建筑材料第教学作者严峻气硬性胶凝材料实用教案

1、第一节 石灰(shhu) 导入案例 上海某新村四幢六层楼1998年911月进行(jnxng)内外墙粉刷，1999年4月交付甲方使用。此后陆续发现内外墙粉刷层发生爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平方米。爆裂源为微黄色粉粒或粉料。该内外墙粉刷用的“水灰”，系宝山某厂自办的“三产”性质的部门供应，该部门由个人承包。对爆裂采集的微黄色爆裂物作X射线衍射分析，证实除含石英、长石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，还含有较多的MgO、Mg(OH)2以及少量白云石。试利用本节课所学知识分析内外墙粉刷层发生爆裂是什么原因？第1页/共33页第一页，共34页。一.石灰的消化和硬化1.石灰的熟

2、化和“陈伏”工地上使用石灰时，通常(tngchng)将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”：生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。第2页/共33页第二页，共34页。 第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰”。熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。 为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程

3、称为石灰的“陈伏”。“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝(gju)(gju)，以免碳化。第3页/共33页第三页，共34页。 2. 2. 石灰的硬化石灰的硬化石灰浆体在空气石灰浆体在空气(kngq)(kngq)中逐渐硬化，是中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：由下面两个同时进行的过程来完成的：（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。钙逐渐从饱和溶液中结晶。（）碳化作用：氢氧化钙与空气（）碳化作用：氢氧化钙与空气(kngq)(kngq)中的二氧化碳化合生成碳酸钙结中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：晶，释出

4、水分并被蒸发：碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分(shufn)的全干状态下进行。第4页/共33页第四页，共34页。|二.建筑石灰的技术指标|建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、CO2含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体技术要求(yoqi)见： | JC/T479-1992 建筑生石灰| JC/T480-1992 建筑生石灰粉| JC/T481-1992 建筑消石灰粉| 第5页/共33页第五页，共34页。|三.石灰的技术性质|（1）可塑性好| 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为

5、1）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附(xf)一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。第6页/共33页第六页，共34页。|(2)硬化慢、强度低|从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成(xngchng)紧密外壳，不利于碳化作用的深入，因此石灰是硬化缓慢的材料。 |同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1：3）28天强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于重要建筑物基础。第

6、7页/共33页第七页，共34页。（3）硬化时体积收缩大石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜(by)单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。第8页/共33页第八页，共34页。（4）耐水性差，不易贮存块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用(zuyng)而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。第9页/共33页第九页，共34

7、页。熟石灰包装(bozhung)第10页/共33页第十页，共34页。|四. 石灰的应用|（1）石灰乳和石灰砂浆|将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣(kun zh)或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。|石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。第11页/共33页第十一页，共34页。|（2）石灰土（灰土）和三合土|石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，

8、加适量的水充分拌合后，经碾压(nin y)或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。第12页/共33页第十二页，共34页。|（3）灰砂砖和硅酸盐制品|石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌, 经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用(ciyng)高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制

9、品等。返回(fnhu)第13页/共33页第十三页，共34页。第二节第二节 石膏石膏(shgo)(shgo) 石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同时当石膏中含有结晶水不同时, ,可形成多种可形成多种性能不同的石膏。性能不同的石膏。2.1 2.1 石膏的分类及生产石膏的分类及生产(shngchn)(shngchn) 1 1、石膏的分类、石膏的分类 根据含有结晶水的多少不同根据含有结晶水的多少不同, ,石膏可分石膏可分为：为：第14页/共33页第十四页，共34页。（1）无水石膏（aSO4）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。（

10、2）天然石膏（aSO42H2O）：也称生石膏或二水石膏，大部分自然(zrn)石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。（3）建筑石膏 （aSO41/2 H2O）: 也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为型半水石膏和型半水石膏： 第15页/共33页第十五页，共34页。 建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧(dunsho)加热而成的。常压下加热到107170，可产生型建筑石膏： （生石膏） （熟石膏）OHOHCaSOOHCaSOCC22417010724211212常压2、建筑石膏(shgo)的生产第16页/共33页第十六页，共34页。 型半水石膏：生石膏加热(ji

11、 r)到107170 型半水石膏：在蒸养条件下（0.13MPa，124 ）。即高强石膏。 硬石膏（死烧石膏）：当温度高于400时，石膏完全失去结晶水，成为不溶性硬石膏，失去凝结硬化能力。但加入适量的激发剂磨细后又能凝结硬化，称为无水石膏水泥。 高温煅烧水泥：温度高于800，部分石膏分解出CaO。硬化后有较高的强度和耐磨性能，抗水性也较好，也称地板石膏。由于加热方式和加热温度不同，可生产不同性质(xngzh)石膏品种第17页/共33页第十七页，共34页。2.2 2.2 建筑石膏建筑石膏(shgo)(shgo)的水化与硬化的水化与硬化 建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体。随着石膏与水的

12、反应，浆体的可塑性很快消失(xiosh)而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。第18页/共33页第十八页，共34页。建筑石膏建筑石膏(shgo)(shgo)与水之间产生化学反应与水之间产生化学反应的反应式为：的反应式为：OHCaSOOHOHCaSO24224221121|此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应(kn-fnyng)，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多（仅有1/5），所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。第19页/共33页第十九页，共34页。 根据GB/T 97761988的规定，建筑石膏按强度、细度和凝结时间三个指标划分(hu

13、fn)为优等品、一等品和合格品三个等级。2.3 2.3 建筑建筑(jinzh)(jinzh)石膏的技术要求石膏的技术要求第20页/共33页第二十页，共34页。（）凝结硬化速度快（）凝结硬化速度快 建筑石膏建筑石膏(shgo)(shgo)的浆体，凝结硬化速度的浆体，凝结硬化速度很快。建筑石膏很快。建筑石膏(shgo)(shgo)与水拌合后，在常与水拌合后，在常温下数分钟可初凝，温下数分钟可初凝，30min30min以内可达终凝。（干以内可达终凝。（干燥环境中可保持最大强度）这对于普通工程施燥环境中可保持最大强度）这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可工操作十分方便。有时需要操作

14、时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶等。加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶等。2.4 2.4 建筑建筑(jinzh)(jinzh)石膏的特性石膏的特性第21页/共33页第二十一页，共34页。 建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（0.2%1.5%），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面(biomin)较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。（）凝结（）凝结(nngji)(nngji)硬化时的膨胀性硬化时的膨胀性第22页/共33页第二十二页，共34页。 建筑石膏在使用时，为获得良好建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加

15、入的水分要比水化所的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程需的水量多，因此，石膏在硬化过程(guchng)(guchng)中由于水分的蒸发，使中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，抗压强度也因此下降。抗压强度也因此下降。（）硬化（）硬化(ynghu)(ynghu)后的多孔性，后的多孔性，质量轻，但强度低质量轻，但强度低第23页/共33页第二十三页，共34页。 硬化硬化(ynghu)(ynghu)后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后石膏的主要成

16、分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出后会脱出21%21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。的蔓延，具有良好的防火效果。 建筑石膏制品软化系数小（约为建筑石膏制品软化系数小（约为0.20.20.30.3），耐水性差，若吸水后受冻，将），耐水性差，若吸水后受冻，将因水分结冰而崩裂帮建筑石膏的耐水性和抗冻性都较差，不宜用于室外。（结晶因水分结冰而崩裂帮建筑石膏的耐水性和抗冻性都较差，不宜用于室外。（结晶接触点在水的作用下溶解）接触点在水的作用下溶解）（4）防火性好，但耐水性、抗冻性差

17、第24页/共33页第二十四页，共34页。（1 1） 石膏砂浆及粉刷石膏砂浆及粉刷(fnshu)(fnshu)石膏石膏（2 2） 建筑石膏制品：石膏板等建筑石膏制品：石膏板等（3 3）制作建筑雕塑和模型）制作建筑雕塑和模型2.5 建筑(jinzh)石膏的应用第25页/共33页第二十五页，共34页。石膏板吊顶第26页/共33页第二十六页，共34页。 水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅和二氧化硅(r yng hu gu)(r yng hu gu)组成，组成，属可溶性的硅酸盐类。属可溶性的硅酸盐类。 根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有根据碱金属氧化物的不同，水玻璃

18、有: : 硅酸钠水玻璃（硅酸钠水玻璃（Na2ONa2OSiO2SiO2）、）、 硅酸钾水玻璃（硅酸钾水玻璃（2O2OSiO2SiO2）、）、 硅酸锂水玻璃（硅酸锂水玻璃（i2Oi2OSiO2SiO2）第三节 水玻璃返回(fnhu)第27页/共33页第二十七页，共34页。3.1 水玻璃的生产(shngchn) 生产水玻璃的方法分为湿法和干法生产水玻璃的方法分为湿法和干法(n f)(n f)两种。湿法生产硅酸水玻璃是将两种。湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和氢氧化钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热，直接反应生液体水玻璃。石英砂和氢氧化钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热，直接反应生液体水玻璃。 干法干法( n f )(

19、 n f ) 生 产 硅 酸 钠 水 玻 璃 是 将 石 英 砂 和 碳 酸 钠 磨 细 拌 匀 ， 在 熔 炉 中 于生 产 硅 酸 钠 水 玻 璃 是 将 石 英 砂 和 碳 酸 钠 磨 细 拌 匀 ， 在 熔 炉 中 于1300140013001400C C温度下熔化，反应生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生温度下熔化，反应生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生成液体水玻璃。成液体水玻璃。3.1 3.1 水玻璃的生产水玻璃的生产(shngchn)(shngchn)第28页/共33页第二十八页，共34页。 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：

20、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： 由于空气中由于空气中CO2CO2浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速(ji s)(ji s)硬化和提高硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠Na2SiF6Na2SiF6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速(ji s)(ji s)析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的1212。3.23.2水玻璃的硬化水玻璃的硬化(ynghu)(ynghu)第29页/共33页第二十九页，共34页。（）粘结力强。 水玻璃硬化后具有较高的粘结强度(qi n g d ) 、 抗 拉 强 度( q i n g d ) 和 抗 压 强 度(qingd)。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，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。（）耐热性高 在高温下不分解，强度(qingd)并不降低，甚至有所增加。3.3 3.3 水玻璃的技术水玻璃的技术(jsh)(jsh)特性特性第30页/共33页第三十页，共34页。3.4 3.4 水玻璃的应用水玻璃的应用(yngyng)(