04-气硬性胶凝材料.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,*,Department of Civil Engineering,什么是胶凝材料？,定义：,能够把散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。,分类：,气硬性胶凝材料：,只能在空气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度；如：石膏、石灰、水玻璃；,水硬性胶凝材料：,不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。各种水泥等。,第,4,章 气硬性胶凝材料,一、石膏的组成与结构,石膏的矿物组成：,CaSO,4,xH,2,O,x,0,，硬石膏,(,无水石膏,),x,0.5,，熟石膏,(,半水石膏,),x,2,，生石膏,(,二水石膏,),石膏胶凝材料的化学组成,：,CaSO,4,0.5H,2,O,或,CaSO,4,。,4.1,建筑石膏,CaSO,4,xH,2,O,二、石膏的生产,原料：,天然二水石膏；,工业副产物,磷石膏、氟石膏、脱硫石膏等。,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,),：,密闭蒸练,(,湿的水蒸气,),：,非密闭煅烧脱水工艺及其产品建筑石膏、模型石膏,107170,C,-,半水石膏,CaSO,4,2H,2,O,实际生产温度,120180,C,密闭蒸练工艺及其产品高强石膏,124,C,水蒸气,-,型半水石膏,CaSO,4,2H,2,O,实际生产温度,125180,C,三、石膏的凝结硬化,凝结硬化过程中的水化反应：,CaSO,4,0.5H,2,O,1.5H,2,O,CaSO,4,2H,2,O,Q,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,“,溶解沉淀理论,”,溶解,沉淀,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,Ca,2+,、,SO,4,2-,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,三、石膏的凝结硬化,凝结硬化过程中的水化反应：,CaSO,4,0.5H,2,O,1.5H,2,O,CaSO,4,2H,2,O,Q,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,“,溶解沉淀理论,”,溶解,沉淀,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,Ca,2+,、,SO,4,2-,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,四、建筑石膏的性质,建筑石膏的技术要求,(GB9776,1988),：表,4-1,密度：,2.50-2.70;,强度：抗折强度,2.5,、,2.1,、,1.8,抗压强度,4.9 3.9 2.9,细度：,0.2mm,方孔筛筛余，分别,5,10,15;,凝结时间：初凝,6,分钟，终凝,30,分钟,凝结硬化快；,孔隙率较大凝结时微膨胀,孔隙率大，密度小,保温、吸声性好,强度较低,具有一定的调湿性,耐水性和抗冻性较差,有一定防火性，但耐火性差,装饰性,主要产品：石膏板,石膏硬化体及制品的特性：,一、石灰的组成与品种,气硬性石灰,粘土杂质含量,8%,的石灰石热分解物及其水化物：,生石灰粉：,CaO,；,熟,(,消,),石灰粉：,Ca(OH),2,；,石灰膏,(,浆,),：,Ca(OH),2,、,H,2,O,；,水硬性石灰粘土杂质含量,8%,的石灰石热分解物：,CaO,、活性,Si,2,O,、,Al,2,O,3,等,4,.,2,石 灰,二、石灰的制备,原料：,以,CaCO,3,为主要成分的天然岩石，如：石灰石、白垩等。,石灰的制备：,石灰石的热分解反应：,CaCO,3,CaO,CO,2,制备工艺：,岩石 破碎 煅烧 粉磨,(,消解,),898,注：,实际生产,10001100,制备工艺与产品,石灰石,1000,1100,C,磨细,生石,灰粉,生石灰,水喷淋,熟石,灰粉,(,水,),化灰池,石灰浆,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,制备工艺与产品,石灰石,1000,1100,C,磨细,生石,灰粉,生石灰,水喷淋,熟石,灰粉,(,水,),化灰池,石灰浆,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,三、石灰的硬化,结晶作用,生石灰或熟石灰水成为,Ca(OH),2,浆体；,浆体中游离水的不断损失，导致,Ca(OH),2,结晶；,晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网,硬化。,碳化作用,Ca(OH),2,与空气中的,CO,2,气体反应，在表面形成,CaCO,3,膜层。,提高耐久性。,四、石灰的性质,建筑石灰的技术要求：,CaO,的含量,CO,2,的含量欠火石灰,),细度 体积安定性,(,过火石灰,),建筑石灰的特性：,表观密度较小 浆体的可塑性好,硬化后的强度较低 耐水性差,浆体硬化中容易开裂,过火石灰的危害,与水反应很慢，石灰硬化后再与水反应发生体积膨胀而引起开裂。,五、石灰的应用,配制建筑砂浆和石灰乳,配制无熟料水泥,石灰火山灰活性材料,配制三合土,石灰粘土砂水,作为其它建材制品的原料,如：硅酸盐制品、灰砂制品、碳化板等。,软土地基加固,4.3,水玻璃,一、什么是水玻璃？,碱金属硅酸盐的水溶液：,R,2,O,nSiO,2,+H,2,O,其中,R=Na,、,K,二、水玻璃的制备方法：,湿法：,R,2,O,nSiO,2,+H,2,O,水玻璃,干法：,R,2,CO,3,nSiO,2,R,2,O,nSiO,2,+CO,2,R,2,O,nSiO,2,+H,2,O,水玻璃,n:,氧化硅,SiO,2,与碱金属氧化物,R,2,O,的摩尔比,-,水玻璃的模数。,模数越大，粘度与粘结力越大，耐水性越好。,常用模数：,2.63.0,三、水玻璃硬化过程,水玻璃与空气中的,CO,2,反应，生成无定型的硅酸凝胶，随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成,SiO,2,而硬化。,Na,2,O nSiO,2,+CO,2,+mH,2,O NaCO,3,+nSiO,2,mH,2,O,水玻璃的促硬剂,：氟硅酸钠,Na,2,SiF,6,其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和,SiO,2,的形成。,四、水玻璃的特性,良好的胶结能力 耐热性好、不燃烧,较好的耐酸性能 耐水性和耐碱性差,三、水玻璃硬化过程,水玻璃与空气中的,CO,2,反应，生成无定型的硅酸凝胶，随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成,SiO,2,而硬化。,Na,2,O nSiO,2,+CO,2,+mH,2,O NaCO,3,+nSiO,2,mH,2,O,水玻璃的促硬剂,：氟硅酸钠,Na,2,SiF,6,其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和,SiO,2,的形成。,四、水玻璃的特性,良好的胶结能力 耐热性好、不燃烧,较好的耐酸性能 耐水性和耐碱性差,五、水玻璃在建筑上应用,配制耐酸混凝土与砂浆,配制耐热混凝土与砂浆,配制快凝防水剂,加固地基基础,4.4,镁质胶凝材料,原料：,以,MgCO,3,为主要成分的天然岩石,(,菱镁矿,),，经煅烧磨细而成的胶凝材料，又叫菱镁水泥、氯氧镁水泥，或菱苦土。,菱镁胶凝材料的制备：,菱镁矿分解：,MgCO,3,MgO,CO,2,制备工艺：,岩石 破碎 煅烧 粉磨,700-850,水化硬化：,MgO,+H,2,0,Mg(OH),2,结构疏松，强度低。,x,MgO,+,y,MgCl+,z,H,2,0,x,MgO,y,MgCl,z,H,2,0,水化产生结构相对稳定、强度高，体积密度小，比强度高。,MgO,与,MgCl,适宜摩尔比为,4 6,；控制,MgCl,密度,1.2 g/ml,性能与应用,1.,锯末地板；,2.,室内装饰砂浆；,3.,板材；,4.,波型瓦,注：该产品吸湿性大，耐水性差，易出现返卤，翘曲；耐久性差，长期使用时结构疏松、强度下降。,END,END,问 题？,1.,为什么水玻璃模数,n,越大，粘结力越强，耐水性越好？,答：,n,是,SiO,2,/R,2,O,的摩尔比，,n,越大，表明,SiO,2,含量越大，硬化后的玻璃体中,SiO,2,的交联密度越大，所以，粘结力越强，耐水性越好。,1.,石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，,Why,？,答：半水石膏需加水,60,80,，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半水石膏重,21,的水；即，有,4060,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。,2,、孔隙率较大在应用上，有哪些优点和缺点,Which,？,答：优点,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。,缺点,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。,3.,为什么石膏制品的耐水性差,Why,？,答：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，水分子进入，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,0.300.45,；,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。,4,、如何改善石膏制品的耐水性,How?,答：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；,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。,5,、为什么石膏制品的防火性好,Why?,答：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，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。,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，其原理是什么？,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？,问 题？,1.,过火石灰有什么危害？应如何消除？,答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈伏期，或过滤掉。,2.,石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何避免？,答：石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收缩，因而容易导致开裂。在使用时，避免单独使用，可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。,问 题？,1.,过火石灰有什么危害？应如何消除？,答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈伏期，或过滤掉。,2.,石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何避免？,答：石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收缩，因而容易导致开裂。在使用时，避免单独使用，可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。,