建筑材料第教學(xué)作者嚴(yán)峻氣硬性膠凝材料實(shí)用教案

1、第一節(jié) 石灰(shhu) 導(dǎo)入案例 上海某新村四幢六層樓1998年911月進(jìn)行(jnxng)內(nèi)外墻粉刷，1999年4月交付甲方使用。此后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)外墻粉刷層發(fā)生爆裂。至5月份陰雨天，爆裂點(diǎn)迅速增多，破壞范圍上萬平方米。爆裂源為微黃色粉?；蚍哿稀Ｔ搩?nèi)外墻粉刷用的“水灰”，系寶山某廠自辦的“三產(chǎn)”性質(zhì)的部門供應(yīng)，該部門由個人承包。對爆裂采集的微黃色爆裂物作X射線衍射分析，證實(shí)除含石英、長石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，還含有較多的MgO、Mg(OH)2以及少量白云石。試?yán)帽竟?jié)課所學(xué)知識分析內(nèi)外墻粉刷層發(fā)生爆裂是什么原因？第1頁/共33頁第一頁，共34頁。一.石灰的消化和硬化1.石灰的熟

2、化和“陳伏”工地上使用石灰時，通常(tngchng)將生石灰加水，使之消解為消（熟）石灰氫氧化鈣，這個過程稱為石灰的“消化”，又稱“熟化”：生石灰燒制過程中，往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因，生石灰中殘留有未燒透的的內(nèi)核，這種石灰稱為“欠火石灰”。第2頁/共33頁第二頁，共34頁。 第二種情況是由于燒制的溫度過高或時間過長，使得石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，這種石灰稱為“過火石灰”。熟化很慢。當(dāng)石灰已經(jīng)硬化后，過火石灰才開始熟化，并產(chǎn)生體積膨漲，引起隆起鼓包和開裂。 為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰漿應(yīng)在儲灰坑中放置兩周以上，這一過程

3、稱為石灰的“陳伏”?！瓣惙逼陂g，石灰漿表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕(gju)(gju)，以免碳化。第3頁/共33頁第三頁，共34頁。 2. 2. 石灰的硬化石灰的硬化石灰漿體在空氣石灰漿體在空氣(kngq)(kngq)中逐漸硬化，是中逐漸硬化，是由下面兩個同時進(jìn)行的過程來完成的：由下面兩個同時進(jìn)行的過程來完成的：（）結(jié)晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化（）結(jié)晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。（）碳化作用：氫氧化鈣與空氣（）碳化作用：氫氧化鈣與空氣(kngq)(kngq)中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結(jié)中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結(jié)晶，釋出水分并被蒸發(fā)：晶，釋出

4、水分并被蒸發(fā)：碳化作用實(shí)際是二氧化碳與水形成碳酸，然后與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣。所以這個作用不能在沒有水分(shufn)的全干狀態(tài)下進(jìn)行。第4頁/共33頁第四頁，共34頁。|二.建筑石灰的技術(shù)指標(biāo)|建筑石灰的技術(shù)指標(biāo)有細(xì)度、CaO+MgO含量、CO2含量和體積安定性等。并按技術(shù)指標(biāo)分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。具體技術(shù)要求(yoqi)見： | JC/T479-1992 建筑生石灰| JC/T480-1992 建筑生石灰粉| JC/T481-1992 建筑消石灰粉| 第5頁/共33頁第五頁，共34頁。|三.石灰的技術(shù)性質(zhì)|（1）可塑性好| 生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細(xì)（直徑約為

5、1）的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附(xf)一層厚的水膜。因此用石灰調(diào)成的石灰砂漿其突出的優(yōu)點(diǎn)是具有良好可塑性。在水泥砂漿中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。第6頁/共33頁第六頁，共34頁。|(2)硬化慢、強(qiáng)度低|從石灰漿體的硬化過程可以看出，由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化甚為緩慢。而且表面碳化后，形成(xngchng)緊密外殼，不利于碳化作用的深入，因此石灰是硬化緩慢的材料。 |同時，石灰的硬化只能在空氣中進(jìn)行，硬化后的強(qiáng)度也不高。受潮后石灰溶解，強(qiáng)度更低，在水中還會潰散。如石灰砂漿（1：3）28天強(qiáng)度僅為0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮濕的環(huán)境下作用，也不宜用于重要建筑物基礎(chǔ)。第

6、7頁/共33頁第七頁，共34頁。（3）硬化時體積收縮大石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起顯著的收縮，所以除調(diào)成石灰乳作薄層涂刷外，不宜(by)單獨(dú)使用。常在其中摻入砂、紙筋等以減少收縮和節(jié)約石灰。第8頁/共33頁第八頁，共34頁。（4）耐水性差，不易貯存塊狀類石灰放置太久，會吸收空氣中的水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中二氧化碳作用(zuyng)而還原為碳酸鈣，失去膠結(jié)能力。所以貯存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜貯存過久。最好運(yùn)到后即熟化成石灰漿，將貯存期變?yōu)殛惙凇Ｓ捎谏沂艹笔旎瘯r放出大量的熱，而且體積膨脹，所以，儲存和運(yùn)輸生石灰時，還要注意安全。第9頁/共33頁第九頁，共34

7、頁。熟石灰包裝(bozhung)第10頁/共33頁第十頁，共34頁。|四. 石灰的應(yīng)用|（1）石灰乳和石灰砂漿|將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水?dāng)嚢柘♂?，成為石灰乳，是一種廉價的涂料，主要用于內(nèi)墻和天棚刷白，增加室內(nèi)美觀和亮度。我國農(nóng)村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐堿顏料。調(diào)入少量水泥、?；郀t礦渣(kun zh)或粉煤灰，可提高其耐水性，調(diào)入氯化鈣或明礬，可減少涂層粉化現(xiàn)象。|石灰砂漿是將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿。第11頁/共33頁第十一頁，共34頁。|（2）石灰土（灰土）和三合土|石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合使用，制成石灰土或石灰與工業(yè)廢料的混合料，

8、加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓(nin y)或夯實(shí)，在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，適于在潮濕環(huán)境中使用。如建筑物或道路基礎(chǔ)中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或爐灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或爐灰、級配碎石）等。第12頁/共33頁第十二頁，共34頁。|（3）灰砂磚和硅酸鹽制品|石灰與天然砂或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻，加水?dāng)嚢? 經(jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強(qiáng)度，往往采用(ciyng)高溫高壓養(yǎng)護(hù)或蒸壓，使石灰與硅鋁質(zhì)材料反應(yīng)速度顯著加快，使制品產(chǎn)生較高的早期強(qiáng)度。如灰砂磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制

9、品等。返回(fnhu)第13頁/共33頁第十三頁，共34頁。第二節(jié)第二節(jié) 石膏石膏(shgo)(shgo) 石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物，石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物，當(dāng)石膏中含有結(jié)晶水不同時當(dāng)石膏中含有結(jié)晶水不同時, ,可形成多種可形成多種性能不同的石膏。性能不同的石膏。2.1 2.1 石膏的分類及生產(chǎn)石膏的分類及生產(chǎn)(shngchn)(shngchn) 1 1、石膏的分類、石膏的分類 根據(jù)含有結(jié)晶水的多少不同根據(jù)含有結(jié)晶水的多少不同, ,石膏可分石膏可分為：為：第14頁/共33頁第十四頁，共34頁。（1）無水石膏（aSO4）：也稱硬石膏，它結(jié)晶緊密，質(zhì)地較硬，是生產(chǎn)硬石膏水泥的原料。（

10、2）天然石膏（aSO42H2O）：也稱生石膏或二水石膏，大部分自然(zrn)石膏礦為生石膏，是生產(chǎn)建筑石膏的主要原料。（3）建筑石膏 （aSO41/2 H2O）: 也稱熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同可分為型半水石膏和型半水石膏： 第15頁/共33頁第十五頁，共34頁。 建筑石膏通常是由天然石膏經(jīng)壓蒸或煅燒(dunsho)加熱而成的。常壓下加熱到107170，可產(chǎn)生型建筑石膏： （生石膏） （熟石膏）OHOHCaSOOHCaSOCC22417010724211212常壓2、建筑石膏(shgo)的生產(chǎn)第16頁/共33頁第十六頁，共34頁。 型半水石膏：生石膏加熱(ji

11、 r)到107170 型半水石膏：在蒸養(yǎng)條件下（0.13MPa，124 ）。即高強(qiáng)石膏。 硬石膏（死燒石膏）：當(dāng)溫度高于400時，石膏完全失去結(jié)晶水，成為不溶性硬石膏，失去凝結(jié)硬化能力。但加入適量的激發(fā)劑磨細(xì)后又能凝結(jié)硬化，稱為無水石膏水泥。 高溫煅燒水泥：溫度高于800，部分石膏分解出CaO。硬化后有較高的強(qiáng)度和耐磨性能，抗水性也較好，也稱地板石膏。由于加熱方式和加熱溫度不同，可生產(chǎn)不同性質(zhì)(xngzh)石膏品種第17頁/共33頁第十七頁，共34頁。2.2 2.2 建筑石膏建筑石膏(shgo)(shgo)的水化與硬化的水化與硬化 建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體。隨著石膏與水的

12、反應(yīng)，漿體的可塑性很快消失(xiosh)而發(fā)生凝結(jié)，此后進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展強(qiáng)度而硬化。第18頁/共33頁第十八頁，共34頁。建筑石膏建筑石膏(shgo)(shgo)與水之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)與水之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：的反應(yīng)式為：OHCaSOOHOHCaSO24224221121|此反應(yīng)實(shí)際上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反應(yīng)(kn-fnyng)，因為二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多（僅有1/5），所以此反應(yīng)總體表現(xiàn)為向右進(jìn)行，二水石膏以膠體微粒自水中析出。第19頁/共33頁第十九頁，共34頁。 根據(jù)GB/T 97761988的規(guī)定，建筑石膏按強(qiáng)度、細(xì)度和凝結(jié)時間三個指標(biāo)劃分(hu

13、fn)為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。2.3 2.3 建筑建筑(jinzh)(jinzh)石膏的技術(shù)要求石膏的技術(shù)要求第20頁/共33頁第二十頁，共34頁。（）凝結(jié)硬化速度快（）凝結(jié)硬化速度快 建筑石膏建筑石膏(shgo)(shgo)的漿體，凝結(jié)硬化速度的漿體，凝結(jié)硬化速度很快。建筑石膏很快。建筑石膏(shgo)(shgo)與水拌合后，在常與水拌合后，在常溫下數(shù)分鐘可初凝，溫下數(shù)分鐘可初凝，30min30min以內(nèi)可達(dá)終凝。（干以內(nèi)可達(dá)終凝。（干燥環(huán)境中可保持最大強(qiáng)度）這對于普通工程施燥環(huán)境中可保持最大強(qiáng)度）這對于普通工程施工操作十分方便。有時需要操作時間較長，可工操作十分方便。有時需要操作

14、時間較長，可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動物膠等。加入適量的緩凝劑，如硼砂、動物膠等。2.4 2.4 建筑建筑(jinzh)(jinzh)石膏的特性石膏的特性第21頁/共33頁第二十一頁，共34頁。 建筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶水后的結(jié)晶過程，其體積不僅不會收縮，而且還稍有膨脹（0.2%1.5%），這種膨脹不會對石膏造成危害，還能使石膏的表面(biomin)較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥時的開裂。（）凝結(jié)（）凝結(jié)(nngji)(nngji)硬化時的膨脹性硬化時的膨脹性第22頁/共33頁第二十二頁，共34頁。 建筑石膏在使用時，為獲得良好建筑石膏在使用時，為獲得良好的流動性，常加

15、入的水分要比水化所的流動性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化過程需的水量多，因此，石膏在硬化過程(guchng)(guchng)中由于水分的蒸發(fā)，使中由于水分的蒸發(fā)，使原來的充水部分空間形成孔隙，造成原來的充水部分空間形成孔隙，造成石膏內(nèi)部的大量微孔，使其重量減輕，石膏內(nèi)部的大量微孔，使其重量減輕，抗壓強(qiáng)度也因此下降?？箟簭?qiáng)度也因此下降。（）硬化（）硬化(ynghu)(ynghu)后的多孔性，后的多孔性，質(zhì)量輕，但強(qiáng)度低質(zhì)量輕，但強(qiáng)度低第23頁/共33頁第二十三頁，共34頁。 硬化硬化(ynghu)(ynghu)后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時或遇火后石膏的主要成

16、分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時或遇火后會脫出后會脫出21%21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具有良好的防火效果。的蔓延，具有良好的防火效果。 建筑石膏制品軟化系數(shù)?。s為建筑石膏制品軟化系數(shù)?。s為0.20.20.30.3），耐水性差，若吸水后受凍，將），耐水性差，若吸水后受凍，將因水分結(jié)冰而崩裂幫建筑石膏的耐水性和抗凍性都較差，不宜用于室外。（結(jié)晶因水分結(jié)冰而崩裂幫建筑石膏的耐水性和抗凍性都較差，不宜用于室外。（結(jié)晶接觸點(diǎn)在水的作用下溶解）接觸點(diǎn)在水的作用下溶解）（4）防火性好，但耐水性、抗凍性差

17、第24頁/共33頁第二十四頁，共34頁。（1 1） 石膏砂漿及粉刷石膏砂漿及粉刷(fnshu)(fnshu)石膏石膏（2 2） 建筑石膏制品：石膏板等建筑石膏制品：石膏板等（3 3）制作建筑雕塑和模型）制作建筑雕塑和模型2.5 建筑(jinzh)石膏的應(yīng)用第25頁/共33頁第二十五頁，共34頁。石膏板吊頂?shù)?6頁/共33頁第二十六頁，共34頁。 水玻璃俗稱泡花堿，由堿金屬氧化物水玻璃俗稱泡花堿，由堿金屬氧化物和二氧化硅和二氧化硅(r yng hu gu)(r yng hu gu)組成，組成，屬可溶性的硅酸鹽類。屬可溶性的硅酸鹽類。 根據(jù)堿金屬氧化物的不同，水玻璃有根據(jù)堿金屬氧化物的不同，水玻璃

18、有: : 硅酸鈉水玻璃（硅酸鈉水玻璃（Na2ONa2OSiO2SiO2）、）、 硅酸鉀水玻璃（硅酸鉀水玻璃（2O2OSiO2SiO2）、）、 硅酸鋰水玻璃（硅酸鋰水玻璃（i2Oi2OSiO2SiO2）第三節(jié) 水玻璃返回(fnhu)第27頁/共33頁第二十七頁，共34頁。3.1 水玻璃的生產(chǎn)(shngchn) 生產(chǎn)水玻璃的方法分為濕法和干法生產(chǎn)水玻璃的方法分為濕法和干法(n f)(n f)兩種。濕法生產(chǎn)硅酸水玻璃是將兩種。濕法生產(chǎn)硅酸水玻璃是將石英砂和氫氧化鈉溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱，直接反應(yīng)生液體水玻璃。石英砂和氫氧化鈉溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱，直接反應(yīng)生液體水玻璃。 干法干法( n f )(

19、 n f ) 生 產(chǎn) 硅 酸 鈉 水 玻 璃 是 將 石 英 砂 和 碳 酸 鈉 磨 細(xì) 拌 勻 ， 在 熔 爐 中 于生 產(chǎn) 硅 酸 鈉 水 玻 璃 是 將 石 英 砂 和 碳 酸 鈉 磨 細(xì) 拌 勻 ， 在 熔 爐 中 于1300140013001400C C溫度下熔化，反應(yīng)生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而生溫度下熔化，反應(yīng)生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而生成液體水玻璃。成液體水玻璃。3.1 3.1 水玻璃的生產(chǎn)水玻璃的生產(chǎn)(shngchn)(shngchn)第28頁/共33頁第二十八頁，共34頁。 液體水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化：

20、液體水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化： 由于空氣中由于空氣中CO2CO2濃度較低，這個過程進(jìn)行的很慢，為了加速濃度較低，這個過程進(jìn)行的很慢，為了加速(ji s)(ji s)硬化和提高硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸鈉硬化后的防水性，常加入氟硅酸鈉Na2SiF6Na2SiF6作為促硬劑，促使硅酸凝膠加速作為促硬劑，促使硅酸凝膠加速(ji s)(ji s)析出。氟硅酸鈉的適宜用量為水玻璃重量的析出。氟硅酸鈉的適宜用量為水玻璃重量的1212。3.23.2水玻璃的硬化水玻璃的硬化(ynghu)(ynghu)第29頁/共33頁第二十九頁，共34頁。（）粘結(jié)力強(qiáng)。 水玻璃硬化后具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度(qi n g d ) 、 抗 拉 強(qiáng) 度( q i n g d ) 和 抗 壓 強(qiáng) 度(qingd)。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝膠還有堵塞毛細(xì)孔隙而防止水分滲透的作用。（）耐酸性好。 硬化后的水玻璃，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多數(shù)無機(jī)酸和有機(jī)酸的作用。（）耐熱性高 在高溫下不分解，強(qiáng)度(qingd)并不降低，甚至有所增加。3.3 3.3 水玻璃的技術(shù)水玻璃的技術(shù)(jsh)(jsh)特性特性第30頁/共33頁第三十頁，共34頁。3.4 3.4 水玻璃的應(yīng)用水玻璃的應(yīng)用(yngyng)(