石膏简介.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本课时教学内容,石膏原料,石膏的脱水转变及脱水石膏的形成过程,石膏浆体的硬化及其强度发展过程,石膏的应用,1),石膏的性能优点；,2),石膏的应用；,3),建筑石膏的应用。,我国石膏资源：我国石膏矿储存量居于世界首位，有：,（,1,）南京石膏矿,（,2,）大汶口石膏矿,山东,（,3,）平邑石膏矿,山东,（,4,）大量的化学（副产品）石膏，如磷石膏、脱硫石膏。,据统计我国化学副产品石膏已经达到,4000,万吨，燃煤电厂烟气脱硫也迫在眉睫。,3.3,石 膏,石膏胶凝材料特点：,生产工艺简单,单位燃料消耗和电量消耗低,可取代粘土砖,从建设需要来看，目前墙体材料使用最多的仍然是粘土砖，年产量近,4000,亿块，平均每年毁坏农田达五万亩。无论从生态平衡、环境保护、资源合理利用，还是走持续发展之路、发展绿色建材来看，综合利用，变废为宝，势在必行。,石膏胶凝材料及其制品由于生产工艺简单，单位燃料消耗和电量消耗低，近代随着工业的发展又迅速发展起来。除用作建筑装饰外，还制作各种板材、砌块、高层建筑用的隔墙板、饰面板、地坪板、天花板及隔热防火隔音板等。并逐步由单一用途向复合过渡，由非承重向承重构件过渡，用途愈来愈广，产量也愈来愈高。,石膏立柱,石膏吊顶,化学反应式：,天然二水石膏在加热过程中，随着,加热温度,和,加热方式,的不同，可以得到不同性质的,石膏产品。,二水,石膏,107170,0,煅烧,（建筑石膏）,125,0,C,，,0.13MPa,（高强石膏）,石膏制品工业主要包括两个方面：,石膏的脱水与再水化是整个石膏工业的理论基础,石膏胶凝材料的制备,石膏制品的制备,将二水石膏加热使之部分或全部脱出水分，以制备不同的脱水石膏相,将脱水石膏再水化，使之再生成二水石膏并形成所需的硬化体。,3.3.1,石膏原料,天然二水石膏,天然无水石膏,原料,CaSO,4,2H,2,O,，常简称石膏，也称为原生二水石膏或软石膏等。化学组成理论质量,(,),：,CaO,32.57,，,SO,3,46.50,，,H,2,O 20.93,。常含粘土、细砂等机械混入物。,石膏矿石,化工生产的废石膏,二水石膏属于单斜晶系,图,3-6,二水石膏的结晶结构,图,3-7,二水石膏晶形,天然二水石膏,天然无水石膏,原料,石膏矿石,化工生产的废石膏,CaSO,4,，又称硬石膏。化学组成理论质量（）：,CaO,41.19,，,SO3 58.81,。属斜方晶系。,除石膏外，还含不同的杂质，主要为粘土物质和碳酸盐类,(,粘土石膏，渣膏等,),。,等级,一,二,三,四,五,CaSO,4,2H,2,O%,95,9485,8475,7465,6455,天然二水石膏的等级,根据石膏产品的形状,石膏,透明石膏,纤维石膏,雪花石膏,片状石膏,土石膏,透明无色，有时略带淡红色，呈玻璃光泽,具有纤维状集合体，呈层状、脉状、网状结构，乳白色，有时带蜡黄色、淡红色,呈细粒晶体集合块、星状、团状及壳状，半透明,致密块状集合体，叶片状，玻璃光泽,土状光泽，呈层状、团块状、脉状等,3.3.2,石膏的脱水转变及脱水石膏的形成过程,CaSO,4,H,2,O,系统中公认石膏相有五种形态、七个变种。,二水石膏（,CaSO,4,2H,2,O,）；,型与,型半水石膏,(,、,CaSO,4,1/2H,2,O),；,型与,型硬石膏,(,、,CaSO,4,),；,硬石膏,(CaSO,4,),；,硬石膏,I(CaSO,4,I),。,半水石膏(熟石膏)和,半水石膏(高强石膏)在宏观性能上的差别，主要是由于亚微观上即晶粒的型态、大小以及聚集状态等方面的差别。,型与,型半水石膏区别,半水石膏水化速度较快，水化热高，需水量大，胶化体的强度较低。,结晶度较差，常为细小的纤维状或片状聚集体，内比表面积较大。,结晶比较完整，常呈短柱状，晶粒较粗大，聚集体的内比表面积较小，致密，有一定的结晶形状。,难溶的或不溶的硬石膏。二水石膏、半水石膏和硬石膏,经高温脱水后在常温下稳定的最终产物。,只有在温度高于,1180,时才存在，如果低于此温度，会转化为硬石膏,，所以在常温下是不存在的。,硬石膏,硬石膏,I,石膏胶凝材料的制备过程，主要是二水石膏加热脱水转变为不同脱水石膏相的过程。图,3-8,石膏的变种,二水石膏既是脱水物的原始材料，又是脱水石膏再水化的最终产物,半水石膏有,型与,型两个变种。当二水石膏在加压水蒸气条件下，或在酸和盐的溶液中加热时，可以形成,型半水石膏。如果二水石膏的脱水过程是处于缺少水蒸汽的干燥环境中进行，则可以形成,型半水石膏。,硬石膏,也称为可溶性硬石膏。一般它也存在,型与,型两个变种，它们分别由,型与,型半水石膏加热脱水而成。如果二水石膏脱水时，水蒸汽分压过低，二水石膏也可以不经过半水石膏直接转变为,型硬石膏。,图,3-9,二水石膏的差热曲线,140,吸热峰，,二水石膏失去3/2,H,2,O,190,吸热峰，失去1/2,H,2,O,360,放热峰，,III,型无水石膏转变为,II,型无水石膏,半水石膏加水后化学反应：,CaSO,4,1/2H,2,O +3/2 H,2,O=,CaSO,4,2H,2,O +Q(19.2J/gSO,3,),石膏胶凝材料的价值在于半水石膏或者脱水石膏能够水化硬化,3.3.3,石膏浆体的硬化及其强度发展过程,实践证明：石膏胶凝材料在水化过程中，仅形成水化产物，浆体并不一定能形成具有强度的人造石，而只有当水化物晶体互相连生形成结晶结构网时，才能硬化并形成具有强度的人造石。,石膏浆体的硬化过程就是结晶结构网的形成过程,图,3-10,型半水石膏浆体强度的发展过程,第一阶段,5min,以前，浆体的塑性强度很低，且增长很慢；,第二阶段,5min,30min,，强度迅速增大，并发展到最大值；,最后,如果硬化浆体在潮湿条件下养护，则强度逐渐有所下降。,6.0,10.0MPa,3.3.4,提高石膏硬化浆体抗水性的途径,抗水性差,强度损失可达,70,甚至更大,干燥状况,饱和水状态,石膏制品共同的弱点:,抗压强度,半水石膏的水化产物与其它水硬性胶凝材料的水化物相比，具有大得多的溶解度。,原因,溶解度,二水石膏的溶解度：,610,-3,mol/L,石膏硬化浆体中结晶接触点具有重大的溶解度,结晶接触点的性质与数量,水化硅酸钙,(,托贝莫来石,),的溶解度：,1.8l0,-4,mol/L,提高石膏硬化浆体抗水性的途径：,保证石膏硬化浆体结晶结构的形成；,在保证一定强度的前提下，减少接触点的数量；,保证石膏硬化浆体有较高的密实度，即减少孔隙率和孔径的大小以及结构裂缝；,加入一定数量的硅酸盐水泥或其他含有活性二氧化硅、三氧化二铝的氧化钙。,建筑石膏的技术性质和特性,（,1,）技术性质,颜色：白色,密度：,2.62.75g/cm,3,孔隙率大：,50%60%,（,2,）石膏产品的标记：,质轻,制造石膏板通常掺有锯末、膨胀珍珠岩、蛭石等填料或发泡剂发泡，一般密度只有,900 kg,m,3,，并且可以做得很薄，如制作,9mm,厚的板材，其质量约为,8.1kg,m,3,。当厚度为,10mm,时，其质量只有,79kg,m,3强度较高,石膏制品的抗弯强度取决于石膏和纸,(,或增强纤维,),，特别是纸的强度及其粘结力。纸面石膏板的抗弯强度一般力,8MPa,左右，能满足做隔墙和饰面的需要。,（,3,）特性,1,）凝结硬化快,2,）微膨胀性,3,）孔隙率大,在常温下一般几分钟（,35,分钟）即可初凝，,30,分钟内终凝,轻质、隔热、吸声性好，但是强度低、吸水率大,石膏硬化过程中体积略有膨胀，因此，浇注成型时可以得到尺寸精确、表面光滑致密的构件，或装饰图案,4,）耐水性、抗冻性差,石膏制品不仅表面光滑，且质地细腻，颜色洁白，装饰性好；此外，硬化石膏可锯、可刨，具有良好的可加工性,5,）抗火性好,6,）装饰性和加工性好软化系数为,0.30.5,，不宜用于室外,建筑石膏硬化后的主要成分为,CaSO,4,.2H,2,O,，遇火时，其中的结晶水脱出能吸收热量，而且生成的无水石膏是良好的热绝缘体。,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,：,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。,(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。,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。,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。,不适用于室外使用？,分析讨论：,其原因有两个方面，可有针对性地解决。,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，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,工程实例分析,石膏饰条粘贴失效,现象：,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。,3.3.5,石膏的应用,石膏在建材和建筑中的应用：,石膏和石灰同为最古老的建筑材料之一，公元前,2000,年就被应用在埃及金字塔的石材缝隙和灰浆抹面等装饰上。西南亚于公元前,35002500,年就广泛应用石膏灰浆进行内装修和底涂上。,随着工业和建筑业的发展，石膏灰泥和石膏制品得到了迅速发展如，美国目前,80%,的新住宅均用石膏作内墙和吊顶，在日本、欧洲，石膏板应用得也很普遍，我国近几年来，已投产了多条石膏板的生产线。,石膏的用途,塑制工艺品,制作牙科,陶瓷,机械模型,生产普通硅酸盐水泥时，作为缓凝剂,硅酸盐建筑制品的生产中，石膏作为外加剂提高产品的性能,纸面石膏板、纤维石膏板、小型石膏砌块、中型石膏条板以及建筑饰面板、隔声板,与普通水泥砂浆比较，粉刷石膏的特点,:,一、黏结力强，不易脱落，克服了传统的水泥砂浆经常出现的空鼓、开裂现象；,二是具有呼吸功能，可调节室内空气湿度。,石膏用途,1,：室内抹灰及粉刷,特别适用于混凝土顶板、加气混凝土墙面各种保温材料的表面抹灰,建筑石膏的应用,三、无毒无味，其配料注重健康环保；,四、凝结度快，体质轻，减少了楼层重量；,五、为新型的绿色生态建材，防火性能良好；,六、施工工序简便，落地灰少，操作快捷。,用途,2,：装饰制品如石膏像,等；,用途,3,：,建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等,.,如上图的石膏板造型天花,主要有纸面石膏板、石膏空心条板、石膏装饰板、纤维石膏板等；,石膏板的生产,石膏板是以半水石膏为主要原料制成的一种轻质板材。具有轻质，隔热保温，不燃，吸音和可锯可钉等性能，而且原料来源广泛，加工设备简单，燃料消耗低，生产周期短，是一种比较理想的内墙材料。,为了减轻密度和降低导热性，制造石膏板时可以掺加锯末、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒、煤渣等轻质多孔填料。为了提高抗拉强度和减少脆性，石膏板中可掺入纸筋、麻丝、芦苇、石棉及玻璃纤维等纤维状填料，也可在石膏板面粘贴纸板。,掺加水泥、粉煤灰、磨细的粒状高炉矿渣、硅藻土及各种有机防水剂，可在不同程度上提高石膏板的耐水性。国外在石膏板中掺加沥青质防水剂，表面经过化学处理的防水纸或乙烯树脂包覆，可以制成浴室和临时性建筑的外墙板。,调整石膏板的厚度、孔眼大小、孔距、空气层厚度、可制成适应不同频率的吸声板。此外，还可以做成天花板以及地面基层板等。,(,一,),纸面石膏板,以石膏为夹芯，以纸板护面增强而成的轻质材料。,吊顶 隔墙 贴面墙,(,二,),纤维石膏板,纤维石膏板是以建筑石膏为主要原料，并掺加适量纤维增强材料制成。这种板材的抗弯强度高于纸面石膏板，可用于内墙和隔墙，也可代替木材制作家具。,（四）石膏空心条板的生产,首先将各种轻质材料同石膏一起加水拌制成石膏浆体，然后将其浇注于带有可以移动芯棒的特制模型中，经过振动成型、抽芯，再经干燥后而成为空心石膏板。,(,三,),装饰石膏板。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。,1.,简要说明石膏胶凝材料的制备及石膏制品的硬化过程。比较,-,半水石膏与,-,半水石膏的不同。,作业,