建筑材料教案

第三章 气硬性胶凝 概述 胶凝材料(结合料)胶凝材料(结合料)——经物理、化学作用,能将散粒状或块经物理、化学作用,经物理状材料粘结为整体的材料。状材料粘结为整体的材料。 2 气硬性胶凝材料 无机胶凝材料 (以无机化合物为基本成分)以无机化合物为基本成分) 按凝结硬化条件分类 ——只在空气中硬化 (石灰、石膏)石灰、石膏) 水硬性胶凝材料 ——空气、水中皆可硬化空气、空气(水泥)水泥) 有机胶凝材料 (天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分)高分子化合物为基本成分) (沥青、树脂)沥青、树脂) 3 3.1 3.1.1 石灰的生产 1.原料 石灰 ——以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等) 以为主要成分的岩石(石灰石、白垩等) 富含CaCO 富含CaCO3 部分MgCO 部分MgCO3 4 2.煅烧 2.煅烧 CaCO3 100 块状生石灰的特点:块状生石灰的特点:正火石灰:质优、色白、结构疏松。正火石灰:质优、色白、结构疏松。欠火石灰:温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透, 欠火石灰:温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心过火石灰:温度过高/时间过长/颜色深(过火石灰:温度过高/时间过长/颜色深(褐、黑) 900 ? 1100o C CaO + CO2 ↑ ?Q 块状生石灰 56 44 5 工程实例 在放置不久的新建房内墙壁抹灰层中,表面出现“壁抹灰层中,表面出现“鼓泡”或“开裂”现象,试原开裂现象,现象因。 注意 过火石灰可以使用,过火石灰可以使用,但应陈伏半个月陈伏半个月 6 3.1.2 石灰分类 钙质石灰(钙质石灰(MgO≤5%)%) 1.按MgO含量分类 1.按MgO含量分类 2.石灰 的存在形式 2.石灰的存在形式块状生石灰——煅烧直接获得煅烧直接获得生石灰粉熟石灰粉石灰膏/ 石灰膏/乳——块状生石灰磨细块状生石灰磨细——生石灰+适量水生石灰+ 生石灰——生石灰+过量水生石灰+ 生石灰 Ca(OH)2 CaO 镁质石灰(镁质石灰(MgO>5%)%) 7 3.1.3 石灰的熟化与硬化 石灰的熟化(消化) 1. 石灰的熟化(消化) 64. KJ) CaO + H2O —— Ca(OH)2 + Q (64.9KJ)注意:注意:熟化安全措施:措施:分层熟化 8 2.硬化 1)干燥硬化:干燥硬化:石灰浆体中的水分蒸发,石灰浆体中的水分蒸发,使氢氧化钙达到饱和从溶液中析出晶体,,从溶液中析出晶体,同时干燥使浆体紧缩而产生强度。强度。 2)碳化硬化: Ca(OH)2+CO2+nH2O —— CaCO3 碳化硬化: Ca(OH) +(n+1)H2O 碳化强度 9 石灰的生产、熟化、硬化小结石灰的生产、熟化、 过火石灰存在, 过火石灰存在,陈伏半个月左右 ——常见实例:陈伏时间不够,引起房屋抹面层凸起开裂常见实例:陈伏时间不够,常见实例 熟化为石灰膏/乳的注意点熟化为石灰膏/ ——水层隔绝空气,避免发生碳化水层隔绝空气,水层隔绝空气 熟化安全 ——分层熟化,热量较快散失分层熟化,分层熟化 10 3.1.4 石灰的技术要求 ? 建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种:建筑生石灰、建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种:建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。根据我国建材行业JC/T479-92《建筑生石灰》根据我国建材行业标准JC/T479-92《建筑生石灰》与 JC/T479 JC/T480-92《建筑生石灰粉》、JC/T481-92《建筑消石灰粉》JC/T480-92《建筑生石灰粉》、JC/T481-92《建筑消石灰粉》》、JC/T481 的规定,按照技术指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。的规定,按照技术指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。生石灰、生石灰粉及消石灰的技术指标见表3.1、3.2。生石灰、生石灰粉及消石灰的技术指标见表3.1、3.2。 3.1 11 表3.1 项目 生石灰的技术标准 钙质生石灰镁质生石灰 优等品一等品合格品优等品一等品合格品 CaO+MgO含量/% CaO+MgO含量/% 含量含量/% C02含量/% ≧未消化残渣含量 mm圆孔筛余圆孔筛余)(5mm圆孔筛余)/% ≧产浆量/ kg 产浆量/L·kg-1 ≦≦ 90 5 5 2.8 85 7 10 2.3 80 9 15 2.0 85 6 5 2.8 80 8 10 2.3 75 10 15 2.0 12 表3.2 项目 生石灰粉的技术标准 钙质生石灰镁质生石灰 优等品一等品合格品优等品一等品合格品 CaO+MgO含量/% CaO+MgO含量/% 含量含量/% C02含量/% ≦≧ 85 7 0.2 7.0 80 9 0.5 75 11 1.5 80 8 0.2 7.0 75 10 0.5 70 12 1.5 细度 0.90mm筛筛余/%≧ 0.90mm筛筛余/%≧ mm筛筛余 0.125mm筛筛余/%≧ 0.125mm筛筛余/%≧筛筛余 12.0 18.0 12.0 18.0 13 工程实例 某工地要使用一种生石灰粉,现取试样,某工地要使用一种生石灰粉,现取试样,应如何判该石灰的品质?该石灰的品质? 1.石灰中CaO和MgO的含量,二氧化碳的含量,细度。检测石灰中CaO和MgO的含量,二氧化碳的含量,细度。 CaO 的含量 2.根据MgO含量,判定该石灰的类别(属钙质/镁质石灰) 根据MgO含量,判定该石灰的类别(属钙质/镁质石灰) MgO含量 3.根据表3.1判定该石灰的等级。根据表3 判定该石灰的等级。 14 3.1.5 石灰的应用 1.石灰乳、涂料 2.砂浆、石灰砂浆、石灰水泥混合砂浆砂浆、石灰砂浆、 3.石灰土和三合土石灰+粘土——石灰土(灰土):用于道路的底基层、基层石灰+石灰土(灰土) 用于道路的底基层、拌和按比例 5%~ 5%~12% 石灰+粘土+三合土:石灰+粘土+砂(炉渣/石膏)——三合土:应用历史悠久炉渣/石膏)三合土 主要用于建筑物的地基、基础,也用于道路的基层、主要用于建筑物的地基、基础,也用于道路的基层、垫层 15 第三章 气硬性胶凝材料 3.2 石膏 石膏——CaSO4为主要成分。 CaSO 为主要成分。石膏分为建筑石膏和高强度石膏两 种。分为建筑石膏和高强度石膏两种。 天然二水石膏化工石膏 CaSO4·H2O H CaSO4·H2O与CaSO4混合废渣 H 石膏的存在形式 天然无水石膏建筑石膏高强石膏 CaSO4·H2O,硬 H β-CaSO4·1/2H2O 1 α-CaSO4·1/2H2O 1 16 3.2.1 建筑石膏的水化 1 3 CaSO4 ? H 2O + H 2O = CaSO4 ? 2 H 2O 2 2 特点:极快,全过程约~特点:极快,全过程约7~12min。。 3.2.2 建筑石膏的凝结硬化 自由水水化和蒸发,石膏浆体可塑性减小,浆体变稠自由水水化和蒸发,石膏浆体可塑性减小,浆体变稠——凝结凝结晶体逐渐长大,浆体产生强度,直到干燥晶体逐渐长大,浆体产生强度,直到干燥——硬化硬化 17 3.2.3 建筑石膏的技术性质和要求 1.技术性质密度和堆积密度小,密度和堆积密度小,属轻质材料凝结硬化快凝结硬化时体积略膨胀硬化后孔隙率高防火性能好耐水性和耐冻性差 18 2.技术要求 2h强度等级抗压优等品 4.9 3.9 2.9 抗折 2.5 2.1 1.8 细度 0.2mm mm方孔筛筛余0.2mm方孔筛筛余 /% ≧ 5.0 10.0 15.0 ≦6 ≧30 凝结时间/min 凝结时间/ 初凝终凝 一等品合格品 19 3.2.4 建筑石膏的应用 制备石膏砂浆和粉刷石膏——石膏表面坚硬、光滑细腻、不起灰,便于再装饰,石膏表面坚硬、光滑细腻、不起灰,便于再装饰,石膏表面坚硬常用于室内高级抹灰和粉刷。常用于室内高级抹灰和粉刷。石膏板及装饰件——石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工,石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工,石膏板质轻广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。常用制品:纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏板、常用制品:纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏板、穿孔石膏板、装饰石膏板、石膏角线等装饰件。石膏板、装饰石膏板、石膏角线等装饰件。 20 第三章 气硬性胶凝材料 3.3 水硬性胶凝材料 水泥——即能在水中凝结,又能在空气中即能在水中凝结,水泥即能在水中凝结凝结的胶凝材料。凝结的胶凝材料。 21 3.3.1 水泥分类⑴按化学成分 硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥铁铝酸盐水泥 ? (2) 按性能和用途分类 通用水泥专用水泥特性水泥 ? 22 3.3.2 硅酸盐水泥 1. 硅酸盐水泥的生产概述 2. 硅酸盐水泥的组成材料 3. 硅酸盐水泥的水化和硬化 4. 硅酸盐水泥的技术性质 5. 硅酸盐水泥的技术标准 6. 硅酸盐水泥石的腐蚀与防止▲▲▲ 23 1. 硅酸盐水泥的生产工艺概述 (1)生产工艺两磨一烧——生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程生料制备、两磨一烧生料制备(2)生产原料石灰石质原料——石灰石、白垩等石灰石、石灰石质原料石灰石粘土质原料——粘土、页岩等粘土、粘土质原料粘土校正原料(少量)校正原料(少量)——铁粉铁粉 CaO SiO2、Al2O3、Fe2O3 Fe2O3 24 2. 硅酸盐水泥的组成材料 (1)硅酸盐水泥熟料(2)石膏(3)混合材料 25 (1)硅酸盐水泥熟料(简称为熟料)硅酸盐水泥熟料(简称为熟料) 1)硅酸盐水泥熟料的矿物组成 分子式 3CaO·SiO2 CaO SiO 主要矿物组成 2CaO·SiO2 CaO SiO 3CaO·Al2O3 CaO Al 名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙分子简式 C3 S C2 S C3 A C4AF 4CaO·Al2O3·Fe2O3 铁铝酸四钙 CaO Al Fe 26 注 水泥中的其它成分:水泥中的其它成分: 意 游离CaO和MgO 原因:原因:石灰石质原料富含 CaCO3和MgCO3 煅烧水泥中反应:煅烧水泥中反应: CaCO3 → CaO + CO2 ↑ MgCO3 → MgO + CO2 ↑危害:影响水泥体积安定性危害:影响水泥体积安定性 潜在危害非常严重 27 2)硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性 硅酸三钙 C3S 含量 /% 水化速度水化热强度耐化学侵蚀干缩性较快中高中中硅酸二钙 C2S 慢低 早期低后期高 矿物组成 铝酸三钙 C3A 7~15 少快高低差大 铁铝酸四钙 C4AF 10~ 10~18 少中中中(抗折强度)抗折强度)优小 28 37~ 15~ 37~60 最多 15~37次之 良小 实 例 继续阅读