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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第三章 氣硬性膠凝材料,教學目標與要求:,掌握膠凝材料,(,cementing material),的定義和分類;,掌握石膏的生產(chǎn)、硬化、技術性質與應用;,掌握石灰的生產(chǎn)、石灰的硬化與熟化、技術性質與應用;,了解水玻璃的應用;,重點:,掌握石膏和石灰的技術性質及應用;,基本概念,1、什么叫膠凝材料?,膠凝材料是指在建筑工程中,能將散粒材料(如砂子、石子)或塊狀材料(如磚、石塊)粘合為一個整體的材料。,2、分類:,膠凝材料一般分為有機膠凝材料和無機膠凝材料。,有機膠凝材料,無機膠凝材料,區(qū)別:,(1)氣硬性膠
2、凝材料:,只能在空氣中(干燥條件下)硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料,如石灰、石膏、水玻璃和菱苦水;,(2)水硬性膠凝材料:,既能在空氣中(干燥條件下)硬化,又能在水中繼續(xù)硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料,如水泥;,3.1 建筑石膏,石膏膠凝材料是一種理想的高效節(jié)能材料重點發(fā)展的新型材料;,具有質輕、強度較高、絕熱、防火、質地細膩美觀優(yōu)良的裝飾材料;,我國已經(jīng)探明的天然石膏礦儲量為,52,億噸,化學石膏儲量約,100,萬噸以上;,易于加工、成品多樣各類石膏線;,在美國,目前,80%,的住宅使用石膏板作為內墻和吊頂;,石膏的品種很多,主要有建筑石膏、高強石膏、無水石膏水泥、高溫煅燒石膏。,3.1
3、.1 建筑石膏生產(chǎn)簡介,(1)主要原料:,天然石膏,(2)主要成分:,建筑石膏是指由二水石膏(CaSO,4,.2H,2,O),經(jīng)過,加工,而成的半水石膏(CaSO,4,.H,2,O)故又稱熟石膏。,破碎、加熱和磨細,(3)化學反應式:,天然二水石膏在加熱過程中,隨著,加熱溫度,和,加熱方式,的不同,可以得到不同性質的石膏產(chǎn)品。,二水石膏,107170,0,煅燒,(建筑石膏),125,0,C,0.13MPa,(高強石膏),3.1.2 建筑石膏的性質和技術要求,(1)性質:,顏色為白色;,密度,:2.62.75,g/cm,3,;,孔隙率大:,50%60%,;,(,2,)等級標準:,具體參見,P21
4、,表3.1,建筑石膏的技術指標;,(,3,)石膏產(chǎn)品的標記:,3.1.4建筑石膏的特性,1)凝結硬化快:,在常溫下一般幾分鐘,(6,分鐘)即可初凝,,30,分鐘內終凝;,2,)微膨脹性:,石膏硬化過程中體積略有膨脹,因此,澆注成型時可以得到尺寸精確、表面光滑致密的構件,或裝飾圖案;,3,)孔隙率大:,輕質、隔熱、吸聲性好;但是強度低、吸水率大;,3.1.4建筑石膏的特性,4),耐水性、抗凍性差:,軟化系數(shù)為,0.20.3,,不宜用于室外,5,)抗火性好:,建筑石膏硬化后的主要成分為,CaSO,4,.2H,2,O,,遇火,時,其中的結晶水脫出能吸收熱量,而且生成的無水石膏是良好的熱絕緣體。,6,
5、)塑性變形大:,石膏制品有明顯的塑性變形性能,因此,一般不能用于承重構件;,2 建筑石膏及其制品為什么適用于室內,而不適用于室外使用?,解:建筑石膏及其制品適用于室內裝修,主要是由于建筑石膏及其制品在凝結硬化后具有以下的優(yōu)良性質:(1)石膏表面光滑飽滿,顏色潔白,質地細膩,具有良好的裝飾性。加入顏料后,可具有各種色彩。建筑石膏在凝結硬化時產(chǎn)生微膨脹,故其制品的表面較為光滑飽滿,棱角清晰完整,形狀、尺寸準確、細致,裝飾性好;,(2)硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔,故其保溫性、吸聲性好。,(3)硬化后石膏的主要成分是二水石膏,當受到高溫作用時或遇火后會脫出21%左右的結晶水,并能在表面蒸發(fā)形成水
6、蒸氣幕,可有效地阻止火勢的蔓延,具有一定的防火性。,(4)建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的,吸濕性,,故可調節(jié)室內的溫度和濕度,改變室內的小氣候。,(5)在室外使用建筑石膏制品時,必然要受到雨水冰凍等的作用,而建筑石膏制品的耐水性差,且其吸水率高,抗?jié)B性差、抗凍性差,所以不適用于室外使用.,分析討論:,其原因有兩個方面,可有針對性地解決。,建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時左右凝結,后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝,粘結性能差。可摻入緩凝劑,延長凝結時間;或者分多次配制石膏漿,即配即用。,在光滑的天花板上直接貼石膏條,粘貼難以牢固,宜對表面予以打刮,以利粘貼?;蛘咴谡辰Y的石膏漿中摻入部分粘
7、結性強的粘結劑,工程實例分析 石膏飾條粘貼失效,現(xiàn)象:,石膏粉拌水為一桶石膏漿,用以在光滑的天花板上直接粘貼,石膏飾,條前后半小時完工。幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然墜落,,,請分析原因。,石膏用途1:室內抹灰及粉刷,特別適用于砼頂板、加氣砼墻面各種保溫材料的表面抹灰。,與普通水泥砂漿比較,粉刷石膏的特點,:,1,是黏結力強,不易脫落,克服了傳統(tǒng)的水泥砂漿經(jīng)常出現(xiàn)的空鼓、開裂現(xiàn)象;,2,是具有呼吸功能,可調節(jié)室內空氣濕度。,3,是無毒無味,其配料注重健康環(huán)保;,4,是凝結度快,體質輕,減少了樓層重量;,5,是為新型的綠色生態(tài)建材,防火性能良好;,6,是施工工序簡便,落地灰少,操作快捷。,3.
8、1.5 建筑石膏的應用,用途2:,裝飾制品如石膏像等;,用途3:建筑石膏制品:石膏板、石膏砌塊等.如上圖的石膏板造型天花,主要有紙面石膏板、石膏空心條板、石膏裝飾板、纖維石膏板等;,石灰吟(作者:明代詩人于謙),千錘萬鑿出深山,烈火焚燒若等閑。粉身碎骨渾不怕,要留清白在人間。,3.2 石 灰,石灰廣泛應用于建筑工程中;,優(yōu)點,:(1),原材料豐富,分布廣;,(2)生產(chǎn)工藝簡單,成本低.,1 生產(chǎn)簡介:,主要原料是,天然巖石,(以碳酸鈣為主要原料)。常用的有石灰石,白云石等;,CaCO,3,C,aO+H,2,O,第一種情況:生石灰燒制過程中,往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因,生
9、石灰中殘留有未燒透的的內核,這種石灰稱為,“欠火石灰”,。,第二種情況是由于燒制的溫度過高或時間過長,使得石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼,體積收縮明顯,顏色呈灰黑色,這種石灰稱為,“過火石灰”,。過火石灰表面常被粘土雜質融化形成的玻璃釉狀物包覆,熟化很慢。當石灰已經(jīng)硬化后,過火石灰才開始熟化,并產(chǎn)生體積膨漲,引起隆起鼓包和開裂。,生產(chǎn)過程中形成的二種不利情況,2 石灰的種類,(1)石灰按加工方法分以下四種:,塊狀的生石灰:,即由天然巖石原料煅燒而得到的產(chǎn)品,主要成分是,CaO,;,磨細生石灰,:,把塊狀生水灰磨細而得到的粉末材料,主要成分為,Cao,消石灰粉,:,將生石灰加適量的水熟化而得到的
10、粉末;,Ca(OH),2,;,消石灰漿:,加多量的水(,34,倍的水)而得的漿體,主要成分為,Ca(OH),2,+,水,(2)石灰按氧化鎂(MgO)含量分類:,鈣質生石灰:,氧化鎂(,MgO,),含量,5%;,3 石灰的熟化,生石灰(,CaO,),加水生成,Ca(OH),2,過程,稱為石灰的,熟化,或,消解,過程。,熱量,體積膨脹,開裂或裂縫等,思考題,工地上使用石灰時,為什么要先進行熟化處理?,答:在建筑或抹面工程中,石灰必須先充分進行熟化后才能夠使用,若有未熟化的顆粒,使用后未熟化的顆粒將繼續(xù)熟化,放出大量的,熱量,,產(chǎn)生,體積膨脹,,使得,表面凸起,開裂,,,或局部脫落,而影響施工的質量
11、。故,工地上使用石灰時先進行熟化處理,。,例3 某單位宿舍樓的內墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月后,墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。,解:,引發(fā)的原因很多,但最主要的原因在于石灰在硬化過程中,蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結果。墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋,是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化,以致于在砂漿硬化后,過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化,造成體積膨脹。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。,陳伏:,為了消除過火石灰的危害,生石灰熟化形成的石灰漿應在儲灰坑中放置兩周以上,這一
12、過程稱為石灰的“陳伏”。“陳伏”期間,石灰漿表面應保有一層水分,與空氣隔絕,以免碳化。,4 石灰的硬化,石灰漿體在空氣中逐漸硬化,是由下面兩個同時進行的過程來完成的:,()結晶作用,:,游離水分蒸發(fā),氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結晶。,()碳化作用,:,氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結晶,釋出水分并被蒸發(fā):,5 建筑工程用石灰,(1)建筑生石灰,(2)建筑生石灰粉,(3)建筑消石灰粉,具體技術指標參見:,JC/T479-1992 建筑生石灰(P26 表3-2),JC/T480-1992 建筑生石灰粉(P26 表3-3),JC/T481-1992 建筑消石灰粉(P26 表3-4),6 石灰
13、的特性,良好的保水性;,凝結硬化慢,強度低;,(對比:建筑石膏硬化快),耐水性差;,(對比:與建筑石膏相同),體積收縮率大;,(對比:建筑石膏是微膨脹性),7.石灰的應用,(1)石灰乳和石灰砂漿,A)石灰乳:將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水攪拌稀釋,成為石灰乳,是一種廉價的涂料,主要用于內墻和天棚刷白,增加室內美觀和亮度。我國農(nóng)村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐堿顏料。調入少量水泥、?;郀t礦渣或粉煤灰,可提高其耐水性,調入氯化鈣或明礬,可減少涂層粉化現(xiàn)象。,B)石灰砂漿:是將石灰膏、砂加水拌制而成,按其用途,分為砌筑砂漿和抹面砂漿,。,(2)石灰土(灰土)和三合土,如建筑物或道路基礎中使
14、用的石灰土,三合土,二灰土(石灰、粉煤灰或爐灰),二灰碎石(石灰、粉煤灰或爐灰、級配碎石)等,石灰與粘土或硅鋁質工業(yè)廢料混合使用,制成石灰土或石灰與工業(yè)廢料的混合料,加適量的水充分拌合后,經(jīng)碾壓或夯實,在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土或硅鋁質工業(yè)廢料表面的活性氧化硅或氧化鋁反應,生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣,適于在潮濕環(huán)境中使用。,(3)灰砂磚和硅酸鹽制品,石灰與天然砂或硅鋁質工業(yè)廢料混合均勻,加水攪拌,經(jīng)壓振或壓制,形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強度,往往采用高溫高壓養(yǎng)護或蒸壓,使石灰與硅鋁質材料反應速度顯著加快,使制品產(chǎn)生較高的早期強度。,如灰砂磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等,。,8 石
15、灰的保存,(1)防潮;(與空氣中的CO,2,發(fā)生反應),(2)防火。(硬化時產(chǎn)生大量的熱量),例4 既然石灰不耐水,為什么由它配制的灰土或三合土卻可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位?,解:石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加適量的水充分拌合后,經(jīng)碾壓或夯實,在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應,生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣,所以灰土或三合土的強度和耐水性會隨使用時間的延長而逐漸提高,適于在潮濕環(huán)境中使用。,再者,由于石灰的可塑性好,與粘土等拌合后經(jīng)壓實或夯實,使灰土或三合土的密實度大大提高,降低了孔隙率,使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用
16、于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位。,四 菱苦土-鎂質膠凝材料,1 主要成分:,MgO 白色或黃色粉末;,2 生產(chǎn):,3 硬化:,4 思考題:,為什么菱苦土在使用的時候,不單獨用水拌和?,(1),Mg(OH),2,結構疏松,膠凝性差;,(2)一般采用氯化鎂(,MgCl,2,.6H,2,O),液體來拌和,,拌和后凝結速度快,硬化強度高。,4,思考題:,為什么菱苦土在使用的時候,不單獨用水拌和?,試驗證明,用水調拌菱苦土時將生成,Mg(OH)2,,漿體凝結很慢,硬化后強度很低。若以氯化鎂水溶液來調制,gO,時,可以加速其水化反應,并且能形成新的水化產(chǎn)物。這種新的水化產(chǎn)物硬化后的強度較高(,4060,Pa)。,水化反應如下:,水化產(chǎn)物是針狀結晶,彼此機械咬合,并相互連生、長大,形成致密的結構,使?jié){體凝結硬化。,5 菱苦土的應用,地板:保溫性,無噪聲,耐磨,是民用建筑和紡織車間的地板材料;,內墻、天花板和隔墻;,一般用于機械設備的 包裝構件,可節(jié)約大量的木材;,耐水性差,不宜使用于易受潮的部位;,五 水 玻 璃,1 定義:,水玻璃是,堿金屬氧化物,和,二氧化硅,結合而成的能夠溶解于水的一種硅酸