建筑材料第三章.ppt

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1、第三章第三章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料l胶凝材料：在土木工程材料中，凡是经过一系列的物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。 胶胶凝凝材材料料有机胶凝材料如沥青、树脂等无机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如石膏、石灰、菱苦土、水玻璃 各种水泥气硬性胶凝材料只能在空气中只能在空气中硬化，且只能在空气中保材或发展其强度。水硬性不仅在空气中不仅在空气中，而且能更好的在水中更好的在水中硬化，并保持、发展其强度。 石灰石灰水泥水泥3-1 石石 灰灰 3-2 石石 膏膏 3-3 水玻璃水玻璃 3-1 石石 灰灰 u石灰的早期发现与应用石灰的早期发现与应用考古学家认为，

2、石灰石烧成石灰是偶然发现。其中有些石块受热失去强度，遇水后裂为白色粉末（应用生石灰却需要一定知识才行）。石灰石埃及的齐阿普斯金字塔；希腊人雕刻石像等。石灰稳定地基罗马人修筑道路，中国建造的西藏佛教塔和万里长城都已加以应用。一、石灰的品种和生产一、石灰的品种和生产1 1、石灰的品种、石灰的品种u根据石灰加工方法：块状生石灰、磨细生石灰、石灰浆、石灰乳、石灰水等；u石灰石中含有杂质氧化镁（MgO），根据MgO的多少，将生石灰中MgO含量5%的称为钙质生石灰（低镁石灰），5%20%的称为中镁石灰。20%40%为高镁生石灰；u建筑用石灰有：生石灰（块灰）、生石灰粉、熟石灰粉（又称建筑消石灰粉、消解石灰

3、粉、水化石灰）和石灰膏等几种形态。l 石灰是由富含碳酸钙的岩石(如石灰石、白云石、白垩等)为主，亦可应用含有氧化钙和部分氧化镁的岩石，经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。l 化工副产品主要有电石渣(消化电石而得)等:22222)(HCO2HCaCOHCa块状块状生石灰生石灰熟石灰熟石灰 29003COCaOCaCOC2 2、石灰的生产、石灰的生产煅烧石灰石(内含CaCO3)正火石灰欠火石灰过火石灰碳酸钙的分解取决于温度、压力、介质和石灰石原料的致密度及块度的形状和均匀度。原料中含有的MgO杂质对生石灰的制造也有影响，MgCO3比CaCO3煅烧温度低，因而先分解，等CaCO3分解时，Mg

4、O的致密度大增，消化性能降低，影响了生石灰的性能。所以生石灰的最佳煅烧温度不是一成不变的。1、熟化（消化）熟化（消化）CaOH2O Ca(OH)2(熟石灰)64.88 kJ(体积增大1.02.5倍) 粉状消石灰：只用少量水(约70) (理论值为 31.2%) 浆状石灰浆：加过量水(2.53倍)熟石灰过烧石灰危害：熟化缓慢，浆体硬化后仍在熟化，体积膨胀，导致硬化浆体开裂。消除危害方法：“陈伏”两星期消石灰粉也需放置一段时间，使其进一步熟化后使用。消石灰粉可用于拌制灰土及三合土，因其熟化不一定充分，一般不宜用于拌制砂浆及灰浆。按照JC/T48192建筑消石灰粉规定：MgO4的，称为钙质消石灰粉；4

5、% MgO24的，称镁质消石灰粉；24%MgO30的，称为白云石消石灰粉。二、石灰的熟化和硬化二、石灰的熟化和硬化2、硬化、硬化晶体交晶体交错生长错生长干燥干燥(空气中空气中)CO+H2O(空气中空气中)塑性塑性浆体浆体硬化硬化浆体浆体Ca(OH)2结晶析出结晶析出 CaCO3结晶析出结晶析出3-1 石石 灰灰 1）结晶作用 2）碳化作用l 石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的： 石灰浆的干燥硬化（结晶作用） 滞流在孔隙自由水蒸发或被周围砌体吸收，使石灰粒子密实，蒸发后使Ca(OH)2溶液饱和，析出结晶，数量少，强度不高（缓慢） 石灰浆的碳化（碳化作用） 氢

6、氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体。只有在有水的条件下才能进行。OnHOHCaOnHOHCa2222)()(晶化OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(碳化结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内部发生。由于空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻止了CO2的渗入，同时又使内部的水分无法析出，影响硬化过程的进行。 建筑石灰按现行标准建筑生石灰(JCT 479一92)、建筑生石灰粉(JCT 48092)和建筑消石灰粉(JCT48192)规定，按其氧化镁含量划分为钙质石灰和镁质石灰两类。见下表。

7、钙质石灰和镁质石灰中氧化镁含量(%)界限石灰种类石灰种类生石灰生石灰生石灰粉生石灰粉消石灰粉消石灰粉钙质石灰5 5 5 5 4 三、石灰的技术要求三、石灰的技术要求生石灰技术标准 根据氧化镁含量按上表分为钙质生石灰和镁质生石灰两类，然后再按有效氧化钙和氧化镁含量、产浆量、未消解残渣和CO2含量等4个项目的指标分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表。 项项 目目 钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 1.(CaO+Mg0)含量() 不小于 9085808580752.未消化残渣含量(5mm圆孔筛筛余量)

8、() 不大于 51015510153.C02() 不大于 57968104.产浆量(Lkg) 不小于2.82.32.02.82.32.0生石灰粉技术标准 根据氧化镁含量分为钙质石灰和镁质石灰两类后，再按(CaO+MgO)含量、CO2含量和细度等项目的指标，分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表。 项项 目目 钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 1.(CaO+Mg0)含量() 不小于 9085808580752.C02() 不大于5796810细度0.9mm筛筛余() 不大于 0.20.51.50.2

9、0.51.50.125mm筛筛余() 不大于 7.012.018.07.012.018.0消石灰粉技术标准 消石灰粉按氧化镁含量4时称为钙质消石灰粉，4氧化镁含量24时称为镁质消石灰粉，24氧化镁含量30时称为白云石消石灰粉。按等级分为优等品、一等品和合格品等3个等级，如下表。项项 目目钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 白云石消石灰白云石消石灰 优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品1(CaO+Mgo)含量() 不小于 7065606560556560552游离水() 0.42.00.42.00.42.0 3体积安

10、定性 合格合格-合格合格-合格合格-4.细度0.9mm筛筛余() 不大于 000.5000.5000.50.125mm筛余() 不大于 310153101531015四、石灰的技术性质和应用四、石灰的技术性质和应用1、石灰的主要技术性质、石灰的主要技术性质（1）良好的保水性）良好的保水性（2）凝结缓慢、强度低）凝结缓慢、强度低（3）吸湿性强）吸湿性强（4）体积收缩大）体积收缩大（5）耐水性差）耐水性差（6）化学稳定性差）化学稳定性差2石灰的应用石灰的应用 1）制作石灰乳涂料）制作石灰乳涂料 将熟化好的石灰膏或消石灰粉加入过量的水稀释成的石灰乳，是一种传统的涂料，主要用于室内粉刷。掺入少量佛青颜

11、料，可使其呈纯白色；掺入107胶或少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高粉刷层的防水性；掺入各种耐碱颜料，可获得更好的装饰效果。 2）配制砂浆）配制砂浆石灰膏和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成石灰砂浆或混合砂浆，可用于墙体砌筑或抹面工程；也可掺入纸筋、麻刀等制成石灰浆，用于内墙或顶棚抹面。3）拌制石灰土和三合土）拌制石灰土和三合土石灰土为消石灰粉与粘土按2：8或3：7的体积比加少量水拌成。三合土为消石灰粉、粘土、砂按1：2：3的体积比，或者消石灰粉、砂、碎砖（或碎石）按1：2：4的体积比加少量水拌成。夯实，密实度，而且粘土颗粒表面的少量活性SiO2和Al2O3与Ca(OH)2发生反应，生成水

12、化硅酸钙与水化铝酸钙，胶结，粘土的强度和耐水性，主要用于建筑物、路面或地面的垫层，地基的换土处理及地下建筑物的防水。另外石灰与粉煤灰、碎石拌制的“三渣”也是目前道路工程中经常使用的材料之一。 三合土用作铺筑步道砖的垫层三合土用作铺筑步道砖的垫层三三合合土土桩桩灰灰土土桩桩 4）生产硅酸盐制品）生产硅酸盐制品用生石灰粉生产石灰板。将生石灰粉与纤维材料（如玻璃纤维）或轻质骨料（如炉渣）加水搅拌、成型，然后用二氧化碳进行人工碳化，可制成轻质的碳化石灰板材，多制成碳化石灰空心板，它的导热系数较小，保温绝热性能较好，可锯，可钉，宜用作非承重内隔墙板、天花板等。 将生石灰粉或消石灰粉与含硅材料，如天然砂、

13、粒化高炉矿渣、炉渣、粉煤灰等，加水拌合、陈伏、成型后，经蒸压或蒸养等工艺处理，可制得其他硅酸盐制品，如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块等。 3-2 石石膏 建筑石膏及其制品具有轻质，高强，隔热，吸声，美观及易于加工等优点，因此用途广泛，是一种有发展前途的新型建筑材料之一。 自然界中存在有天然的无水石膏CaSO4和二水石膏CaSO42H2O。 在建筑工程中所使用的石膏是由天然二水石膏经过加工而成的半水石膏CaSO41/2H2O，又成熟石膏。天然二水石膏在加工时随温度和压力等条件的不同，会得到结构和性能不同的产物。 高强度石膏硬化后，密实度大，强度高，可用于建筑抹灰或者制成石膏制品，但成本高，建筑石膏

14、生产方便，成本低，可在建筑工程中广泛大量使用。（一）原料 建筑石膏原料主要是二水石膏又称生石膏，也可采用各种工业副产品（化工石膏）。（二）生产二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2O107170加热、脱水125 0.13MPa蒸压锅型建筑石膏型高强石膏一、石膏的品种和生产一、石膏的品种和生产(1)建筑石膏和模型石膏(2)高强石膏(3)硬石膏：无水石膏（三）品种 建筑石膏与适量水混合后，最初成为可塑的浆体，但很快就失去可塑性产生强度，并发展成为坚硬的固体。发生这种现象的实质，是由于浆体内部经历了一系列的物理化学变化。 首先半水石膏溶解于水，很快成为不稳定的饱和溶液。

15、溶液中的半水石膏与水反应形成二水石膏。水化反应按下式进行。 CaSO4.1/2H2O+3/2H2OCaSO4.2H2O 由于水化产物二水石膏的溶解度比型半水石膏小得多（仅为型半水石膏溶解度的1/5），型半水石膏的饱和溶液对二水石膏就成了过饱和溶液，逐渐形成晶核，当晶核大到某一临界值以后，二水石膏就结晶析出。这时溶液浓度降低，使新的一批半水石膏又可继续溶解和水化。如此循环进行，直到 型半水石膏完全耗尽。随着水化的进行，二水石膏生成量不断增加，水分逐渐减少，浆体开始失去可塑性，这称为初凝。而后浆体继续变稠，颗粒间的摩擦力、粘结力增加，并开始产生结构强度，表现为终凝。其间晶体颗粒也逐渐长大、连生和互

16、相交错，使浆体强度不断增长，直至剩余水分完全蒸发后，强度才停止发展。这就是建筑石膏硬化过程。二、石膏的凝结和硬化二、石膏的凝结和硬化三、石膏的技术要求三、石膏的技术要求建筑石膏色白，密度2.602.75g/cm3,堆积密度8001000kg/cm3,根据国标建筑石膏的规定，按其凝结时间、细度及强度指标分为三级。 （一）建筑石膏的性质1、 凝结硬化快：在自然干燥的条件下，建筑石膏达到完全硬化的时间约需一星期。加水后6min即可凝结，终凝一般不超过30min。 2、 建筑石膏硬化后孔隙率大、表观密度小，保温、吸声性能好；3、 具有一定的调湿性；4、 耐水性、抗冻性差；5、凝固时体积微膨胀； 6、防火性好。四、石膏的性质和应用四、石膏的性质和应用 （二）、建筑石膏的应用（二）、建筑石膏的应用 1 1、室内抹灰及粉刷、室内抹灰及粉刷建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，可用于室内抹灰。这中抹灰墙面具有绝热，阻火，隔音，舒适，美观等特点。抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷尤其及贴墙纸。建筑石膏加水调成石膏浆体，还可以掺如部分石灰用于室内粉刷涂料。粉刷后的墙面光滑，细腻，洁白美观。2、装饰制品、装饰制品以