氣硬性膠凝材料的檢測與應用

1、2.2.氣硬性膠凝材料的檢測與應用氣硬性膠凝材料的檢測與應用知識點知識點 能正確分析氣硬性膠凝材料（石灰、石膏、水玻璃和鎂質(zhì)膠凝材料）和水硬性膠凝材料（水泥）的異同點； 理解石灰、石膏的水化（熟化）、凝結(jié)與硬化的規(guī)律； 掌握石灰、石膏的技術(shù)性質(zhì)和用途。了解水玻璃和鎂質(zhì)膠凝材料的應用。膠凝材料的定義和分類膠凝材料的定義和分類膠凝材料的定義膠凝材料的定義 凡在一定條件下，經(jīng)過一系列的物理和化學變化，凡在一定條件下，經(jīng)過一系列的物理和化學變化，能夠產(chǎn)生凝結(jié)硬化，將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來，能夠產(chǎn)生凝結(jié)硬化，將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來，形成為一個整體的材料。形成為一個整體的材料。膠凝材料的分類膠凝材料的分

2、類如瀝青、聚合物等如瀝青、聚合物等膠凝材料膠凝材料無機膠凝材料無機膠凝材料有機膠凝材料有機膠凝材料氣硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料水硬性膠凝材料如：石灰、石如：石灰、石膏、水玻璃等膏、水玻璃等通稱為通稱為“水水 泥泥”無機膠凝材料無機膠凝材料氣硬性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)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、石硬化，而不能在水中硬化的膠凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、鎂質(zhì)膠凝材料等。膏、水玻璃、鎂質(zhì)膠凝材料等。水硬性膠凝材料水硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，不僅能在干燥空加水拌合均勻后形成的

3、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)展其強度。通稱為發(fā)展其強度。通稱為“水泥水泥”。判斷題：判斷題：氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)硬化，氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)硬化，而水硬性膠凝材料只能在水中凝結(jié)硬化。而水硬性膠凝材料只能在水中凝結(jié)硬化。既能在空氣中既能在空氣中凝結(jié)硬化，又能凝結(jié)硬化，又能在水中凝結(jié)硬化在水中凝結(jié)硬化2. 1 石石 灰灰一、石灰的生產(chǎn)原材料 生產(chǎn)石灰的原材料包括天然石灰石和化工副產(chǎn)品。主要成分為CaCO3，其次為MgCO3 。生產(chǎn)工藝煅燒 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、

4、正火石灰、過火石灰。 CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3= MgO + CO2 900700生石灰欠火石灰：生石灰燒制過程中，往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因，生石灰中殘留有未燒透的的內(nèi)核，這種石灰稱為“欠火石灰”。過火石灰：由于燒制的溫度過高或時間過長，使得石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，這種石灰稱為“過火石灰”。 過火石灰表面常被粘土雜質(zhì)融化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。二、石灰的分類按化學成分分類（根據(jù)石灰中MgO含量多少，對生石灰和消石灰粉進行分類）按煅燒程度分類（正火、欠火、過火石灰）按生石灰的熟化速度分類（快熟石灰、中熟石

5、灰、慢熟石灰）按CaO+MgO含量分類（優(yōu)等品、一等品、合格品）三、石灰的消化（熟化）熟化的過程熟化的過程 生石灰+水 熟石灰熟化的方式（根據(jù)熟化時加水量不同）熟化的方式（根據(jù)熟化時加水量不同）淋 灰生石灰粉（消石灰粉） 化 灰 熟石灰膏熟化過程的特點熟化過程的特點放出大量的熱；體積膨脹1 2.5倍。熟化過程的注意事項熟化過程的注意事項 熟石灰在使用前必須陳伏15d以上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化灰將生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰乳石灰膏要在水中放置兩

6、周以上，以消除過火石灰的危害，此過程即為“陳伏”。儲灰坑儲灰坑經(jīng)篩網(wǎng)“陳伏”時表面要有一層水，防止石灰被碳化。四、石灰的硬化 硬化：硬化：塑性體固體，產(chǎn)生膠結(jié)力 機理：機理：石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面三個同時進行的過程來完成的：干燥干燥砌體吸水、空氣蒸發(fā)。結(jié)晶結(jié)晶Ca(OH)2晶體的析出：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶，晶體互相交叉連生，從而提高強度。碳化碳化碳化生成CaCO3：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結(jié)晶，釋出水分并被蒸發(fā)，晶體互相交叉連生，從而提高強度。 碳化作用實際是二氧化碳與水形成碳酸，然后與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣。所以這個作用不能在沒有水分的全干狀

7、態(tài)下進行 。OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(碳化這三個過程都需要在空氣中才能進行，所以石灰是氣硬性膠凝材料。結(jié)晶和碳化兩個過程同時進行，但極為緩慢。碳化過程長時間只限于表面，結(jié)晶過程主要在內(nèi)部發(fā)生。 原因：原因：空氣中CO2含量稀薄，使碳化反應進展緩慢，同時表面的石灰漿一旦硬化就形成外殼，阻止了CO2的滲入，同時又使內(nèi)部的水分無法析出，影響硬化過程的進行。有效成分CaO+MgO含量未消化殘渣含量(5mm圓孔篩余）生石灰的技術(shù)要求欠火程度產(chǎn)漿量有效成分含量游離水含量熟石灰粉的技術(shù)要求體積安定性細度安定性的測試：將一定稠度的石灰漿做成中間厚四周薄的一定直徑的試餅，然后在100

8、105烘干四小時，若無潰散、裂紋、鼓包的現(xiàn)象，則安定性合格。五、石灰的技術(shù)要求石灰的質(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，可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。具體指標見教材P19表2-2。石灰的特性1.可塑性好混合砂漿 ；2.凝結(jié)硬化慢、強度低 主要為失水硬化； 3.硬化后體積收縮大，易開裂加砂、絲麻、紙筋； 4.耐水性差 不宜用于潮濕、水侵環(huán)境 。5.生石灰吸濕性強，保水性好；六、石灰的應用生產(chǎn)硅酸鹽制品生產(chǎn)硅酸鹽制品蒸壓灰砂磚蒸壓灰砂磚蒸壓加氣砼砌塊蒸壓加氣砼砌塊加固含水的軟土地基加固含水的軟土地基灰灰土土樁樁制造靜態(tài)破碎劑制造靜態(tài)破碎劑七、石灰的儲存

9、生石灰儲存時間不宜過長，一般不超過一個月。作到“隨到隨化”。不得與易燃、易爆等危險液體物品混合存放和混合運輸。熟石灰在使用前必須陳伏15d以上，以防止過火石灰對建筑物產(chǎn)生的危害。2. 2 石 膏一、石膏膠凝材料的生產(chǎn) 石膏膠凝材料的生產(chǎn)通常是把二水石膏在一定的溫度和壓力下，石膏膠凝材料的生產(chǎn)通常是把二水石膏在一定的溫度和壓力下，經(jīng)過煅燒、脫水，再經(jīng)磨細而成。經(jīng)過煅燒、脫水，再經(jīng)磨細而成。 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：所示：二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4

10、 CaSO4 107170加熱、脫水125 0.13MPa壓蒸條件下170200加熱、脫水400750800型建筑石膏型高強石膏可溶性石膏不溶性石膏高溫煅燒石膏在常溫下不存在在建筑工程中常用建筑石膏；高強石膏用于生產(chǎn)建筑石膏制品。在建筑工程中常用建筑石膏；高強石膏用于生產(chǎn)建筑石膏制品。1540MPa -半水石膏(熟石膏)和-半水石膏(高強石膏)在宏觀性能上的差別，主要是由于亞微觀上即晶粒的型態(tài)、大小以及聚集狀態(tài)等方面的差別。 型與型與型半水石膏區(qū)別型半水石膏區(qū)別結(jié)晶度較差，常為細小結(jié)晶度較差，常為細小的纖維狀或片狀聚集體，的纖維狀或片狀聚集體，內(nèi)比表面積較大。內(nèi)比表面積較大。結(jié)晶比較完整，常呈

11、短柱結(jié)晶比較完整，常呈短柱狀，晶粒較粗大，聚集體狀，晶粒較粗大，聚集體的內(nèi)比表面積較小，致密，的內(nèi)比表面積較小，致密，有一定的結(jié)晶形狀。有一定的結(jié)晶形狀。強度：強度：510MPa-半水石膏水化速度較快，半水石膏水化速度較快，水化熱高，需水量大水化熱高，需水量大強度：強度：10MPa二、建筑石膏的凝結(jié)硬化建筑石膏加水后，與水發(fā)生的化學反應如下： CaSO40.5H2O + 1.5 H2O = CaSO42H2O建筑石膏的凝結(jié)硬化過程可以表示如下：建筑石膏凝結(jié)過程，是一個溶解、反應、沉淀、結(jié)晶的過程；硬化過程則是二水石膏晶體之間，結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成過程。晶體之間互相交叉連生，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；隨著反應的

12、繼續(xù)進行，結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)逐漸密實，從而使石膏晶體逐漸硬化。建筑石膏+水漿 體凝 結(jié)硬 化l半水石膏的溶解半水石膏的溶解溶液過飽和溶液過飽和二水石膏晶體的二水石膏晶體的析出；析出； l漿體水分的蒸發(fā)和晶體的生成漿體水分的蒸發(fā)和晶體的生成漿體變稠失去塑漿體變稠失去塑性性石膏凝結(jié)；石膏凝結(jié)； l晶體連生、搭接，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)晶體連生、搭接，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)逐漸產(chǎn)生強逐漸產(chǎn)生強度。度。 溶解溶解析晶析晶晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)強度強度 l水水結(jié)晶水、蒸發(fā)結(jié)晶水、蒸發(fā)石膏硬化體水化初期：二水石膏晶體較少水化初期：二水石膏晶體較少隨著水化反應進行二水石膏晶體量隨著水化反應進行二水石膏晶體量石膏硬化體中晶體堆積體石膏

13、硬化體中晶體堆積體二、建筑石膏的凝結(jié)硬化 圖 型半水石膏漿體強度的發(fā)展過程第一階段第一階段 5min以前，漿以前，漿體的塑性強度很低，且體的塑性強度很低，且增長很慢；增長很慢；第二階段第二階段 5min30min，強度迅速增大，并發(fā)展強度迅速增大，并發(fā)展到最大值；到最大值；最后最后如果硬化漿體在潮如果硬化漿體在潮濕條件下養(yǎng)護，則強度濕條件下養(yǎng)護，則強度逐漸有所下降。逐漸有所下降。半水石膏在空氣中，也會吸收空氣中的水分子水化成二水石膏晶體。石膏顆粒表面分子首先水化顆粒表面二水石膏晶體不斷增多半水石膏全部水化成二水石膏 所以，石膏膠凝材料運輸、儲存中，必須防潮、所以，石膏膠凝材料運輸、儲存中，必須

14、防潮、防水，以免失效！防水，以免失效！三、建筑石膏的技術(shù)要求建筑石膏的質(zhì)量等級 建筑石膏按其細度、強度、凝結(jié)時間等指標，劃分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個等級。具體指標見下表：等級等級3.02.01.6強度強度抗折強度抗折強度6.04.03.0抗壓強度抗壓強度3.02.01.6細度（細度（0.2mm方孔篩篩余方孔篩篩余）10凝結(jié)時間凝結(jié)時間初凝不早于初凝不早于3min，終凝不遲于，終凝不遲于30min四、建筑石膏的特性凝結(jié)硬化速度快加緩凝劑； 硬化制品的孔隙率大、重量輕，強度低加筋、覆面； 導熱率小、保溫、吸聲性好，具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性（“呼吸”功能）；凝結(jié)硬化時體積微膨脹制品密實、表面光滑細膩

15、； 防火性好高溫結(jié)晶水脫出； 耐水、抗凍性差防水劑、鋁箔覆面改性。 五、建筑石膏的應用室內(nèi)抹灰與粉刷 石膏砂漿及粉刷石膏。因為石膏表面堅硬、光滑細膩、不起灰，便于再裝飾。生產(chǎn)建筑石膏制品石膏板、石膏砌塊、制作建筑雕塑和模型 。石膏板質(zhì)輕、保溫隔熱、吸聲防火、尺寸穩(wěn)定、便于施工。廣泛用于高層建筑和大跨度建筑隔墻。生產(chǎn)水泥時作為緩凝劑加入水泥中。五、建筑石膏的應用 吊頂?shù)蹴?隔墻隔墻 貼面墻貼面墻 石石膏膏浮浮雕雕壁壁畫畫2. 3 水 玻 璃一、水玻璃的組成及生產(chǎn)水玻璃俗稱泡花堿，是一種氣硬性膠凝材料。在耐酸工程和耐熱工程中常用來配制水玻璃膠泥、水玻璃砂漿及水玻璃混凝土；也可單獨使用水玻璃或以水玻

16、璃為主要原料配制涂料。水玻璃（R2O nSiO2 ）是一種水溶性硅酸鹽。模數(shù)值愈大，或濃度（或密度）愈大，則粘度愈大、粘結(jié)力與強度及耐酸、耐熱性愈高，但也愈難溶于水中 。建筑工程中常用水玻璃的模數(shù)為2.52.8。水玻璃的生產(chǎn)方法： 濕法：濕法：將磨細的將磨細的石英砂石英砂和和氫氧化鈉氫氧化鈉水溶液，在水溶液，在壓蒸鍋壓蒸鍋內(nèi)用內(nèi)用（0.20.3MPa）蒸氣加熱溶解而制成）蒸氣加熱溶解而制成水玻璃溶液水玻璃溶液。 干法：干法：將將石英砂石英砂和和純堿純堿按比例磨細拌勻，在熔爐內(nèi)于按比例磨細拌勻，在熔爐內(nèi)于13001400溫度下熔融冷卻后形成固體水玻璃，再將它裝進溫度下熔融冷卻后形成固體水玻璃，再

17、將它裝進0.30.8MPa蒸壓釜內(nèi)加熱溶解成為液體水玻璃。蒸壓釜內(nèi)加熱溶解成為液體水玻璃。 Na2CO3+ n SiO2 13001400C Na2O nSiO2+ CO2二、水玻璃的硬化水玻璃在空氣中與二氧化碳反應，生成無定形的二氧化硅凝膠（硅酸凝膠），凝膠脫水轉(zhuǎn)變成二氧化硅而硬化（自然硬化）。 Na2O n SiO2+ CO2+ m H2O Na2CO3+ n SiO2 mH2O為加快水玻璃的硬化速度，使用時常加氟硅酸鈉促硬劑。加入氟硅酸鈉后，初凝時間可縮短至3060min。 2（Na2O n SiO2）+ Na2SiF6+ mH2O 6 NaF+（2 n+1）SiO2 m H2O三、水玻

18、璃的性質(zhì) 粘結(jié)力強、強度較高-水玻璃在硬化后，其主要成分為二氧化硅凝膠和氧化硅，因而具有較高的黏結(jié)力和強度。耐酸性好-由于水玻璃硬化后的主要成分為二氧化硅，它可以抵抗除氫氟酸、過熱磷酸以外的幾乎所有的無機和有機酸。耐熱性好-硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強度下降不大。耐堿性、耐水性差-水玻璃在加入氟硅酸鈉后仍不能完全硬化，仍然有一定量的水玻璃。由于SiO2和Na2OnSiO2均可以溶于堿，且Na2OnSiO2可溶于水，所以水玻璃硬化后不耐堿、不耐水。四、水玻璃的應用涂刷材料表面，提高材料的抗風化能力加固土壤配制速凝防水劑配制粘結(jié)劑，修補磚墻裂縫配制耐熱、耐酸砂漿和混凝土2.補充 鎂質(zhì)膠

19、凝材料一、鎂質(zhì)膠凝材料的生產(chǎn)鎂質(zhì)膠凝材料是將菱鎂礦或白云石經(jīng)煅燒、磨細而制成。煅燒的菱苦土為白色或淺黃色粉末?？列园自剖癁榘咨勰?0085032CMgCOMgOCO 二、菱苦土的水化硬化Mg(OH)2結(jié)構(gòu)疏松，膠凝性差；一般采用氯化鎂溶液來拌和，拌和后凝結(jié)速度快，硬化強度高。三、菱苦土的應用地板：保溫性，無噪聲，耐磨，是民用建筑和紡織車間的地板材料；內(nèi)墻、天花板和隔墻；一般用于機械設備的 包裝構(gòu)件，可節(jié)約大量的木材；耐水性差，不宜使用于易受潮的部位。菱苦土地板苦土瓦包裝板本節(jié)小結(jié)膠凝材料的定義和分類；石灰、石膏都是氣硬性膠凝材料，在現(xiàn)代建筑中的應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。石灰的強度很低，主要來源于Ca（OH）2的結(jié)晶和碳化。