模塊二 氣硬性無機(jī)膠凝材料

模塊二氣硬性無機(jī)膠凝材料1、概述膠凝材料定義：經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)作用后,由液體或膏狀體變?yōu)閳?jiān)硬的固體,同時將砂、石、磚、砌塊等散粒或塊狀材料膠結(jié)成整體并具有一定機(jī)械強(qiáng)度的材料,統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料按化學(xué)成分分有機(jī)膠凝材料（瀝青）無機(jī)膠凝材料按硬化條件分氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料：是指只能在空氣中硬化并保持或繼續(xù)提高其強(qiáng)度的膠凝材料。如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性膠凝材料：是指不僅能在空氣中硬化,而且能更好地在水中硬化并保持或繼續(xù)提高其強(qiáng)度的膠凝材料。如各類水泥。這二類材料的實(shí)質(zhì)在于耐水性，決定了材料的使用環(huán)境。2、石灰一、石灰的生產(chǎn)二、石灰的熟化三、石灰的硬化四、石灰的分類五、石灰的性能六、石灰的應(yīng)用七、石灰的標(biāo)準(zhǔn)八、石灰的儲存與保管思考：在砌筑工程中，是否可以直接用磨細(xì)的生石灰粉配制石灰砂漿？1.原料以CaCO3為主要成分的巖石（含有一定量的MgCO3及粘土雜質(zhì)）。2.1石灰一、石灰的生產(chǎn)石灰?guī)r石灰吟明·于謙

千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。

粉骨碎身渾不怕，留清白在人間。

（石頭）只有經(jīng)過多次撞擊才能從山上開采出來。它把烈火焚燒看成平平常常的事，即使粉身碎骨也毫不懼怕，甘愿把一身清白留在人世間。

2.生產(chǎn)過程2.1石灰一、石灰的生產(chǎn)同時：3.生產(chǎn)過程中對石灰質(zhì)量有影響的因素2.1石灰一、石灰的生產(chǎn)（1）煅燒的溫度和時間：a：欠火石灰：CaCO3未完全分解，石灰中有效成分的含量低；b：正火石灰：煅燒的溫度和時間控制正常c：過火石灰：煅燒溫度偏高，或時間過長。出現(xiàn)：已分解的CaO體積收縮，變得致密已分解的CaO與原料中的SiO2及Al2O3等雜質(zhì)熔結(jié)

結(jié)果：生石灰的熟化速度慢，影響工程質(zhì)量。為保證生產(chǎn)效率，又不至形成過火石灰，煅燒的溫度宜控制在1000℃。（2）原料中MgCO3的含量形成：a：鈣質(zhì)石灰MgO含量≤5%b：鎂質(zhì)石灰MgO含量﹥5%（3）原料中粘土雜質(zhì)的含量影響石灰的色質(zhì)，嚴(yán)重時可使石灰變成水硬性。2.1石灰二、石灰的熟化（消解、淋灰）過程：CaO+H2O→Ca(OH)2+Q（有時也寫成64.9KJ/64.88KJ/64.8KJ）特點(diǎn)：1.放熱量大，放熱速度快；2.體積膨脹大，1～2.5倍。未分解的石灰石顆粒不能與水反應(yīng)，過火的石灰顆粒與水反應(yīng)的速度慢，故石灰熟化過程中需進(jìn)行:過篩：篩除未分解的石灰石顆粒、較粗的過火顆粒。陳伏：為保證石灰的完全熟化，將石灰膏在儲灰池中存放二周以上,在這一過程中，石灰膏表面應(yīng)保留一層水或用其他材料覆蓋，避免石灰膏與控釋接觸而碳化，需請注意與空氣的隔絕。

為什么？2.1石灰二、石灰的熟化（消解、淋灰）為什么石灰膏面層要儲水保養(yǎng)？學(xué)與問：探索與發(fā)現(xiàn)：當(dāng)熟化時石灰中加入大量的水，則生成漿狀石灰膏。通常在沉淀池中進(jìn)行石灰膏的生產(chǎn)，即將塊狀生石灰用水沖淋，通過不大于3cm×3cm篩網(wǎng)過濾，且熟化時間不得少于7d。沉淀池中的石灰膏面層必須儲水保養(yǎng)，其目的是隔斷與空氣直接接觸，防止石灰干硬固化和碳化固結(jié)，以避免影響正常使用的效果。2.1石灰三、石灰的硬化干燥結(jié)晶與碳化硬化同時進(jìn)行。Ca(OH)2+H2O+nH2O→CaCO3+（n+1）H2O特點(diǎn)：1、凝結(jié)硬化速度慢2、硬化時體積收縮大,硬化后強(qiáng)度低；3、耐水性差，因?yàn)橛不覞{體的主要成分是氫氧化鈣，而氫氧化鈣可微溶解于水。造成以上二個特點(diǎn)的原因：

氫氧化鈣顆粒細(xì)小，吸附水的能力強(qiáng)，（顆粒周圍有大量的較厚的水膜，脫水難、慢，且體積收縮大，潮濕時易吸水）?？諝庵卸趸紳舛鹊?，碳化速度慢（碳化時體積也收縮）。碳化在表面，干燥在內(nèi)部。表面形成致密的碳化殼，使二氧化碳不易滲入，內(nèi)部水分不易蒸發(fā)，所以速度慢。2.1石灰四、石灰的分類成品加工塊狀生石灰生石灰粉消石灰粉

化學(xué)成分（MgO的含量）鈣質(zhì)石灰鎂質(zhì)石灰熟化速度快熟石灰中熟石灰慢熟石灰2.1石灰五、石灰的性能1.保水性、可塑性好；2.凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低；3.干燥時體積收縮大；4.耐水性差；5.吸濕性強(qiáng)。2.1石灰思考：在建筑工程中，石灰有哪些用途？2.1石灰六、石灰的應(yīng)用石灰按是否消解及消解時加水量的多少分為：1.磨細(xì)生石灰粉：用于制作硅酸鹽制品、石灰碳化制品2.消石灰粉：用于拌制灰土、三合土，制作硅酸制品3.石灰膏：用于拌制灰漿、砂漿4.石灰漿：用于粉刷；砌筑工程；抹面工程2.1石灰七、石灰的標(biāo)準(zhǔn)思考：石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有哪些？

由成品加工劃分的三類原料（生石灰、生石灰粉、消石灰粉）來根據(jù)石灰的有效氧化鈣、有效氧化鎂的含量，二氧化碳含量，未消化殘?jiān)?，產(chǎn)漿量，細(xì)度游離水量，體積安定性等技術(shù)性質(zhì)，將三類原料的技術(shù)指標(biāo)劃分為優(yōu)等品、一等品、合格品。（P36-37）每一類的對比指標(biāo)是不一樣的。但是各項(xiàng)指標(biāo)都要嚴(yán)格控制，最后三個等級的材料品種的價(jià)格也不一樣。2.1石灰八、石灰的儲存與保管空氣中有水份和CO2故儲存時應(yīng)注意：防潮、防濕，并遠(yuǎn)離易燃易爆品。儲存期一般不超過一個月，需長期儲存可制成石灰膏但應(yīng)注意與空氣隔絕。惡性循環(huán)2.2石膏一、石膏的生產(chǎn)二、石膏的凝結(jié)與硬化三、建筑石膏的特點(diǎn)四、建筑石膏的應(yīng)用與發(fā)展五、建筑石膏的驗(yàn)收與儲存六、建筑石膏的技術(shù)性能1.原料天然二水石膏(CaSO4·2H2O),軟石膏、生石膏，可制造各種性質(zhì)的石膏。生石膏粉加水不硬化，無膠結(jié)力。天然無水石膏(CaSO4),硬石膏，只可用于生產(chǎn)石膏水泥。2.2石膏一、石膏的生產(chǎn)思考：在火力發(fā)電廠的煙氣中通常有大量的SO2，直接排放將嚴(yán)重污染空氣，應(yīng)如何讓回收再利用？2.2石膏一、石膏的生產(chǎn)目前通常采用以石灰石漿液為脫硫劑，通過向吸收塔內(nèi)噴入吸收劑漿液，與煙氣充分接觸混合，并對煙氣進(jìn)行洗滌，使得煙氣中的SO2與漿液中的CaCO3以及鼓入的空氣反應(yīng)，生產(chǎn)二水硫酸鈣(CaSO4·2H2O)，稱為脫硫石膏。脫硫石膏的特性與天然生石膏相似，目前已得到廣泛應(yīng)用。2.生產(chǎn)過程：2.2石膏一、石膏的生產(chǎn)2.2石膏一、石膏的生產(chǎn)3.熟石膏的種類2.2石膏一、石膏的生產(chǎn)（1）β型半水石膏(β-CaSO4·0.5H2O),即建筑石膏,為常用。（2）α型半水石膏(α-CaSO4·0.5H2O),結(jié)晶較粗，施工時拌和用水量小，具有較高的強(qiáng)度，故稱為高強(qiáng)石膏。（3）α型或β型可溶性硬石膏，較半水石膏凝結(jié)快，但強(qiáng)度較低。（4）不溶性硬石膏，難溶于水，無凝結(jié)力或有極緩慢的凝結(jié)作用。（5）煅燒石膏(CaSO4+CaO)中，部分硬石膏分解為CaO，起激發(fā)作用，使其重獲凝結(jié)能力，經(jīng)適當(dāng)配制和磨細(xì)，可成硬石膏水泥。2.2石膏二、石膏的凝結(jié)與硬化理論用水量為石膏用量的18.6%，但為了使石膏漿體達(dá)到施工要求的流動性，用水量往往達(dá)到60～80%。2.石膏的凝結(jié)硬化1.凝結(jié)硬化快原因：半水石膏溶解度大；二水石膏的溶解度?。榍罢叩?/5左右）。時間：初凝不小于6分鐘；終凝不遲于30分鐘；完全硬化約需一周。2、孔隙率大、表觀密度小、強(qiáng)度低β型半水石膏理論用水量為石膏質(zhì)量的18.6%，但實(shí)際用水量達(dá)60～80%，才能達(dá)到施工要求的流動性。α型半水石膏，晶粒粗大，在達(dá)到相同流動性的條件下，需水量少，故而強(qiáng)度高。3、凝結(jié)硬化時體積膨脹石膏漿體在凝結(jié)硬化時，約產(chǎn)生1%的體積膨脹。這使石膏具有較強(qiáng)的裝飾性、可用于澆注模型的原因所在。2.2石膏三、建筑石膏的特點(diǎn)4、防火性好、耐火性差石膏制品為CaSO4·2H2O遇火后，結(jié)晶水蒸發(fā)，吸收熱量；形成的無水石膏為良好的絕熱、阻燃材料，二水石膏脫水強(qiáng)度降低。5、隔熱性和吸聲性好石膏制品中含有大量的開口孔隙，且孔徑尺寸小。6、具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性石膏的導(dǎo)熱系數(shù)小、比熱容大；石膏為親水性材料，且孔隙率大，開口孔隙多，吸水性強(qiáng)。7、耐水性和抗凍性差石膏硬化后在潮濕環(huán)境中，晶體間的粘結(jié)力會下降，從而引起強(qiáng)度的降低。在水中，晶體會溶解而引起破壞，石膏的軟化系數(shù)為0.2～0.3石膏制品中含有大量的開口孔隙，故抗凍性差2.2石膏三、建筑石膏的特點(diǎn)1、室內(nèi)抹灰和粉刷（光滑、細(xì)膩、潔白）2、建筑裝飾制品（雕塑制品）3、石膏板2.2石膏四、建筑石膏的應(yīng)用與發(fā)展纖維石膏板

纖維石膏板

石膏砌塊

石膏空心條板

一般采用袋裝；防潮；注意產(chǎn)品包裝上的標(biāo)記；不得混入雜物；自生產(chǎn)之日算起，儲存期三個月，超過則必須重新檢驗(yàn)。2.2石膏五、建筑石膏的驗(yàn)收與儲存按凝結(jié)時間、細(xì)度、抗折、抗壓強(qiáng)度指標(biāo)分為三級，即3.0、2.0、1.6。2.2石膏六、建筑石膏的技術(shù)性能水玻璃是一種堿金屬硅酸鹽。最常用的是硅酸鈉水玻璃(Na2O·nSiO2)，還有硅酸鉀水玻璃(K2O·nSiO2)。2.3水玻璃（泡花堿）一、水玻璃的生產(chǎn)二、水玻璃的硬化三、水玻璃的性質(zhì)四、水玻璃的應(yīng)用2.3水玻璃（泡花堿）水玻璃為硅酸鈉液體狀態(tài)，南方多稱水玻璃，北方多稱泡花堿。硅酸鈉俗稱水玻璃液體硅酸鈉無色、略帶色的透明或半透明粘稠狀液體。固體硅酸鈉為無色、略帶色的透明或半透明玻璃塊狀體。形態(tài)分為液體、固體、水淬三種。理論上稱這類物質(zhì)為"膠體"。

水玻璃分為鈉水玻璃和鉀水玻璃兩類，俗稱泡花堿。鈉水玻璃為硅酸鈉水溶液，分子式為Na2O.nSiO2和K2O.nSiOz。鉀水玻璃為硅酸鉀水溶液，分子式為K2O.nSiOz。土木工程中主要使用鈉水玻璃。當(dāng)工程技術(shù)要求較高時也可采用鉀水玻璃。優(yōu)質(zhì)純凈的水玻璃為無色透明的粘稠液體，溶于水。當(dāng)含有雜質(zhì)時呈淡黃色或青灰色。

鈉水玻璃分子式中的n稱為水玻璃的模數(shù)，代表Na2O和SiO2的分子數(shù)比，是非常重要的參數(shù)。n值越大，水玻璃的粘性和強(qiáng)度越高，但水中的溶解能力下降。當(dāng)n大于3.0時，只能溶于熱水中，給使用帶來麻煩。n值越小，水玻璃的粘性和強(qiáng)度越低，越易溶于水。故土木工程中常用模數(shù)n為2.6～2.8，既易溶于水又有較高的強(qiáng)度。

我國生產(chǎn)的水玻璃模數(shù)一般在2.4～3.3之間。水玻璃在水溶液中的含量（或稱濃度）常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般為1.36～1.50g/cm3，相當(dāng)于波美度38.4～48.3。密度越大，水玻璃含量越高，粘度越大。

2.3水玻璃（泡花堿）1.原料：磨細(xì)石英砂與碳酸鈉2.3水玻璃（泡花堿）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(jìn)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2.3水玻璃（泡花堿）二、水玻璃的硬化與空氣中的二氧化碳作用，無定形硅膠，逐漸干燥而硬化。2.特點(diǎn)硬化速度很慢。為加速其硬化，常加入促硬劑—氟硅酸鈉Na2SiF6(水玻璃用量的12～15%)。2.3水玻璃（泡花堿）三、水玻璃的性質(zhì)1.粘結(jié)強(qiáng)度高硅酸凝膠具有較強(qiáng)的粘結(jié)力，且有阻塞毛細(xì)孔隙防止?jié)B透的作用。2.耐熱性好硅酸凝膠在高溫下更加干燥，強(qiáng)度不會降低，反會提高。3.耐酸性好但氫氟酸、過熱(300℃以上)磷酸、高級脂肪酸、油酸除外。4.耐堿性、耐水性差1）水玻璃即使