第三章气硬性胶凝材料.pptx

学习重点与难点学习重点与难点学习重点与难点学习重点与难点重点：重点：石灰和石膏的特性与用途。难点：难点：石灰的熟化和硬化特性；建筑石膏硬化过程的物理化学变化。第1页/共73页 胶凝材料的定义胶凝材料的定义狭义定义：狭义定义：l在建筑工程中，将散粒材料（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块）粘结为整在建筑工程中，将散粒材料（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块）粘结为整体的材料，统称为胶凝材料（或称胶结材料）。体的材料，统称为胶凝材料（或称胶结材料）。广义定义：广义定义：l凡凡能能经经过过自自身身的的在在物物理理化化学学作作用用,在在由由可可塑塑浆浆体体变变成成坚坚硬硬石石状状体体的的过过程程中中，能能把把散粒或块状物料胶结成一个整体散粒或块状物料胶结成一个整体，且，且有一定机械强度的材料有一定机械强度的材料，统称为胶凝材料，统称为胶凝材料 (Cementitious Materials)(Cementitious Materials)。第2页/共73页胶凝材料分类胶凝材料分类有机胶凝材料有机胶凝材料（如沥青和各种树脂）（如沥青和各种树脂）无机胶凝材料无机胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料（Non-Hydraulic)（只能在空气中硬化（只能在空气中硬化,并保持或继续提并保持或继续提高强度的胶凝材料。如石膏、石灰、水高强度的胶凝材料。如石膏、石灰、水玻璃等）玻璃等）关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料（Hydraulic）（在拌水后不仅能在空气中硬化，而（在拌水后不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化且能更好地在水中硬化,保持并继续保持并继续提高强度的胶凝材料。如各种水泥）提高强度的胶凝材料。如各种水泥）关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！第3页/共73页3.1 3.1 石石 灰灰人类在建筑中最早使用的胶凝材料之一原料（石灰石）分布广泛生产工艺简单使用方便成本低廉应用广泛第4页/共73页 一、原料和生产 天然碳酸岩类岩石（石灰石、白云石）经高温煅烧高温煅烧，其主要成分CaCO3分解为以CaO为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：生石灰（堆积密度为8001000 kg/m3)一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。第5页/共73页二.石灰的消化和硬化1.石灰的熟化和“陈伏”|工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”：|生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。第6页/共73页|第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。第7页/共73页|为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。第8页/共73页|.石灰的硬化|石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：|（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。|（）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：第9页/共73页 碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。第10页/共73页|三.建筑石灰的技术指标|建筑石灰的技术指标有建筑石灰的技术指标有细度细度、CaO+MgOCaO+MgO含量含量、CO2CO2含量含量和和体积安定性体积安定性等。并按技术指标分为等。并按技术指标分为优等品优等品、一等品一等品和和合格品合格品三个等级。具体技三个等级。具体技术要求见：术要求见：JC/T479-1992 JC/T479-1992 建筑生石灰建筑生石灰 JC/T480-1992 JC/T480-1992 建筑生石灰粉建筑生石灰粉 JC/T481-1992 JC/T481-1992 建筑消石灰粉建筑消石灰粉 钙质生石灰钙质生石灰 MgO5%MgO5%；钙质消石灰粉钙质消石灰粉 MgO4%MgO4%镁质生石灰镁质生石灰 MgO5%MgO5%；镁质消石灰粉镁质消石灰粉 MgO4%MgO4%第11页/共73页|四.石灰的技术性质|（1 1）可塑性好）可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。第12页/共73页|(2)(2)硬化慢、强度低硬化慢、强度低|从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。|同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。|如石灰砂浆（如石灰砂浆（1 1：3 3）2828天强度仅为天强度仅为0.2-0.5MPa0.2-0.5MPa。所以，所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于重要建筑物基础。重要建筑物基础。第13页/共73页（3 3）硬化时体积收缩大）硬化时体积收缩大|石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。第14页/共73页（4）耐水性差，不易贮存|块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。第15页/共73页|五.石灰的应用|（1 1）石灰乳和石灰砂浆）石灰乳和石灰砂浆|将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。|石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。第16页/共73页|（2 2）石灰土（灰土）和三合土）石灰土（灰土）和三合土|石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。第17页/共73页|（3 3）灰砂砖和硅酸盐制品）灰砂砖和硅酸盐制品|石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌,经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。第18页/共73页各类石灰的用途各类石灰的用途 品种名称适用范围生石灰 配制石灰膏；磨细成生石灰粉石灰膏 用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆稀释成石灰乳(石灰水)涂料，用于内墙和平顶刷白生石灰粉(磨细生石灰粉)用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆配制无熟料水泥(石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等)制作硅酸盐制品(如灰砂砖等)制作碳化制品(如碳化石灰空心板)用于石灰土(石灰+粘土)和三合土消石灰粉制作硅酸盐制品用于石灰土(灰土)和三合土第19页/共73页硅酸盐制品硅酸盐制品灰砂砖灰砂砖硅酸盐砌块硅酸盐砌块第20页/共73页石灰砂浆的裂纹石灰砂浆的裂纹 石灰砂浆石灰砂浆A为为凸出放射性裂纹凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的，这是由于石灰浆的陈伏陈伏时间不足，制使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时时间不足，制使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。从而形成膨胀性裂纹。石灰砂浆石灰砂浆B为为网状干缩性裂纹网状干缩性裂纹，是因，是因石灰砂浆在硬化过石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致程中干燥收缩所致。尤其是水灰比过大，水过多，易。尤其是水灰比过大，水过多，易产生此类裂纹。产生此类裂纹。石灰砂浆A 石灰砂浆B 第21页/共73页 第二节第二节 石膏石膏|石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。|2.1 2.1 石膏的原料、分类及生产石膏的原料、分类及生产|根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：（1）无水石膏（aSO4）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。第22页/共73页|（2 2）天然石膏（aSOaSO4 42H2H2 2O O）：也）：也称称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿，大部分自然石膏矿为生石膏，是为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。|（）（）建筑石膏 （aSOaSO4 41/2 H1/2 H2 2O O）也称也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加。它是由生石膏加工而成的，根据其工而成的，根据其内部结构不同可分为可分为型半水石膏和和型半水石膏：第23页/共73页|建筑石膏通常是由通常是由天然石膏经经压蒸或或煅烧加加热而成的。热而成的。常压下煅烧加热到107170，可产生可产生型建筑石膏：建筑石膏：|（二水石膏）（型半水石膏）|124条件下压蒸（1.31.3大气压）加热可产生大气压）加热可产生型建筑石膏：建筑石膏：|（二水石膏）（型半水石膏）第24页/共73页|型半水石膏型半水石膏与与型半水石膏型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，因此又称为高强石膏高强石膏。|当加热温度超过170时，可生成无水石膏无水石膏，只要温度不超过200，此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。第25页/共73页我国石膏矿分布非常广泛第26页/共73页|2.2 2.2 建筑石膏的水化与硬化建筑石膏的水化与硬化|建筑石膏与适量建筑石膏与适量水水拌合后，能拌合后，能形成可塑性良好的形成可塑性良好的浆体浆体，随着石，随着石膏与水的膏与水的反应反应，浆体的可塑性很浆体的可塑性很快消失而发生凝结快消失而发生凝结，此后，此后进一步进一步产生和发展强度而硬化产生和发展强度而硬化。第27页/共73页|建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：|此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多，所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。第28页/共73页|随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的初凝；|而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的终凝。|石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。第29页/共73页凝结硬化机理凝结硬化机理“溶解沉淀理论溶解沉淀理论”l 溶解溶解l 沉淀沉淀l 硬化硬化 半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不断溶解，生成Ca2+、SO42-离子的饱和溶液半水石膏的饱和溶液，对于二水石膏是过饱和溶液，后者不断结晶沉淀。二水石膏晶体不断生长、连生、交错，构成晶体颗粒堆聚的结晶结构网第30页/共73页凝结硬化的物理化学过程 石膏浆体 半水石膏颗粒 二水石膏晶体石膏胶体石膏硬化体水孔隙第31页/共73页 半水石膏在空气中，也会吸收空气中的水分子水化成二水石膏晶体。所以，石膏胶凝材料运输、储存中，必须防潮、防水，以免失效！第32页/共73页石膏凝结硬化的影响因素石膏的组成石膏浆体的用水量外加剂细度凝结硬化速度的排序：可溶性无水石膏半水石膏难溶性无水石膏不溶性无水石膏 用水量越大，石膏晶体颗粒越大；凝结硬化所需时间增加 一些无机盐(如硫酸钾)可以促进凝结硬化，而一些有机酸(如柠檬酸)可以延缓凝结硬化细度越细，凝结硬化越快。第33页/共73页|2.3 2.3 建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求|建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求见GB9776-1988。第34页/共73页建筑石膏的技术指标（建筑石膏的技术指标（GB 9776-GB 9776-8888）技术指标优等品一等品合格品抗折强度/MPa,不小于2.52.11.8抗压强度/MPa,不小于4.93.92.9细度(0.2 mm方孔筛筛余/),不大于5.010.015.0凝结时间初凝时间不早于6 min；终凝时间不迟于30 min第35页/共73页2.4建筑石膏的技术性质（）凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝时间不超过30min，这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等第36页/共73页（）凝结硬化时的膨胀性 建筑石膏凝结硬化是建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其，其体积不仅不会收缩，不仅不会收缩，而且还而且还稍有膨胀（0.2%1.5%），这种膨这种膨胀胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。第37页/共73页（）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低 建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为00kg31000 kg3，抗压强度约为Pa5Pa。第38页/共73页（）良好的隔热和吸音和“呼吸”功能 石膏硬化体中大量的石膏硬化体中大量的微孔，使其，使其传热性显著下降，因此具有因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其具有也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构，量和大的孔隙率及开口孔结构，使石膏使石膏具有呼吸水蒸气的功能。具有呼吸水蒸气的功能。第39页/共73页（）防火性好，但耐水性差 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到，当受到高温作用时或遇火后会后会脱出21%左右的结晶水，并能，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的，具有良好的防火效果。由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力，由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。第40页/共73页（6）有良好的装饰性和可加工性 石膏石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。微孔。微孔结构使其脆性有所改善，硬度也较低，结构使其脆性有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。第41页/共73页学会分析、思考和回答问题！1.石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，Why？答：答：半水石膏需加水半水石膏需加水6080，才能使浆体达到成型所，才能使浆体达到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6的的水量；即，有水量；即，有4060多的水不能参与反应，硬化后多余多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥发留下大量孔隙。水分的挥发留下大量孔隙。2、孔隙率较大在应用上，有哪些优点和缺点Which？答：答：优点优点保温隔热性、吸声隔声性好；质轻。可作为墙板、保温隔热性、吸声隔声性好；质轻。可作为墙板、天花板、墙面粉刷砂浆等。天花板、墙面粉刷砂浆等。缺点缺点强度低、吸水率较大、耐水性差。不能用作结构强度低、吸水率较大、耐水性差。不能用作结构材料，不宜用于潮湿环境等。材料，不宜用于潮湿环境等。第42页/共73页3.为什么石膏制品的耐水性差Why？答：答：石膏晶体是亲水性很强的离子晶体，而且晶体内石膏晶体是亲水性很强的离子晶体，而且晶体内有明显的解理面，层间和晶体颗粒间是较弱的氢键结合，有明显的解理面，层间和晶体颗粒间是较弱的氢键结合，因此，水分子进入，降低了晶体层间和颗粒间的相互作因此，水分子进入，降低了晶体层间和颗粒间的相互作用力，导致强度下降；其软化系数只有用力，导致强度下降；其软化系数只有0.300.45；另一方面，二水石膏在水中的溶解度较大，石膏另一方面，二水石膏在水中的溶解度较大，石膏制品长期在水中的强度将更低制品长期在水中的强度将更低。学会分析、思考和回答问题！4、如何改善石膏制品的耐水性 How?答：答：降低孔隙率，改善孔隙结构，对毛细缝隙进行憎水处降低孔隙率，改善孔隙结构，对毛细缝隙进行憎水处理，以减小吸水率；理，以减小吸水率；掺加其它矿物或有机物，以降低晶体水化物的溶解度，掺加其它矿物或有机物，以降低晶体水化物的溶解度，阻止水分子对晶体颗粒间的削弱作用。阻止水分子对晶体颗粒间的削弱作用。第43页/共73页5、为什么石膏制品的防火性好Why?答：答：石膏制品的孔隙率大，隔热性较好；二水石膏晶体石膏制品的孔隙率大，隔热性较好；二水石膏晶体含有两个结晶水分子，在受热后，二水石膏晶体脱去水含有两个结晶水分子，在受热后，二水石膏晶体脱去水分子，并蒸发吸收和带走热量；硫酸钙分子的分解温度分子，并蒸发吸收和带走热量；硫酸钙分子的分解温度很高，因此，在高温下，主要发生脱水和烧结。很高，因此，在高温下，主要发生脱水和烧结。学会分析、思考和回答问题！第44页/共73页2.5 建筑石膏的应用-石膏应用的历史9000年前，叙利亚和土耳其的安那托力亚就有古迹；5000年前，埃及人就在敞开的火炉中煅烧石膏，然后破碎磨成粉末，再与水拌和制得用于金字塔建造中石块得粘结材料灰浆；372-287BC，古希腊人采用天然透明石膏（亚硒酸石膏）做神庙得窗户；古罗马人用石膏浇注了成千上万座古希腊得雕塑。十七世纪，法国巴黎的木质房的所有墙壁均用石膏灰浆（plaster）覆盖，以提高防火性能，因而，法国巴黎有“石膏的首都（capitalofplaster）之称。石膏灰浆又称为“PlasterofParis”它是半水硫酸钙(CaSO4H2O)，二水硫酸钙(CaSO42H2O)称为gypsum第45页/共73页建筑石膏的应用建筑石膏的应用建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，石膏砂浆，可用于室内抹灰。室内抹灰。这中抹灰墙面具有绝热、阻火、隔音、舒适、美观等特点。抹灰后的墙面和天棚，还可以直接涂刷油漆及粘贴墙纸。建筑石膏加水调成石膏浆体，石膏浆体，还可掺入部分石灰用于室内粉刷室内粉刷涂料。涂料。粉刷后的墙面光滑、细腻、洁白美观。（一）室内抹灰及粉刷第46页/共73页建筑石膏室内粉刷建筑石膏室内粉刷第47页/共73页 建筑石膏的应用建筑石膏的应用以石膏为主要原料，掺加少量的纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体，利用石膏硬化时体积微膨胀体积微膨胀的性能，可制成各种石膏雕塑、饰面板及各种装饰品。如纸面石膏板、空心石膏板、石膏砌块、装饰石膏板、石膏脚线、灯圈、罗马柱等，主要用于分室墙，内隔墙、吊顶及装饰。（二）装饰制品第48页/共73页建筑石膏装饰品建筑石膏装饰品第49页/共73页壁花天花板装饰花装饰石膏制品装饰石膏制品第50页/共73页装饰石膏制品装饰石膏制品梁托线条拐角、线条艺术镜框罗马柱第51页/共73页我国目前生产的石膏板，主要有纸面石膏板，石膏空心板，石膏装饰板，纤维石膏板等。（1）纸面石膏板纸面石膏板 它是石膏作芯材，两面用纸做护面而制成的，主要用于内墙，隔墙，无花板等处。（2）石膏空心条板石膏空心条板 这种石膏板强度高，可用作住宅和公共建筑的内墙和隔墙等，安装时，不需要龙骨。（3）石膏装饰板石膏装饰板 石膏装饰板有平板，多孔板，花纹板，浮雕板等多种，它尺寸精确，线条清晰，颜色鲜艳，造型美观，品种多样，施工简单，主要用于公共建筑，可作为墙面和无花板等。（三）石膏板 建筑石膏的应用第52页/共73页（4）纤维石膏板纤维石膏板 以建筑石膏为主要原料掺加适量的县委增强材料而制成。这种板的抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可用来替代木材制作家具。将玻璃纤维、纸筋或矿棉等纤维材料先在水中松解，然后与建筑石膏及适量的浸润剂混合制成浆料，在长网成型机上经铺浆、脱水而制成纤维石膏板。它的抗折强度和弹性模量都高于纸面石膏板。纤维石膏板主要用于建筑物的内隔墙和吊顶。此外，还有石膏蜂窝板，防潮石膏板，石膏矿棉复合板等品种，可分别用做绝热板，吸声板，内墙和隔墙板，天花板，地面基层板等。第53页/共73页建筑石膏板及砌块建筑石膏板及砌块石膏空心墙条板石膏空心墙条板纸面石膏板纸面石膏板石膏砌块石膏砌块石膏装饰板石膏装饰板第54页/共73页空心隔墙板空心隔墙板空心隔墙板空心隔墙板第55页/共73页五、建筑石膏的应用建筑石膏是一种很好的绿色建材！应用中扬长避短，正确应用！建筑上的主要应用有：建筑石膏制品：各种板材：墙板、天花板等艺术装饰品粉刷石膏：墙面粉刷雕饰各种墙板德国一所教堂的外墙面雕饰室内墙面和天花板的雕饰第56页/共73页Summary性质石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分是-半水石膏CaSO40.5H2O;生产方法建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏在120180C干燥下脱水制备；凝结硬化机理“溶解沉淀”理论，即通过半水石膏在水中不断溶解，二水石膏不断结晶，晶体不断生长、相互交错与连生构成晶体网络结构而硬化；性能浆体需水量较大，凝结硬化快、凝结时有微膨胀、表观密度较小、孔隙率较大、强度低、耐水与抗冻性差、容易吸水和吸潮、导热系数低、隔热与吸声性好、耐火、对人体和环境无害。应用各种板材、粉刷砂浆、雕饰等。第57页/共73页第三节第三节 水玻璃水玻璃定义：定义：水玻璃又称泡花碱，是一种碱金属硅酸盐。水玻璃又称泡花碱，是一种碱金属硅酸盐。根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有:硅酸钠水玻璃（硅酸钠水玻璃（Na2ONa2OSiO2SiO2）、）、硅酸钾水玻璃硅酸钾水玻璃2 2SiO2SiO2）、）、硅酸锂水玻璃（硅酸锂水玻璃（i2Oi2OSiO2SiO2）等品种，最常用的是等品种，最常用的是硅酸钠水玻璃硅酸钠水玻璃。n n称为水玻璃模数，随称为水玻璃模数，随n n提高，水玻璃粘提高，水玻璃粘度增加，可溶性降低。最常用的是硅酸度增加，可溶性降低。最常用的是硅酸钠水玻璃。钠水玻璃。特点特点:粘结性强，耐酸性高，耐火性好粘结性强，耐酸性高，耐火性好应用应用:硅胶硅胶 耐酸材料（耐酸混凝土，耐酸砂浆等）耐酸材料（耐酸混凝土，耐酸砂浆等）防火涂层、耐热砂浆、耐火混凝土防火涂层、耐热砂浆、耐火混凝土第58页/共73页水玻璃及水玻璃溶液水玻璃及水玻璃溶液第59页/共73页水玻璃的生产水玻璃的生产生产方法生产方法 湿法：湿法：将石英砂和苛性钠溶液在高压釜内用蒸汽加热，并搅拌，直接生成液体水玻璃。将石英砂和苛性钠溶液在高压釜内用蒸汽加热，并搅拌，直接生成液体水玻璃。干法干法：石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在13001400的熔炉中熔融，经冷却后生成固体水玻璃；然后，的熔炉中熔融，经冷却后生成固体水玻璃；然后，在水中加热溶解成液体水玻璃。在水中加热溶解成液体水玻璃。第60页/共73页水玻璃的硬化水玻璃的硬化 水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，并逐渐干燥脱水成为氧化硅而硬化，由于空气中二氧化碳的浓度较低，为加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸钠(Na2SiF6)(Na2SiF6)作为促硬剂，加速二氧化硅凝胶的析出。第61页/共73页水玻璃的技术性质水玻璃的技术性质A.A.黏结力强、强度较高黏结力强、强度较高水玻璃在硬化后，其主水玻璃在硬化后，其主要成分为二氧化硅凝胶和氧化硅，因而具有较高的黏结要成分为二氧化硅凝胶和氧化硅，因而具有较高的黏结力和强度。用水玻璃配制的混凝土的抗压强度可达力和强度。用水玻璃配制的混凝土的抗压强度可达1540 MPa B.B.耐酸性好耐酸性好由于水玻璃硬化后的主要成分为二由于水玻璃硬化后的主要成分为二氧化硅，它可以抵抗除氢氟酸、过热磷酸以外的几乎所氧化硅，它可以抵抗除氢氟酸、过热磷酸以外的几乎所有的无机和有机酸。用于配制水玻璃耐酸混凝土、耐酸有的无机和有机酸。用于配制水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂浆、耐酸胶泥等；砂浆、耐酸胶泥等；C.C.耐热性好耐热性好硬化后形成的二氧化硅网状骨架，硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降不大。用于配制水玻璃耐热混凝土、在高温下强度下降不大。用于配制水玻璃耐热混凝土、耐热砂浆、耐热胶泥；耐热砂浆、耐热胶泥；D.D.耐碱性和耐水性差耐碱性和耐水性差水玻璃在加入氟硅酸钠后水玻璃在加入氟硅酸钠后仍不能完全硬化，仍然有一定量的水玻璃仍不能完全硬化，仍然有一定量的水玻璃Na2OnSiO2。由于由于SiO2和和Na2OnSiO2均可以溶于碱，且均可以溶于碱，且Na2OnSiO2可溶于水，所以水玻璃硬化后不耐碱、不可溶于水，所以水玻璃硬化后不耐碱、不耐水。为提高耐水性，耐水。为提高耐水性，常采用中等浓度的酸对已硬化的常采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸洗处理水玻璃进行酸洗处理。第62页/共73页水玻璃的应用水玻璃的应用 A.A.涂刷材料表面，提高抗风化能力涂刷材料表面，提高抗风化能力以密度为以密度为1.35 g/cm3的水玻璃浸渍或涂刷黏土砖、水泥混凝土、的水玻璃浸渍或涂刷黏土砖、水泥混凝土、硅酸盐混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密实度、硅酸盐混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性、及耐水性等。这是因为水玻璃与强度、抗渗性、抗冻性、及耐水性等。这是因为水玻璃与空气中的二氧化碳反应生成硅酸凝胶，同时水玻璃也与材空气中的二氧化碳反应生成硅酸凝胶，同时水玻璃也与材料中的氢氧化钙反应生成硅酸钙凝胶，两者填充于材料的料中的氢氧化钙反应生成硅酸钙凝胶，两者填充于材料的孔隙，使材料致密。但不能用来涂刷或浸渍石膏制品，因孔隙，使材料致密。但不能用来涂刷或浸渍石膏制品，因为硅酸钠会与硫酸钙反映生成硫酸钠，在制品孔隙中结晶，为硅酸钠会与硫酸钙反映生成硫酸钠，在制品孔隙中结晶，体积显著膨胀，从而导致制品的破坏。体积显著膨胀，从而导致制品的破坏。第63页/共73页水玻璃的应用水玻璃的应用B.B.加固土壤加固土壤将水玻璃和氯化钙溶液交替压注将水玻璃和氯化钙溶液交替压注到土壤中，生成的硅酸凝胶和硅酸钙凝胶可使土到土壤中，生成的硅酸凝胶和硅酸钙凝胶可使土壤固结，从而避免了由于地下水渗透引起的土壤壤固结，从而避免了由于地下水渗透引起的土壤下沉。下沉。C.C.修补砖墙裂缝修补砖墙裂缝将水玻璃、粒化高炉矿渣将水玻璃、粒化高炉矿渣粉、砂及氟硅酸钠按适当比例拌合后，直接压入粉、砂及氟硅酸钠按适当比例拌合后，直接压入砖墙裂缝，可起到黏结和补强作用。砖墙裂缝，可起到黏结和补强作用。D.D.配配制制耐耐酸酸砂砂浆浆、耐耐酸酸混混凝凝土土、耐耐热热混混凝凝土土用用水水玻玻璃璃作作为为胶胶凝凝材材料料，选选择择耐耐酸酸骨骨料料，可可配配制制满满足足耐耐酸酸工工程程要要求求的的耐耐酸酸砂砂浆浆、耐耐酸酸混混凝凝土土。选选择择不不同同的的耐耐热热骨骨料料，可可配配制制不不同同耐耐热热度度的的水水玻玻璃璃耐热混凝土。耐热混凝土。第64页/共73页|E E配制防水剂以水玻璃为基料，配制防水剂。例如：四矾防水剂是以蓝矾(硫酸铜)、明矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）和紫矾（铬矾）各份，溶于60份的沸水中，降温至，投入400份水玻璃溶液中，搅拌均匀而成的。这种防水剂可以在1min内凝结,适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。水玻璃的应用 第65页/共73页例1 某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。解 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩体积收缩的结果。的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成续熟化，造成体积膨胀体积膨胀。从而出现上述现象。从而出现上述现象。第66页/共73页例2 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？层等潮湿部位？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。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。第67页/共73页例例3-3 3-3 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？解解:建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：（1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；（2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。第68页/共73页 （3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。（4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差,所以不适用于室外使用。第69页/共73页例例4 4 水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响？解解通常使用的水玻璃都是Na2OnSiO2的水溶液，即液体水玻璃。一般而言，水玻璃的模数n越大时，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性越好。其主要原因是硬化时析出的硅酸凝胶SiO2mH2O较多。水玻璃的模数n为氧化硅和氧化钠的分子比。同一模数的水玻璃，密度越大，则其有效成分Na2OnSiO2的含量越多，硬化时析出的硅酸凝胶也多，粘结力愈强。然而如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于粘度过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的性质，故不宜过大。第70页/共73页5、什么是气硬性胶凝材料？什么是水硬性胶凝材料？参考答案：参考答案：气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且只能在空气中保持或发展其强度，如石膏、石灰等；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度，如水泥。6、过火石灰、欠火石灰对石灰性能有什么影响？如何消除？参考答案：参考答案：欠火石灰的产浆量较低，质量较差；欠火石灰的密度较大，表面常被黏土杂质溶化时所形成的玻璃釉状物包覆，因而消解很慢，在工程中过火石灰颗粒往往会在正常石灰硬化后继续吸湿消解而发生体积膨胀，降低石灰品质，影响工程质量。消除方法有：将石灰经陈伏处理后再使用于工程，控制煅烧温度在10001200之间，岩块尺寸不宜过大。第71页/共73页END第72页/共73页河南大学土木建筑学院感谢您的观看！第73页/共73页