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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
石膏石灰水玻璃
