03-气硬性胶凝材料

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气硬性胶凝材料基本概念：什么是胶凝材料？定义:经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。特征:严格意义上胶凝材料应指浆体；能在常温下凝结硬化为固体；有较强的胶结能力；具有一定的使用性能。胶凝材料的种类？按其化学组成:有机胶凝材料:沥青、树脂等。无机胶凝材料:水泥、石膏、石灰等。复合胶凝材料:酸－碱水泥。按其硬化条件:气硬性胶凝材料石膏、石灰等；水硬性胶凝材料各种水泥等。气硬性与水硬性胶凝材料的特点气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度；关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！3.1

石灰石灰生产简介石灰的技术要求石灰的特性石灰的应用1）石灰的生产原料:以CaCO3为主要成分的天然岩石，如:石灰石、白垩等。石灰的制备:石灰石的热分解反应:CaCO3CaO＋CO2制备工艺:岩石破碎煅烧粉磨(消解)石灰的另外三种产品：生石灰粉：CaO；熟(消)石灰粉：Ca(OH)2；石灰膏(浆)：Ca(OH)2.H2O；制备工艺与产品石灰石1000～1200

C磨细生石灰粉生石灰水喷淋熟石灰粉(水)化灰池石灰浆浓缩石灰膏陈伏煅烧温度较低,时间较短时,欠火石灰煅烧温度较高,时间较长时,过火石灰减轻或消除过火石灰的危害2)石灰的硬化结晶作用浆体中游离水的不断损失,导致Ca(OH)2结晶；晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网—硬化。碳化作用Ca(OH)2与空气中的CO2气体反应,在表面形成CaCO3膜层。3）石灰的技术性质浆体的可塑性和保水性好生石灰水化时水化热大,体积增大过火石灰的危害硬化缓慢,强度低耐水性差（含未碳化Ca(OH)2）,硬化时体积收缩大问题？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。A.技术标准建筑石灰按现行标准《建筑生石灰》（ＪＣ／Ｔ４７９－９２）、《建筑生石灰粉》（ＪＣ／Ｔ４８０－９２）和《建筑消石灰粉》（ＪＣ／Ｔ４８１－９２）的规定,按有效氧化钙＋氧化镁含量、产浆量、未消化残渣、ＣＯ２、体积安定性、细度等指标将生石灰分为优等品、一等品和合格品３个等级。4)

石灰的技术标准和技术要求B.技术要求用于道路或桥梁工程的石灰,应符合下列技术要求。a）有效氧化钙和氧化镁含量石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁。它们的含量是评价石灰质量的首要指标。b）生石灰产浆量和未消化残渣含量产浆量是单位质量的生石灰经消化后,所产石灰浆体的体积（Ｌ）。未消化残渣含量是指生石灰消化后,未能消化而存留在５ｍｍ圆孔筛上的残渣占试样的百分率。

c）二氧化碳含量

d）消石灰粉游离水含量

e）体积安定性

f）细度

5）石灰的应用配制石灰砂浆石灰乳涂料配制石灰土和三合土（软土地基加固）石灰＋粘土＋砂＋水作为其它建材制品的原料如:硅酸盐制品、灰砂制品、碳化板等。3.2

石膏石膏的组成与结构石膏的生产

建筑石膏的性质建筑石膏的凝结与硬化建筑石膏的应用

1)石膏的组成与结构石膏的矿物组成:CaSO4·xH2OX为结晶水H2Ox＝0,硬石膏(无水石膏)x＝0.5,熟石膏(半水石膏)x＝2,生石膏(二水石膏)石膏胶凝材料(Gypsumbinder)的组成:CaSO4·0.5H2O或CaSO4。石膏是晶体结构2)石膏生产简介原料:天然二水石膏；天然无水石膏；工业副产物——磷石膏、氟石膏等。生产工序:原料(破碎)脱水磨细生产(脱水)的工艺:非密闭煅烧(干燥空气中):密闭蒸练(湿的水蒸气):不同工艺得到不同组成的石膏胶凝材料天然石膏矿纤维状晶体非密闭煅烧脱水工艺及其产品CaSO4

2H2O120~180C可溶无水石膏

-半水石膏200~360C400~500

C难溶无水石膏500~750C不溶无水石膏随着煅烧温度升高:二水石膏转变为-型半水石膏-型转变可溶性无水石膏可溶性转变为难溶性无水石膏难溶性转变为不溶性无水石膏密闭蒸练工艺及其产品:125~180C水蒸气

-型半水石膏CaSO4

2H2O200~360C可溶无水石膏400~800C不溶无水石膏1生产工艺与产品的组成CaSO4

2H2O120~180C干燥空气125~180C水蒸气

-CaSO40.5H2O

-CaSO40.5H2O

-CaSO4(Ⅲ)可溶

-CaSO4(Ⅲ)可溶200~360C200~360C400~800C400~800CCaSO4(Ⅱ)不溶800~1180CCaSO4(Ⅰ)不溶＋CaO非密闭煅烧工艺及其产品组成密闭蒸炼工艺及其产品组成3)石膏的技术要求(GB9776－88):密度:2.50~2.70;强度:抗折强度、抗压强度;细度:0.2mm方孔筛筛余;凝结时间:初凝、终凝时间;4)建筑石膏的特性凝结硬化过程中的水化反应:CaSO4·0.5H2O＋1.5H2OCaSO4·2H2O＋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Ca2+、SO42-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a)凝结硬化快凝结硬化的物理化学过程

石膏浆体

半水石膏颗粒二水石膏晶体石膏胶体石膏硬化体水孔隙水化初期:二水石膏晶体较少随着水化反应进行二水石膏晶体量石膏硬化体中晶体堆积体半水石膏在空气中,也会吸收空气中的水分子水化成二水石膏晶体。石膏颗粒表面分子首先水化颗粒表面二水石膏晶体不断增多半水石膏全部水化成二水石膏所以，石膏胶凝材料运输、储存中，必须防潮、防水，以免失效！石膏凝结硬化的影响因素石膏的组成石膏浆体的用水量外加剂细度凝结硬化速度的排序:可溶性无水石膏＞半水石膏＞难溶性无水石膏＞不溶性无水石膏用水量越大,石膏晶体颗粒越大；凝结硬化所需时间增加一些无机盐(如硫酸钾)可以促进凝结硬化,而一些有机酸(如柠檬酸)可以延缓凝结硬化细度越细,凝结硬化越快。2）硬化时体积微膨胀3）孔隙率较大,表观密度和强度较低4）隔热性和吸声性良好5）防火性较好6）具有一定的调温调湿性7）耐水性和抗冻性差8）加工性好学会分析、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。二水石膏晶体解理面5.为什么石膏制品的防火性好Why?答：石膏制品的孔隙率大，隔热性较好；二水石膏晶体含有两个结晶水分子，在受热后，二水石膏晶体脱去水分子，并蒸发吸收和带走热量；硫酸钙分子的分解温度很高，因此，在高温下，主要发生脱水和烧结。学会分析、思考和回答问题！5）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Summary性质——石膏是气硬性胶凝材料,建筑石膏的主要成分是-半水石膏CaSO