《建筑装饰材料》第二章-石灰、石膏、水玻璃.ppt

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1、本章内容本章内容第一节第一节 石膏石膏一、 石膏的生产及分类二、 石膏的凝结硬化三、 石膏的技术性质和应用第二节第二节 石灰石灰 一、 石灰的生产与分类二、 石灰的硬化三、 石灰的技术性质和要求四、 石灰的应用五、 石灰的储存第三节第三节 水玻璃水玻璃一、水玻璃的生产二、水玻璃的硬化三、水玻璃的特征四、水玻璃的应用教学目标教学目标1、掌握胶凝材料的概念与分类；2、了解石膏、石灰的原料及品种，掌握掌握石膏、石灰的凝结、硬化过程及特性石膏、石灰的凝结、硬化过程及特性，了解建筑石膏、石灰的质量要求及应用；3、了解水玻璃的组成、性能特点及应用。基本概念：什么是胶凝材料？ 定义： 经过一系列物理、化学作

2、用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。 特征：严格意义上胶凝材料应指浆体；能在常温下凝结硬化为固体；有较强的胶结能力；具有一定的使用性能。有机有机胶凝材料胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性水硬性胶凝材料胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或发展其强度。如：石灰、石膏、水石灰、石膏、水玻璃玻璃不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化保持并发展其强度。如：水泥水泥如：沥青沥青、树脂无机胶凝材料无机胶凝材料胶凝材料胶凝材料气硬性胶凝材料关键：干燥状态下，其硬化体气硬性胶凝材料关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！才有较好的性能！水硬性胶凝材料关键

3、：干燥或潮湿状态下，其水硬性胶凝材料关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！硬化体均有很好的性能！第一节第一节 石膏石膏 石膏的矿物组成：CaSO4xH2Ox0，硬石膏(无水石膏)x0.5 ，熟石膏(半水石膏、建筑石膏)x2，生石膏(二水石膏) 石膏胶凝材料(Gypsum binder )的组成： CaSO4 0.5H2O或或CaSO4 。一、石膏的生产及分类一、石膏的生产及分类 石膏是晶体结构二水石膏晶体形貌半水石膏晶体形貌石膏的生产 原料：天然二水石膏；天然无水石膏；工业副产物磷石膏、氟石膏等。 生产工序： 原料(破碎) 脱水 磨细 生产(脱水)的工艺：非密闭煅烧(干燥空气中)：

4、密闭蒸练(湿的水蒸气)： 不同工艺得到不同组成的石膏胶凝材料天然石膏矿纤维状晶体生产工艺与产品的组成CaSO42H2O 120180C干燥空气125180C水蒸气 -CaSO4 0.5H2O（强度高）（强度高） -CaSO4 0.5H2O -CaSO4()可溶 -CaSO4()可溶200360C 200360C 400800C400800CCaSO4()不溶 8001180CCaSO4()不溶CaO非密闭煅烧工艺及其产品组成密闭蒸炼工艺及其产品组成石膏生产流程图熟石膏高强石膏原料入口产 品废气排放二、建筑石膏的凝结硬化 凝结硬化过程中的水化反应：凝结硬化过程中的水化反应： CaSO4 0.5H

5、2O 1.5H2O CaSO42H2OQ 即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应 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水化初期：二水石膏晶体较

6、少随着水化反应进行二水石膏晶体量石膏硬化体中晶体堆积体 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。石膏颗粒表面分子首先水化颗粒表面二水石膏晶体不断增多半水石膏全部水化成二水石膏 所以，石膏胶凝材料运输、储存中，必须防潮、防水，以免失效！建筑石膏粉三、三、 建筑石膏的技术性质及应用建筑石膏的技术性质及应用 1、建筑石膏的技术性质l外观：外观：色白，密度为2.602.75 g/cm3,堆积密度为8001000 kg/m3。l质量标准质量标准：建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。石膏l产品标记产品标记：产品名称+抗折强度+标准号建筑石膏的技术指标（

7、GB 9776-88）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抗折强度为2.5MPa的建筑石膏记为： 建筑石膏建筑石膏2.5 GB97762.5 GB9776某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析原因。 分析：建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，

8、延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配即用。在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者，在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。 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？ 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需可，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塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6的水量；的水量；即，有即，有4060多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥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。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

9、？ 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。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，而且晶体内有明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，因此，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用力，导水分

10、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，石膏制品另一方面，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；处理，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

11、子对晶体颗粒间的削弱作用。二水石膏晶体解理面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；二水石膏晶体含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分子，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很高，因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。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！6、进一步思考的问题:警察在勘察犯罪野外现场时，用石膏翻版罪犯足印，其原警察在勘察犯罪野外现场时，用石膏翻版罪犯足印，其

12、原理是什么？理是什么？试验证明石膏板有调节室内湿度的功能，为什么？试验证明石膏板有调节室内湿度的功能，为什么？如何在土木工程建设中正确地使用或选用石膏，为什么？如何在土木工程建设中正确地使用或选用石膏，为什么？调湿作用红线条表示室内湿度变化蓝线条表示室外湿度变化1.警察在勘察犯罪野外现场时,用石膏翻版罪犯足印,其原理是什么? 答：原理就是拓印原理。先用化学试剂喷洒在足迹上，使其表面硬化，再用石膏浇灌足迹这样可以做模型。因石膏流动性好，凝结速度快；体积稳定，其在凝结硬化过程中有微膨胀，这种微膨胀可使其硬化后表面光滑饱满、尺寸准确，形成的模型纹理清晰，重量又轻。 2.实验证明石膏板有调节室内湿度的

13、功能，为什么？ 答：吸水性强：石膏是硫酸钙水合物结晶。化学结构中存在不稳定的水分子。当环境干燥的时候水分子会析出，当环境潮湿的时候水分子会被吸收成石膏化学组成的一部分。从而起到调节湿度的作用。3.如何在土木工程建设中正确地使用或选用石膏，为什么？答：更重要的是把握建筑石膏的性质，从而才能在土木工程建筑中石膏正确地使用或选用石膏。 （1）制备成石膏砂浆和粉刷石膏，其石膏硬化后表面坚硬、光滑细腻、不起灰，便于再装饰，常用于室内高级抹灰和粉刷。 （2）纸面石膏板具有重量轻、隔声、隔热、加工性能强、施工方法简便的特点，适合用做建筑物的隔断、墙面和吊顶等。 （3）纤维石膏板综合性能优越，除具有纸面石膏板

14、的优点外，还具有很高的抗冲击能力，而且其内部黏结牢固，防火、防潮、保温性能更好。主要用于内墙板、吊顶板、地板垫层等。 （4）石膏空心条板具有重量轻、强度高、隔热、隔声、防水等性能，可锯、可刨、可钻、施工简便。与纸面石膏板相比，石膏用量少、不用纸和胶粘剂、不用龙骨，工艺设备简单，所以比纸面石膏板造价低。石膏空心条板主要用于工业与民用建筑的内隔墙，其墙面可做喷浆、涂料、贴瓷砖、贴壁纸等各种饰面。 （5）装饰石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺加少量纤维材料等制成的有多种图案、花饰的板材，如石膏印花板、穿孔吊顶板、石膏浮雕吊顶板、纸面石膏饰面装饰板等。它是一种新型的室内装饰材料，适用于中高档装饰，具有轻

15、质、防火、防潮、易加工、安装简单等特点。特别是新型树脂仿型饰面防水石膏板板面覆以树脂，饰面仿型花纹，其色调图案逼真，新颖大方，板材强度高、耐污染、易清洗，可用于装饰墙面，做护墙板及踢脚板等，是代替天然石材和水磨石的理想材料。2、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纸面石膏板的生产工艺流程纸面石膏板生产线一、一、 石灰的生产与分类石灰的生产与分类l 工程中常用的石灰产品有磨细生石灰粉、消石灰粉和石灰膏。l 将主要成

16、分为碳酸钙的天然岩石（石灰岩、白垩等）煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得以CaO为主要成分的产品即为生石灰生石灰。210009003COCaO 生石灰CaCO欠烧石灰CaO含量低，质量等级低，利用率低过烧石灰质地密实，颜色较深，消化缓慢，容易造成墙体开裂温度过低或时间不足温度过高或时间过长第二节第二节 石石 灰灰制备工艺与产品石灰石10001200C磨细生石灰粉生石灰水喷淋消石灰粉(水)化灰池石灰乳浓缩石灰膏陈伏煅烧温度较低，时间较短时， 欠火石灰煅烧温度较高，时间较长时， 过火石灰减轻或消除过火石灰的危害l根据成品加工方法不同分为：名称加工方法状态主要成分块灰块灰直接煅烧块状CaO生石灰粉生

17、石灰粉块状生石灰磨细粉末CaO消石灰粉消石灰粉生石灰用适量水经消化和干燥粉末Ca(OH)2石灰膏石灰膏块状生石灰用过量水消化（或将消石灰粉和水拌合）一定稠度的膏状物Ca(OH)2和水石灰乳石灰乳生石灰加大量水消化 乳状液体Ca(OH)2和水l各种石灰根据其种类、成分、细度等划分为优等品、一等品及合格品。二、石灰的消化和硬化二、石灰的消化和硬化1、消化（熟化）：生石灰（CaO）与水作用生成氢氧化钙（熟石灰，又称消石灰）的过程。生石灰的消化反应如下：CaOH2O Ca(OH)264.9103J l石灰的消化过程会放出大量的热，熟化时体积增大石灰的消化过程会放出大量的热，熟化时体积增大1 12.52

18、.5倍。倍。 *过烧石灰消化速度慢，易引起墙面隆起、开裂，所以使用前需洗灰陈伏洗灰陈伏。例如：例如：单兵单兵干粮干粮石灰浆体 氢氧化钙晶体 碳酸钙晶体石灰凝胶体石灰碳化体水孔隙水分损失碳化*2、石灰的硬化 结晶作用结晶作用生石灰或熟石灰水成为生石灰或熟石灰水成为Ca(OH)2浆体；浆体；浆体中游离水的不断损失，导致浆体中游离水的不断损失，导致Ca(OH)2结晶；结晶；晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网硬化。硬化。 碳化作用碳化作用Ca(OH)2与空气中的与空气中的CO2气体反应，在表面形成气体反应，在表面形成CaCO3膜层。膜层。提高耐久性。提高耐久性。*例：在维修古

19、建筑时，发现古建筑中石灰砂浆坚硬，强度较高，有人认为是古代生产的石灰质量优于现代石灰，此观点对否？为什么？ 答：否。答：否。 因为碳化作用只限于表层，在长时间因为碳化作用只限于表层，在长时间内碳化过程充分，厚度增加，强度高。内碳化过程充分，厚度增加，强度高。l可塑性和保水性好可塑性和保水性好：可调成混合砂浆。l凝结硬化慢，强度低凝结硬化慢，强度低。l耐水性差耐水性差：不宜在潮湿的环境中使用，也不宜单独用于建筑物基础。l体积收缩大体积收缩大：不宜单独使用，可掺入砂、各种纤维材料等减少收缩 。l吸湿性强吸湿性强：是传统的干燥剂；储存时注意防潮。三、三、 石灰的技术性质和要求石灰的技术性质和要求AB

20、石灰抹面裂纹比较和分析分析答案分析：在煅烧过程中，如果煅烧时间过长或温度过高，将生成颜色较深、块体致密的“过烧石灰”。过烧石灰水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过烧石灰的危害，保持石灰膏表面有水的情况下，在贮存池中放置一周以上，这一过程称为陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止Ca(OH)2与CO2发生碳化反应。石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，致使其中部分过烧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Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。石灰砂浆B为网状干缩性裂纹，

21、是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。尤其是水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。 四、四、 石灰的应用石灰的应用l 制作石灰乳涂料制作石灰乳涂料l石灰乳涂料可用于建筑室内墙面和顶棚粉刷。l掺入少量佛青颜料，可使其呈纯白色； 掺入107胶或少量水泥粒化高炉矿渣(或粉煤灰)，可提高粉刷层的防水性； 掺入各种色彩的耐碱材料，可获得更好的装饰效果。l 配制砂浆配制砂浆l石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成砂浆，前者称石灰砂浆，后者称混合砂浆混合砂浆，用于墙体的砌筑和抹面。l为了克服石灰浆收缩性大的缺点，配制时常要加入纸筋等纤维质材料。 保水性好l 拌制灰土和三合土拌制灰土和三合土： 消石灰粉与

22、粘土的拌合物，称为灰土灰土，若再加入砂（或碎石、炉渣等），即成三合土三合土。灰土和三合土在夯实或压实下，密实度大大提高，而且在潮湿的环境中，粘土颗粒表面的少量活性氧化硅和氧化铝与Ca(OH)2发生反应，生成水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，使粘土的抗渗能力、抗压强度、耐使粘土的抗渗能力、抗压强度、耐水性得到改善水性得到改善。三合土和灰土主要用于建筑物基础、路面和地面的垫层。l 生产硅酸盐制品：生产硅酸盐制品：如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等。l 配制无熟料水泥配制无熟料水泥各类石灰的用途 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

23、(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(灰土)和三合土消石灰粉制作硅酸盐制品用于石灰土(石灰+粘土)和三合土l总结总结块状硅酸钠第三节 水玻璃 俗称泡花碱，一种碱金属硅酸盐（硅酸钾水玻璃、硅酸钠水玻璃）。 通式：R2OnSiO2 n水玻璃模数。 一、水玻璃的生产 1.湿法 石英砂和氢氧化钠水溶液在压蒸锅（0.20.3MPa）内用蒸汽加热溶解而制成。 2.干法 将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在13001400温度下熔融。 Na2CO3 + nSiO2 Na2OnSiO

24、2+ CO2 熔融的水玻璃冷却后在0.30.8 MPa的蒸压釜内加热溶解成胶状玻璃溶液，即液态水玻璃。 二、水玻璃的硬化 水玻璃吸收空气中CO2形成无定型的二氧化硅凝胶，并逐渐干燥而硬化。 Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH2O 为加速硬化，掺促硬剂氟硅酸钠（Na2SiF6）。 三、水玻璃的特性 良好的粘结力、耐热、耐酸。 四、水玻璃的应用 1.涂刷建筑材料表面,提高密实性和抗风化能力。 2.加固地基。 3.堵漏、抢修。 4.配制耐酸混凝土和耐酸砂浆。1.石膏浆、石灰浆和水泥浆三种胶凝材料浆体硬化时收缩最大的是水泥浆。2.一般建筑石膏适用于室外。3.石灰陈伏是为了消除过烧石灰的危害。4.石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用。 5.在水泥中，石膏加入的量越多越好。 1、下列不属于低温煅烧石膏的产品的是（ ）。 人造大理石板 建筑石膏 模型石膏 高强度石膏2、对石灰的技术要求包括（ ）。 细度 未消化残渣含量 CO2含量 产浆量3、对石膏的技术要求主要不包括（ ）。 细度 强度 有效CaO、MgO含量 凝结时间4、生产石膏的主要原料（ ） CaCO3 Ca（OH）2 CaSO42H2O CaO5、生产石灰的主要原料是（ ） CaCO3 Ca（OH）2 CaSO42H2O CaO43 结束语结束语