第三章－1n

null第 三 章 第 三 章 无机胶凝材料 Inorganic Binders or Inorganic Cementions materials本 章 主 要 内 容本 章 主 要 内 容§3.1 气硬性胶凝材料 §3.2 硅酸盐水泥 §3.3 掺混合材的硅酸盐水泥 §3.4 其它品种水泥基本概念：胶凝材料的定义和分类基本概念：胶凝材料的定义和分类定义： 经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。分类（按其化学组成）： 有机胶凝材料：沥青、树脂等。 无机胶凝材料：水泥、石膏、石灰等。 按其硬化条件，无机胶凝材料分为： 气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，如石膏、石灰等； 水硬性胶凝材料：既能在空气中，又能在水中凝结硬化，如各种水泥等。 复合胶凝材料：酸－碱水泥。 第一节 气硬性胶凝材料 §3.1.1 石膏 Plaster第一节 气硬性胶凝材料 §3.1.1 石膏 Plaster石膏的组成与结构 Composition and Structure of Plaster 石膏的生产 Plaster Production 建筑石膏的凝结与硬化 Setting and Hardening of Plastter 建筑石膏的性质 Properties of Plaster and its Articles 建筑石膏的应用 Utilization of Plaster and its ArticlesSummarySummary性质——石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分是-半水石膏CaSO40.5H2O; 生产方法——建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏在120~180 C干燥下脱水制备； 凝结硬化机理——通过半水石膏在水中不断溶解，二水石膏不断结晶，晶体不断生长、相互交错与连生构成晶体网络结构而硬化； 性能——浆体需水量较大，凝结硬化快、凝结时有微膨胀、观密度较小、孔隙率较大、强度低、耐水与抗冻性差、容易吸水和吸潮、导热系数低、隔热与吸声性好、耐火、对人体和环境无害。 应用——各种板材、粉刷砂浆、雕饰等。进一步研究开发的课进一步研究开发的课题先进纤维石膏基复合材料 高强石膏及其制品 提高石膏及其制品的耐水性 外墙保温砂浆及其装饰 钢结构防火涂层一、石膏的组成与结构一、石膏的组成与结构石膏的矿物组成： CaSO4·xH2OX为结晶水H2Ox＝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(Gypsum binder )的组成： CaSO4· 0.5H2O或CaSO4 。二、石膏的生产二、石膏的生产原料： 天然二水石膏； 天然无水石膏； －仅用于生产无水石膏水泥 工业副产物——磷石膏、氟石膏等。 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)： 不同工艺得到不同组成的石膏胶凝材料石膏制备工艺示意图石膏制备工艺示意图 石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。 在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的：二水石膏 CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4 ⅢCaSO4 ⅡCaSO4 Ⅰ800℃在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。各类石膏的特点各类石膏的特点建筑石膏——熟石膏，晶体较细，需水量较大（80～100％） ，因而强度较低。 高强石膏——晶粒粗大，需水量小（35～45％），强度高。高级室内抹灰、石膏线、石膏板等 可溶性石膏——需水量大，凝结很快，强度低，不宜直接使用。 不溶性硬石膏——难溶于水，生产无水石膏水泥。 高温煅烧石膏——常温不存在。 三、建筑石膏的凝结硬化三、建筑石膏的凝结硬化 半水石膏颗粒 二水石膏晶体石膏浆体石膏胶体石膏硬化体水孔隙凝结硬化过程中的水化反应： CaSO4· 0.5H2O ＋1.5H2O  CaSO4·2H2O＋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石膏凝结硬化的影响因素石膏凝结硬化的影响因素石膏的组成 石膏浆体的用水量 外加剂 细度凝结硬化速度的排序： 可溶性无水石膏＞半水石膏＞难溶性无水石膏＞不溶性无水石膏 用水量越大，石膏晶体颗粒越小；凝结硬化所需时间增加 一些无机盐(如硫酸钾)可以促进凝结硬化，而一些有机酸(如柠檬酸)可以延缓凝结硬化细度越细，凝结硬化越快。四、建筑石膏的性质四、建筑石膏的性质建筑石膏的技术要求(GB9776－88)： 密度：2.50~2.70; 强度：抗折强度、抗压强度; 细度：0.2mm方孔筛筛余; 凝结时间：初凝、终凝时间; 石膏硬化体及制品的特性： 表观密度较小 孔隙率较大（50~60%） 早期强度发展迅速，但极限强度较低 耐水性和抗冻性较差（软化系数0.2～0.3） 防火性较好 隔热性和吸声性良好（导热系数0.121～0.205W/(m·K)） 微膨胀性（膨胀率0.05%～0.15%） 可加工性、装饰性好 学会、思考和回答问题！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：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18.6％的水量；即，有40~60％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、为什么石膏制品的防火性好? 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。五、建筑石膏的应用五、建筑石膏的应用建筑石膏是一种很好的绿色建材！ 应用中扬长避短，正确应用！ 建筑上的主要应用有： 建筑石膏制品： 各种板材：墙板、天花板等 艺术装饰品 粉刷石膏： 墙面粉刷 雕饰各种墙板德国一所教堂的外墙面雕饰室内墙面和天花板的雕饰§3.1.2 石 灰 lime§3.1.2 石 灰 lime建筑石灰的组成与品种 建筑石灰的制备 石灰的硬化 石灰的性质 石灰的应用null回顾石灰石 CaCO3一、石灰的组成与品种一、石灰的组成与品种粘土杂质含量＞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、H2O；二、石灰的制备二、石灰的制备原料： 以CaCO3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： CaCO3 CaO＋CO2 MgCO3 MgO＋CO2 (MgO含量<5%时为钙质生石灰，>5%为镁质生石灰) 制备工艺： 岩石 破碎 煅烧 粉磨(消解)制备工艺与产品制备工艺与产品石灰石1000～1200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、石灰的硬化三、石灰的硬化 氢氧化钙晶体 碳酸钙晶体石灰浆体石灰凝胶体石灰碳化体水孔隙水分损失碳化结晶作用 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CO2气体反应，在表面形成CaCO3膜层。 提高耐久性。四、石灰的性质四、石灰的性质建筑石灰的技术要求： CaO+MgO的含量 CO2的含量 细度 体积安定性 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 。 问 题？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。五、石灰的应用五、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 配制石灰土和三合土 石灰＋粘土 石灰＋粘土＋砂石或炉渣 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§3.1.3 水玻璃§3.1.3 水玻璃水玻璃的组成 水玻璃的制备 水玻璃的硬化 水玻璃的性质 水玻璃的应用null什么是水玻璃？ 碱金属硅酸盐的水溶液： R2O· nSiO2 + H2O 其中R=Na＋、K＋ 什么是水玻璃的模数？ n: 氧化硅SiO2与碱金属氧化物R2O的摩尔比。 模数对水玻璃性能的影响 模数越大，粘度与粘结力越大，耐水性越好。 水玻璃的制备方法： 湿法： R2O＋nSiO2 + H2O 水玻璃 干法： R2O＋nSiO2 R2O· nSiO2 R2O· nSiO2 + H2O 水玻璃null水玻璃硬化过程 水玻璃与空气中的CO2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SiO2而硬化。 水玻璃的促硬剂：氟硅酸钠 其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和SiO2的形成。 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 耐水性和耐碱性差水玻璃硬化过程水玻璃硬化过程 水玻璃溶液 硅酸凝胶 二氧化硅玻璃体R＋SiO4-4R＋R＋SiO4-4R＋R＋R＋R＋R＋H4SiO4H4SiO4H4SiO4H4SiO4R＋CO3＋SiO2SiO2SiO2SiO2R2CO3酸 化脱水交联null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 加固地基基础教 学 要 求教 学 要 求基本概念： 胶凝材料及其分类； 石膏、石灰、水玻璃的组成； 基本知识： 重点掌握建筑石膏的特性与石膏的水化、凝结、硬化过程，石膏的技术性质与应用，石膏的制备工艺和条件对石膏组成与性能的影响； 石灰的技术性质与应用，过火石灰、欠火石灰的危害及消除方法；石灰熟化与硬化，两种熟化和使用形式，干燥硬化与碳化的机理。 水玻璃的浓度，模数对水玻璃性质的影响，水玻璃硬化的原因。