C31-無機(jī)膠凝材料-石灰石膏水玻璃菱苦土課件

第三章無機(jī)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(qiáng)度的材料。膠凝材料在建筑工程中，將散粒材料（如砂子、石子）或塊狀材料（如磚或石塊）粘合為一個整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料有機(jī)膠凝材料（樹脂、瀝青等）無機(jī)膠凝材料水硬性（水泥）氣硬性（石灰、石膏、水玻璃）二者有何區(qū)別？？？膠凝材料的分類第&頁5石灰在中國古代建筑中的應(yīng)用《漢書》云：“秦為馳道于天下，東窮燕齊，南極吳楚，江湖之上，瀕海之觀畢至。”當(dāng)石灰出現(xiàn)后,人們就普遍采用“石灰面”地坪和涂墻,使室內(nèi)的陰暗潮濕狀況得到了改善。秦咸陽宮殿遺址地面,是用豬血、石灰、料姜石拌合抹成,呈暗紅色,表面光滑美觀,具防潮裝飾作用。修筑秦馳(直)道時,多是就地取材,利用當(dāng)?shù)氐狞S粘土加石灰夯筑而成。第&頁61.石灰的制備

CaCO3

900～1100℃CaO＋CO2↑

來源：用石灰石、白云石、白堊、貝殼等碳酸鈣含量高的原料，經(jīng)900～1100℃煅燒而成。石灰石白云質(zhì)石灰石白云質(zhì)石灰石生石灰第&頁7第&頁8⑵根據(jù)石灰中氧化鎂的含量分：鎂質(zhì)石灰（MgO＞5%）

鈣質(zhì)石灰（MgO≤5%）⑶按成品的加工方法分：塊狀生石灰（CaO）磨細(xì)生石灰粉（CaO）消石灰粉（Ca(OH)2）石灰膏（Ca(OH)2、水）第&頁10熟化方法：根據(jù)熟化時加水量的不同，分為兩種方式。1）.熟化為石灰膏將生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰乳儲灰坑經(jīng)篩網(wǎng)2）.熟化為熟石灰粉將生石灰塊分層淋適量的水，使石灰充分熟化，又不會過濕成團(tuán)，此時得到的產(chǎn)品就是熟石灰粉。第&頁12思考：古代的石灰漿經(jīng)檢測強(qiáng)度甚高，有人說古代的石灰質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)在的石灰，此說法對否？原因：

石灰水化后逐漸凝結(jié)硬化，包括干燥結(jié)晶硬化過程和碳化過程；隨著時間的推移，石灰的碳化反應(yīng)較為深入和徹底，表現(xiàn)為強(qiáng)度甚高…第&頁14重讀古詩千錘萬擊出深山，烈火焚燒若等閑。粉身碎骨全不惜，要留清白在人間。石灰石，含雜質(zhì)的碳酸鈣CaCO3CaCO3→CaO（生灰石）

+CO2↑

CaO+H2O→Ca(OH)2（熟石灰）Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O石灰吟（明）于謙第&頁15一等品優(yōu)等品合格品5.石灰的特性石灰的質(zhì)量等級建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO的含量，可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。詳見課本P55/表3－1、P56/2、3第&頁165.石灰的特性可塑性好生石灰消化為石灰漿時，能形成顆粒極細(xì)呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣粒子，表面吸附一厚層的水膜，使顆粒間的摩擦力減小，因而其可塑性好。利用這一性質(zhì)，將其摻入水泥砂漿中，配制成混合砂漿，可顯著提高砂漿的保水性。硬化緩慢

石灰漿的硬化只能在空氣中進(jìn)行，由于空氣中CO2含量少，使碳化作用進(jìn)行緩慢，加之已硬化的表層對內(nèi)部的硬化起阻礙作用，所以石灰漿的硬化過程較長。硬化后強(qiáng)度低

生石灰消化時的理論需水量為生石灰重量的32．13％，但為了使石灰漿具有一定的可塑性便于應(yīng)用，同時考慮到一部分水因消化時水化熱大而被蒸發(fā)掉，故實(shí)際消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸發(fā)，留下大量孔隙，使硬化石灰體密實(shí)度小，強(qiáng)度低。硬化時體積收縮大

由于石灰漿中存在大量的游離水，硬化時大量水分蒸發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部毛細(xì)管失水緊縮，引起顯著的體積收縮變形，使硬化石灰體產(chǎn)生裂紋，故石灰漿不宜單獨(dú)使用，通常工程施工時常摻入一定量的骨料(砂子)或纖維材料(麻刀、紙筋等)。熟化生成的氫氧化鈣顆粒極其細(xì)小，比表面積（材料的總表面積與其質(zhì)量的比值）很大，吸附水膜能力強(qiáng)。吸濕性強(qiáng)，保水性好作為干燥劑

耐水性差

由于石灰漿硬化慢、強(qiáng)度低，受潮后其中尚未碳化的Ca(OH)2易產(chǎn)生溶解，硬化石灰體遇水產(chǎn)生潰散，故石灰不宜用于潮濕環(huán)境。

第&頁176.石灰的儲存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(xiǎn)液體物品混合存放和混合運(yùn)輸。建筑石灰在使用前必須進(jìn)行陳伏。第&頁182.配制三合土和灰土如建筑物或道路基礎(chǔ)中使用的石灰土（石灰:粘土=1:2~4），三合土（石灰:粘土:爐渣或砂=1:2:3），二灰土（石灰、粉煤灰或爐灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或爐灰、級配碎石）等。石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合使用，制成石灰土或石灰與工業(yè)廢料的混合料，加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實(shí)，在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料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鋁酸鈣，適于在潮濕環(huán)境中使用。第&頁203.生產(chǎn)硅酸鹽制品將?；郀t礦渣、粉煤灰、煤矸石灰渣等工業(yè)廢渣，按適當(dāng)比例加入石灰作為堿性激發(fā)劑，經(jīng)共同磨細(xì)可制得具有水硬性的膠凝材料。石灰與天然砂或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻，加水?dāng)嚢?經(jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強(qiáng)度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護(hù)或蒸壓，使石灰與硅鋁質(zhì)材料反應(yīng)速度顯著加快，使制品產(chǎn)生較高的早期強(qiáng)度。如灰砂磚、粉煤灰磚、加氣混凝土砌塊等。第&頁21思考題問：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：(1)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。

(2)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。第&頁23工程實(shí)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。同時在個別部位還發(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。

分析：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。

墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水氣繼續(xù)熟化，造成體積膨脹。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。第&頁24石灰?guī)r生石灰塊熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅燒加適量水熟化磨細(xì)加過量水進(jìn)行陳伏加水稀釋多用來拌制灰土和三合土使用時可以不進(jìn)行陳伏用來拌制砌筑砂漿或抹面砂漿粉刷墻壁本節(jié)小結(jié)第&頁26課后作業(yè)什么是“欠火石灰”和“過火石灰”？石灰水化有哪些特點(diǎn)？石灰漿體的硬化包括哪兩個過程，有什么特點(diǎn)？思考：石灰水化時體積顯著增大的原因，可有方法抑制？第&頁27第二節(jié)建筑石膏第&頁28第&頁30第&頁311.石膏的分類與制備1）天然的礦產(chǎn)

天然二水石膏（CaSO4·2H2O）又稱為生石膏。石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物，當(dāng)石膏中含有結(jié)晶水不同時，可形成多種性能不同的石膏。第&頁322）化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)品化學(xué)工業(yè)和其他工業(yè)排出的以石膏為主要成分的廢渣的總稱。有磷石膏、氟石膏、脫硫石膏、制鹽石膏等幾種。主要成份是CaSO4·2H2O，同樣可用來生產(chǎn)石膏膠凝材料和制品，也可作水泥和硅酸鹽建筑制品的摻合料。制取磷酸后的廢渣，每噸磷酸要排出3噸磷石膏。當(dāng)磷石灰用硫酸處理制取磷酸后殘存的渣子用石灰中和過量的硫酸所得。主要成份為二水石膏，含量一般在90%以上，也包含少量的P2O5、氟化物、以及SiO2、Al2O3等雜質(zhì)。第&頁332.石膏的制備不同的煅燒溫度和條件下，得到的產(chǎn)品分類。二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·1/2H2OCaSO4·1/2H2OCaSO4ⅢCaSO4ⅡCaSO4Ⅰ107～170℃加熱、脫水125℃0.13MPa蒸壓鍋170～360℃加熱、脫水400～750℃800℃β型建筑石膏α型高強(qiáng)石膏可溶性石膏不溶性石膏高溫煅燒石膏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。第&頁343、建筑石膏的水化與硬化建筑石膏重新水化放熱生成二水石膏的化合反應(yīng)過程：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；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(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)逐漸密實(shí)，從而使石膏晶體逐漸硬化。建筑石膏凝結(jié)硬化很快，一般初凝不小于6分鐘，終凝不超過30分鐘。第&頁35第&頁364.建筑石膏的等級與技術(shù)性質(zhì)建筑石膏的質(zhì)量等級：建筑石膏按其強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時間等指標(biāo)，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：技術(shù)指標(biāo)名稱優(yōu)等品一等品合格品強(qiáng)度抗折強(qiáng)度≥2.52.11.8抗壓強(qiáng)度≥4.93.92.9細(xì)度（0.2mm方孔篩篩余）≤5.010.015.0凝結(jié)時間初凝不早于6min，終凝不遲于30min第&頁375.建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)及用途多孔表觀密度小強(qiáng)度較低孔隙率大熱導(dǎo)率小

吸濕性強(qiáng)吸音效果好凝結(jié)硬化快凝結(jié)時體積產(chǎn)生微膨脹硬化產(chǎn)物細(xì)膩、色澤潔白具有較好的防火性能Why？石膏凝結(jié)硬化理論需水18.6％，但實(shí)際成型需水50～70％，多余水分蒸發(fā)后留下大量孔隙質(zhì)量輕可加工性好做隔墻和飾面材料絕熱性好做保溫材料不能用于潮濕部位；要注意防潮實(shí)際使用時需摻入適量緩凝劑成型飽滿、光滑做裝飾材料耐水性差做隔聲材料裝飾性好第&頁386.建筑石膏的應(yīng)用室內(nèi)抹灰與粉刷生產(chǎn)建筑石膏制品

紙面石膏板、空心石膏條板、石膏砌塊、裝飾石膏板、裝飾石膏制品等生產(chǎn)水泥時作為緩凝劑加入水泥中第&頁39↑紙面石膏條板←石膏空心條板第&頁407.高強(qiáng)石膏的特點(diǎn)及應(yīng)用1）、高強(qiáng)石膏特點(diǎn)由于高強(qiáng)石膏晶體較粗大，比表面積小(1g固體所占有的總表面積)，拌制石膏漿時，需水量（需水量約為35%-45%）比建筑石膏（需水量高達(dá)60%-70%）小，故硬化后有較高的強(qiáng)度，7天的抗壓強(qiáng)度可達(dá)15-40MPa。2）、高強(qiáng)石膏應(yīng)用（1）強(qiáng)度要求較高的抹灰工程、裝飾制品和石膏板（2）摻入防水劑，可用于濕度較高的環(huán)境。（3）做粘結(jié)劑，須加入聚乙烯醇水溶液。其特點(diǎn)是無收縮。

第&頁41思考題石膏粉拌水為一桶石膏漿，用以在光滑的天花板上直接粘貼，石膏飾條前后半小時完工。幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然墜落，請分析原因。分析討論：其原因有兩個方面，可有針對性地解決。1.建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時左右凝結(jié)，后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結(jié)性能差?？蓳饺刖從齽?，延長凝結(jié)時間；或者分多次配制石膏漿，即配即用。2.在光滑的天花板上直接貼石膏條，粘貼難以牢固，宜對表面予以打刮，以利粘貼?；蛘咴谡辰Y(jié)的石膏漿中摻入部分粘結(jié)性強(qiáng)的粘結(jié)劑。第&頁42石膏板材與裝飾問：1.選擇建筑石膏作為裝飾的原因，它有什么特點(diǎn)？

2.其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外?第&頁43答：建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性質(zhì)：（1）石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結(jié)硬化時產(chǎn)生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準(zhǔn)確、細(xì)致，裝飾性好；（2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保溫性、吸聲性好。（3）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21%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，具有一定的防火性。（4）建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性，故可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度，改變室內(nèi)的小氣候。室外使用建筑石膏制品時，必然要受到雨水冰凍等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗?jié)B性差、抗凍性差，所以不適用于室外使用。第&頁44第三節(jié)水玻璃1.水玻璃的原料及生產(chǎn)水玻璃，俗稱“泡花堿”，是由堿金屬氧化物和二氧化硅組合而成的能溶于水的一種金屬硅酸鹽物質(zhì)。純的Na2SiO3為無色正交晶體,熔點(diǎn)1088℃。第&頁45建筑工程中常用的水玻璃是硅酸鈉的水溶液，其化學(xué)式為：Na2O·nSiO2。又稱可溶性玻璃。原料:石英砂、純堿或含碳酸鈉的原料生產(chǎn):第&頁46第&頁471、種類：硅酸鈉水玻璃（簡稱鈉水玻璃，Na2O·ｎSiO2）；硅酸鉀水玻璃（簡稱鉀水玻璃，Ｋ2Ｏ·ｎSiO2）。在工程中最常用的是硅酸鈉液態(tài)水玻璃，由固體水玻璃溶解于水而得，質(zhì)量好的水玻璃微帶淡黃色而透明。若其含雜質(zhì)，則會呈現(xiàn)各種色澤。48根據(jù)水玻璃模數(shù)的不同，又分為“堿性”水玻璃（ｎ＜３）和“中性”水玻璃（ｎ≥3）。模數(shù)的大小決定著水玻璃的品質(zhì)及其應(yīng)用性能：n值越大，水玻璃的黏度越大，黏結(jié)力、強(qiáng)度、耐酸性、耐熱性越高，但也越難溶解于水中，且由于黏度太大，不利于施工。2、水玻璃的模數(shù)：

49成品水玻璃的性狀1.塊狀、粉狀的固體水玻璃，不含水分；2.液體水玻璃，由塊狀水玻璃溶解于水而得。模數(shù)、濃度、相對密度各不相同；3.含化合水的水玻璃，即水化玻璃。50濕法生產(chǎn)——將石英砂和苛性鈉（氫氧化鈉）溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱，直接反應(yīng)生液體水玻璃。

干法生產(chǎn)——將石英砂和純堿（碳酸鈉）磨細(xì)拌勻，在熔爐中于1300~1400?C溫度下熔化，反應(yīng)生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而得到常用的液體水玻璃。3、生產(chǎn)：分為濕法和干法。

514、水玻璃的硬化：液體水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化：加入促硬劑：Na2SiF6

氟硅酸鈉的摻量應(yīng)適宜。52（1）粘結(jié)力強(qiáng)。（2）耐酸性好。（3）耐熱性高5、水玻璃的技術(shù)特性536、水玻璃的應(yīng)用（1）涂刷表面，提高抗風(fēng)化能力。

請問：石膏制品能用水玻璃噴涂嗎？以密度為1.35g/cm3的水玻璃浸漬或涂刷黏土磚、水泥混凝土、硅酸鹽混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密實(shí)度、強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性、及耐水性等。546、水玻璃的應(yīng)用（2）配制耐酸砂漿和耐酸混凝土（3）配制防水劑

水玻璃加兩種、三種、或四種礬，即可配制成所謂的二礬、三礬、四礬速凝防水劑。

556、水玻璃的應(yīng)用（4）作為灌漿材料，加固地基（石灰可作為膨脹劑）

將水玻璃和氯化鈣溶液交替壓注到土壤中，生成的硅酸凝膠和硅酸鈣凝膠可使土壤固結(jié)，從而避免了由于地下水滲透引起的土壤