《土木工程材料》課件 02氣硬性膠凝材料

建筑石灰2.1建筑石膏2.2水玻璃2.3內容提要2氣硬性膠凝材料重點和難點石灰的技術要求、特性和應用石膏的技術要求、特性和應用重點難點石灰和石膏的特性區(qū)別水玻璃的特性2氣硬性膠凝材料2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰思考氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料有何區(qū)別？石灰有何特點，使用時要注意什么？氣硬性膠凝材料建筑石膏建筑石灰水玻璃水硬性膠凝材料水泥無機膠凝材料分類2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰膠凝材料的定義在一定的條件下，經過自身的一系列化學和物理作用后，由液態(tài)或半固態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的材料。膠凝材料的分類如瀝青、聚合物等膠凝材料無機膠凝材料有機膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等“水泥”無機膠凝材料分類2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強度的膠凝材料（不能在水中硬化的膠凝材料）。如石灰、石膏、水玻璃等。只適用于地上和干燥環(huán)境。水硬性膠凝材料

不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和繼續(xù)發(fā)展其強度的膠凝材料。如水泥。適用于地上、地下、水中工程。無機膠凝材料分類2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰石灰的原料石灰石2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰原材料生產石灰的原材料包括天然石灰石和化工副產品。主要成分為CaCO3。生產工藝——煅燒石灰生產過程，是石灰石煅燒過程。

CaCO3==CaO+CO2MgCO3==MgO+CO2900℃700℃生石灰石灰的生產2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰石灰的生產2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰在實際生產中，為加快分解，煅燒溫度常提高到1000～1100℃。由于石灰石原料的尺寸大或煅燒時窯中溫度分布不勻等原因，石灰中常含有欠火石灰和過火石灰。欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解，使用時缺乏粘結力。過火石灰結構密實，表面常包覆一層熔融物，熟化很慢。公路施工時的生石灰消解時間過短易形成過火石灰，形成蘑菇現象，造成路面隆起。過火石灰危害：過火石灰結構緊密，且表面有一層深褐色的玻璃狀外殼。故熟化很慢，當被用于建筑后，能繼續(xù)熟化產生體積膨脹，從而引起裂縫和局部脫落現象。過火石灰消除：石灰漿應在消化池中存放2個星期以上（稱為“陳伏”），使未熟化的顆粒充分熟化?！瓣惙逼陂g，石灰漿表面應覆蓋一層水膜，以免石灰碳化。石灰的品種按石灰中的氧化鎂含量的高低分鎂質石灰熟化較慢，易引發(fā)制品開裂。生石灰鈣質石灰鎂質石灰MgO≤5%MgO＞5%石灰的品種2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰石灰的品種按成品的加工方法分生石灰：石灰石煅燒后的塊狀物CaO生石灰粉：塊狀生石灰磨細后的粉末CaO消石灰粉：生石灰消化并干燥后的粉末Ca(OH)2石灰膏：生石灰充分消化后的膏狀物Ca(OH)2和水石灰的品種2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰生石灰的熟化熟化的過程生石灰+水熟石灰熟化的方式淋灰——生石灰粉（消石灰粉）化灰——熟石灰膏熟化過程的特點放出大量的熱；體積膨脹1.5～2倍。熟化過程的注意事項熟石灰在使用前必須陳伏2~3周以上——防止過燒石灰的危害；在化灰池表面保留一層水——防止石灰碳化。

MgO+H2O==Mg（OH）2CaO+H2O==Ca（OH）2+64.83kj石灰的熟化過程2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰石灰的硬化結晶作用：Ca（OH）2從飽和溶液中析出，晶體互相交叉連生，從而提高強度。碳化作用：Ca（OH）2空氣中的CO2發(fā)生化學反應，形成CaCO3使石灰的強度逐漸提高。Ca(OH)2

+CO2

+nH2O==CaCO3

+(n+1)

H2O石灰的硬化過程2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰石灰的質量等級建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO的含量，可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。石灰的特性1.可塑性和保水性好；2.凝結硬化慢、強度低；3.硬化后體積收縮大，易開裂；4.耐水性差；5.吸濕性強。石灰的技術性質2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰石灰的應用2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰工程案例

某工地因工期緊，急需配置石灰砂漿?，F建材市場有消石灰粉、生石灰粉和生石灰三種可供選擇。因生石灰價格相對便宜，工地選擇了生石灰作為原材料，買回后立刻加水進行配置石灰膏，再配置成石灰砂漿。使用數日后，石灰砂漿出現眾多凸出的膨脹性裂縫。試分析其原因。石灰的應用2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰配制石灰砂漿（石灰+砂）和混合砂漿（石灰+水泥+砂），用于砌筑和內墻抹灰石灰的應用2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰配制灰土（石灰+黏土）和三合土（石灰+黏土+X砂碎石爐渣），用于基礎和路面墊層在夯實或壓實下，密實度大大提高，而且在潮濕環(huán)境中，黏土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化鋁與氫氧化鈣發(fā)生反應，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，改善了材料的耐水性、抗?jié)B能力和抗壓強度。三合土一般也被認為是土樓的建筑材料，使其能承載巨重、經風雨數百年不倒。石灰的應用2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰生產硅酸鹽制品（如灰砂磚等）石灰的應用2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰制作碳化石灰板生石灰儲存時間不宜過長，會吸收水分而熟化成消石灰，再和二氧化碳作用形成碳酸鈣，因此要注意防潮。生石灰的熟化過程會放熱，不能與易燃、易爆等危險液體物品混合存放和混合運輸。石灰的儲存和運輸2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰小結氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料有何區(qū)別？石灰有何特點，使用時要注意什么？2氣硬性膠凝材料–2.1建筑石灰1.可塑性和保水性好；2.凝結硬化慢、強度低；3.硬化后體積收縮大，易開裂；4.耐水性差；5.吸濕性強。思考與石灰相比，石膏有何特點？2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏什么是建筑石膏?是一種無機氣硬性膠凝材料，白色的粉狀膠結料，主要成分為：CaSO4·0.5H2O建筑石膏的原料與生產2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏墨西哥“水晶洞”：世界上最大的自然水晶洞，2600萬年前，奈卡山脈出現火山活躍，充滿了高溫硬石膏灰。當山脈之下的巖漿冷卻，以及溫度下降，硬石膏便開始溶解。硬石膏緩慢地將水和硫酸鹽、鈣分子濃縮，數百萬年以來沉積在這個洞穴里，進而形成了巨大透明石膏水晶體。建筑石膏的原料與生產2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏通常是把二水石膏在一定的溫度下，經過煅燒、脫水，磨細而成。

CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2O+1.5H2O（二水石膏）（β型半水石膏）原材料：石膏礦（以CaSO4·2H2O為主要成分的礦石）純凈的石膏呈無色或白色，但大多數天然石膏因含有雜質而呈灰色、褐色、黃色等顏色。107～170℃建筑石膏的原料與生產2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏二水石膏在不同的煅燒溫度下，得到不同的產品。二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4ШCaSO4ⅡCaSO4Ⅰ107～170℃加熱、脫水125℃0.13MPa蒸壓鍋170～360℃加熱、脫水400～750℃800℃β型建筑石膏α型高強石膏可溶性石膏不溶性石膏高溫煅燒石膏在常溫下不存在在建筑工程中常用建筑石膏；高強石膏用于生產石膏制品。建筑石膏的原料與生產2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏加水后，與水發(fā)生的化學反應如下：

CaSO4·0.5H2O+1.5H2O=CaSO4·2H2O建筑石膏的凝結硬化過程可以表示如下：初凝：開始失去塑性的時間。終凝：開始具有強度的時間。建筑石膏+水漿體凝結硬化建筑石膏的凝結與硬化2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏凝結過程建筑石膏硬化過程則是二水石膏晶體之間，結晶結構網的形成過程。晶體之間互相交叉連生，形成網狀結構；隨著反應的繼續(xù)進行，結晶結構網逐漸密實，從而使石膏晶體逐漸硬化。建筑石膏的凝結與硬化2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏溶解反應結晶半水石膏溶解半水石膏與水反應生成二水石膏二水石膏溶解度較小，飽和析出，游離水分逐漸減少，二水石膏不斷增加，漿體稠度增大凝結硬化快。建筑石膏硬化后孔隙率大，強度較低。建筑石膏硬化體絕熱吸音性能良好，耐水性較差。防火性能良好。（高溫時釋放水分）硬化時體積略有膨脹，不易產生裂紋，充分填充模型。裝飾性好。硬化體的可加工性能好，可進行鋸、釘、刨加工。建筑石膏的特性2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏的四個技術指標

細度、抗折強度、抗壓強度、凝結時間。劃分為3.0、2.0和1.6三個等級。具體指標見下表：等級3.02.01.62h強度抗折強度≥3.02.01.6抗壓強度≥6.04.03.0細度（0.2mm方孔篩篩余）≤10.0%凝結時間初凝不早于3min，終凝不遲于30min建筑石膏的等級與技術性質2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏室內抹灰與粉刷。生產建筑石膏制品。建筑石膏的應用2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏建筑石膏的應用2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏工程案例某工程進行裝飾面施工，采用統(tǒng)一采購的粉刷石膏進行內墻和外墻面的施工。飾面施工半年后，外墻層就出現了明顯的脫落現象。請分析其中原因。[拓展思考]石膏作為新型墻體材料，其吸音、調濕、保溫等功能性在使用過程中如何得以保證？小結與石灰相比，石膏有何特點？2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏項目建筑石膏建筑石灰化學成分CaSO4·0.5H2OCaO、Ca(OH)2生產原料石膏礦石灰石凝結硬化結晶作用結晶、碳化作用硬化速度快慢硬化后體積變化稍微膨脹收縮主要用途石膏裝飾制品砌磚、抹灰建筑石膏與建筑石灰對比2氣硬性膠凝材料–2.2建筑石膏思考水玻璃有何特性？2氣硬性膠凝材料–2.3水玻璃水玻璃又稱泡花堿，是由堿金屬氧化物和二氧化硅結合而成。是一種能夠溶解于水的硅酸鹽材料。鈉水玻璃：Na2O?nSiO2(常用)

鉀水玻璃：K2O?nSiO2

水玻璃的模數：分子式中SiO2與Na2O分子數比n。水玻璃的模數越大，越難溶于水。水玻璃的硬化和性質2氣硬性膠凝材料–2.3水玻璃水玻璃的硬化液體水玻璃吸收空氣中的二氧化碳，形成無定型硅酸凝膠，并逐漸干燥硬化，具體反應式如下：

Na2O?nSiO2+CO2+mH2O＝Na2CO3+nSiO2?mH20

為了加速水玻璃的硬化，可加熱或摻入12%~15%的促硬劑氟硅酸鈉。水玻璃的性質

1.粘結力強2.耐酸3.耐熱

4.不耐水