最新山东建筑大学土木工程材料课件第2章气硬性胶凝材料PPT课件.ppt
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1、山东建筑大学土木工程材料课山东建筑大学土木工程材料课件第件第2章气硬性胶凝材料章气硬性胶凝材料掌握:胶凝材料的定义、分类;建筑石灰、石膏技术要求、性质熟悉:石灰的、石膏的的熟化、硬化和应用了解:石灰的生产、石灰的品种 本章教学目标11/9/20222|石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物,当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中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。膏。|2.1.1 石膏的原料、生产及品种石膏的原料、生产及品种|1.石膏的原料石膏的原料|根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为:根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为:|(1)无水石膏无水石
2、膏(CaSO4):):也称也称硬石膏硬石膏,它结晶紧密,质地较硬,是生产硬石膏水泥的它结晶紧密,质地较硬,是生产硬石膏水泥的原料。原料。11/9/20229|(2)天然石膏天然石膏(CaSO42H2O):):也称也称生石膏或生石膏或二水石膏二水石膏,大部分天然石膏矿为生石膏,是生产建,大部分天然石膏矿为生石膏,是生产建筑石膏的主要原料。筑石膏的主要原料。|()()建筑石膏建筑石膏(CaSO41/2 H2O)也称也称熟石膏熟石膏或半水石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的,根据其内。它是由生石膏加工而成的,根据其内部结构不同可分为部结构不同可分为型半水石膏和型半水石膏和型半水石膏。型半水石膏。|
3、(4)化工石膏:指含有CaSO42H2O成分的化学工业副产品。11/9/202210天然二水石膏11/9/202211脱硫石膏11/9/2022121).建筑石膏2).高强石膏2.石膏的生产与品种型半水石膏型半水石膏11/9/202213|型半水石膏与型半水石膏与型半水石膏型半水石膏相比,结相比,结晶颗粒较粗,比表面积较小,强度高,因晶颗粒较粗,比表面积较小,强度高,因此又称为此又称为高强石膏高强石膏。3).可溶性硬石膏 当加热温度升高到170200时,半水石膏继续脱水,生成可溶性硬石膏(CaSO4)。此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。当加热温度升高到20
4、0250时,石膏中残留的水很少,凝结硬化非常缓慢,但遇水后还能逐渐凝结硬化非常缓慢,但遇水后还能逐渐生成半水石膏直至二水石膏。生成半水石膏直至二水石膏。11/9/2022144).死烧石膏 当加热温度高于400时,石膏完全失水,成为不溶性硬石膏(CaSO4)。此无水石膏就失此无水石膏就失去了凝结硬化性能。但去了凝结硬化性能。但当加入激发剂混合磨细后,又可恢复水化硬化能力,成为无水石膏水泥。它可制作石膏灰浆、石膏板和其它石膏制品。5).高温煅烧石膏 温度高于800时,部分硬石膏分解出中CaO,磨细后的产品即为,磨细后的产品即为高温煅烧石膏。11/9/2022151.石膏的水化2.1.2 石膏的水
5、化与硬化 建筑石膏与适量水拌合后,能形成可塑性良好的浆建筑石膏与适量水拌合后,能形成可塑性良好的浆体,随着石膏与水的反应,浆体的可塑性很快消失而发体,随着石膏与水的反应,浆体的可塑性很快消失而发生凝结,此后进一步产生和发展强度而硬化。生凝结,此后进一步产生和发展强度而硬化。此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀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。胶体微粒自水中析出。11/
6、9/2022162.石膏的凝结硬化 干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行,干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行,干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行,干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行,随着二水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摩擦力和粘结力,造成和长大,晶体颗粒之间便产生了摩擦力和粘结力,造成浆体的塑性开始下降,这一现象称为石膏的成浆体的塑性开始下降,这一现象称为石膏的初凝初凝;而;而后随着晶体颗粒间摩擦力和粘结力的增大,浆体的塑性后随着晶体颗粒间摩擦力和粘结力的增大,浆体的塑性很快下降,直至消失,
7、这种现象为石膏的很快下降,直至消失,这种现象为石膏的终凝终凝。石膏终凝后,其晶体颗粒仍在不断长大和连生,形石膏终凝后,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一过程称为石膏的硬化硬化。石膏浆体的凝结和硬化,实际。石膏浆体的凝结和硬化,实际上是交叉进行的。上是交叉进行的。11/9/202217()凝结硬化速度快)凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体,凝结硬化速度很快。建筑石膏的浆体,凝结硬化速度很快。一般
8、石膏的初凝时间仅为一般石膏的初凝时间仅为10min左右,终左右,终凝时间不超过凝时间不超过30min,这对于普通工程施,这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较工操作十分方便。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。物胶、亚硫酸盐、酒精废液等。2.1.3 石膏的性质1.石膏的特性11/9/202218()凝结硬化时体积微膨胀()凝结硬化时体积微膨胀 建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程,其体积不仅不晶水后的结晶过程,其体积不仅不会收缩,而且还稍有膨胀(会收缩,而且还稍有膨胀(
9、0.2%1.5%),这种膨胀不会对石膏造成),这种膨胀不会对石膏造成危害,还能使石膏的表面较为光滑危害,还能使石膏的表面较为光滑饱满,棱角清晰完整、避免了普通饱满,棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。材料干燥时的开裂。11/9/202219(3)硬化后孔隙率大,表观密度和强度较低 建筑石膏在使用时,为获得良好的流动性,建筑石膏在使用时,为获得良好的流动性,通常加入的水要比水化所需的水量多,因此,通常加入的水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,造成石膏内部形的充水部分空间形成孔隙,造成石膏内部形成大
10、量微孔,使其重量减轻,但是抗压强度成大量微孔,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也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为为800kg/31000 kg/3,抗压强度约为,抗压强度约为Pa5Pa。11/9/202220()良好的隔热、吸音和()良好的隔热、吸音和“呼吸呼吸”功能功能 石膏硬化体中大量的微孔,使其石膏硬化体中大量的微孔,使其传热性显著下降,因此具有良好的传热性显著下降,因此具有良好的绝热能力;石膏的大量微孔,特别绝热能力;石膏的大量微孔,特别是表面微孔对声音传导或反射的能是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降,使其具有较强的吸力也显著下降,使其具有
11、较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构,开口孔结构,使石膏具有呼吸水蒸使石膏具有呼吸水蒸气的功能。气的功能。11/9/202221()防火性好,但耐水性差()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到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的结晶水,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,具有良好的防火效果。火势的蔓延,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由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间
12、的粘结力,遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削结力,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耐水性较差。建筑石膏硬化体的耐水性较差。11/9/202222(6 6)具有一定的调温调湿性)具有一定的调温调湿性 主要是因为其导热系数小、热容量大和孔隙率大。主要是因为其导热系数小、热容量大和孔隙率大。(7 7)耐水性和抗冻性差)耐水性和抗冻性差 主要是因为其孔隙率大、吸水性强。主要是因为其孔隙率大、吸水性强。(8 8)有良好的装饰性和可加工性)有良好的装饰性和可加工性 石膏表面光滑饱满,颜色洁白,质地细腻,具有良
13、石膏表面光滑饱满,颜色洁白,质地细腻,具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善,硬度也较低,好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善,硬度也较低,所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。11/9/2022232.石膏的技术要求1).强度:抗折强度、抗压强度2).细度:0.2mm方孔筛筛余(10%)3).凝结时间:初凝时间(3min)、终凝时间(30min)见表21(P12)11/9/202224建筑石膏产品的标记顺序为:产品名称,抗折强度,标准号eg:建筑石膏2.5GB977611/9/2022252.1.4 建筑石膏的应用(1 1)石
14、膏砂浆及粉刷石膏。石膏砂浆及粉刷石膏。(2 2)建筑石膏制品:石膏板、石膏砌块等建筑石膏制品:石膏板、石膏砌块等:如如纸面石膏板、装饰石膏板、吸声用穿孔石纸面石膏板、装饰石膏板、吸声用穿孔石膏板。膏板。(3(3)制作制作石膏艺术制品建筑雕塑和模型。建筑雕塑和模型。11/9/202226纸面石膏板11/9/202227装饰石膏板11/9/202228吸声用穿孔石膏板11/9/202229吸声用穿孔石膏板11/9/202230石膏艺术制品 11/9/202231石膏艺术制品 11/9/2022322.2 石 灰11/9/202233大型石灰窑11/9/202234小石灰窑11/9/202235生石
15、灰11/9/202236生石灰粉11/9/202237温度在温度在900900左右时左右时温度过高时温度过高时温度过低时温度过低时正火石灰欠火石灰过火石灰因煅烧温度过高使粘土杂质融化并包裹石灰,从而延缓石灰的熟化,导致已硬化的砂浆产生鼓泡、崩裂等现象碳酸钙没有完全分解,降低了生石灰的产量如何解决它的危害?2.2.1 石灰的生产氧化钙含量高、表观密度小,孔隙率高。煅烧石灰石、白云石、或白垩,内含CaCO311/9/202238 在煅烧过程中,质量损失44%,体积损失1015%,所以生石灰是一种多孔状、比表面积大,晶格畸变大的物质,水化活性非常大。将煅烧成的块状生石灰经过不同的加工,还可得到石灰的
16、另外三种产品:1)、生石灰粉 2)、消石灰粉 3)、石灰膏11/9/202239水化过程中体积增大12.5倍,迅速放出大量热2.2.2 石灰的水化与硬化1、生石灰的熟化生石灰+水熟石灰工程上使用的石灰大都是熟石灰,有时需要使用石灰膏,有时使用熟石灰粉。11/9/202240熟化为石灰膏:将生石灰放入水中,注意水要过量池中透明液体为氢氧化钙饱和溶液,下部沉淀即为熟石灰生石灰要在水中放置两周以上,此过程即为“陈伏”。在这段时间里生石灰会完全和水反应,不会因含有过火石灰造成熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象。11/9/202241将生石灰块淋水,使石灰充分熟化,又不会过湿成团,此时得到的产品就是熟石灰粉(
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