2 气硬性胶凝材料（课件）- 《建筑材料》同步教学（电工版）

第二章 气硬性胶凝材料 胶凝材料的定义和分类 胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将散粒状或块状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。 胶凝材料的分类 如沥青、聚合物等 胶凝材料 无机胶凝材料 有机胶凝材料 气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料 如：石灰、石膏、水玻璃等 水 泥 无机胶凝材料 气硬性胶凝材料 特点:只能在空气中凝结硬化，保持和发展强度。 应用：一般只适用于地上或干燥环境， 不适宜用于潮湿环境，更不能用于水中。 水硬性胶凝材料 特点:不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度 应用：广泛 2－1 石 灰 石灰的生产 石灰的熟化与硬化 石灰的技术标准 石灰的性质 石灰的应用 一、石灰的生产 原材料 生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。 生产工艺——煅烧 石灰的生产过程，是石灰石煅烧过程。 根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。 CaCO3 == CaO + CO2 MgCO3== MgO + CO2 900℃ 700℃ 生石灰 5 二、石灰的熟化过程 熟化的过程 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 熟化过程的特点 放出大量的热；体积膨胀1～2.5倍。 MgO + H2O == Mg（OH）2 CaO + H2O == Ca（OH）2 + 64.8kj 二、石灰的熟化过程 熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏15d以上——防止过火石灰的危害； 在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳化。 二、石灰的硬化过程 干燥、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。 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、石灰的技术标准 建筑工程所用的石灰分为3个品种：建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉。 根据建筑行业标准将其各分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材。 四、石灰的性质 1、可塑性、保水性好 （石灰砂浆） 2、凝结硬化慢、强度低 （不宜用于重要建筑物基础） 3、硬化时体积收缩大（不宜单独使用，常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩并增加抗拉强度。） 4、耐水性差（不宜用于潮湿环境及易受水浸泡的部位） 5、吸湿性强 （干燥剂、不宜贮存过久） 6、化学稳定性差 （易碳化，易遭受酸性介质的腐蚀） 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 配制三合土 石灰＋粘土＋砂＋水 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。 思考题？ 因为石灰不耐水，所以由它配制的灰土或三合土不能用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？ 2－2 石 膏 石膏应用的历史 9000年前，叙利亚和土耳其的安那托力亚就有古迹； 5000年前，埃及人就在敞开的火炉中煅烧石膏，然后破碎磨成粉末，再与水拌和制得用于金字塔建造中石块得粘结材料——灰浆； 372-287 BC，古希腊人采用天然透明石膏（亚硒酸石膏）做神庙的窗户； 古罗马人用石膏浇注了成千上万座古希腊得雕塑。 十七世纪，法国巴黎的木质房的所有墙壁均用石膏灰浆（plaster）覆盖，以提高防火性能，因而，法国巴黎有“石膏的首都（capital of plaster）之称。 2－2 石 膏 一、石膏的生产 原料： 天然二水石膏（CaSO4，也称生石膏、硬石膏）； 天然无水石膏（CaSO4·2H2O ，也称软石膏） ； 工业副产物——磷石膏、氟石膏等。 生产工序： 原料(破碎)  加热脱水  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 一、石膏胶凝材料的生产 二水石膏 CaSO4·2H2O CaSO4·0.5H2O CaSO4·0.5H2O 107～170℃ 加热、脱水 125℃ 0.13MPa 蒸压锅 β型 建筑石膏 α型 高强石膏 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。 二、建筑石膏的凝结硬化 建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下： CaSO4·0.5H2O + 1.5 H2O = CaSO4·2H2O 建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下： 建筑石膏凝结过程，是一个溶解、水化、胶化、结晶的过程； 硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。 建筑石膏+水 浆 体 凝 结 硬 化 三、建筑石膏的等级与技术性质 建筑石膏的质量等级 建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表： 技术指标名称 优等品 一等品 合格品 强度 抗折强度≥ 2.5 2.1 1.8 抗压强度≥ 4.9 3.9 2.9 细度 （0.2mm方孔筛筛余）≤ 5.0 10.0 15.0 凝结时间 初凝不早于6min， 终凝不迟于30min 三、建筑石膏的等级与技术性质 凝结硬化快； （掺入缓凝剂） 微膨胀性； （使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。） 孔隙率大，质量轻，强度低； 吸湿性强，耐水性差； 具有较好的防火性能，耐火性差； 有良好的装饰性和可加工性。 （硬化石膏可锯、可刨、可钉） 2.3.1 水玻璃的生产 2.3 水 玻 璃 俗称“泡花碱”，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属于可溶性硅酸盐类； 化学通式：R2O · nSiO2，其中n为水玻璃模数； 碱性水玻璃n<3，中性水玻璃n≥3； 1. 组成 水玻璃模数n越大，因硬化时析出的硅酸凝胶nSiO2 · mH2O较多，水玻璃粘度越大，硬化速度越快，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高，耐水性越好，抗渗性及耐酸性也越好。 2. 生产 水玻璃的生产方法分为湿法和干法两种； 湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应成液体水玻璃。 干法生产硅酸水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于1300℃~1400 ℃温度下熔化，按下式反应生成固体水玻璃（固体水玻璃在水中加热溶解而生成液体水玻璃）： 2.3.2 水玻璃的硬化 液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化： 在空气中的硬化 由于空气中CO2粘度较低，这个过程进行得很慢，为加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠（Na2SiF6）作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的12%~15%。 加入氟硅酸钠促使硬化 2.3.3 水玻璃的性质 1. 粘结力强 水玻璃是建筑上常用的粘结材料和胶凝材料。硬化后具有较高的粘结强度、抗拉和抗压强度。 2. 耐酸不耐碱 硬化后的水玻璃，主要成分是SiO2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。但不耐碱性介质侵蚀。(SiO2 和R2O · nSiO2均为酸性物质，溶于碱) 可作耐酸混凝土的胶凝材料，与耐酸骨料配制耐酸砂浆、耐酸混凝土。 3. 耐热性好 水玻璃不燃烧，高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。 2.3.4 水玻璃的应用 1. 涂刷材料表面，提高抗风化能力 水玻璃硬化析出的硅酸凝胶能堵塞毛细孔隙，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得到提高。可以： 直接涂刷在建筑表面； 直接涂刷在粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔材料表面； 2. 配制防水剂 以水玻璃为基料，与多种矾配制成速凝防水剂，能在1min内凝结，故工地上使用时必须做到即配即用。适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢险。 3. 加固土壤 将模数为2.5~3的液体水玻璃和氟化钙溶液通过金属管胶体向地层压入，两种溶液发生化学反应，可析出吸水膨胀的硅酸胶体，胶结土壤颗粒并填充其空隙，阻止水分渗透并使土壤固结。用这种方法加固的砂土，抗压强度可达3~6MPa。 常用于粉土、砂土和填土的地基加固，称为双液注浆。 4. 配制耐酸、耐热砂浆和混凝土 以水玻璃为胶凝材料，选择耐酸骨料，配制耐酸砂浆、耐酸混凝土。主要用于有耐酸要求的工程。如硫酸池等。 水玻璃耐热砂浆和混凝土，主要用于高炉基础和其他有耐热要求的结构部位。 THE END 谢 谢 大 家！ $$