建筑材料第二章.

1、第第二二章章 氣硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料 膠凝材料的定義和分類膠凝材料的定義膠凝材料的定義 經(jīng)過一系列的物理和化學(xué)變化，能夠產(chǎn)生凝結(jié)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，形成為一個整硬化，將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來，形成為一個整體的材料。體的材料。膠凝材料的分類膠凝材料的分類如瀝青、聚合物等膠凝材料無機(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、水玻璃等通稱為“水 泥” 二、分類二、分類 分類分類 特點(diǎn)特點(diǎn) 代表材料代表材料氣硬性膠凝材氣硬性膠凝材料料水硬性膠凝材水硬性膠凝材料料學(xué)習(xí)內(nèi)容 石石 膏膏石石 灰灰 水玻璃水玻璃 主要主要幾種氣凝

2、材料特性、技術(shù)性質(zhì)要求幾種氣凝材料特性、技術(shù)性質(zhì)要求和應(yīng)用和應(yīng)用 學(xué)習(xí)要求 了解上述幾種膠凝材料的特性與用途了解上述幾種膠凝材料的特性與用途第一節(jié)第一節(jié) 石石 膏膏紙面石膏板紙面石膏板壁花壁花天花板裝飾花天花板裝飾花裝飾石膏制品裝飾石膏制品梁梁 托托線條拐角、線條線條拐角、線條藝術(shù)鏡框藝術(shù)鏡框羅馬柱羅馬柱石膏石膏膠凝材料的生產(chǎn)通常是把二水膠凝材料的生產(chǎn)通常是把二水石膏在一定的溫度和壓力下，經(jīng)過石膏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。煅燒、脫水，再經(jīng)磨細(xì)而成。 在在不同的煅燒溫度下，得到的產(chǎn)品不同的煅燒溫度下，得到的產(chǎn)品是不同的。具體過程如下所示：是不同的。具體過程如下所示：一、

3、石膏膠凝材料的生產(chǎn)一、石膏膠凝材料的生產(chǎn)二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加熱、脫水125 0.13MPa蒸壓鍋170360加熱、脫水400750800型建筑石膏型高強(qiáng)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(qiáng)石膏用于在建筑工程中常用建筑石膏；高強(qiáng)石膏用于生產(chǎn)建筑石膏制品生產(chǎn)建筑石膏制品。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(xué)反應(yīng)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+水漿 體

4、凝 結(jié)硬 化 建筑石膏凝結(jié)過程，是一個溶解、反應(yīng)、沉淀、結(jié)晶的過程； 隨著水化的不斷進(jìn)行，生成的二水石膏膠體微粒不斷增多，這些微粒比原先更加細(xì)小，比表面積很大，吸附著很多的水分；同時漿體中的自由水分由于水化和蒸發(fā)而不斷減少，漿體的稠度不斷增加，膠體微粒間的黏結(jié)逐步增強(qiáng)，顆粒間產(chǎn)生摩擦力和黏結(jié)力，使?jié){體逐漸失去可塑性，即漿體逐漸產(chǎn)生凝結(jié)。繼續(xù)水化，膠體轉(zhuǎn)變成晶體。二、建筑石膏的凝結(jié)硬化晶體顆粒逐漸長大，使?jié){體完全失去可塑性，產(chǎn)生強(qiáng)度，即漿體產(chǎn)生了硬化。這一過程不斷進(jìn)行，直至漿體完全干燥，強(qiáng)度不在增加，此時漿體已硬化人造成石材。建筑石膏凝結(jié)硬化過程最顯著的特點(diǎn)建筑石膏凝結(jié)硬化過程最顯著的特點(diǎn)1速度

5、快速度快 水化過程一般為712min，整個凝結(jié)硬化過程只需2030min。 2體積微膨脹體積微膨脹 建筑石膏凝結(jié)硬化過程產(chǎn)生約0.1%左右的體積膨脹。這是其它膠凝材料所不具有的特性.漿體的凝結(jié)硬化過程是一個連續(xù)進(jìn)行的過程。從加水開始拌合直到漿體開始失去可塑性的過程稱為漿體的初凝，對應(yīng)的時間稱為初凝時間；從加水拌合開始直到漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的過程稱為漿體的硬化，對應(yīng)的時間稱為終凝時間。建筑石膏凝結(jié)硬化過程最顯著的特點(diǎn)建筑石膏凝結(jié)硬化過程最顯著的特點(diǎn)三、建筑石膏的技術(shù)要求 建筑石膏的質(zhì)量等級建筑石膏的質(zhì)量等級 建筑建筑石膏按其細(xì)度、強(qiáng)度、凝結(jié)時間等指標(biāo)，石膏按其細(xì)度、強(qiáng)度、凝結(jié)時間

6、等指標(biāo)，劃分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個等級。具劃分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個等級。具體指標(biāo)見下表：體指標(biāo)見下表：技術(shù)指標(biāo)名稱技術(shù)指標(biāo)名稱優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品強(qiáng)度強(qiáng)度抗折強(qiáng)度抗折強(qiáng)度2.52.11.8抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度4.93.92.9細(xì)度（細(xì)度（0.2mm方孔篩篩余方孔篩篩余%）5.010.015.0凝結(jié)時間凝結(jié)時間初凝不早于初凝不早于6min，終凝不遲，終凝不遲于于30min四、石膏的性質(zhì)與應(yīng)用1. 1. 石膏的性質(zhì)石膏的性質(zhì)（1）凝結(jié)硬化快 建筑石膏加水拌合后10min內(nèi)便失去塑性而初凝，30min內(nèi)即終凝硬化，并產(chǎn)生強(qiáng)度。（2）強(qiáng)度較高 建筑石膏的強(qiáng)度發(fā)展快，一般7h即

7、可達(dá)最大值?？箟簭?qiáng)度約為812MPa。（3）體積微膨脹 建筑石膏凝結(jié)硬化過程的體積微膨脹特性，使得石膏制品表面光滑、體形飽滿，特別適用于刷面。（4）色白可加彩色 建筑石膏顏色潔白，雜質(zhì)含量越少，顏色越白?？杉尤敫鞣N顏料調(diào)制成彩色石膏制品，且保色性好。 （5）保溫性能好 由于石膏制品生產(chǎn)時加入過量的水，蒸發(fā)后形成大量內(nèi)部毛細(xì)孔，孔隙率達(dá)50%60%，表觀密度小（8001000kg/m3），導(dǎo)熱系數(shù)小，故具有良好保溫絕熱性能，常作保溫材料，并具有一定的吸聲效果。 （6）耐水性差,但具有一定的調(diào)濕功能 建筑石膏制品的軟化系數(shù)只有0.20.3，不耐水。但由于毛細(xì)孔隙較多，比表面積大，當(dāng)空氣過于潮濕時能

8、吸收水分；而當(dāng)空氣過于干燥時則能釋放出水分，從而調(diào)節(jié)空氣中的相對濕度。（7）防火性好 建筑石膏制品的導(dǎo)熱系數(shù)小，傳熱慢，比熱又大，更重要的是二水石膏遇火脫水，產(chǎn)生的水蒸汽能有效阻止火勢蔓延，起到防火作用。但脫水后制品強(qiáng)度要下降。 五五. . 建筑石膏的應(yīng)用建筑石膏的應(yīng)用（1）室內(nèi)抹灰及粉刷 抹灰：指的是以建筑石膏為膠凝材料，加入水和砂子配成石膏砂漿，作為內(nèi)墻面抹平用。由于不耐水，故不宜在外墻使用。 粉刷：指的是建筑石膏加水和適量外加劑，調(diào)制成涂料，涂刷裝修內(nèi)墻面，它具有表面堅(jiān)硬,光滑細(xì)膩 ,粘結(jié)力強(qiáng)、不裂、不起鼓、防火、保溫、調(diào)濕、施工方便，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工?？捎糜谵k公樓、住宅樓等的墻面、頂棚

9、等。 （2）建筑裝飾制品 以雜質(zhì)含量少的建筑石膏加入少量纖維增強(qiáng)材料和建筑膠水等制作成各種裝飾制品。也可制成彩色制品。 （3）石膏板 這是土木工程中使用量最大的一類板材。包括石膏裝飾板、空心石膏板、蜂窩板等，作為裝飾吊頂、隔板或保溫、隔聲、防火等使用。（4）其他用途 建筑石膏可作為生產(chǎn)某些硅酸鹽制品時的增強(qiáng)劑，如粉煤灰磚、爐渣制品等；也可用作油漆或粘貼墻紙等的基層找平。建筑石膏在運(yùn)輸和儲存時要注意防潮，儲存期一般建筑石膏在運(yùn)輸和儲存時要注意防潮，儲存期一般不宜超過不宜超過3 3個月，否則將使石膏制品的質(zhì)量下降。個月，否則將使石膏制品的質(zhì)量下降。例題：為什么說石膏是有發(fā)展前途的建材？答案：石膏的

10、主要優(yōu)點(diǎn)是原料豐富、生產(chǎn)能耗低、不污染環(huán)境等，作為一種綠色建材已大量用于室內(nèi)的空間分隔和裝飾；建筑石膏硬化時體積略有膨脹，這一性能使得石膏制品表明光滑細(xì)膩線條清晰，具有很好的裝飾藝術(shù)效果；建筑石膏還具有隔熱、保溫、不燃、不蛀、隔聲、可鋸、可釘、污染小等良好性能，所以石膏是很有發(fā)展前途的建材。第二節(jié)第二節(jié) 石灰石灰原原 料料 含含碳酸鈣為主碳酸鈣為主的天然原料。的天然原料。貝殼貝殼石灰石石灰石白云石白云石白堊白堊石灰吟千錘萬鑿出深山， 烈火焚燒若等閑。 粉骨碎身渾不怕， 要留清白在人間。 土窯 公元前8世紀(jì)古希臘人已用于建筑，中國也在公元前7世紀(jì)開始使用石灰。 唐山三豐集團(tuán)唐山三豐集團(tuán)2003年

11、年10月建成投產(chǎn)月建成投產(chǎn)4140m3氣燒石灰豎窯氣燒石灰豎窯 石灰石灰是一種氣硬性膠凝材料，它是將碳酸鈣為主要成分的材料（主要為石灰石）經(jīng)過9001300的高溫煅燒，盡可能的分解與排出CO2，得到以CaO主要成份的生石灰，它是一種多孔結(jié)構(gòu)材料。一、石灰的原料及生產(chǎn)23COCaOCaCO1. 石灰的原料與生產(chǎn) 石灰在燒制過程中由于尺寸過大，或窯內(nèi)溫度不均等原因，便得石灰中含有未燒透的內(nèi)核，稱為“欠火石灰欠火石灰”。另一種情況是過火而形成的“過火石灰過火石灰”。石灰的分類：（1）根據(jù)成品加工方法的不同，分為：塊狀生石灰，生石灰粉，消石灰（熟石灰），石灰漿。（2）按氧化鎂的含量分按氧化鎂含量劃分為

12、鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰兩類 石灰種類石灰種類生石灰生石灰生石灰粉生石灰粉消石灰粉消石灰粉鈣質(zhì)石灰鈣質(zhì)石灰554鎂質(zhì)石灰鎂質(zhì)石灰554二、石灰的熟化與硬化過程（1）石灰的熟化）石灰的熟化malkgOHCaOHCaO/9 .64)(22石灰的消化過程有兩個特點(diǎn)：水化反應(yīng)進(jìn)行速度快，放熱量大；消化時體積急劇膨脹。 為降低“過火石灰”危害，石灰消化后，應(yīng)將其在水中繼續(xù)“陳伏”15d以上。 將塊狀生石灰研磨成粉狀，得到的磨細(xì)生石灰在適宜的水灰比 和消化溫度下，可控制其體積膨脹。還可提高“過火石灰”的利用率。 注意：生產(chǎn)時，由于火候或溫度控制不均，常會含有欠火石灰或過火石灰。欠火石灰中含有未分解的碳酸鈣內(nèi)核，

13、外部為正常煅燒的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不會帶來危害；過火石灰的結(jié)構(gòu)致密，孔隙率小，體積密度大，并且晶粒粗大，表面常被熔融的黏土雜質(zhì)形成的玻璃物質(zhì)所包覆，與水作用的速度很慢，須數(shù)天甚至數(shù)年，對石灰的使用極為不利。常采用的去除方法是在熟化過程中，利用篩網(wǎng)除掉較大尺寸過火石灰顆粒，而較小的過火石灰顆粒在儲灰坑中至少存放二周以上，使其充分熟化，此即所謂的“陳伏”。陳伏時為防止石灰炭化，石灰膏的表面須保存有一層水。 結(jié)晶 結(jié)晶作用：指的是石灰漿中多余水分蒸發(fā)或被砌體吸收，使Ca（OH）2以晶體形態(tài)析出，石灰漿體逐漸失去塑性，并凝結(jié)硬化產(chǎn)生強(qiáng)度的過程。碳化 該反應(yīng)必須有水分存在時才能進(jìn)行，且僅限

14、于表面，反應(yīng)速度緩慢。OHnCaCOOnHCOHOCa23222) 1()(碳化（2）石灰的硬化石灰凝結(jié)硬化過程的特點(diǎn)1. 速度慢 水分從內(nèi)部遷移到表層被蒸發(fā)或被吸收的過程本身較慢，若表層Ca（OH）2被碳化，生成的CaCO3在石灰表面形成更加致密的膜層，使水分子和CO2的進(jìn)出更加困難。因此，石灰的凝結(jié)硬化過程極其緩慢，通常需要幾周的時間。加快硬化速度的簡易方法有加強(qiáng)通風(fēng)和提高空氣中CO2的濃度。2. 體積收縮大 容易產(chǎn)生收縮裂縫。 三、石灰的技術(shù)要求與特性1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(biāo)見教材p8

15、2。（1）保水性與可塑性好 Ca（OH）2顆粒極細(xì)，比表面積很大，每一顆粒均吸附一層水膜，使石灰漿具有良好的保水性和塑性。工程中常用來改善水泥砂漿保水性和塑性差的缺陷。（2）凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低 石灰漿凝結(jié)硬化時間一般需要數(shù)周，硬化后的強(qiáng)度一般小于1MPa。如1:3的石灰砂漿強(qiáng)度僅為0.20.5MPa。但通過人工碳化，可使強(qiáng)度大幅度提高。2、熟石灰的特性（3）耐水性差 石灰漿在水中或潮濕環(huán)境中沒有強(qiáng)度，在流水中還會溶解流失。但固化后的石灰制品經(jīng)人工碳化處理后，耐水性大大提高。（4）干燥收縮大 石灰漿體中游離水，特別是吸附水蒸發(fā)，引起硬化時體積收縮、開裂。碳化過程也引起體積收縮。因此，石灰一般不宜

16、單獨(dú)使用，通常摻入砂子、麻刀、紙筋等以減少收縮或提高抗裂能力。1 應(yīng)用（1）石灰乳涂料和抹面（2）石灰混合砂漿（3）石灰土和三合土（4）用于生產(chǎn)硅酸鹽制品四、石灰的應(yīng)用與儲存（1）石灰乳涂料和抹面 石灰乳通常采用石灰漿（膏）加入大量水調(diào)制 成稀漿，用于要求不高的室內(nèi)粉刷。 石灰膏摻入麻刀或紙筋作為墻面抹面材料，也 稱之為黃灰，過去較常用。目前主要采用石灰膏與 水泥、砂或直接與砂配制成混合砂漿或石灰砂漿抹 面。（2）石灰混合砂漿 石灰、水泥和砂按一定比例與水配制成混合砂 漿，用于砌筑和抹面。返回（3）石灰土和三合土 消石灰粉和粘土拌合后稱為石灰土。 石灰土中再加入砂和石屑、爐渣等即為三合土。 由

17、于Ca（OH）2能和粘土中少量的活性SiO2和Al2O3反應(yīng)生成具有水硬性的產(chǎn)物，使密實(shí)度、強(qiáng)度和耐水性得到改善。因此廣泛用于建筑物的基礎(chǔ)和道路墊層。如石灰樁加固地基等。 但是，目前更常用的方法是石灰、粉煤灰和石子混合成“三合土”作為道路墊層，其固結(jié)強(qiáng)度高于粘土（因粉煤灰中活性SiO2和Al2O3的含量高），且利用廢渣。返回例： 既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻可以 用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位？ 解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實(shí)，在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化

18、鋁酸鈣，所以灰土或三合土的強(qiáng)度和耐水性會隨使用時間的延長而逐漸提高，適于在潮濕環(huán)境中使用。 再者，由于石灰的可塑性好，與粘土等拌合后經(jīng)壓實(shí)或夯實(shí)，使灰土或三合土的密實(shí)度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位。（4）用于生產(chǎn)硅酸鹽制品 硅酸鹽制品主要包括粉煤灰混凝土、粉煤灰磚、硅酸鹽砌塊、灰砂磚、加氣混凝土等等。 硅酸鹽制品主要以石英砂、粉煤灰、礦渣、爐渣等為原料，其中的SiO2、Al2O3與石灰在蒸汽養(yǎng)護(hù)或蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等水硬性產(chǎn)物，產(chǎn)生強(qiáng)度。若沒有Ca（OH）2參與反應(yīng)，則強(qiáng)度很低。 生石灰塊和粉料在運(yùn)輸

19、和儲存過程中應(yīng)注意生石灰塊和粉料在運(yùn)輸和儲存過程中應(yīng)注意密封防潮密封防潮，否則吸，否則吸水潮解后與空氣中水潮解后與空氣中CO2CO2作用生成碳酸鈣，使石灰膠結(jié)能力下降。作用生成碳酸鈣，使石灰膠結(jié)能力下降。 參考答案：參考答案：欠火石灰的產(chǎn)漿量較低，質(zhì)量較差；過火石灰的密度較大，表面常被黏土雜質(zhì)溶化時所形成的玻璃釉狀物包覆，因而消解很慢，在工程中過火石灰顆粒往往會在正常石灰硬化后繼續(xù)吸濕消解而發(fā)生體積膨脹，降低石灰品質(zhì)，影響工程質(zhì)量。消除方法有：將石灰經(jīng)陳伏處理后再使用于工程，控制煅燒溫度在10001200之間，巖塊尺寸不宜過大。例題:：欠火石灰、過火石灰對石灰性能有什么影響？如何消除？某住宅室

20、內(nèi)抹灰采用石灰砂漿，交付使用后出現(xiàn)墻面普遍鼓包開裂，試分析其原因。要避免這種情況發(fā)生，應(yīng)采取什么措施？ 原因：這是由于石灰砂漿中含有未熟化的過火石灰引起的，它在石灰使用后才慢慢熟化，此時產(chǎn)生體積膨脹，引起已硬化的石灰鼓包開裂破壞。 措施：要避免這種事故的發(fā)生，應(yīng)將石灰漿在儲灰坑中靜置2周以上，即“陳伏”例題在沒有檢驗(yàn)儀器的條件下，如何采用簡易方法鑒別生石灰的質(zhì)量？ 答：將生石灰加入適量的水，讓其充分水化，若水化產(chǎn)物細(xì)度高，殘?jiān)?，則質(zhì)量好。例題過火石灰膨脹是在石灰使用硬化后，過火石過火石灰膨脹是在石灰使用硬化后，過火石灰開始慢慢熟化，此時的膨脹會引起石灰體灰開始慢慢熟化，此時的膨脹會引起石灰體

21、的開裂破壞。的開裂破壞。 而建筑石膏產(chǎn)生的膨脹是在凝結(jié)硬化過程中，而建筑石膏產(chǎn)生的膨脹是在凝結(jié)硬化過程中，一般膨脹率為一般膨脹率為0.05%0.05%0.15%0.15%。這種微膨脹不。這種微膨脹不但可以避免干縮開裂，還可以消除漿體內(nèi)部但可以避免干縮開裂，還可以消除漿體內(nèi)部的應(yīng)力集中，使其硬化后有著良好的可加工的應(yīng)力集中，使其硬化后有著良好的可加工性。性。過火石灰的膨脹對石灰的使用及工程質(zhì)量十分不利，而建筑石膏體積膨脹后卻是石膏的一大優(yōu)點(diǎn)？例題灰砂磚灰砂磚2 儲存（1）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”。（2）不得與易燃、易爆等危險液體物品混合存放和混合運(yùn)輸。避免受潮：以防