土木工程材料第二章-气硬性胶凝材料.pptx

目目录录第一节第一节概概述述第二节第二节石石膏膏第三节第三节石石灰灰第四节第四节水玻璃水玻璃第一节概第一节概述述 胶凝材料胶凝材料有机材料有机材料无机材料无机材料沥青沥青合成材料合成材料-胶粘剂胶粘剂石膏石灰和水玻璃石膏石灰和水玻璃水泥水泥气硬性气硬性胶凝材料胶凝材料水硬性水硬性胶凝材料胶凝材料1、分类、分类2 2概念概念胶凝材料：胶凝材料：能通过物理化学作用将散粒材能通过物理化学作用将散粒材料或块状材料胶结成为一个整体，并产生料或块状材料胶结成为一个整体，并产生强度的材料。强度的材料。气硬性胶凝材料：气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，保只能在空气中硬化，保持并发展其强度的材料。持并发展其强度的材料。水硬性胶凝材料：水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又既能在空气中硬化，又能更好的在水中硬化，保持并发展其强度能更好的在水中硬化，保持并发展其强度的材料。的材料。BackBack第二节第二节 石石 膏膏石膏生产简介石膏生产简介石膏的凝结与硬化石膏的凝结与硬化石膏的技术要求和性质石膏的技术要求和性质建筑石膏的应用建筑石膏的应用BacBack k石膏生产简介石膏生产简介 建筑石膏：建筑石膏：以以为主要成分，不预加为主要成分，不预加任何外加剂的粉状胶任何外加剂的粉状胶凝材料。凝材料。建筑石膏建筑石膏BackBack石膏的凝结与硬化石膏的凝结与硬化 1、水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的、水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。过程。由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四倍），所以二水石膏处于过饱和状态（约四倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶液中析晶，水解反应不断右移，不断从溶液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全部转变成二水石膏。直至半水石膏全部转变成二水石膏。2、凝结：可塑性浆体失去可塑性，开始、凝结：可塑性浆体失去可塑性，开始产生强度的过程。产生强度的过程。石膏的凝结与硬化石膏的凝结与硬化 生成二水石膏用水生成二水石膏用水生成二水石膏用水生成二水石膏用水吸附水吸附水吸附水吸附水水分蒸发水分蒸发水分蒸发水分蒸发溶液中溶液中溶液中溶液中的自由水的自由水的自由水的自由水浆体变稠浆体变稠浆体变稠浆体变稠摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力粘结力粘结力粘结力粘结力失去可塑性失去可塑性失去可塑性失去可塑性3、硬化：失去可塑性浆体强度增加的过程。、硬化：失去可塑性浆体强度增加的过程。v石膏晶体数量增加，石膏晶体数量增加，晶体长大，彼此连生，晶体长大，彼此连生，相互交错，形成结晶相互交错，形成结晶网，产生强度。网，产生强度。v以上三个过程是相互以上三个过程是相互交错，连续进行的。交错，连续进行的。石膏的凝结与硬化石膏的凝结与硬化 BackBack石膏的凝结与硬化石膏的凝结与硬化石膏的技术要求和性质石膏的技术要求和性质 1、技术要求：、技术要求：建筑石膏按细度、强度和建筑石膏按细度、强度和凝结时间分为三级。凝结时间分为三级。2、特点、特点：凝结硬化快凝结硬化快凝结硬化快凝结硬化快早期强度发展快，但后期强度并不高早期强度发展快，但后期强度并不高早期强度发展快，但后期强度并不高早期强度发展快，但后期强度并不高 微膨胀性：石膏硬化过程中产生微膨胀性：石膏硬化过程中产生微膨胀性：石膏硬化过程中产生微膨胀性：石膏硬化过程中产生1%1%左左左左右的膨胀右的膨胀右的膨胀右的膨胀 孔隙率高孔隙率高孔隙率高孔隙率高防火性强防火性强防火性强防火性强石膏及制品只能在干燥环境中使用石膏及制品只能在干燥环境中使用石膏及制品只能在干燥环境中使用石膏及制品只能在干燥环境中使用建筑石膏技术要求建筑石膏技术要求（GB97762008）技技技技 术术术术 指指指指 标标标标 3.03.02.02.01.61.6抗折强度，抗折强度，抗折强度，抗折强度，MPaMPa，不小于，不小于，不小于，不小于 3.03.02.02.01.61.6抗压强度，抗压强度，抗压强度，抗压强度，MPaMPa，不小于，不小于，不小于，不小于 6.06.04.04.03.03.0细度，细度，细度，细度，0.2mm0.2mm孔筛余量，孔筛余量，孔筛余量，孔筛余量，不大于不大于不大于不大于 101010.010.01010凝凝凝凝 结结结结 时时时时 间间间间 初凝时间不早于初凝时间不早于初凝时间不早于初凝时间不早于3min3min，终，终，终，终凝时间不迟于凝时间不迟于凝时间不迟于凝时间不迟于30min30minBackBack建筑石膏的应用建筑石膏的应用 1、室内抹灰和粉刷、室内抹灰和粉刷2、石膏制品：、石膏制品：l石膏板石膏板l小型石膏砌块小型石膏砌块l中型石膏（砌块）条块中型石膏（砌块）条块l装饰面板装饰面板l隔声板隔声板BackBack学会分析、思考和回答问题！1.石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，Why？答：答：半水石膏需加水半水石膏需加水6080，才能使浆体达到成型所需可，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塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6的水量；的水量；即，有即，有4060多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥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。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：答：优点优点保温隔热性、吸声隔声性好；质轻。可作为墙板、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。天花板、墙面粉刷砂浆等。缺点缺点强度低、吸水率较大、耐水性差。不能用作结构强度低、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。材料，不宜用于潮湿环境等。讨论讨论建筑石膏粉的质量问题建筑石膏粉的质量问题 请观察建筑石膏粉，请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉制作粘并分析是否宜用此石膏粉制作粘结制品或石膏制品结制品或石膏制品。石膏粉吸潮结粒石膏粉吸潮结粒 讨论讨论建筑石膏粉的质量问题建筑石膏粉的质量问题 从上图可见该建筑石膏粉已吸潮结粒从上图可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，对凝结硬化性，对凝结硬化性能及强度均有影响，已不宜使用。能及强度均有影响，已不宜使用。由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结硬由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石化性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉存贮时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得膏粉存贮时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超过三个月。超过三个月。讨论讨论 请观察下图中硬化石膏的结构特点请观察下图中硬化石膏的结构特点，分析硬化石膏，分析硬化石膏的结构与性能的关联。的结构与性能的关联。建筑石膏制品建筑石膏制品 硬化石膏的结构与性能硬化石膏的结构与性能讨论讨论硬化石膏的结构与性能硬化石膏的结构与性能 从上图可见建筑石膏制品的结构特点是多孔从上图可见建筑石膏制品的结构特点是多孔。隔热吸声性良好。因多封闭的细微孔，导热系数也隔热吸声性良好。因多封闭的细微孔，导热系数也就较低，就较低，且其大多是微孔且其大多是微孔，表面微孔会使声音反射或，表面微孔会使声音反射或传导的能力显著下降从而有好的吸声性能。传导的能力显著下降从而有好的吸声性能。防火性能好。防火性能好。具一定的阻湿阻温性。具一定的阻湿阻温性。耐水性及防冻性差。耐水性及防冻性差。加工性能好。加工性能好。工程工程实例分析例分析（1 1）石膏饰条粘贴失效石膏饰条粘贴失效（2 2）石膏制品发霉变形石膏制品发霉变形 现象现象原因分析原因分析（1 1）石膏饰条粘贴失效石膏饰条粘贴失效 某工人用建筑石膏粉拌水，拌成一桶石膏浆，用以某工人用建筑石膏粉拌水，拌成一桶石膏浆，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。完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落。原因分析原因分析（1 1）石膏饰条粘贴失效石膏饰条粘贴失效 建筑石膏拌水后一般数分钟至半小时左右凝结，建筑石膏拌水后一般数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条时石膏浆已初凝后来粘贴石膏饰条时石膏浆已初凝，粘结性能差。，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。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，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。石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。现象现象原因分析原因分析石膏制品发霉变形石膏制品发霉变形 某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作装饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，装饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。原因分析原因分析石膏制品发霉变形石膏制品发霉变形 厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的有强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发霉。粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发霉。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用。欲提高其耐水性，欲提高其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水泥可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其他含活性或其他含活性SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3及及CaOCaO的材料的材料，如粉煤灰、石灰。掺入有机防水剂亦如粉煤灰、石灰。掺入有机防水剂亦可改善石膏制品的耐水性。可改善石膏制品的耐水性。第二节第二节 石石 灰灰 石灰的制备石灰的制备石灰的熟（消化）和硬化石灰的熟（消化）和硬化石灰的技术性质石灰的技术性质应用应用BacBack k石灰的制备石灰的制备CaCOCaCO3 3 CaO CaO 1000 100011001100 CO CO2 2MgCOMgCO3 3 MgO MgO 生石灰生石灰根据根据MgOMgO的含量，生石灰分为两种：的含量，生石灰分为两种：钙质生石灰钙质生石灰 MgO5 镁质生石灰镁质生石灰 MgO5根据石灰制备的温度和时间，生石灰可分根据石灰制备的温度和时间，生石灰可分为两种：为两种：过火石灰过火石灰欠火石灰欠火石灰temtime过火石灰：粘土杂质熔融、过火石灰：粘土杂质熔融、填充或包裹石灰表面填充或包裹石灰表面密实度高密实度高石灰石灰消解慢消解慢temtime 欠火石灰：欠火石灰：CaCO3分解不足、分解不足、产率低。产率低。石灰的制备石灰的制备BackBack石灰的熟（消化）和硬化石灰的熟（消化）和硬化1 1、生石灰的熟化（消化）：、生石灰的熟化（消化）：熟石灰熟石灰 反应：反应：特点：特点：放热量大、快（放热量大、快（1h1h放热是混凝土放热是混凝土1d1d放热量的放热量的9 9倍多）倍多）体积增大：体积增大：1 12.52.5倍倍 熟石灰熟石灰2、石灰的硬化：、石灰的硬化：石灰浆体在空气中逐渐硬化是由两个同时进石灰浆体在空气中逐渐硬化是由两个同时进行的过程完成的：结晶作用和碳化作用。行的过程完成的：结晶作用和碳化作用。l结晶过程中产生结晶过程中产生Ca(OH)Ca(OH)2 2，反应快。，反应快。l在碳化过程中，在碳化过程中，Ca(OH)Ca(OH)2 2吸收空气中的吸收空气中的COCO2 2生成生成CaCOCaCO3 3，由内向外反应缓慢，由内向外反应缓慢.石灰的熟（消化）和硬化石灰的熟（消化）和硬化硬化过程硬化过程硬化过程硬化过程结晶结晶碳化碳化碳化碳化Ca(OH)Ca(OH)2 2 结晶析出结晶析出结晶析出结晶析出CaCOCaCO3 3 结晶析出结晶析出结晶析出结晶析出主要变化主要变化主要变化主要变化特征特征特征特征内部反应快内部反应快内部反应快内部反应快由表及里由表及里由表及里由表及里2、石灰的硬化：、石灰的硬化：BackBack石灰的技术性质：石灰的技术性质：1 1、技术标准：、技术标准：建筑生石灰（建筑生石灰（建筑生石灰（建筑生石灰（JC/T479-92JC/T479-92JC/T479-92JC/T479-92）:CaO+MgOCaO+MgOCaO+MgOCaO+MgO含量、含量、含量、含量、COCOCOCO2 2 2 2含量、未消化残渣量及产浆含量、未消化残渣量及产浆含量、未消化残渣量及产浆含量、未消化残渣量及产浆量（量（量（量（L/kgL/kgL/kgL/kg）:钙质生石灰镁质生石灰各三等：优等钙质生石灰镁质生石灰各三等：优等钙质生石灰镁质生石灰各三等：优等钙质生石灰镁质生石灰各三等：优等品、一等品和合格品。品、一等品和合格品。品、一等品和合格品。品、一等品和合格品。建筑石灰粉（建筑石灰粉（建筑石灰粉（建筑石灰粉（JC/T480-92JC/T480-92JC/T480-92JC/T480-92）:CaO+MgO CaO+MgO CaO+MgO CaO+MgO含量、含量、含量、含量、COCOCOCO2 2 2 2含量、组成分为钙质、镁质。含量、组成分为钙质、镁质。含量、组成分为钙质、镁质。含量、组成分为钙质、镁质。优等、一等及合格三个等级优等、一等及合格三个等级优等、一等及合格三个等级优等、一等及合格三个等级 建筑消石灰分（建筑消石灰分（建筑消石灰分（建筑消石灰分（JC/T481-92JC/T481-92JC/T481-92JC/T481-92）:CaO+MgO CaO+MgO CaO+MgO CaO+MgO含量、游离水、体积安定性及细度、钙含量、游离水、体积安定性及细度、钙含量、游离水、体积安定性及细度、钙含量、游离水、体积安定性及细度、钙质消石灰粉镁质及白云石消石灰粉：优等、一等、质消石灰粉镁质及白云石消石灰粉：优等、一等、质消石灰粉镁质及白云石消石灰粉：优等、一等、质消石灰粉镁质及白云石消石灰粉：优等、一等、合格三个等级合格三个等级合格三个等级合格三个等级2、性质（特点）、性质（特点）凝结硬化慢、强度低凝结硬化慢、强度低 浆体可塑性好（保水性好）浆体可塑性好（保水性好）体积收缩大体积收缩大耐水性差耐水性差 BackBack应用应用生石灰粉、熟石灰粉、石灰膏生石灰粉、熟石灰粉、石灰膏 加水加水石灰浆、石灰乳使用可提高石灰石灰浆、石灰乳使用可提高石灰的利用率、缩短陈伏期、操作简便的利用率、缩短陈伏期、操作简便 硅酸盐制品：如灰砂砖、生石灰粉硅酸盐制品：如灰砂砖、生石灰粉+砂砂+水水（经拌）陈伏（经拌）陈伏加压加压成型成型压蒸压蒸 碳化石灰板碳化石灰板 作无熟料水泥等（生石灰粉作无熟料水泥等（生石灰粉+活性混合料活性混合料+石膏）石膏）BackBack观察察与与讨论讨论讨论石灰砂浆的裂纹石灰砂浆的裂纹 请观察下图请观察下图A A、B B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。何差别，并讨论其成因。石灰砂浆石灰砂浆A A 石灰砂浆石灰砂浆B B 工程工程实例分析例分析(1)(1)内外墙粉刷层爆裂内外墙粉刷层爆裂 (2)(2)石灰的选用石灰的选用第四节第四节 水玻璃水玻璃 水玻璃的制备水玻璃的制备水玻璃的硬化水玻璃的硬化水玻璃的性质与应用水玻璃的性质与应用BacBack k水玻璃的制备水玻璃的制备水玻璃的主要原料是石英砂、纯碱、烧碱。水玻璃的主要原料是石英砂、纯碱、烧碱。Na2CO3+nSiO2Na2O.nSiO2+CO2固态固态Na(OH)+nSiO2Na2O.nSiO2+CO2液态液态1300140023个大气压个大气压蒸气加热搅拌蒸气加热搅拌水玻璃的凝结硬化水玻璃的凝结硬化Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH2O 硅胶（硅胶（nSiOnSiO2 2mHmH2 2O O）脱水析出固态的）脱水析出固态的SiOSiO2 2 氟硅酸钠氟硅酸钠(Na2SiF6)促硬剂（促硬剂（accelerantaccelerant）2Na2OnSiO2mH2ONa2SiF6(2n1)SiO2mH2O6NaFSiO2mH2OSiO2mH2O水玻璃的性质水玻璃的性质1.1.良好的粘结能力良好的粘结能力2.2.良好的耐热性良好的耐热性：若以镁质耐火材料为骨料若以镁质耐火材料为骨料时，则耐热度可达时，则耐热度可达1100。3.3.良好的耐酸性良好的耐酸性(acid resistance/acid-(acid resistance/acid-proof)proof)：不耐碱性介质的腐蚀：不耐碱性介质的腐蚀水玻璃的性质与应用水玻璃的性质与应用用水玻璃涂刷建筑材料表面，浸渍多孔性材料，用水玻璃涂刷建筑材料表面，浸渍多孔性材料，提高材料的密实度、强度和抵抗风化的能力，增提高材料的密实度、强度和抵抗风化的能力，增加材料的耐久性。加材料的耐久性。土壤固结土壤固结(stabilize)(stabilize)配制二矾防水剂或四矾防水剂，用于堵漏局部抢配制二矾防水剂或四矾防水剂，用于堵漏局部抢修工程。修工程。配制耐酸胶泥、耐酸砂浆、耐酸混凝土等配制耐酸胶泥、耐酸砂浆、耐酸混凝土等配制保温绝热材料配制保温绝热材料配制耐热砂浆和耐热混凝土配制耐热砂浆和耐热混凝土配制碱矿渣（配制碱矿渣（JKJK）混凝土）混凝土第二章第二章 讲课分析讲课分析 1.本章学时本章学时：讲课讲课22.主主要要内内容容：胶胶凝凝材材料料分分类类及及含含义义、建建筑筑石石灰灰和和石石膏膏的的生生产产、凝凝结结硬硬化化、技技术术要要求、性质及应用。求、性质及应用。3.重重点点：胶胶凝凝材材料料（气气硬硬性性无无机机胶胶凝凝材材料料、水水硬硬性性无无机机胶胶凝凝材材料料）的的概概念念及及应应用用；建建筑筑石石灰灰和和石石膏膏凝凝结结硬硬化化机机理理、特特点点及及应用。应用。Chapter 2