第4章 气硬性胶凝材料（课件）- 《建筑材料》同步教学（西安交大版）

第四章 气硬性胶凝材料 胶凝材料又称胶结材料。在物理、化学作用下，它能从浆体变成坚硬的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的物质。胶凝材料具有一系列优良的性能，在建筑工程中有极其广泛的用途。 胶凝材料可分为有机和无机两类。无机胶凝材料根据其硬化条件的不同，又分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两类。 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续提高其强度。水硬性胶凝材料不仅在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度。 区分无机胶凝材料的气硬性和水硬性，在实际应用上有很大意义。气硬性胶凝材料一般只适用于地上或干燥环境，不宜用于超市环境和水中；水硬性胶凝材料既适用于地上，也适用于地下或水中。 第一节 建筑石灰 第二节 石膏 第三节 镁质胶凝材料 第四节 水玻璃 第一节 建筑石灰 建筑石灰是指将建筑工程中用的石灰，其中包括建筑石灰、生石灰粉和消石灰等，又简称石灰。 石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰岩为原料，在低于烧结温度下煅烧而成，是一种古老的建筑材料。由于石灰的材料来源广，生产工艺简单，使用方便，成本低廉，并具有良好的建筑性能，所以目前在我国城乡仍是一种常用的建筑材料。 一 石灰的煅烧 二 生石灰的熟化 三 石灰的硬化 四 建筑石灰的技术指标 五 石灰的应用 一 石灰的煅烧 石灰岩煅烧即成生石灰。煅烧时，石灰岩中碳酸钙和少量碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳气体： CaCO3====CaO+CO2↑(900℃） MgCO3====MgO+CO2↑(700℃) 常用立窑烧制生石灰。为了加速分解，煅烧温度一般控制在1000℃‐1100℃ 生石灰中氧化镁含量＜5%时称为钙质生石灰，氧化镁含量＞5%时称为镁质生石灰。 石灰岩在煅烧过程中，因为温度不足或过高会形成欠火生石灰或过火生石灰。 在欠火生石灰中碳酸钙未能完全分解，故不能熟化，应作残渣排除。过火生石灰则因温度过高，使粘土杂志和氧化钙形成熔融物，包裹在生石灰颗粒表面，使熟化十分缓慢；后期熟化的生石灰，会是制品爆裂，因而严重影响建筑石灰的使用。 原料纯净、煅烧正常的生石灰为块状，颜色为白色，体积比原来的石灰岩略小，呈松散多空结构，生石灰密度为3.1g／㎝³,表观密度为800-1000㎏／m³。 二 生石灰的熟化 生石灰加水生成强氧化钙的过程称为熟化或消解过程。 生石灰熟化反应如下： CaO+H2O====Ca(OH)2+64.9kJ 生石灰熟化时放出热量，体积膨胀0.5-1.5倍。熟化后iude石灰称为熟石灰或消石灰。 生石灰熟化的理论需水量仅为32%。但为了使生石灰充分熟化，实际加水量为70%-100%。若加水过多，会是温度下降，书画速度减慢，从而延长熟化时间。 石灰必须在充分熟化后方能使用，否则未熟化颗粒在使用后继续熟化，因熟化时体积膨胀，会是平时的表面凸起、开裂或局部脱落，甚至全面破坏。 三 石灰的硬化 石灰的硬化包括两个同时进行的过程： （1）石灰膏或浆体在干燥过程中，水分蒸发或被气体所吸收，氢氧化钙从过饱和溶液中逐渐析出，形成晶体。 （2）氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳，声称不溶解于水的残酸钙警惕，并放出水分： Ca(OH)2+CO2+nH2O====CaCO3+(n+1)H2O 空气中二氧化碳的含量很低，石灰浆的谈话作用发生在空气接触的表面，当其表面碳化生成碳酸钙薄层后，组织二氧化碳继续透入，也影响内部水分蒸发，所以石灰的谈话过程是十分缓慢的。 石灰浆在硬化过程中，犹豫大量水分蒸发，产生加大的收缩，会出现范烈，所以纯石灰膏不能单独使用。一般需掺加填充或增强材料，以减小收缩，节省建筑石灰用量，同事也能加速内部水分的蒸发和二氧化碳的透入，有利于石灰的硬化。 生石灰的传统用法有一系列缺点，若将生石灰摩西制成生石灰粉，可不通过“消解”，而直接加水使用。生石灰粉的熟化和硬化过程集合同时进行，具有硬化快，强度大，石灰利用率高等优点。 四 建筑石灰的技术指标 根据标准规定，建筑生石灰按化学成分分为钙质生石灰和镁质生石灰，按等级分为优等品，一等品和合格品。 建筑生石灰的技术指标（JC/T479-92） 根据标准规定，建筑生石灰粉按化学成分分为钙质生石灰粉和镁质生石灰粉，按等级分为优等品、一等品和合格品。 建筑生石灰粉的技术指标（JC/T480-92) 根据标准规定，建筑消石灰粉按氧化镁含量<24%时陈伟镁制消石灰粉，24%<氧化镁含量<30%时成为白云石消石灰粉。按等级分为优等品、一等品和合格品。按用途，优等品、一等品适用于饰面层和中间图层，合格品用于砌筑。 建筑消石灰粉的技术指标（JG/T481-82) 五 石灰的应用 1.砂浆和石灰乳：石灰具有良好的可塑性和粘接性，常用于配置石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。 在石灰中掺加大量的水可配置成石灰乳，用于粉刷墙面，若在石灰乳中掺加各种色彩的耐碱颜料即成彩色的粉刷罩面，获得良好的装饰效果。 2.灰土和三合土：由石灰、粘土，或石灰、粘土、砂、石渣，按一定比例配置成的灰土或三合土耐水性和强度均优于纯石灰膏。 3.硅酸盐建筑制品：石灰是生产灰砂砖、蒸养粉煤灰砖、粉煤灰砌块或板材等硅酸盐建筑制品的主要原料 4.碳化石灰板 第二节 石膏 石膏的分类 天然二水石膏 化工石膏 天然无水石膏 建筑石膏 高强半水石膏 作为气硬性胶凝材料的石膏，通常是由天然二水石膏经过低温煅烧、脱水、磨细而制成。 二水石膏在加热时由于温度和压力的条件不同，所的产物的结构和性能也不同。 当温度达60-70℃时，二水石膏开始脱水，但脱水过程非常缓慢。当温度升高到107-170 ℃时，脱水剧烈，水分迅速蒸发，二水石膏转变为β型半水石膏： CaSO4·2H2O====CaSO4·½H2O+1½H2O (107-170℃) 二水石膏在0.13MPa压力蒸压锅内蒸炼，制成晶粒粗短、需水量较小、强度较高的α型半水石膏，称为高强石膏： CaSO4·2H2O====CaSO4·½H2O+1½H2O （125℃，0.13MPa） 当温度升高到170-200 ℃，半水石膏继续脱水，生成可溶性硬石膏。当温度高于400 ℃时，生成不溶性硬石膏。当温度高于800 ℃时，部分石膏分解出氧化钙，变成高温煅烧石膏。 二 石膏板 特点：质轻、绝热、不然、防火、防震、机械加工方便。 应用 1、纸面石膏板 2、石膏空心条板 3、石膏装饰板 4、纤维石膏板 一 建筑石膏 （一）建筑石膏的凝结与硬化 CaSO4·½H2O+1½H2O====CaSO4·2H2O 溶解→吸出胶体颗粒→晶体→凝结→硬化 （二）建筑石膏的性能 物理性能：建筑石膏为白色粉末，密度为2.5-2.8g/cm3，松散密度为800-1000kg/m3,紧密堆积密度为1250-1450kg/m3。 是凝结硬化快的胶凝材料，抗火性好。 缺点是吸水性强，吸水后强度显著下降，耐水性差。 （三）建筑石膏的应用 由于石膏的吸湿性，尚能调节室内温度；利用其在硬化时体积略有膨胀的特性可制成各种石膏雕塑、饰面板及各种装饰件。 第三节 镁质胶凝材料 镁质胶凝材料是以氧化镁为主要成分的气硬性胶凝材料，常用天然菱镁矿作原料。 镁质胶凝材料如与水拌合则生成无定形氢氧化镁，氧化镁在水中溶解性变小，所得浆体凝结硬化速度慢，硬化后强度甚低，故不能用水拌合镁质胶凝材料。为充分发挥镁质胶凝材料的特性常用氯化镁、硫酸镁、氯化铁等盐类的水溶液拌合，其中氯化镁应用最多。 在镁质胶凝材料中掺加适量泡沫剂，可制成泡沫菱苦土，是一种多空的轻质材料。 第四节 水玻璃 水玻璃是一种溶于水的由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的硅酸盐材料，常用钠水玻璃（Na2O·nSiO2）。 水玻璃的主要原料是，石英砂、纯碱或含硫酸钠的原料。 其生产方法分为湿法和干法。 将水玻璃的原料磨细，按一定比例配合，在玻璃熔炉内加热至1300-1400 ℃，熔融而生成硅酸钠，冷却后即为固态水玻璃： Na2CO3+nSiO2====Na2O·nSiO2+CO2↑ (1300-1400℃) 水玻璃在建筑工程中的应用： 1、涂料 2、耐酸砂浆及耐酸混凝土 3、耐热砂浆及耐热混凝土 4、灌浆材料 5、修补裂缝、堵漏、涂刷或浸渍材料 固态水玻璃在0.3-0.8MPa的蒸压锅内加热，溶解为无色、青绿色至棕色的粘稠液体即成液态水玻璃，供建筑工程使用。 二氧化硅和氧化钠摩尔数之比n称为水玻璃的模数。模数大水玻璃粘度大，较难溶于水，但交易分解、硬化。常用的水玻璃模数为2.6-2.8。 水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，凝胶因干燥而逐渐硬化： Na2O·nSiO2+CO2+nH2O====Na2CO3+nSiO2·nH2O 谢谢观看！！！ $$