工學(xué)氣硬性無機膠凝材料

工學(xué)氣硬性無機膠凝材料工學(xué)氣硬性無機膠凝材料工學(xué)氣硬性無機膠凝材料熟悉：石膏及石灰的消費、熟化、硬化過程。掌握：石膏及石灰的技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用。理解：菱苦土、水玻璃的性質(zhì)和應(yīng)用。12021/2/23本章教學(xué)目標(biāo)

熟悉：石膏及石灰的消費、熟化、硬化過程。掌握：石膏及石灰的技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用。理解：菱苦土、水玻璃的性質(zhì)和應(yīng)用。22021/2/23氣硬性無機膠凝材料2.1石膏第一節(jié)石膏32021/2/23一、石膏的原料、消費及品種2.1石膏〔一〕石膏的組成與構(gòu)造石膏的礦物組成：

CaSO4·xH2OX為結(jié)晶水H2Ox＝0，硬石膏(無水石膏)x＝0.5，熟石膏(半水石膏)x＝2，生石膏(二水石膏)

石膏膠凝材料(Gypsumbinder)的組成：

CaSO4·0.5H2O或CaSO4

。石膏是晶體構(gòu)造42021/2/23二水石膏晶體形貌半水石膏晶體形貌2.1石膏52021/2/23原料：天然二水石膏；天然無水石膏；工業(yè)副產(chǎn)物——磷石膏、氟石膏等。消費工序：原料(破碎)脫水磨細(xì)消費(脫水)的工藝：非密閉煅燒(枯燥空氣中)：密閉蒸練(濕的水蒸氣)：不同工藝得到不同組成的石膏膠凝材料〔一〕石膏的消費天然石膏礦纖維狀晶體2.1石膏62021/2/23

非密閉煅燒脫水工藝及其產(chǎn)品CaSO42H2O120~180C可溶無水石膏-半水石膏200~360C400~500

C難溶無水石膏500~750C不溶無水石膏〔二〕石膏的脫水工藝及其產(chǎn)品隨著煅燒溫度升高：二水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)?型半水石膏

-型轉(zhuǎn)變可溶性無水石膏可溶性轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性無水石膏難溶性轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄詿o水石膏2.1石膏72021/2/23〔三〕石膏的產(chǎn)品石膏按其消費時煅燒的溫度不同，分為低溫煅燒石膏和高溫煅燒石膏。

低溫煅燒石膏低溫煅燒石膏：是在低溫〔107～170C〕煅燒天然石膏所獲得的產(chǎn)品，主要成分為半水石膏CaSO40.5H2O。主要產(chǎn)品：建筑石膏、模型石膏和高強度石膏。CaSO42H2O＝CaSO40.5H2O＋1.5H2O2.1石膏82021/2/23建筑石膏：為型半水石膏，內(nèi)部還含有少量的無水石膏〔CaSO4〕和未分解的原料顆粒；模型石膏：為型半水石膏，但含雜質(zhì)少，細(xì)度??；高強度石膏：為型半水石膏，硬結(jié)后具有密實構(gòu)造，抗壓強度高。

高溫煅燒石膏高溫煅燒石膏：是在高溫〔600～900C〕煅燒天然石膏所獲得的產(chǎn)品，主要成分為無水硫酸鈣CaSO4，并且部分硫酸鈣分解成氧化鈣。高溫煅燒石膏凝結(jié)硬化慢，但耐水性和強度高，耐磨性好，可用于鋪設(shè)地面〔地板石膏〕。2.1石膏92021/2/23二、建筑石膏的凝結(jié)與硬化

凝結(jié)與硬化凝結(jié)：建筑石膏和水拌和后，最初是具有可塑性的石膏漿體，然后逐漸變稠失去可塑性，但尚無強度的過程。硬化：建筑石膏凝結(jié)后，漿體逐漸變成具有一定強度的固體，這一過程成為建筑石膏硬化。2.1石膏102021/2/23

建筑石膏的凝結(jié)硬化過程凝結(jié)硬化過程中的水化反響：CaSO4·0.5H2O＋1.5H2OCaSO4·2H2O＋Q

凝結(jié)硬化機理——“溶解－沉淀理論〞溶解沉淀硬化

半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不斷溶解，生成Ca2+、SO42-離子的飽和溶液半水石膏的飽和溶液，對于二水石膏是過飽和溶液，后者不斷結(jié)晶沉淀。二水石膏晶體不斷生長、連生、交織，構(gòu)成晶體顆粒堆聚的結(jié)晶構(gòu)造網(wǎng)2.1石膏112021/2/23

半水石膏顆粒二水石膏晶體石膏漿體石膏膠體石膏硬化體水孔隙

凝結(jié)硬化的物理化學(xué)過程水化初期：二水石膏晶體較少隨著水化反響進(jìn)展二水石膏晶體量石膏硬化體中晶體堆積體2.1石膏122021/2/23注意：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。石膏顆粒外表分子首先水化顆粒外表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、防水，以免失效！2.1石膏132021/2/23石膏的組成石膏漿體的用水量外加劑細(xì)度用水量越大，石膏晶體顆粒越大；凝結(jié)硬化所需時間增加

一些無機鹽(如硫酸鉀)可以促進(jìn)凝結(jié)硬化，而一些有機酸(如檸檬酸)可以延緩凝結(jié)硬化石膏凝結(jié)硬化的影響因素凝結(jié)硬化速度的排序：可溶性無水石膏＞半水石膏＞難溶性無水石膏＞不溶性無水石膏加水量50％的硬化石膏的晶體較粗加水量24％的硬化石膏的晶體較細(xì)2.1石膏142021/2/23三、建筑石膏的特性、質(zhì)量要求及應(yīng)用

特性建筑石膏與其他無機膠凝材料相比，應(yīng)具有以下特性：表觀密度較??；凝結(jié)硬結(jié)快；硬化初期有微膨脹性；孔隙率較大

強度較低耐水性和抗凍性較差

防火性較好隔熱性和吸聲性良好

裝飾性2.1石膏152021/2/23

建筑石膏的應(yīng)用建筑石膏是一種很好的綠色建材！應(yīng)用中揚長避短，正確應(yīng)用！建筑上的主要應(yīng)用有：建筑石膏制品：

(1)各種板材：墻板、天花板等

(2)藝術(shù)裝飾品粉刷石膏：

(1)墻面粉刷

(2)雕飾2.1石膏162021/2/232.1石膏172021/2/232.1石膏182021/2/23德國一所教堂的外墻面雕飾2.1石膏192021/2/23第二節(jié)石灰氣硬性無機膠凝材料2.1石膏2.2石灰202021/2/23一、石灰的組成與品種

氣硬性石灰生石灰粉：CaO；

熟(消)石灰粉：Ca(OH)2

；石灰膏(漿)：Ca(OH)2、H2O。2.2石灰212021/2/23二、石灰的消費

原料以CaCO3為主要成分的天然巖石，如：石灰石、白堊等。

石灰的制備石灰石的熱分解反響：CaCO3＝CaO＋CO2制備工藝：巖石破碎煅燒粉磨(消解)2.2石灰222021/2/23石灰石1000～1200C磨細(xì)生石灰粉生石灰水噴淋熟石灰粉(水)化灰池石灰漿濃縮石灰膏陳伏

制備工藝與產(chǎn)品減輕或消除過火石灰的危害煅燒溫度較低，時間較短時，

欠火石灰煅燒溫度較高，時間較長時，過火石灰2.2石灰232021/2/23二、石灰的熟化熟石灰CaO＋H2O＝Ca〔OH〕2＋Q兩種形式石灰膏熟石灰粉陳伏減輕或消除過火石灰的危害2.2石灰242021/2/23三、石灰的硬化石灰漿體

氫氧化鈣晶體碳酸鈣晶體石灰凝膠體石灰碳化體水孔隙水分損失碳化枯燥硬化生石灰或熟石灰＋水成為Ca(OH)2漿體；漿體中游離水的不斷損失，導(dǎo)致Ca(OH)2結(jié)晶；晶粒長大、交織堆聚成晶粒構(gòu)造網(wǎng)—硬化。碳化硬化Ca(OH)2與空氣中的CO2氣體反響，在外表形成CaCO3膜層。進(jìn)步耐久性。2.2石灰252021/2/23四、石灰的特性、技術(shù)要求與應(yīng)用

特性建筑石灰的特性：保水性好

；凝結(jié)硬化慢，硬化后強度低

；體積收縮大；表觀密度較小；

漿體的可塑性好；耐水性差；

漿體硬化中容易開裂。

過火石灰的危害與水反響很慢，石灰硬化后再與水反響發(fā)生體積膨脹而引起開裂。2.2石灰262021/2/23

技術(shù)要求建筑石灰的技術(shù)要求：CaO的含量

；CO2的含量(欠火石灰)

；細(xì)度；體積安定性(過火石灰)。2.2石灰272021/2/23

應(yīng)用建筑石灰的特性：配制建筑砂漿和石灰乳；配制無熟料水泥；

石灰＋火山灰活性材料配制三合土；

石灰＋粘土＋砂＋水軟土地基加固。作為其它建材制品的原料；如：硅酸鹽制品、灰砂制品、碳化板等2.2石灰282021/2/23第三節(jié)水玻璃氣硬性無機膠凝材料2.1石膏2.2石灰2.4水玻璃2.3菱苦土292021/2/232.3水玻璃一、水玻璃的原料及消費硅酸鹽鉀水玻璃；硅酸鹽鈉水玻璃〔Na2O?nSiO2〕；n為水玻璃模數(shù)〔1-3.5〕純堿和石英砂的熱分解反響：Na2CO3＋nSiO2＝Na2O.nSiO2＋CO2制備工藝：原料磨細(xì)拌勻熔融冷卻302021/2/23液體水玻璃會吸收空氣中二氧化碳，反響如下：Na2O?nSiO2+CO2+mH2O=nSiO2?mH2O+Na2CO3析出無定形二氧化硅凝膠，并逐漸枯燥而硬化。為加速硬化參加氟硅酸鈉作為促凝劑，反響如下：2(Na2O?nSiO2)+Na2SiF6+mH2O=(2n+1)SiO2?mH2O+6NaF氟硅酸鈉適宜用量為12-15%，過高過低均降低強度。2.3水玻璃二、水玻璃的硬化312021/2/23凝結(jié)硬化后具有如下性質(zhì)：1.粘結(jié)才能強；2.不燃燒、耐高溫；3.耐酸才能強；4.不耐水；5.不耐堿。三、水玻璃的性質(zhì)2.3水玻璃四、水玻璃的應(yīng)用1.涂刷材料表面（抗材料風(fēng)化、內(nèi)外墻涂