第3章-气硬性胶凝材料.ppt

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1、1/50概概 述述1、胶凝材料的定义、胶凝材料的定义2、胶凝材料的分类胶凝材料的分类3、本章教学内容与学习要求、本章教学内容与学习要求4、学习重点与难点、学习重点与难点2/501 1、胶凝材料的定义、胶凝材料的定义 凡凡能能经经过过自自身身的的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，能能把把散散粒粒或或块块状状物物料料胶胶结结成成一一个个整整体体，且且有有一一定定机机械械强强度度的的材材料料，统统称称为为胶凝材料胶凝材料(Cementitious Materials)3/502.胶凝材料的分类胶凝材料的分类胶胶凝凝材材料料有机胶凝材料有机

2、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,并保持或并保持或继续提高强度的胶凝材料，如石继续提高强度的胶凝材料，如石膏、石灰、水玻璃等）膏、石灰、水玻璃等）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，（在拌水后不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化而且能更好地在水中硬化,保持并保持并继续提高强度的胶凝材料，如各种继续提高强度的胶凝材料，如各种水泥）水泥）4/503.本章教学内容与学习要求本章教学内容与学习要求教学内容 本章主要介绍下

3、列几种气硬性胶凝材料的特性、本章主要介绍下列几种气硬性胶凝材料的特性、技术性质要求和应用：技术性质要求和应用：石石 灰灰(Lime)石膏石膏 (Plaster)水玻璃水玻璃(Water Glass)镁质胶凝材料镁质胶凝材料(Sorel Cement)学习要求 了解这几种胶凝材料的特性与用途了解这几种胶凝材料的特性与用途5/504.学习重点与难点学习重点与难点 重点：石灰和石膏的特性与用途石灰和石膏的特性与用途 难点：石灰的熟化和硬化特性；石灰的熟化和硬化特性；建筑石膏硬化过程的物理化学变建筑石膏硬化过程的物理化学变化化第一节第一节 石石 灰灰7/50一、石灰的生产一、石灰的生产 实际煅烧温度为

4、实际煅烧温度为10001100oC 温温度度过过低低或或煅煅烧烧时时间间过过短短 产产生生欠欠火火石石灰灰 温度过高或煅烧时间过长温度过高或煅烧时间过长 产生产生过火石灰过火石灰石灰原料与煅烧石灰原料与煅烧 生产石灰（生产石灰（Lime）的原料有）的原料有石灰石、白云石灰石、白云石、白垩、贝壳石、白垩、贝壳等，经煅烧后得到块状生石灰：等，经煅烧后得到块状生石灰：8/50 二、石灰的熟化（消解）二、石灰的熟化（消解）(一一)石灰的熟化过程石灰的熟化过程 石灰熟化过程放出大量热，体积膨胀石灰熟化过程放出大量热，体积膨胀12.5倍倍 石石灰灰在在使使用用前前，要要加加水水熟熟化化成成熟熟石石灰灰（消

5、消石石灰，灰，Quicklime)CaO+H2O Ca(OH)2+Q 9/50(二二)欠火石灰和过火石灰的熟化欠火石灰和过火石灰的熟化 欠火石灰：欠火石灰：欠火石灰的中心部分仍是欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬块碳酸钙硬块，不能熟化，形成渣子不能熟化，形成渣子 过火石灰：过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢，当用过火石灰结构紧密，熟化很慢，当用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引气隆起鼓包和开裂气隆起鼓包和开裂石灰浆的陈伏：石灰浆的陈伏：为为消除过火石灰的危害消除过火石灰的危害，石灰浆，石灰浆需在需在消解坑消解坑里存放两星期以上（称为里存放两星期以上（

6、称为“陈伏陈伏”），使未熟化的石灰充分熟化。陈伏期间石），使未熟化的石灰充分熟化。陈伏期间石灰浆表面应覆盖一水，以免灰浆表面应覆盖一水，以免石灰浆碳化石灰浆碳化10/50根据根据砌筑砂浆配合比设计规程砌筑砂浆配合比设计规程（JGJ 98-2000）：生石灰：生石灰熟化成石灰膏时，应用孔径不大于熟化成石灰膏时，应用孔径不大于3mm3mm的网过滤，熟化的网过滤，熟化时间不得小于时间不得小于7 d；磨细生石灰粉的熟化时间不得小于；磨细生石灰粉的熟化时间不得小于2 d石灰的陈伏石灰的陈伏建筑装饰装修工建筑装饰装修工程质量验收规范程质量验收规范（GB 50203-2001）规规定：抹灰用的石灰膏定：抹灰

7、用的石灰膏的熟化期不应小于的熟化期不应小于15d；罩面用的磨细石灰；罩面用的磨细石灰粉的熟化期不应小于粉的熟化期不应小于3d 11/50三、石灰的硬化三、石灰的硬化 石灰浆在空气中逐渐硬化，其的硬化包括两个同石灰浆在空气中逐渐硬化，其的硬化包括两个同时进行的过程：时进行的过程：结晶过程结晶过程 水分蒸发引起氢氧化钙从水分蒸发引起氢氧化钙从过饱和过饱和溶液中析出溶液中析出 碳化过程碳化过程 氢氧化钙吸收空气中氢氧化钙吸收空气中CO2，生成碳酸钙和水，生成碳酸钙和水 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O 12/50四、石灰的特性四、石灰的特性 可塑性和保水性好可塑性和保水

8、性好 水化时放热大，体积增大水化时放热大，体积增大 硬化缓慢。这是因为碳化作用主要发生在与空气硬化缓慢。这是因为碳化作用主要发生在与空气接触的表接触的表 面，且生成膜面，且生成膜 CaCO3层较致密，阻碍层较致密，阻碍了空气中了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分向外蒸的渗入，也阻碍了内部水分向外蒸发，因此硬化缓慢发，因此硬化缓慢 硬化时体积收缩大。因为硬化时大量水蒸发，导硬化时体积收缩大。因为硬化时大量水蒸发，导致毛细管失水收缩致毛细管失水收缩13/50 硬化后强度低。其原因是石灰消化时实际用水硬化后强度低。其原因是石灰消化时实际用水量比理论用量比理论用 水量大得多，多余水在硬化后蒸水量大得

9、多，多余水在硬化后蒸发，留下空隙。发，留下空隙。耐水性差。因为耐水性差。因为 Ca(OH)2微溶于水微溶于水14/50 除了除了块状石灰块状石灰，常用的石灰产品还有：，常用的石灰产品还有：生石灰粉：由块状石灰磨细得到的生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末粉末，主要成分，主要成分 为为 CaO 消石灰粉：将生石灰用消石灰粉：将生石灰用适量适量水经消化和干燥而成的水经消化和干燥而成的粉末粉末，主要成分为，主要成分为Ca(OH)2，亦称熟石，亦称熟石灰灰 石灰膏：石灰膏：将块状生石灰用将块状生石灰用过量过量水（约为生石灰体水（约为生石灰体积的积的 34倍）消化，或将消石灰粉和水倍）消化，或将消石灰粉和

10、水拌和，所得达一定稠度的拌和，所得达一定稠度的膏状物膏状物，主要，主要成分为成分为Ca(OH)2和水和水五、石灰的技术指标五、石灰的技术指标15/501.建筑生石灰建筑生石灰 产品标准：产品标准：建筑生石灰建筑生石灰钙质生石灰钙质生石灰（MgO5%），镁质生石灰镁质生石灰（MgO5%）建筑生石灰的技术指标建筑生石灰的技术指标 项目项目钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 优等品优等品一等品一等品 合格品合格品 优等品优等品一等品一等品合格品合格品CaO+MgO含量含量，（，（%）908580858075CO2含量含量，（%）5796810未消解残渣含量（未消解残渣含量（5mm圆圆孔筛余）

11、孔筛余），（%）5101551015产浆量产浆量，（L/kg）2.82.32.02.82.32.016/502.建筑生石灰粉建筑生石灰粉 产品标准：产品标准：建筑生石灰粉建筑生石灰粉JCT 480-92分类：钙质生石灰粉分类：钙质生石灰粉（MgO5%），镁质生石灰粉镁质生石灰粉（MgO5%）建筑生石灰粉的技术指标建筑生石灰粉的技术指标 项目项目钙质生石灰钙质生石灰 粉粉镁质生石灰粉镁质生石灰粉 优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品CaO+MgO含量含量,（%）858070807570CO2含量含量,（%）791181012细细度度0.90mm筛的筛余筛的筛余

12、,（%）0.20.51.50.20.51.50.125mm筛的筛余筛的筛余,（%）7.012.018.07.012.018.017/503.建筑消石灰粉建筑消石灰粉 产品标准：产品标准：建筑消石灰粉建筑消石灰粉JC/T 481一一92分类：钙质消石灰粉分类：钙质消石灰粉（MgO4%），镁质消石灰粉镁质消石灰粉（4%MgO24%），白云石消石灰粉白云石消石灰粉（24%MgO30%）建筑消石灰粉的技术指标建筑消石灰粉的技术指标 项目项目钙质消石灰钙质消石灰 粉粉镁质消石灰粉镁质消石灰粉 白云石消石灰粉白云石消石灰粉优优等等品品一一等等品品合合格格品品优优等等品品一一等等品品合合格格品品优优等等品品

13、一一等等品品合合格格品品CaO+MgO含量含量,（%）706560656055656055游离水（游离水（%）0.42体积安定性体积安定性合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格细细度度0.90mm筛的筛余筛的筛余,(%)000.5000.5000.50.125mm筛的筛余筛的筛余,(%)31015310153101518/50六、石灰的应用六、石灰的应用 制作石灰乳涂料制作石灰乳涂料 配制砂浆配制砂浆（石灰砂浆和石灰水泥混合砂浆）（石灰砂浆和石灰水泥混合砂浆）拌制灰土和三合土拌制灰土和三合土 石灰石灰(消石灰粉消石灰粉)粘土粘土 灰土灰土 石灰石灰(消石灰粉消石灰粉)粘土粘土 砂等砂

14、等 三合土三合土 灰土和三合土硬化时灰土和三合土硬化时,除除Ca(OH)2发生结晶和碳发生结晶和碳化作用外，化作用外，Ca(OH)2还能与粘土中还能与粘土中少量活性少量活性SiO2及及Al2O3作用而生成具有水硬性的水化硅酸钙及水化铝作用而生成具有水硬性的水化硅酸钙及水化铝酸钙。酸钙。19/50 生产硅酸盐制品生产硅酸盐制品 磨细生石灰或消石灰与砂、粉煤灰、炉渣等磨细生石灰或消石灰与砂、粉煤灰、炉渣等硅质材料加水拌和、经成型蒸养或蒸压处理等工硅质材料加水拌和、经成型蒸养或蒸压处理等工序制得的建筑材料，通称为硅酸盐制品。如灰砂序制得的建筑材料，通称为硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块等。

15、砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块等。20/50第二节第二节 石石 膏膏22/50一、石膏的生产一、石膏的生产（一）石膏的原料（一）石膏的原料 生产石膏胶凝材料的的原料有：生产石膏胶凝材料的的原料有：天然二水石膏天然二水石膏 CaSO42H2O 天然无水石膏天然无水石膏 CaSO4 含硫酸钙工业废料含硫酸钙工业废料 磷石膏、氟石膏、芒硝磷石膏、氟石膏、芒硝石膏等。石膏等。23/50天然二水石膏天然二水石膏24/50(二）石膏相有二）石膏相有5种形态、种形态、7个变种个变种二水石膏二水石膏型与型与型半水石膏型半水石膏与与型硬石膏型硬石膏型硬膏石型硬膏石型硬石膏型硬石膏，只在，只在1180以上才存在以上才存

16、在为建筑石膏，又称熟石膏为建筑石膏，又称熟石膏为高强石膏为高强石膏25/50（三）石膏的生产过程（三）石膏的生产过程 石膏胶凝材料的主要生产工序是破碎和煅烧。石膏胶凝材料的主要生产工序是破碎和煅烧。天然二水石膏在非密闭的窑炉中加热到天然二水石膏在非密闭的窑炉中加热到107o180oC时，可得时，可得b b型半水石膏，又称熟石膏，磨细后即为建型半水石膏，又称熟石膏，磨细后即为建筑石膏筑石膏 26/50试验室理想条件下试验室理想条件下石膏的脱水转变图石膏的脱水转变图 高温脱水高温脱水难溶或者不溶难溶或者不溶27/50工业生产条件下工业生产条件下石膏的脱水转变图石膏的脱水转变图 28/50（四）二水

17、石膏在不同温度下的生成物及性质（四）二水石膏在不同温度下的生成物及性质（四）二水石膏在不同温度下的生成物及性质（四）二水石膏在不同温度下的生成物及性质煅烧温度煅烧温度生成物生成物性性 质质107170oC（常压）（常压）b b半水石膏半水石膏CaSO41/2H2O加水后生成加水后生成CaSO42H2O，凝结硬化很，凝结硬化很快，放出热量，体积略膨胀快，放出热量，体积略膨胀125oC(0.13MPa)a a半水石膏半水石膏CaSO41/2H2O需水量较需水量较b b半水石膏小，故硬化后强度半水石膏小，故硬化后强度较高较高170200oC可溶硬石膏可溶硬石膏CaSO4水化凝结较快，同时放出大量热，

18、需水水化凝结较快，同时放出大量热，需水量较量较b b半水石膏高，强度较低半水石膏高，强度较低400oC硬石膏硬石膏CaSO4400500oC是难溶石膏，是难溶石膏，500750oC为为不溶石膏不溶石膏800oC煅烧石膏煅烧石膏CaSO4和少量和少量CaO不加激发剂也具有水化硬化能力，凝结不加激发剂也具有水化硬化能力，凝结较慢，抗水性好，耐磨性高较慢，抗水性好，耐磨性高29/50二、建筑石膏二、建筑石膏（一）建筑石膏的凝结与硬化（一）建筑石膏的凝结与硬化1半水石膏；半水石膏；2二水石膏胶粒；二水石膏胶粒；3二水石膏晶体；二水石膏晶体；4交错的晶体交错的晶体 胶化胶化 结晶开始结晶开始 结晶长大与

19、交错结晶长大与交错30/501.凝结硬化快凝结硬化快 常温下完全水化的时间为常温下完全水化的时间为515min，终凝时间不超过，终凝时间不超过30min，7d左右完全硬化。左右完全硬化。凝结硬化原理：凝结硬化原理：的的溶解度溶解度很小，约很小，约半水石膏半水石膏的的1/5，很快达到饱和，很快达到饱和析出晶体，晶体析出晶体，晶体长大长大、连生连生、交错交错，并产生强度，并产生强度 （二）建筑石膏的特性（二）建筑石膏的特性31/502.硬化时体积微膨胀硬化时体积微膨胀膨胀率约为膨胀率约为1%注模后能真实反映注模后能真实反映模子的细致纹理模子的细致纹理石膏制品表面光滑石膏制品表面光滑饱满、棱角清晰，

20、表饱满、棱角清晰，表面洁白细腻，适用于面洁白细腻，适用于浇注各种建筑花饰和浇注各种建筑花饰和雕塑雕塑干燥时不开裂干燥时不开裂32/505.防火性好防火性好石膏制品遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收石膏制品遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，并在表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层热量，并在表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层不宜长期靠近不宜长期靠近65以上高温的部位，以免脱水分以上高温的部位，以免脱水分解解3.孔隙率大，表观密度小，强度低孔隙率大，表观密度小，强度低半水石膏水化，理论需水量半水石膏水化，理论需水量18.6%，实际加水量约为，实际加水量约为6080%，多余水分硬化后蒸发，留下孔隙，多余水分硬

21、化后蒸发，留下孔隙4.隔热、吸声性良好隔热、吸声性良好孔隙率高，且为微细的毛细孔孔隙率高，且为微细的毛细孔33/507.耐水性和抗冻性差耐水性和抗冻性差潮湿条件潮湿条件晶粒间的结合力减弱，强度下降晶粒间的结合力减弱，强度下降水中浸泡水中浸泡水化物二水石膏晶体逐渐溶解而破坏水化物二水石膏晶体逐渐溶解而破坏吸水受冻吸水受冻空隙中水分会结冰膨胀破坏空隙中水分会结冰膨胀破坏提高石膏耐水性提高石膏耐水性加入水硬性材料，如水泥、矿渣加入水硬性材料，如水泥、矿渣加入水溶性树脂氨基、密胺、聚乙烯醇等加入水溶性树脂氨基、密胺、聚乙烯醇等加入有机乳液，如沥青、石蜡加入有机乳液，如沥青、石蜡6.具有一定的调温调湿性

22、具有一定的调温调湿性热容量大，吸湿性强，可以保持室内热容量大，吸湿性强，可以保持室内“小气候小气候”均衡状态均衡状态8.加工性能好。可锯，可刨，可钉，可打眼加工性能好。可锯，可刨，可钉，可打眼34/50产品标准：产品标准：建筑石膏建筑石膏（GBT9776-2008）分为优等品、一等品和合格品分为优等品、一等品和合格品建筑石膏技术指标建筑石膏技术指标技术指标技术指标优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 抗折强度，抗折强度，MPa，2.52.11.8抗压强度，抗压强度，MPa，4.93.92.9细度（细度（0.2mm方孔筛筛方孔筛筛余，余，%），），5.010.015.0凝结时间凝结时间 初凝

23、时间初凝时间6min；终凝时间；终凝时间30min（三）建筑石膏技术要求（三）建筑石膏技术要求35/50（四）建筑石膏的应用（四）建筑石膏的应用石膏的主石膏的主要应用要应用粉刷石膏粉刷石膏石膏制品石膏制品面层粉刷石膏面层粉刷石膏底层粉刷石膏底层粉刷石膏保温层粉刷石膏保温层粉刷石膏石膏切块石膏切块纸面石膏板纸面石膏板纤维石膏板纤维石膏板空心石膏条板空心石膏条板艺术装饰石膏制品艺术装饰石膏制品36/50纸面石膏板纸面石膏板37/50装饰石膏制品装饰石膏制品壁花天花板装饰花38/50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三节第三节 水水 玻玻 璃璃40/50一、水玻璃的生产一、水

24、玻璃的生产 水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比的碱金属氧化物和二氧化硅所酸盐，由不同比的碱金属氧化物和二氧化硅所组成组成 化学式为化学式为R2OnSiO2 二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比 n 称为水称为水玻璃的玻璃的模数模数，一般在，一般在2.63.0之间，密度为之间，密度为1.31.5g/cm3 41/50生产方法：生产方法：湿法：石英砂和湿法：石英砂和苛性钠溶液苛性钠溶液在压蒸锅内在压蒸锅内(0.20.3MPa)用蒸汽加热，直接反应生成水玻璃用蒸汽加热，直接反应生成水玻璃 干法：石英砂和干法：石英砂和碳酸钠碳

25、酸钠共同加热熔化，经冷却共同加热熔化，经冷却成固体，再与水加热溶解成水玻璃成固体，再与水加热溶解成水玻璃42/50二、水玻璃的硬化二、水玻璃的硬化 无定形硅凝胶 因空气中因空气中CO2较少，该过程较慢，通常加入较少，该过程较慢，通常加入1215氟硅酸钠氟硅酸钠加速硅酸凝胶析出。加速硅酸凝胶析出。43/50三、水玻璃的性能三、水玻璃的性能胶结性能好胶结性能好热稳定性好热稳定性好耐酸性好耐酸性好耐水性和耐碱性差耐水性和耐碱性差44/50四、水玻璃的应用四、水玻璃的应用配制建筑涂料配制建筑涂料直接涂刷多孔制品表面，提高密实性和耐直接涂刷多孔制品表面，提高密实性和耐 久性、久性、配制快凝防水剂配制快凝

26、防水剂配制耐酸混凝土和砂浆配制耐酸混凝土和砂浆配制耐热混凝土和砂浆配制耐热混凝土和砂浆作为灌浆材料加固地基作为灌浆材料加固地基第四节第四节 镁质胶凝材料镁质胶凝材料46/50一、概述一、概述镁质胶凝材料是由磨细的苛性苦土镁质胶凝材料是由磨细的苛性苦土（MgO）或者）或者苛性白云石苛性白云石（MgO、CaCO3）为主组成的一种气硬性胶凝材料）为主组成的一种气硬性胶凝材料白色或者浅黄色粉末，不宜用纯水拌制，而需要用氯化镁溶液白色或者浅黄色粉末，不宜用纯水拌制，而需要用氯化镁溶液作为调和剂拌制作为调和剂拌制硬化体性质与硬化体性质与MgO活性及水化产物的相组成等多种因素有关活性及水化产物的相组成等多种

27、因素有关47/50主要原料：主要原料：苛性苦土苛性苦土-天然菱镁矿（天然菱镁矿（MgCO3）苛性白云石苛性白云石-天然白云石（天然白云石（CaCO3）蛇纹石：含水硅酸镁（蛇纹石：含水硅酸镁（3MgO2SiO22HO2）冶炼轻质镁合金的熔渣冶炼轻质镁合金的熔渣MgCO3煅烧分解得到煅烧分解得到MgO MgCO3一般在一般在400开始分解，开始分解，600650 分解反应剧烈分解反应剧烈 实际生产，煅烧温度控制在实际生产，煅烧温度控制在 800850 MgO的活性随原材料、煅烧温度、煅烧时间而异的活性随原材料、煅烧温度、煅烧时间而异二、镁质胶凝材料的生产二、镁质胶凝材料的生产48/50用水做调和剂

28、，得到用水做调和剂，得到Mg(OH)2，凝结很慢，硬化后强度很低凝结很慢，硬化后强度很低用用MgCl2做调和剂，水化速度快，物相复杂做调和剂，水化速度快，物相复杂初期：初期：3Mg(OH)2 MgCl2 3H2O （简称简称3 1 8相，相相，相3）5Mg(OH)2 MgCl2 3H2O （简称简称5 1 8相，相相，相5）Mg(OH)2 未反应完的未反应完的MgO，MgCl2 xH2O 长期：长期：2MgCO3 Mg(OH)2 MgCl2 6H2O(2 1 1 6相相)；4MgCO3 Mg(OH)2 4H2O (4 1 4相相)；菱镁矿；菱镁矿（MgCO3）三、镁质胶凝材料的硬化三、镁质胶凝材料的硬化49/50与植物纤维很好粘接，碱性较弱，用于镁质混凝土制品与植物纤维很好粘接，碱性较弱，用于镁质混凝土制品刨花板刨花板-天花板和内墙天花板和内墙镁纤复合材料镁纤复合材料-烟筒、风道、室内隔墙烟筒、风道、室内隔墙木屑板木屑板三、镁质胶凝材料的应用三、镁质胶凝材料的应用本章结束！本章结束！