单击此处编辑母版标题样式,,,,*,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,第三章 气硬性胶凝材料,,胶凝材料,：,指经过自身的物理化学作用后，由液态或半固态变成坚硬的固态状态，并能将散粒材料（如砂、石等）或块状材料（如砖、石块等）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料气硬性：石灰、石,,无机胶凝材料（按硬化条件） 膏、水玻璃等水硬性：水泥等有机,胶凝,材料：沥青、树脂、橡胶,（天然或合成高分子）,,,胶凝材料,第三章 气硬性胶凝材料,2.,水硬性胶凝材料,,,指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中,,硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料适宜：既适宜于地上，也可用于地下和水中环,,境1.,气硬性胶凝材料,,指在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展,,其强度的胶凝材料适合：地上和干燥环境4,1,石灰,千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲,粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间,一、石灰的生产、化学成分与品种,,1,.,生产：,,石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云质石灰岩、白垩等为原料，在一定烧结温度下，煅烧所得的产物其主要成分为氧化钙（,CaO,).,,,,CaCO,3,——CaO+CO,2,,,MgCO,3,——MgO+CO,2,第一节 石灰,煅烧,煅烧,过火石灰,：灰黑色，表面出现裂纹，有玻璃体的外壳。
含,SiO,2,、,Al,2,O,3,杂质，块体容重大，熟化慢欠火石灰,：未分解的石灰石，废品，利用率很低，不能,,消化，降低石灰浆的产量2.,品种,,根据成品的加工方法的不同，有四种成品：,,（,1,）,块状生石灰,：由石灰石煅烧成的白色疏松结构的块状物,,主要成分,CaO,,,（,2,）,生石灰粉,：由块状生石灰磨细而成3,）,消石灰粉,：将生石灰用适量的水经消化和干燥而成,,的粉末，主要成分为,Ca,（,OH,）,2,亦称为熟石灰正火石灰,：煅烧正常，质量轻，无裂缝，密度,3.1-3.4g/cm,3,，,,表观密度,800-1000kg/m,3,当,MgO,含量≤,5%,时称为钙质石灰当,MgO,含量＞,5%,时称为镁质石灰一、石灰的生产、化学成分与品种,（,4,）石灰膏：将块状生石灰用过量水（约为生石灰体,,积的,3—4,倍）消化，或将消石灰粉和水拌,,合，所得的具一定稠度的膏状物主要成分为,Ca,（,OH,）,2,和水二、生石灰的水化,,,又称熟化或消化是指生石灰与水发生水化反应，生成,Ca,（,OH,）,2,的过程其水化反应式如下：,一、石灰的生产、化学成分与品种,特点：,,1.,反应可逆。
2.,水化热大、水化速度快3.,水化过程体积增大陈伏,：,为保证石灰完全熟化，石灰必须放入坑中以水覆盖保存两星期以上，这个过程称为 “陈伏”否则，未水化的石灰颗粒将混砂浆中，在砂浆应用之后熟化，体积膨胀，致使已硬化的砂浆产生“崩裂”或“鼓包”现象，影响工程质量二、生石灰的水化,石灰的陈伏,某工地急需配制石灰砂浆当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因这是由于石灰浆的陈伏时间不足，制使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成,Ca(OH),2,，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹三、石灰的硬化,,由,2,个同时进行的过程完成1.,结晶作用,,游离水分蒸发,——Ca,（,OH,）,2,逐渐从饱和溶液中结晶析出2.,碳化作用,,,Ca,（,OH,）,2,与空气中的,CO,2,和,H,2,O,化合成,CaCO,3,,结晶石灰硬化收缩产生的裂缝,石灰砂浆墙面因受潮而脱落,四 、石灰的特性和应用,可塑性和保水性好,CaCO,3,,膜层致密,Ca(OH),2,粒子表,,面可以吸附水膜,水化热大，体积增大,硬化缓慢,硬化时体积收缩大,硬化后强度低,耐水性差,石灰岩,生石灰块,熟石灰粉,生石灰粉,石灰膏,石灰乳,煅烧,加适量水熟化,磨细,加过量水,,进行陈伏,加水稀释,多用来拌制灰土和三合土,使用时可以不进行陈伏（干燥剂）,用来拌制砌筑砂浆或抹面砂浆,粉刷墙壁,五、常用建筑石灰,2.,石灰的应用,三合土用作铺筑步道砖的垫层,三合土桩,,配制石灰砂浆、石灰乳,,配制石灰土、三合土,,生产碳化石灰板,,生产硅酸盐制品,2.,配制三合土和灰土,,三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子,,比例：,1,：,2,：,3,加水,——,拌合、夯实作基础垫层,,灰土：生石灰粉、粘土,,比例：,1,：,2 ~ 1,：,4,加水,——,拌合、夯实,,用于建筑物的基础、路面或地面的垫层,,补,.,加固软土地基,,如：石灰桩,——,生石灰块灌入软土（高含水,,量、高孔隙比土）中，形成石灰桩。
2,、石灰的应用,湖南大学土木工程学院建材室,15,石灰稳定基层,湖南大学土木工程学院建材室,16,,,路基加垫石灰加固施工现场,湖南大学土木工程学院建材室,17,配制水泥石灰砂浆、石灰砂浆,18,,制作碳化石灰板,,制造加气混凝土砌块、粉煤灰砌块等,问 题？,1.,过火石灰有什么危害？应如何消除？,,,答：,过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性可采用延长石灰的熟化和陈伏期，或过滤掉2.,石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何避免？,,,答：,石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收缩，因而容易导致开裂在使用时，避免单独使用，可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等石膏应用的历史,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的雕塑十七世纪，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,、石膏,,原材料：,,,天然二水石膏；,CaSO,4,.2H,2,O,（,生石膏,）,,天然无水石膏；,CaSO,4,，仅用于生产无水,,石膏水泥,,化工石膏：磷石膏、氟石膏（化工副产品）,,工艺：,,原材料,→,不同温度、压力煅烧,→,磨细,→,成品,,二水石膏晶体形貌,半水石膏晶体形貌,,,天然石膏矿纤维状晶体,23,原材料－不同温度、压力煅烧－磨细－成品,各类石膏的特点,建筑石膏,β,—CaSO,4,·1/2H,2,O,：又称,熟石膏,，晶体较细，需水量较大（,80,～,100,％） ，因而强度较低主要用于石膏建筑制品高强石膏,α,—CaSO,4,·1/2H,2,O,：晶粒粗大，需水量小（,35,～,45,％），强度高高级室内抹灰、石膏线、石膏板等可溶性石膏：需水量大，凝结很快，强度低，不宜直接使用各类石膏的特点,不溶性硬石膏：难溶于水，生产无水石膏水泥高温煅烧石膏：硬化后有较高的强度和耐磨性，,,抗水性也较好二、建筑石膏的水化与硬化,,,建筑石膏与适量的水相混合,—,二水石膏生成量增加，水分减小,—,可塑浆体,——,浆体开始失去塑性（初凝，约,6min,）,——,继续变稠，产生凝结硬化（颗粒之间的摩擦力、粘结力增加，并开始产生强度，即终凝,1/2h,）,——,固体,,凝结硬化过程：流体,-----,塑性体,-----,固体,水化反应式,：,二、建筑石膏的凝结硬化,凝结硬化过程中的水化反应：,,,CaSO,4,·,0.5H,2,O,＋,1.5H,2,O,,CaSO,4,·,2H,2,O,＋,Q,,,即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应,,凝结硬化机理,——“,溶解－沉淀理论,”,,,溶解,,,,沉淀,,,,硬化,,半水石膏的溶解度,(8.16g/L),大于二水石膏,(2.05g/L),，因此，前者在水中不断溶解，生成,Ca,2+,、,SO,4,2-,离子的饱和溶液,半水石膏的饱和溶液，对于二水石膏是过饱和溶液，后者不断结晶沉淀。
二水石膏晶体不断生长、连生、交错，构成晶体颗粒堆聚的结晶结构网,三、建筑石膏的特性,1.,凝结硬化快,,初凝时间：不小于,6min,,终凝时间：不大于,30min,,1,星期左右完全硬化，实际应用中加适量缓凝剂,,2.,硬化后孔隙率大（达,50%~60%,），水化的理论需水量为,18.6%,，实际用水量为,60%~80%,，多余水分蒸发形成孔隙故其强度较低硬化后强度,3~5MPa——,隔墙、饰面,,存放三个月强度下降,30%,3.,建筑石膏硬化隔热性和吸音性能良好，但耐水性较差4.,防火性能良好，着火温度下，石膏脱水，水分蒸发，火与板之间形成蒸汽带，阻止火蔓延5.,建筑石膏硬化时体积略有膨胀,,,能充满模型6.,装饰性好可作吊顶和天花板工程实例分析,,某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作,,装饰使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，但,,厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形请分析,,原因厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发霉 建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用欲提高其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其它含活性,SiO,2,、,Al,2,O,3,及,CaO,的材料。
如粉煤灰、石灰掺入有机防水剂亦可改善石膏制品的耐水性四、建筑石膏的应用,建筑石膏是一种很好的绿色建材！,,应用中扬长避短，正确应用！,,建筑上的主要应用有：,,建筑石膏制品：,,各种板材：墙板、天花板等,,艺术装饰品,,粉刷石膏：,,墙面粉刷,,雕饰,各种墙板,德国一所教堂的外墙面雕饰,室内墙面和天花板的雕饰,建筑石膏的应用,建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外,?,,建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外？,,答题要点,,(1),石膏的装饰性：表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻加入颜料后可具有各种色彩2),硬化后存在大量微孔，保温性、吸声性良好3),受到高温作用时或遇火后会脱去,21,％左右的结晶水并能在表面蒸发形成水蒸气幕可以有效阻止火势的蔓延具有一定的防火性4),具有较高的热容量和一定的吸湿性，可调节室内温度湿度，改变室内的小气候5,),在室外使用，必然要受到雨水冰冻等的作用，加之石膏的耐水性差、吸水率高、抗渗性差、抗冻性差，所以不适合用于室外学会分析、思考和回答问题！,1.,石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，,Why,？,,,答：,半水石膏需加水,60,～,80,％，才能使浆体达到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需,18.6,％的水量；即，有,40~60,％多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥发留下大量孔隙。
2,、孔隙率较大在应用上，有哪些优点和缺点，,Which,？,,答：,优点,—,保温隔热性、吸声隔声性好；质轻可作为墙板、天花板、墙面粉刷砂浆等缺点,—,强度低、吸水率较大、耐水性差不能用作结构材料，不宜用于潮湿环境等3.,为什么石膏制品的耐水性差，,Why,？,,,答：,石膏晶体是亲水性很强的离子晶体，而且晶体内有明显的解理面，层间和晶体颗粒间是较弱的氢键结合，因此，水分子进入，降低了晶体层间和颗粒间的相互作用力，导致强度下降；其软化系数只有,0.30~0.45,；,,另一方面，二水石膏在水中的溶解度较大，石膏制品长期在水中的强度将更低 学会分析、思考和回答问题！,4,、如何改善石膏制品的耐水性，,How,?,,,答：,降低孔隙率，改善孔隙结构，对毛细缝隙进行憎水处理，以减小吸水率；,,掺加其它矿物或有机物，以降低晶体水化物的溶解度，阻止水分子对晶体颗粒间的削弱作用3.,水玻璃,水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类3.3,水玻璃,根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有,,硅酸钠水玻璃（,Na,2,O,·,ｎ,SiO,2,）、,,硅酸钾水玻璃Ｋ,2,Ｏ,·,ｎ,SiO,2,）,,硅酸锂水玻璃（Ｌ,i,2,O,·,ｎ,SiO,2,）,,,最常用的是硅酸钠水玻璃。
n-,水玻璃模数,3.3.1,水玻璃的制备,湿法生产,,将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热直接反应生成液体水玻璃干法生产,,将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于,1300,~,1400˚C,温度下熔化生成固体水玻璃固体水玻璃于水中加热溶解而生成液体水玻璃38,3.3.2,胶凝机理,液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化,由于空气中,CO,2,浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠,Na,2,SiF,6,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％39,3.3.3,性质及用途,粘结力强,,硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用耐酸性好,,硬化后的水玻璃，其主要成分是Ｓ,iO,2,，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其不耐碱性介质侵蚀耐热性高,,水玻璃不燃烧，硬化后形成Ｓ,iO,2,空间网状骨架，在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40,3.3.3,性质及用途,在,轻工业,中是,洗衣粉,、,肥皂,等,洗涤剂,中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂；,,在,纺织工业,中用于助染、漂白和,浆纱,；,,在,机械行业,中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在,建筑行业,中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化剂、耐火材料等；,,在,农业,方面可制造硅素肥料；,,另外用作石油催化裂化的硅铝,催化剂,、肥皂的填料、实验室坩埚等耐高温材料、金属防腐剂、耐火材料和陶瓷原料矿山选矿、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等,……,The end of this Part.,,Thanks !,。