無機氣硬性膠凝材料-清華版土木工程材料課件

（第二章無機氣硬性膠凝材料）

TSINGHUAUNIVERSITYPRESSCivilEngineeringMaterials教學目標掌握：膠凝材料的定義、分類；建筑石灰、石膏技術要求、性質(zhì)。熟悉：石灰、石膏的熟化、硬化和應用。了解：石灰的生產(chǎn)及品種。教學重點石灰、石膏的生產(chǎn)石灰、石膏的水化（熟化）硬化機理石灰、石膏的特性和技術要求本章主要教學內(nèi)容與要求本章目錄石灰石膏水玻璃菱苦土本章知識歸納以天然或人工合成高分子化合物為基本組成膠凝材料有機膠凝材料（樹脂、瀝青等）無機膠凝材料膠凝材料分類水硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料通用硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥鐵鋁酸鹽水泥等石灰石膏水玻璃菱苦土重點重點以無機化合物為基本成分

各種水泥氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料的區(qū)別水硬性膠凝材料:不僅可以在凝結硬化，還可以保持或繼續(xù)發(fā)展其強度的材料。氣硬性膠凝材料:

在凝結硬化，在保持或繼續(xù)發(fā)展其強度的材料。只能空氣中空氣中在水中也只能空氣中

只適用于干燥環(huán)境中，不宜用于潮濕環(huán)境，更不宜用于水中。氣硬性膠凝材料溫度和時間適宜溫度過高或時間過長溫度過低或時間不足正火石灰欠火石灰過火石灰含有未分解的CaCO3，降低了生石灰的利用率第一節(jié)石灰一、石灰的生產(chǎn)煅燒石灰石（CaCO3）過火石灰熟化滯后，引起已硬化的石灰開裂或隆起。如何消除它的危害？石灰膏制備：將生石灰放入水中，注意水要過量池中透明液體為氫氧化鈣飽和溶液，下部沉淀即為熟石灰為消除過火石灰的危害，石灰膏須在儲灰坑中放置14d以上，以使過火石灰緩慢熟化，此過程稱為。陳伏期間，石灰膏表面應保有一層水分，隔絕空氣，防止石灰膏碳化。陳伏1.結晶作用(干燥硬化）

游離水蒸發(fā)，Ca(OH)2逐漸結晶析出。結晶過程主要在內(nèi)部發(fā)生。三、石灰的硬化包括兩個同時進行的過程。2.碳化作用

碳化指Ca(OH)2與空氣中的CO2反應，生成CaCO3晶體，釋放出水分并被蒸發(fā)的過程。Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O碳化作用很緩慢。1.按化學成分分類四、石灰的品種其化學成分見表2-2其化學成分見表2-4生石灰可以用來做干燥劑可塑性好和保水性好凝結硬化慢，強度低。吸濕性好Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜五、石灰的性質(zhì)和技術要求1.石灰的性質(zhì)摻入紙筋、麻刀或砂子石灰硬化收縮產(chǎn)生的裂縫硬化時體積收縮大，不宜單獨使用。耐水性差1.石灰的性質(zhì)石灰砂漿墻面因受潮而脫落五、石灰的性質(zhì)和技術要求建筑生石灰：應滿足我國建材行業(yè)標準JC/T479—2013《建筑生石灰》規(guī)定。

建筑消石灰：應滿足我國建材行業(yè)標準JC/T481—2013《建筑消石灰》規(guī)定。2.石灰的技術要求五、石灰的性質(zhì)和技術要求六.石灰的儲運及保管

運輸、儲存時不得受潮和混入雜物。

不宜長期存儲，存放時防止碳化。

不宜與易燃、易爆物品共存儲、運輸，以免釀成火災。袋裝石灰應標識齊全（廠名、產(chǎn)品名稱、商標、凈重、批量編號等）。

石膏是以CaSO4為主要成分的礦物，其與石灰、水泥并稱為三大膠凝材料。第二節(jié)石膏一、石膏制備及品種（1）天然二水石膏(CaSO4·2H2O)

又稱“生石膏”，是生產(chǎn)建筑石膏的主要原料。

1.制備石膏原料

制備石膏的原料有天然二水石膏、天然硬石膏和工業(yè)副產(chǎn)石膏（化學石膏）

（2）天然硬石膏

1.制備石膏原料又稱無水石膏，主要是由無水CaSO4組成。

（3）工業(yè)副產(chǎn)石膏

也稱化學石膏或工業(yè)廢石膏，是指工業(yè)生產(chǎn)中因化學反應生成的以CaSO4為主要成分的副產(chǎn)品或廢渣。（3）可溶性硬石膏又稱“無水石膏”，此石膏失去凝結硬化能力(死燒石膏)。

溫度達到170-200℃時，半水石膏繼續(xù)脫水，生成可溶性硬石膏，仍具有凝結硬化能力。（4）不溶性硬石膏2.石膏的品種（5）高溫煅燒石膏由于CaO的激發(fā)與催化，此石膏又有凝結硬化能力。(CaSO4+CaO)2.石膏的品種二、建筑石膏的凝結硬化凝結硬化過程中的水化反應：即：石膏的水化反應是由二水石膏制備半水石膏的逆反應凝結硬化機理——“溶解－沉淀理論”

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，前者在水中不斷溶解，生成Ca2+、SO42-離子的飽和溶液半水石膏的飽和溶液，對于二水石膏是過飽和溶液，后者不斷結晶沉淀。

二水石膏晶體不斷生長、連生、交錯，構成晶體顆粒堆聚的結晶結構網(wǎng)1.凝結硬化快，3-5min失去塑性，30min左右即凝結。三、建筑石膏的性質(zhì)2.硬化后體積微膨脹，防止干縮裂縫，可單獨使用。3.硬化后孔隙率大，因此其強度較低、表觀密度小、吸音且調(diào)溫調(diào)濕。4.耐水性與抗凍性較差。5.防火性好但耐火性差，如石膏不宜長期處于65℃以上的部位。四、建筑石膏的應用紙面石膏板四、建筑石膏的應用裝飾石膏板四、建筑石膏的應用裝飾石膏板四、建筑石膏的應用吸聲用穿孔石膏板四、建筑石膏的應用吸聲用穿孔石膏板四、建筑石膏的應用石膏藝術制品

四、建筑石膏的應用石膏藝術制品

五、建筑石膏的儲存建筑石膏在運輸和儲存時應注意防水防濕儲存期一般不超過三個月，超過三個月的石膏強度下降30%左右，應重新復檢。第三節(jié)水玻璃一.水玻璃組成由堿金屬氧化物(K2O、Na2O、Li2O等)與SiO2組成。二.水玻璃的制備三.水玻璃的硬化反應Na2O·nSiO2+CO2+mH2O

Na2CO3+nSiO2·mH2O

上述反應速度很慢，常加入促硬劑Na2SiF6

：2Na2OnSiO2+Na2SiF6+mH2O=6NaF+(2n+1)SiO2mH2O注意:1.水玻璃的模數(shù)↑,則粘結力↑,但溶解度↓。

2.水玻璃密度↑，則濃度↑，粘結力↑。3.水玻璃的模數(shù)一般為1.5-3.5。四.水玻璃的性質(zhì)與應用1.粘結力強，防水性好?？膳渲品浪畡?。

2.耐熱性高，可配制耐熱混凝土或耐熱砂漿。

3.耐酸性好，可配制耐酸混凝土或耐酸砂漿。

4.不耐水，不耐堿。氯氧鎂水泥第四節(jié)菱苦土菱苦土為鎂質(zhì)膠凝材料，主要成分MgO。一.制備二.水化硬化機理菱苦土調(diào)和(凝結慢，強度低)，通常用溶液調(diào)制，發(fā)生如下兩個反應：不能用水MgCl2

建筑工程中，常用菱苦土與木屑混合膠凝，壓制成窗臺板、內(nèi)墻板、天花板等平板(刨花板)。三.菱苦土的性質(zhì)與應用★堿性較低，對各種纖維和植物的腐蝕較弱。1.菱苦土的性質(zhì)★菱苦土，膠凝性能好，強度也較高，與植物纖維的粘結良好，菱苦土在運輸和儲存時應注意防潮，也不可久存，以防其吸收空氣中的水分而變成Mg(OH)2，再碳化成MgCO3，失去膠凝性能。2.菱苦土的應用本章知識歸納（I）經(jīng)過自身的一系列物理作用、化學作用，能夠將散粒狀材料（如砂、石子等）或塊狀材料（如磚、石塊、砌塊等）粘結成整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料根據(jù)其化學組成，可分為有機膠凝材料和無機膠凝材料兩大類。無機膠凝材料根據(jù)其硬化條件的不同，又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強度，所以氣硬性膠凝材料一般只適用于干燥環(huán)境中，而不宜用于潮濕環(huán)境，更不宜用于水中。以碳酸鈣為主要成分的巖石（如石灰石、白云石）經(jīng)適當溫度煅燒后得到生石灰，工程中使用的石灰通常是熟石灰，為消除過火石灰的危害，生石灰在熟化時必須進行“陳伏”。石灰具有保水性和可塑性好、硬化慢、強度低、硬化時體積收縮大、耐水性差、吸濕性強等特性。本章知識歸納（II）建筑石膏是由天然二水石膏在常壓下加熱脫水后的β型半水石膏，建筑石膏具有凝結硬化快、硬化時體積微膨脹、孔隙率高、表觀密度小、強度低、防火性好、隔熱保溫性好、耐水性和抗凍性差等特性。水玻璃是由堿金屬氧化物和二氧化硅組成的一種水溶性硅酸鹽，具有粘結力強、耐酸性好、耐熱性好、耐堿性和耐水性差等特性。常用于涂刷或浸漬材料；配制防水劑；或配制耐酸混凝土、耐熱混凝土等；也可用于加固地基。菱苦土（也