性膠凝材料

1、本章教學(xué)目標(biāo)了解：水玻璃、菱苦土的組成、性質(zhì)與應(yīng)用。 掌握：膠凝材料的定義、分類；建筑石膏、 石灰技術(shù)要求、性質(zhì)。熟悉：石膏、石灰的熟化、硬化和應(yīng)用。膠凝材料：指經(jīng)過自身的物理化學(xué)作用后，能夠由漿體變成固體，并在變化過程中把一些散粒材料或塊狀材料膠結(jié)成具有一定強度的整體。定義與分類本章的內(nèi)容水硬性膠凝材料（水泥）氣硬性膠凝材料（石灰、石膏）有機膠凝材料（樹脂、瀝青等）無機膠凝材料水硬性膠凝材料不僅可以在 凝結(jié)硬化，還可以 得到更好的凝結(jié)硬化。氣硬性膠凝材料 在 凝結(jié)硬化。只能只能空氣中空氣中空氣中空氣中在水中在水中 石灰是建筑上使用時間較長，應(yīng)用較廣泛的一種氣硬性膠凝材料。由于其原料來源廣、生

2、產(chǎn)工藝簡單、成本低等優(yōu)點，至今仍在廣泛使用。煅燒石灰石或白堊,內(nèi)含CaCO3正火石灰欠火石灰過火石灰因煅燒溫度過高使粘土雜質(zhì)因煅燒溫度過高使粘土雜質(zhì)融化并包裹石灰，從而延緩融化并包裹石灰，從而延緩石灰的熟化，導(dǎo)致已硬化的石灰的熟化，導(dǎo)致已硬化的砂漿產(chǎn)生鼓泡、崩裂等現(xiàn)象。砂漿產(chǎn)生鼓泡、崩裂等現(xiàn)象。如何解決它的危害？碳酸鈣沒有完全碳酸鈣沒有完全分解，降低了生分解，降低了生石灰的產(chǎn)量石灰的產(chǎn)量CaCO3 CaO+CO2 石灰?guī)r生石灰塊生石灰塊（塊灰）（塊灰）熟（消）石灰粉熟（消）石灰粉生石灰粉生石灰粉石灰膏石灰膏石灰乳石灰乳煅燒加適量水熟化磨細(xì)加過量水進行陳伏加水稀釋鈣質(zhì)生石灰（鈣質(zhì)生石灰（MgO5

3、MgO5）（特點：熟化較快，硬化后強（特點：熟化較快，硬化后強度比鎂質(zhì)石灰稍低。）度比鎂質(zhì)石灰稍低。）鎂質(zhì)生石灰（鎂質(zhì)生石灰（MgO5MgO5）（特點：熟化較慢，但硬化（特點：熟化較慢，但硬化強度高。）強度高。）2.2.按按MgOMgO含量分類含量分類鈣質(zhì)消石灰粉（鈣質(zhì)消石灰粉（MgO4MgO4）鎂質(zhì)消石灰粉（鎂質(zhì)消石灰粉（4 4MgOMgO2424）白云石消石灰粉（白云石消石灰粉（2424MgOMgO3030）工程上使用的石灰大都是熟石灰，有時需要工程上使用的石灰大都是熟石灰，有時需要使用石灰膏，有時使用熟石灰粉。使用石灰膏，有時使用熟石灰粉。石灰熟化是指生石灰（氧化鈣）與水發(fā)生水石灰熟化是

4、指生石灰（氧化鈣）與水發(fā)生水化反應(yīng)生成熟石灰化反應(yīng)生成熟石灰( (氫氧化鈣）的過程。這一氫氧化鈣）的過程。這一過程叫做石灰的消解或消化。過程叫做石灰的消解或消化。KJOHCaOHCaO8 .64)(22水化過程中體積增大1-2.5倍，迅速放出大量熱生石灰+水熟石灰將生石灰放入水中，注意水要過量池中透明液體為氫氧化鈣飽和溶液，下部沉淀即為熟石灰石灰膏要在水中放置兩周以上，此過程即為“陳伏”。在這段時間里生石灰會完全和水反應(yīng)，不會因含有過火石灰造成熟化推遲而導(dǎo)致墻面鼓泡的現(xiàn)象。熟化為石灰膏熟化為石灰膏：將生石灰塊淋水，使石灰充分熟化，又不會過濕成團，此時得到的產(chǎn)品就是熟石灰粉。熟化為熟石灰粉：1.

5、結(jié)晶硬化水分蒸發(fā)，氫氧化鈣過飽和結(jié)晶水分蒸發(fā)，氫氧化鈣過飽和結(jié)晶結(jié)晶強度結(jié)晶強度產(chǎn)生產(chǎn)生2 2種強度種強度水分蒸發(fā)，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，壓密石灰粒水分蒸發(fā)，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，壓密石灰粒子子附加強度附加強度2.碳化硬化CaCa（OHOH）2 2COCO2 2nH2O CaCOnH2O CaCO3 3 + +（n+1n+1）H H2 2O O 碳化強度碳化強度有效成分含量游離水含量熟石灰粉的技術(shù)要求體積安定性細(xì)度有效成分含量未消化殘渣含量生石灰的技術(shù)要求欠火程度產(chǎn)漿量 室內(nèi)粉刷 拌制建筑砂漿 配制石灰土和三合土 生產(chǎn)硅酸鹽水泥及制品灰灰土土樁樁三合土用作鋪筑步道磚的墊層三合土用作鋪筑步道磚的墊層三三合合

6、土土樁樁 在干燥的條件下運輸和貯存，且不宜久存。 具體而言，生石灰長時間存放必須密閉防水，防潮；消石灰貯存時應(yīng)包裝密封，以隔絕空氣，防止碳化。1.熱量、增大、水蒸氣、減?。粺崃?、增大、水蒸氣、減小；2.好、緩慢、收縮；好、緩慢、收縮；3.錯；錯；4.錯錯5.對；對；6.B；7.C； 8.C；9.D；10.C石膏石膏CaSO4為主要成分的氣硬性膠凝材料。為主要成分的氣硬性膠凝材料。OHOHCaSOOHCaSO224170107242112121.建筑石膏2.高強石膏型半水石膏型半水石膏0125 0.13MPa42422112122CCaSOH OCaSOH OH O ，124OHCaSOOHOH

7、CaSO24224221121 建筑石膏加水后，首先溶解于水，隨后發(fā)生上述反建筑石膏加水后，首先溶解于水，隨后發(fā)生上述反應(yīng)，生成二水石膏。由于二水石膏的應(yīng)，生成二水石膏。由于二水石膏的溶解度溶解度較半水石膏較半水石膏的溶解度的溶解度小小很多，所以二水石膏很多，所以二水石膏不斷不斷從過飽和溶液中從過飽和溶液中析析出出，從而才促使上述反應(yīng)不斷進行，直至半水石膏全部，從而才促使上述反應(yīng)不斷進行，直至半水石膏全部轉(zhuǎn)化為二水石膏為止。轉(zhuǎn)化為二水石膏為止。 ：與水拌合后與水拌合后10 min即開始失去塑性，即開始失去塑性， 30 min內(nèi)完全失去可塑性而產(chǎn)生強度。內(nèi)完全失去可塑性而產(chǎn)生強度。在室內(nèi)自然干燥

8、狀態(tài)在室內(nèi)自然干燥狀態(tài)下約下約一周可完全硬化一周可完全硬化。由于初凝時間較短，為方便施工。由于初凝時間較短，為方便施工常摻加適量緩凝劑；常摻加適量緩凝劑；：一般膠凝材料硬化時往往產(chǎn)生一般膠凝材料硬化時往往產(chǎn)生收縮，石膏硬化時體積膨脹約收縮，石膏硬化時體積膨脹約0. 5 1%，利用此性能塑，利用此性能塑制的建筑裝飾材料，其形體飽滿密實、尺寸準(zhǔn)確，表面制的建筑裝飾材料，其形體飽滿密實、尺寸準(zhǔn)確，表面光滑細(xì)膩，且干燥不產(chǎn)生開裂；光滑細(xì)膩，且干燥不產(chǎn)生開裂；：為了獲得良好的流動性，為了獲得良好的流動性，實際用水量（實際用水量（6080%）比理論需水量（）比理論需水量（18.6%）大得多，）大得多，多余

9、的水分蒸發(fā)后導(dǎo)致硬化體孔隙率高達多余的水分蒸發(fā)后導(dǎo)致硬化體孔隙率高達4060%。： 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時或遇火后會脫出或遇火后會脫出21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具有良好的防火效果。蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具有良好的防火效果。 由于硬化石膏的強度來自于晶體粒子間的粘結(jié)力，遇水由于硬化石膏的強度來自于晶體粒子間的粘結(jié)力，遇水后粒子間連接點的粘結(jié)力可能被削弱。部分二水石膏溶解而后粒子間連接點的粘結(jié)力可能被削弱。部分二水石膏溶解而產(chǎn)生局部潰散

10、，所以建筑石膏硬化體的耐水性較差。產(chǎn)生局部潰散，所以建筑石膏硬化體的耐水性較差。：表面光滑飽滿，顏色潔白，具有良好表面光滑飽滿，顏色潔白，具有良好的裝飾性。微孔結(jié)構(gòu)使其脆性有所改善，且其硬度較低，便的裝飾性。微孔結(jié)構(gòu)使其脆性有所改善，且其硬度較低，便于加工。于加工。四、建筑石膏的技術(shù)要求四、建筑石膏的技術(shù)要求建筑石膏的技術(shù)要求主要有建筑石膏的技術(shù)要求主要有強度、細(xì)度和凝結(jié)強度、細(xì)度和凝結(jié)時間時間，并據(jù)此劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。，并據(jù)此劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。具體要求見下表（表中強度為具體要求見下表（表中強度為2h2h的強度值）的強度值）建筑石膏等級標(biāo)準(zhǔn)（建筑石膏等級標(biāo)準(zhǔn)（GB977

11、6-1988） 水玻璃是一種堿金屬硅酸鹽。水玻璃是一種堿金屬硅酸鹽。最常用的是硅酸鈉水玻璃最常用的是硅酸鈉水玻璃(Na2OnSiO2)，還有硅酸鉀水玻璃，還有硅酸鉀水玻璃(K2OnSiO2)。第三節(jié) 水玻璃（泡花堿）一、水玻璃的生產(chǎn)二、水玻璃的硬化三、水玻璃的模數(shù)四、水玻璃的性質(zhì)五、水玻璃的應(yīng)用1.原料：磨細(xì)石英砂與碳酸鈉原料：磨細(xì)石英砂與碳酸鈉第三節(jié) 水玻璃（泡花堿）一、水玻璃的生產(chǎn)一、水玻璃的生產(chǎn)所制成的為固體水玻璃。固體水玻璃裝進蒸壓釜內(nèi)，通入水蒸汽加熱使其溶解，可制成液體水玻璃。1.過程二、水玻璃的硬化無定形硅膠，逐漸干燥而硬化。2.特點硬化速度很慢。為加速其硬化，常加入促硬劑氟硅酸鈉

12、Na2SiF6(水玻璃用量的1215%)。第三節(jié)第三節(jié) 水玻璃（泡花堿）水玻璃（泡花堿）二、水玻璃的硬化二、水玻璃的硬化第三節(jié) 水玻璃（泡花堿）Na2OnSiO2式中的式中的n為水玻璃的模數(shù)。為水玻璃的模數(shù)。n值大，水玻璃的粘度大、難溶于水，但粘結(jié)力強、易硬化，值大，水玻璃的粘度大、難溶于水，但粘結(jié)力強、易硬化，收縮也大。收縮也大。建筑工程中常用水玻璃的模數(shù)為建筑工程中常用水玻璃的模數(shù)為2.52.8。三、水玻璃的模數(shù)三、水玻璃的模數(shù)第三節(jié) 水玻璃（泡花堿）1.粘結(jié)強度高粘結(jié)強度高 硅酸凝膠具有較強的粘結(jié)力，且有阻塞毛細(xì)孔隙防止?jié)B透硅酸凝膠具有較強的粘結(jié)力，且有阻塞毛細(xì)孔隙防止?jié)B透的作用。的作用

13、。2.耐熱性好耐熱性好硅酸凝膠在高溫下更加干燥，強度不會降低，反會提高。硅酸凝膠在高溫下更加干燥，強度不會降低，反會提高。3.耐酸性好耐酸性好但氫氟酸、過熱但氫氟酸、過熱(300以上以上)磷酸、高級脂肪酸、油酸除外。磷酸、高級脂肪酸、油酸除外。4.耐堿性、耐水性差耐堿性、耐水性差1）水玻璃即使加了促硬劑也不能完全分解，未分解的水玻）水玻璃即使加了促硬劑也不能完全分解，未分解的水玻璃易溶于堿和水；璃易溶于堿和水；2）水玻璃硬化后的產(chǎn)物中）水玻璃硬化后的產(chǎn)物中Na2CO3及及NaF易溶于水，從而形易溶于水，從而形成孔隙；成孔隙；3）硅膠呈弱酸性，不耐堿。）硅膠呈弱酸性，不耐堿。第三節(jié)第三節(jié) 水玻璃

14、（泡花堿）水玻璃（泡花堿）四、水玻璃的性質(zhì)四、水玻璃的性質(zhì)1.加入二種或多種礬配制快凝防水劑；加入二種或多種礬配制快凝防水劑；2.配制耐熱砂漿、耐熱混凝土或耐酸砂漿、耐酸混凝土；配制耐熱砂漿、耐熱混凝土或耐酸砂漿、耐酸混凝土；3.涂刷建筑材料表面涂刷建筑材料表面,可提高材料的抗?jié)B和抗風(fēng)化能力；可提高材料的抗?jié)B和抗風(fēng)化能力；4.加固地基加固地基,提高地基的承載力和不透水性。提高地基的承載力和不透水性。第三節(jié)第三節(jié) 水玻璃（泡花堿）水玻璃（泡花堿）五、水玻璃的作用五、水玻璃的作用 菱苦土又稱鎂質(zhì)膠凝材料或氯氧鎂水泥，主要成分是氧化鎂（MgO），是一種白色或淺黃色粉末，密度為3.-3.4g/cm3、

15、堆積密度800-900kg/m3。 凝結(jié)硬化很慢，強度低。在使用過程中，常用氯化鎂的水溶液拌合，用量為55%-60%，初凝時間可縮短到30-60min，1天的強度可達最高強度的60%-80%，7天達最高強度（40-70MPa）。 硬化后的體積密度為1000-1100kg/m3，屬于輕質(zhì)高強材料。1、快高小低略膨脹好；、快高小低略膨脹好；2、無機膠凝材料；有機膠凝材料；、無機膠凝材料；有機膠凝材料； 氣硬性膠凝材料；水硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料；水硬性膠凝材料3、-CaSO41/2H2O（型半水石膏）；型半水石膏）； - CaSO41/2H2O（型半水石膏）；型半水石膏）；4、消除過火石灰等有害

16、成分的影響。、消除過火石灰等有害成分的影響。1、建筑石膏具有以下特性：凝結(jié)硬化、孔隙率、建筑石膏具有以下特性：凝結(jié)硬化、孔隙率、表觀密度，強度凝結(jié)硬化時體積、防火性能等。表觀密度，強度凝結(jié)硬化時體積、防火性能等。2、膠凝材料按照化學(xué)成分分為、膠凝材料按照化學(xué)成分分為 和和 兩類。兩類。 無機膠凝材料按照硬化條件不同分為無機膠凝材料按照硬化條件不同分為 和和 兩類。兩類。3、建筑石膏的化學(xué)成分是、建筑石膏的化學(xué)成分是 ，高強石膏的化學(xué)成分為，高強石膏的化學(xué)成分為 。4、石灰在使用前陳伏的目的是、石灰在使用前陳伏的目的是 。練習(xí)題練習(xí)題1、石灰膏應(yīng)在儲灰池中存放、石灰膏應(yīng)在儲灰池中存放 天以上才可使用。天以上才可使用。 A、3 B、7 C、14 D、282、石灰硬化的理想條件是、石灰硬化的理想條件是 環(huán)境。環(huán)境。 A、自然、自然 B、干燥、干燥 C、潮濕、潮濕 D、水中、水中3、建筑石膏制品的主要缺點是、建筑石膏制品的主要缺點是 。A、保水性差、保水性差 B、耐水性差、耐水性差 C、耐火性差、耐火性差 D、自重大、自重大4、建筑石膏成型性好是因為其硬化時、建筑石膏成型性好是因為其硬化時 。A、體積不變、體積不變 B、體積微脹、體積微脹 C、體積微縮、體積微縮 D、體積膨脹、體積膨脹1、C；2、B；3、B；4、B；1 、石膏漿體的水化、凝結(jié)和硬化實際上是碳化作用。、石膏漿