材料学各论2-2气硬性材料2

1、材料学各论2-2石膏水玻璃北京建筑工程学院建筑与城市规划学院房志勇2021年11月16日材料学各论2-2石膏石膏1、基本概念： 石膏胶凝材料是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料 常用的石膏种类：建筑石膏高强石膏无水石膏石膏2、石膏的生产：原料原料a)主要原料：天然二水石膏，CaSO4 2H2Ob)其他原料：化工石膏，是指含有二水石膏的化工副产品和废渣c)特种原料：天然无水石膏，CaSO4，此种原料只可用于生产无水石膏此种原料只可用于生产无水石膏石膏2、石膏的生产：生产工艺简介生产工艺简介 石膏胶凝材料生产的主要工序，是：石膏胶凝材料生产的主要工序，是：破碎、加热煅烧、磨细破碎、加热煅烧、磨细

2、提示：提示：根据加热方式、煅烧温度的根据加热方式、煅烧温度的不同，生产出来的石膏胶凝材料的性质不同，生产出来的石膏胶凝材料的性质也不相同也不相同石膏2、石膏的生产：基本原理基本原理CaSO4 2H2O CaSO4 H2O + 1 H2O 21煅烧21石膏3、生产原理：概念 主要成分为二水石膏的天然二水石膏、或者主要成分为二水石膏的化工石膏，在加热条件下，发生分解作用，放出一部分水，得到半水石膏石膏3、生产原理：分类a)型半水石膏 烧成温度为107170。烧成条件是在非封闭的窑炉中加热脱水。将此种熟石膏磨细以后得到的产品，就是建筑石膏。特点：颗粒细；强度低石膏3、生产原理：分类b)型半水石膏 烧

3、成温度为107170。烧成条件是在过饱和蒸汽条件下蒸炼脱水。称为：高强石膏。特点：颗粒粗，强度高，需水量比较小石膏3、生产原理：分类c)可溶性石膏 烧成温度为170200。凝结硬化速度快石膏3、生产原理：分类d)高温煅烧石膏 烧成温度为800。凝结硬化速度快石膏3、生产原理：分类e)其他石膏 烧成温度为200-750。该类石膏或者凝结硬化速度非常慢，或者完全不能硬化，习惯上称为：死烧石膏石膏4、凝结硬化原理：反应原理反应原理CaSO4 H2O + 1 H2O CaSO4 2H2O 石膏4、凝结硬化原理：反应机理反应机理a)是水化反应过程是水化反应过程b)由由“凝结凝结”、“硬化硬化”两个过程组

4、成两个过程组成c)凝结是指：浆体稠度增加、可塑性降低凝结是指：浆体稠度增加、可塑性降低d)硬化是指：晶体析出、长大、使石膏浆体产硬化是指：晶体析出、长大、使石膏浆体产生强度生强度石膏4、凝结硬化原理：关于反应原理的一些解释：关于反应原理的一些解释：a)二水石膏产生半水石膏，需要外界的能量，二水石膏产生半水石膏，需要外界的能量，比如：加热比如：加热b)二水石膏在水中的溶解度仅仅为半水石膏溶二水石膏在水中的溶解度仅仅为半水石膏溶解度的解度的1/5左右左右c)二水石膏胶体粒子的尺寸比半水石膏粒子的二水石膏胶体粒子的尺寸比半水石膏粒子的尺寸小的多，所以总表面积大，造成凝聚尺寸小的多，所以总表面积大，造

5、成凝聚d)其水化、胶化、凝结、结晶是在同一时间、其水化、胶化、凝结、结晶是在同一时间、以不同速度同时发生的以不同速度同时发生的石膏5、关于石膏的一些数据 密度：2.602.75g/cm3 表观密度：8001000kg/m3 凝结硬化时间：几十秒钟到30分钟 建筑石膏的凝结时间规定：初凝时间不小于6分钟，终凝时间不大于30分钟石膏6、技术性质 凝结硬化快 石膏随着煅烧火候、杂质含量的不同，其凝结硬化速度也不相同。 在纯自然条件下，硬化过程大约需要一周的时间石膏6、技术性质 强度高注意问题：a)相对概念b)影响因素很多。如：加水量（实际加水量常常是理论值的4倍）、孔隙率石膏6、技术性质 表观密度值

6、小 体积有微膨胀性（0.5%-1%） 该性质是石膏的一个特殊属性，决定了石膏可以单独使用，并且可以用作装饰材料石膏7、技术性质 有抗火性 吸湿性强此点决定石膏的耐水性、抗冻性均比较差 导热性较差石膏8、技术标准 等级划分 根据强度、细度、凝结时间，分为三个等级：优等品、一等品、合格品石膏8、技术标准 调整凝结时间的方法 加入：缓凝剂 常用缓凝剂种类：动物胶、1%的亚硫酸酒精废液、 其他缓凝剂种类：硼砂、柠檬酸等 石膏9、石膏在工程应用上必须注意的问题 使用环境温度不宜大于65以上 运输与储存：a)应注意防潮b)储存期一般应小于3个月石膏10、石膏在建筑中的主要用途 石膏抹灰材料 制作各种墙体材

7、料（如：石膏板） 作为装饰材料（如：石膏浮雕花饰、石膏雕塑等）石膏11、石膏制品 纸面石膏板a)概念： 是以建筑石膏为主要原料，掺入纤维和外加剂构成芯材，并与护面纸板牢固的粘结在一起的轻质建筑板材石膏11、石膏制品 纸面石膏板b)工艺： 经过：石膏搅拌、铺下护面纸、浇注、成型、铺上护面纸、凝结、切段、烘干、修边等程序石膏11、石膏制品 纸面石膏板c) 规格：宽度：900；1200长度：1800；2100；2400；2700；3000；3300；3600厚度：9、12、15、18石膏11、石膏制品 纸面石膏板d)性质： 质量轻、抗弯曲性能好、抗冲击性能好、防火、保温隔热、抗震性好、加工性好、施工

8、性能好石膏11、石膏制品 穿孔石膏板a)概念： 以装饰石膏板、纸面石膏板作为基材，在其上设置孔眼而形成的轻质建筑板材 石膏11、石膏制品 穿孔石膏板b)分类：分类依据：基板的种类、有无背覆材料（贴于石膏板背面的透气性材料） 石膏11、石膏制品 穿孔石膏板c) 规格：板材：500*500；600*600板厚：9；12孔径：6； 8； 10孔距：18-24mm穿孔率：5.7%-15.7% 材料学各论2-2水玻璃水玻璃1、概念 基本概念：是一种能够溶于水的硅酸盐物质，由碱金属和二氧化硅组成，但是不同的水玻璃两者之间的比例可以有很大差异 常用水玻璃：硅酸钠水玻璃（Na2O.nSiO2) 俗称：泡花碱水

9、玻璃2、生产工艺 基本原理Na2CO3+nSiO2=Na2O.nSiO2+CO2 基本工艺a) 湿法生产：石英砂与苛性钠溶液在压蒸锅内加热，得到液体水玻璃b) 干法生产：石英砂与碳酸钠在1300度以上熔化，得到固体水玻璃水玻璃3、硬化机理 硬化原理 在有促凝剂存在的前提下，硅酸钠与二氧化碳、水发生作用，生成碳酸钠和二氧化硅凝胶，二氧化硅凝胶再在脱水过程中转变为二氧化硅 水玻璃3、硬化机理 反应原理Na2O nSiO2 + CO2 + m H2O Na2CO3 + nSiO2 mH2O水玻璃3、硬化机理 促凝剂 由于水玻璃的凝结硬化反应过程很慢，通常需要加入促凝剂。最常用的促凝剂是：Na2SiF

10、6水玻璃4、水玻璃的模数 1）概念 水玻璃中氧化硅与氧化钠的分子比，称为：水玻璃的模数。一般用“n”表示。其数值一般在1.53.5之间 注：上面定义中的准确概念，应该是氧化硅和碱金属氧化物的分子比水玻璃4、水玻璃的模数 2）模数与水玻璃的性质水溶性：a) “n”1时，水玻璃能够溶解于常温水中b)“n” 1时，水玻璃只能溶解于热水中c)“n” 3时，只能在高温、高压条件下溶解水玻璃4、水玻璃的模数 2）模数与水玻璃的性质 粘接性：a) 不同模数的水玻璃：当模数提高时、胶体组分增多，粘接能力提高b) 相同模数的水玻璃：当浓度提高时，粘接能力提高水玻璃5、水玻璃的技术性质 不燃烧 耐酸 具有很好的防

11、渗透作用 良好的粘接性能 高温下强度不降低（甚至有提高）水玻璃6、水玻璃的应用 涂刷材料表面，提高抗风化能力 用浸渍法处理多孔材料，提高其强度 用于配制防水剂 用于配制耐酸砂浆和混凝土 用于配制耐热砂浆和混凝土 用于土壤加固讨论题 问题问题1：MgO对于石灰的性能，会产生哪些影对于石灰的性能，会产生哪些影响？响？ 问题问题2：石灰的熟化过程为什么必须要有一定的：石灰的熟化过程为什么必须要有一定的陈伏期？陈伏期？ 问题问题3：石灰的碳化作用为什么不能在全干的状：石灰的碳化作用为什么不能在全干的状态下进行？态下进行？ 问题问题4：石灰为什么不能单独作为建筑材料，尤：石灰为什么不能单独作为建筑材料，尤其是装饰材料使用？其是装饰材料使用？ 讨论题 问题问题5：试论述