第三章-无机胶凝材料优秀PPT.ppt
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1、胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变更,能够产生凝合硬化,将块状或粉状材料胶结起来,形成为一个整体的材料。胶凝材料的分类如沥青、聚合物等胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如:石灰、石膏、水玻璃等通称为“水 泥”无机胶凝材料气硬性胶凝材料 加水拌合匀整后形成的浆体,只能在空气中凝合硬化,而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料 加水拌合匀整后形成的浆体,不仅能在干燥空气中凝合硬化,而且能更好地在水中硬化,保持或发展其强度。通称为“水泥”。31 石 灰一、石灰的生产原材料 生产石灰的原材料包括自然石灰石和化工
2、副产品。主要成分为CaCO3。生产工艺煅烧 石灰生产过程,是石灰石煅烧过程。依据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。CaCO3 =CaO +CO2MgCO3=MgO+CO2900700生石灰二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种生石灰的熟化熟化的过程 生石灰+水 熟石灰熟化的方式淋 灰生石灰粉(消石灰粉)化 灰 熟石灰膏熟化过程的特点放出大量的热;体积膨胀1.53.5倍。熟化过程的留意事项熟石灰在运用前必需陈伏15d以上防止过火石灰的危害;在化灰池表面保留一层水防止石灰碳化。MgO+H2O=Mg(OH)2 CaO +H2O=Ca(OH)2 +64.83kj二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
3、石灰的硬化Ca(OH)2从饱和溶液中析出,晶体相互交叉连生,从而提高强度。Ca(OH)2空气中的CO2发生化学反应,形成CaCO3使石灰的强度渐渐提高。石灰的品种按石灰中的氧化镁含量的凹凸分按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO5%MgO5%三、石灰的技术性质石灰的质量等级 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量,可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材。石灰的特性1.可塑性好;2.生石灰吸湿性强,保水性好;3.凝合硬化慢、强度低;4.硬化后体积收缩大,易开裂;5.耐水性差。四、石灰的应用配制石灰
4、砂浆和石灰乳;配制三合土和灰土;制作碳化石灰板;生产硅酸盐制品;生产无熟料水泥。四、石灰的储存生石灰储存时间不宜过长,一般不超过一个月。作到“随到随化”。不得与易燃、易爆等危急液体物品混合存放和混合运输。熟石灰在运用前必需陈伏15d以上,以防止过火石灰对建筑物产生的危害。32 石 膏一、石膏胶凝材料的生产 石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在确定的温度和压力下,经过煅烧、脱水,再经磨细而成。在不同的煅烧温度下,得到的产品是不同的。具体过程如下所示:二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加热、脱水125 0.13MP
5、a蒸压锅170360加热、脱水400750800型建筑石膏型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在常温下不存在在建筑工程中常用建筑石膏;高强石膏用于生产建筑石膏制品。二、建筑石膏的凝合硬化建筑石膏加水后,与水发生的化学反应如下:CaSO40.5H2O+1.5 H2O=CaSO42H2O建筑石膏的凝合硬化过程可以表示如下:建筑石膏凝合过程,是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程;硬化过程则是二水石膏晶体之间,结晶结构网的形成过程。晶体之间相互交叉连生,形成网状结构;随着反应的接着进行,结晶结构网渐渐密实,从而使石膏晶体渐渐硬化。建筑石膏+水浆 体凝 结硬 化三、建筑石膏的等级与技术性质建筑石膏的
6、质量等级 建筑石膏按其细度、强度、凝合时间等指标,划分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表:四、建筑石膏的技术性质表观密度小,强度较低;凝合硬化快;孔隙率大,热导率小;凝合时体积产生微膨胀;吸湿性强,耐水性差;具有较好的防火性能。五、建筑石膏的应用室内抹灰与粉刷生产建筑石膏制品生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中33 水玻璃一、水玻璃的硬化和性质 水玻璃又称泡花碱,是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。水玻璃的硬化 液体水玻璃吸取空气中的二氧化碳,形成无定型硅酸凝胶,并渐渐干燥硬化,具体反应式如下:Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2
7、mH20 为了加速水玻璃的硬化,可加热或掺入12%15%的促硬剂氟硅酸钠。水玻璃的性质 1.粘结力强 2.耐酸性好 3.耐热性好二、水玻璃的应用涂刷或浸渍材料;加固地基;修补裂缝、堵漏;配制耐酸砂浆和耐酸混凝土;配制耐热砂浆和耐热混凝土。34 镁质胶凝材料镁质胶凝材料菱苦土菱苦土的生产 镁质胶凝材料是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨细而制成。煅烧的菱苦土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。菱苦土的水化硬化 一般与MgCl2溶液按确定比例混合,硬化快,强度高。但吸湿性强,耐水性差。形成的水化产物主要为氯氧化镁和氢氧化镁。菱苦土的应用生产木屑地板、木丝板、刨花板等。菱苦土板材用于机械包装材料,可以
8、节约大量木材。只能用于干燥状态下,而不能受潮、遇水或酸性介质侵蚀的部位。35 硅酸盐水泥水泥的特点和适用范围水泥的特点水泥是一种粉末状材料,加水后拌合匀整形成的浆体,不仅能够在干燥环境中凝合硬化,而且能更好地在水中硬化,保持或发展其强度,形成具有堆聚结构的人造石材。水泥适用范围不仅适合用于干燥环境中的工程部位,而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。水泥的分类按性能和用途分水 泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥一般硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等水泥的分类按
9、主要水硬性物质分一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺硅酸盐水泥的原材料生产硅酸盐水泥熟料的原材料石灰质原料 自然石灰石。也可接受与自然石灰石化学成分相像的材料如白垩、石灰华等。粘土质原料 主要为粘土,其主要化学成分为SiO2,其次为Al2O3和少量Fe2O3。铁矿粉 接受赤铁矿,化学成分为Fe2O3。石膏主要为自然石膏矿、无水硫酸钙等。混合材料 包括活性混合材料(粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等)和非活性混合材料(石灰石粉、磨细石英砂等)。硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧”工艺生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种;硅酸盐水泥分为:型硅酸盐水泥(不掺混合材料)和型硅酸盐水泥(掺
10、不超过5%混合材料)。一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺石灰石粘 土铁矿粉生 料石 膏硅酸盐水泥混合材料熟 料按比例混合磨细13501450煅烧磨细二、熟料的矿物组成及其特性熟料的矿物组成水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙硅酸三钙碱类及杂质2CaOSiO2,C2S4CaOAl2O3Fe2O3,C4AFfCaO和fMgO3CaOAl2O3,C3A3CaOSiO2,C3S化学式及简写二、熟料的矿物组成及其特性水泥熟料矿物的主要特性 熟料矿物磨细加水,均能单独与水发生化学反应,其特点见上表。三、硅酸盐水泥的凝合和硬化凝合硬化的概念凝合:水泥加水拌合而成的浆体,经过一系列物理化学变
11、更,浆体渐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程;硬化:水泥石强度渐渐发展的过程称为硬化。水泥的凝合过程和硬化过程是连续进行的。凝合过程较短暂,一般几个小时即可完成;硬化过程是一个长期的过程,在确定温度和湿度下可持续几十年。三、硅酸盐水泥的凝合和硬化熟料矿物的水化反应硅酸三钙2(3CaOSiO2)6H2O=3CaO2SiO23H2O3Ca(OH)2硅酸二钙2(2CaOSiO2)4H2O=3CaO2SiO23H2OCa(OH)2 铝酸三钙3CaOAl2O3H2O=3CaOAl2O36H2O3CaOAl2O36H2O3(CaSO42H2O)19H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O 铁铝酸四
12、钙4CaOAl2O3Fe2O37H2O=3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O三、硅酸盐水泥的凝合和硬化熟料矿物的水化反应过程水化初期熟料矿物与水反应的速度较快,使水化产物不断地从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面,形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜,大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。水化中期以水化硅酸钙(CSH)和氢氧化钙的快速形成为特征。水化后期由于新生成的水化产物的压力,水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜裂开,使水进入未水化水泥颗粒的表面,水化反应接着进行。水化产物之间相互交叉连生,不断密实,固体之间的空隙不断减小,网状结构不断加强,结构渐渐紧密。三、硅酸盐水泥
13、的凝合和硬化A凝胶体(CSH凝胶,水化硅酸钙凝胶);B晶体(氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙);C孔隙(毛细孔、凝胶孔、气孔等);D未水化的水泥颗粒水泥石的结构水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未水化的水泥颗粒等组成,存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。水泥石的结构(水化产物的种类及相对含量、孔的结构)对其性能影响最大。四、硅酸盐水泥的主要技术性质1.密度、积累密度和各成分含量注:表中百分数均为质量百分数。四、硅酸盐水泥的主要技术性质2.细度细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒的粗细,干脆影响其水化反应速度、活性和强度。国家标准中规定,水泥的细度用筛析法和比表
14、面积法来测定。硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于300m2/kg。四、硅酸盐水泥的主要技术性质3.凝合时间凝合时间 分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从加水至水泥浆起先失去塑性的时间;终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的时间。水泥初凝时间不宜过早,终凝时间不宜过迟。国家标准GB1751999规定:硅酸盐水泥初凝不得早于45min,终凝不得迟于6.5h。四、硅酸盐水泥的主要技术性质4.体积安定性体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变更的稳定性。水泥在硬化过程中体积变更不稳定,即为体积安定性不良。水泥安定性不良的缘由:熟料中含有过量的游离氧化钙(fCaO),或含有过量的游离氧化镁(fMgO);生产水泥
15、时掺入的石膏过量。国家标准GB1751999规定,硅酸盐水泥的安定性用沸煮法检验必需合格。体积安定性不良的水泥严禁用于工程中。四、硅酸盐水泥的主要技术性质5.强度及强度等级(1)胶砂强度 国家标准规定,水泥和标准砂按1:3.0质量比混合,加入规定量的水(水灰比为0.50),经标准试验方法搅拌成型。制成40mm40mm160mm的标准试件,在标准条件(1d温度为201,相对湿度90以上的空气中带模养护;1d以后拆模,放入201的水中养护)下养护。依据水泥品种不同,分别测定3d、28d的抗折强度和抗压强度,即为水泥的胶砂强度。四、硅酸盐水泥的主要技术性质(2)强度等级 依据水泥的胶砂强度划分的级别
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