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1、CivilEngineeringMaterials第第2章章无机胶凝材料无机胶凝材料(cilio)2.1气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料(cilio)内容提要：内容提要：本本节节介介绍绍建建筑筑工工程程中中常常用用的的石石膏膏、石石灰灰、水水玻玻璃璃和和菱菱苦苦土土四四种种无无机机胶胶凝凝材材料料的的原原料料、生生产产、硬硬化化原原理理、技技术术性性质质及及其其在在工工程程中中的的应应用用。其其中中石石膏膏、石石灰灰的的技技术术性性质质、影影响响因因素素(yns)、工程应用是学习的重点。、工程应用是学习的重点。胶凝材料胶凝材料cementingmaterial第一页，共37页。CivilEngin
2、eeringMaterials胶凝材料胶凝材料(cilio)定定义义是是指指在在一一定定(ydng)的的条条件件下下，经经过过一一系系列列的的物物理理化化学学作作用用后后，能能将将散散粒粒状状（如如砂砂、石石子子）或或块块状状（砖砖、砌砌块块）材材料料粘粘结结成成为为具具有有一一定定(ydng)强强度度的的整整体的材料。体的材料。分类：分类：气硬性石膏、石灰气硬性石膏、石灰无无机机胶胶凝凝材材料料水水玻玻璃璃、菱菱苦土苦土水硬性各种水泥水硬性各种水泥有机胶凝材料沥青、树脂、橡胶有机胶凝材料沥青、树脂、橡胶第二页，共37页。CivilEngineeringMaterials2.1.1石石 膏膏古
3、老的胶凝材料；古老的胶凝材料；具有质轻、强度较高、绝热、防火、质具有质轻、强度较高、绝热、防火、质地细腻美观优良的装饰材料；地细腻美观优良的装饰材料；易于加工、成品多样各类石膏线；易于加工、成品多样各类石膏线；资源丰富、分布广、储量大；资源丰富、分布广、储量大；576亿吨亿吨理想的高效节能材料重点理想的高效节能材料重点(zhngdin)发展的新型材料。发展的新型材料。第三页，共37页。CivilEngineeringMaterials一、石膏一、石膏(shgo)的制备的制备原材料：原材料：天然二水石膏天然二水石膏CaSO4.2H2O（生石膏、软石膏）（生石膏、软石膏）天然无水石膏天然无水石膏C
4、aSO4只可用于生产无水石膏水只可用于生产无水石膏水泥和高温泥和高温(gown)煅烧石膏煅烧石膏化工石膏磷石膏、氟石膏（化工副产品）化工石膏磷石膏、氟石膏（化工副产品）工艺：工艺：原材料破碎不同温度、压力煅烧磨细成品原材料破碎不同温度、压力煅烧磨细成品第四页，共37页。CivilEngineeringMaterials石膏石膏(shgo)制备工艺示意图制备工艺示意图第五页，共37页。CivilEngineeringMaterials各类石膏各类石膏(shgo)的特点的特点建建筑筑石石膏膏又又称称熟熟石石膏膏，晶晶体体较较细细，需需水水量量较较大大（80100），因而强度较低。，因而强度较低。高
5、高强强石石膏膏晶晶粒粒粗粗大大，需需水水量量小小（3545），强强度高。高级室内抹灰、石膏线、石膏板等度高。高级室内抹灰、石膏线、石膏板等可可溶溶性性石石膏膏需需水水量量大大，凝凝结结很很快快，强强度度低低，不不宜宜直接使用。直接使用。不不溶溶性性硬硬石石膏膏难难溶溶于于水水，生生产产无无水水石石膏膏水水泥泥(shun)。高高温温煅煅烧烧石石膏膏抗抗磨磨性性较较好好，导导热热系系数数低低，吸吸声声性性较好，耐久性较高较好，耐久性较高。第六页，共37页。CivilEngineeringMaterials二、建筑石膏二、建筑石膏(shgo)的凝结硬的凝结硬化化凝结硬化过程凝结硬化过程(guchng
6、)：流体塑性体固体流体塑性体固体反应式：反应式：第七页，共37页。CivilEngineeringMaterials硬化硬化(ynghu)机理机理半半水水石石膏膏的的溶溶解解溶溶液液过过饱饱和和二二水石膏晶体的析出；水石膏晶体的析出；浆浆体体水水分分的的蒸蒸发发和和晶晶体体的的生生成成浆浆体变稠失去塑性石膏凝结；体变稠失去塑性石膏凝结；晶晶体体连连生生、搭搭接接，形形成成结结晶晶结结构构网网逐渐逐渐(zhjin)产生强度。产生强度。溶解析晶晶体结构网强度溶解析晶晶体结构网强度水结晶水、蒸发水结晶水、蒸发第八页，共37页。CivilEngineeringMaterials三、建筑三、建筑(jin
7、zh)石膏的等级与技石膏的等级与技术性质术性质 GB/9776-2008 GB/9776-2008建筑石膏建筑石膏 按细度、凝结按细度、凝结时间和时间和2h2h强度将建筑石膏分为强度将建筑石膏分为(fn wi)3.0,2.0(fn wi)3.0,2.0和和1.61.6三个等级。三个等级。第九页，共37页。CivilEngineeringMaterials建筑石膏的技术建筑石膏的技术(jsh)性质性质1.表观密度小、抗折强度低加筋、覆面；表观密度小、抗折强度低加筋、覆面；2.凝结硬化凝结硬化(ynghu)快快630min；加缓凝剂；加缓凝剂3.孔隙率大、导热系数小、质轻、吸声性好；孔隙率大、导热
8、系数小、质轻、吸声性好；4.体积微膨胀制品密实、表面光滑细腻；体积微膨胀制品密实、表面光滑细腻；5.防火性好高温结晶水脱出；防火性好高温结晶水脱出；6.吸湿性强、耐水性差防水剂、铝箔覆面改性。吸湿性强、耐水性差防水剂、铝箔覆面改性。第十页，共37页。CivilEngineeringMaterials四、建筑石膏四、建筑石膏(shgo)的用途的用途石膏砂浆及粉刷石膏高级室内抹灰；石膏砂浆及粉刷石膏高级室内抹灰；制备各种石膏板；制备各种石膏板；各类装饰石膏线、花型；各类装饰石膏线、花型；无水石膏水泥；无水石膏水泥；水泥缓凝剂；水泥缓凝剂；涂料的填充料涂料的填充料陶瓷陶瓷(toc)模具材料、外科医疗
9、固定材料模具材料、外科医疗固定材料制作雕塑艺术品等。制作雕塑艺术品等。第十一页，共37页。CivilEngineeringMaterials石膏板石膏板石膏板有纸面石膏板石膏板有纸面石膏板无无 纸纸 石石 膏膏 板板（即即 纤纤 维维(xinwi)石膏板）石膏板）石膏空心条板石膏空心条板纸面石膏板普通（防火）石膏板纸面石膏板普通（防火）石膏板高级防火石膏板高级防火石膏板防水石膏板等防水石膏板等第十二页，共37页。CivilEngineeringMaterials建筑建筑(jinzh)石膏板的特点：石膏板的特点：石石膏膏板板具具有有质质轻轻、强强度度高高、防防火火、防防蛀蛀、隔隔热热、吸吸声声、
10、加加工工性性能能好好（可可刨刨），尺尺寸寸稳定、施工效率高等特点。稳定、施工效率高等特点。以以龙龙骨骨（轻轻钢钢龙龙骨骨、木木龙龙骨骨）为为骨骨架架，形形成成的的各各种种形形式式的的非非承承重重墙墙体体和和承承重重墙墙体体的的饰饰面面(shmin)层层，具具有有装装饰饰新新颖颖，增增加加使使用用面面积积，改改善善建建筑筑物物功功能能，提提高高抗抗震震性性能能等优点。等优点。第十三页，共37页。CivilEngineeringMaterials石膏石膏(shgo)顶棚顶棚第十四页，共37页。CivilEngineeringMaterials石膏石膏(shgo)顶棚顶棚第十五页，共37页。Civi
11、lEngineeringMaterials石膏石膏(shgo)隔墙隔墙第十六页，共37页。CivilEngineeringMaterials防火纸面石膏板防火纸面石膏板是是指指这这种种板板材材在在发发生生着着火火时时，在在一一定定长长的的时时间间(shjin)内内保保持持结结构构完完整整（在在建建筑筑结结构构里里），从从而而起起到到阻阻隔隔火火焰焰蔓蔓延延的的作作用用。该该板板在在生生产产过过程程中中加加入入玻玻璃璃纤纤维维和和其其它它添添加加剂剂，能能够够有有效效地地在在遇遇火火时时起起到到增增强强板板材材完完整性的作用。整性的作用。第十七页，共37页。CivilEngineeringMat
12、erials防水防水(fnshu)石膏板石膏板该该板板是是在在石石膏膏芯芯材材里里加加入入一一定定量量的的防防水水剂剂，或或在在表表面面覆覆盖盖铝铝箔箔、牛牛皮皮纸纸等等使使石石膏膏本本身身具有一定的防水性能。具有一定的防水性能。这这种种石石膏膏板板在在根根据据美美国国(miu)ASTM标标准准作作防防水水试试验验时时，其其吸吸水水率率为为5，即即能能够够用用于于湿湿度度较较大大的的区区域域，如如卫卫生生间间、沐沐浴浴室和厨房等室和厨房等这这是是一一种种比比较较好好的的具具有有更更广广泛泛用用途途的的板板材材。但此板不可直接长时间进水浸泡。但此板不可直接长时间进水浸泡。第十八页，共37页。Ci
13、vilEngineeringMaterials石膏石膏(shgo)浮雕装饰制品浮雕装饰制品石膏浮雕装饰制品是以石膏为基料和玻璃纤石膏浮雕装饰制品是以石膏为基料和玻璃纤维及添加剂加工制成各种平板、小方板、墙维及添加剂加工制成各种平板、小方板、墙身板、饰线、灯圈、浮雕、花角、圆柱、方身板、饰线、灯圈、浮雕、花角、圆柱、方柱与数百种装饰件，用于室内装饰。柱与数百种装饰件，用于室内装饰。特点特点(tdin):加工性能好，能钉、锯、刨，加工性能好，能钉、锯、刨，可修补。完整性好，不变形，不开裂，无缝可修补。完整性好，不变形，不开裂，无缝隙。隙。耐久性强，防蛀不腐，防火防潮，质轻耐久性强，防蛀不腐，防火防
14、潮，质轻吸音，容易安装。吸音，容易安装。第十九页，共37页。CivilEngineeringMaterials石膏石膏(shgo)浮雕壁画浮雕壁画石膏浮雕壁画有两种加工方法，一种是做石膏浮雕壁画有两种加工方法，一种是做石膏板，在板上放刀雕刻石膏板，在板上放刀雕刻(diok)；而另；而另一种方法是用泥做形，然后翻制成品。一一种方法是用泥做形，然后翻制成品。一般大型石膏壁画都是采用后者。般大型石膏壁画都是采用后者。石膏板浮雕：此种方法与木浮雕相同，只石膏板浮雕：此种方法与木浮雕相同，只是材料上的不同，石膏板更容易制作，又是材料上的不同，石膏板更容易制作，又不会出现开裂与木纹纤维方向的问题，所不会出
15、现开裂与木纹纤维方向的问题，所以是一种性能较好的浮雕材料。以是一种性能较好的浮雕材料。第二十页，共37页。CivilEngineeringMaterials2.1.2石石灰灰一、石灰一、石灰(shhu)的制备的制备原料：石灰原料：石灰(shhu)岩（岩（CaCO3）反应式：反应式：生石灰生石灰(shhu)第二十一页，共37页。CivilEngineeringMaterials根据石灰制备的温度和时间，生石灰可分为两种：根据石灰制备的温度和时间，生石灰可分为两种：过火石灰过火石灰欠火石灰欠火石灰temtime过过火火石石灰灰：粘粘土土杂杂质质熔熔融融、填填充充或或包包裹裹石石灰灰表表面面密密实实
16、(mshi)度度高高石石灰灰消消解解慢慢temtime欠欠火火石石灰灰：CaCO3分分解解不不足足、产产率率低。低。第二十二页，共37页。CivilEngineeringMaterials二、生石灰的熟化二、生石灰的熟化(shhu)反应式：反应式：特特 点点：放放 热热 量量(rling)大大、快快（1h放热是混凝土放热是混凝土1d放热量放热量(rling)的的9倍多）倍多）体积增大：体积增大：1倍倍第二十三页，共37页。CivilEngineeringMaterials二、生石灰的熟化二、生石灰的熟化(shhu)依依加加水水的的多多少少，消消化化(xiohu)后后的的状态有：状态有：块状生石
17、灰消石灰粉块状生石灰消石灰粉石灰膏石灰膏石灰浆石灰浆生石灰粉直接粉磨生石灰粉直接粉磨第二十四页，共37页。CivilEngineeringMaterials石灰石灰(shhu)的陈伏的陈伏定定义义石石灰灰膏膏在在储储灰灰池池中中隔隔离离空空气气下保存下保存“两周两周”以上的工艺过程。以上的工艺过程。目的消除过火石灰的危害目的消除过火石灰的危害过过火火石石灰灰过过烧烧、表表面面形形成成一一层层釉釉质质，熟熟化化极极慢慢，当当这这种种未未充充分分熟熟化化的的石石灰灰抹抹灰灰后后，会会吸吸收收空空气气中中的的水水分分继继续续熟熟化化，体体积积膨膨胀胀，最最终终造造成成(zochn)墙面的隆起、开裂。
18、墙面的隆起、开裂。第二十五页，共37页。CivilEngineeringMaterials三、石灰三、石灰(shhu)的硬化的硬化硬化：塑性体固体，产生胶结力硬化：塑性体固体，产生胶结力机理：机理：干干燥燥硬硬化化砌砌体体吸吸水水、空空气气蒸蒸发发结结晶晶硬硬化化Ca(OH)2晶晶体体的的析析出出(xch)碳化硬化碳化生成碳化硬化碳化生成CaCO3第二十六页，共37页。CivilEngineeringMaterials三、石灰三、石灰(shhu)的硬化的硬化硬化过程硬化过程结晶结晶碳化碳化Ca(OH)2结晶析出结晶析出CaCO3结晶析出结晶析出主要变化主要变化特征特征内部反应快内部反应快由表及
19、里由表及里第二十七页，共37页。CivilEngineeringMaterials四、石灰四、石灰(shhu)的品种的品种依据石灰中氧化镁的含量：依据石灰中氧化镁的含量：钙质石灰钙质石灰MgO%5%镁质石灰镁质石灰MgO%5%依据成品加工依据成品加工(jigng)方法：方法：块状生石灰块状生石灰消石灰粉消石灰粉石灰膏石灰膏石灰乳石灰乳磨细生石灰粉磨细生石灰粉第二十八页，共37页。CivilEngineeringMaterials建筑建筑(jinzh)生石灰粉的技术生石灰粉的技术指标指标(JC/T480-1992)项项目目钙质生石灰粉钙质生石灰粉镁质生石灰粉镁质生石灰粉优等品优等品一等品一等品合
20、格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品CaO+MgO%858075807570CO2%791181012细度细度%（0.9mm）0.20.51.50.20.51.5第二十九页，共37页。CivilEngineeringMaterials五、石灰五、石灰(shhu)的技术性质的技术性质1.可塑性好混合砂浆可塑性好混合砂浆2.硬化慢、强度低主要为失水硬化硬化慢、强度低主要为失水硬化3.耐水性差不宜用于潮湿、水侵环境耐水性差不宜用于潮湿、水侵环境4.收收缩缩(shusu)大大、抗抗折折强强度度低低加加砂砂、丝麻、纸筋丝麻、纸筋第三十页，共37页。CivilEngineeringMateria
21、ls六、石灰六、石灰(shhu)的用途的用途拌制灰土或三合土拌制灰土或三合土配制水泥石灰砂浆、石灰砂浆配制水泥石灰砂浆、石灰砂浆石灰膏罩白石灰膏罩白制作碳化石灰板制作碳化石灰板制制造造加加气气(jiq)混混凝凝土土砌砌块块、粉粉煤煤灰灰砌块等砌块等配制无熟料水泥：矿渣石灰磨细配制无熟料水泥：矿渣石灰磨细第三十一页，共37页。CivilEngineeringMaterials2.1.3水玻璃水玻璃WaterGlass俗称泡花碱石英砂苛性钠（俗称泡花碱石英砂苛性钠（Na2CO3）品种品种(pnzhng):硅酸钠水玻璃（硅酸钠水玻璃（Na22）硅酸钾水玻璃（硅酸钾水玻璃（K22）硅酸锂水玻璃（硅酸锂
22、水玻璃（Li22）通式：通式：R22n-水玻璃模数水玻璃模数第三十二页，共37页。CivilEngineeringMaterials水玻璃的硬化水玻璃的硬化(ynghu)碳碳化化硬硬化化水水玻玻璃璃吸吸水水空空气气(kngq)中中的的二二氧氧化化碳碳，形形成成无无定定形形的的硅硅酸酸凝胶，并逐渐干燥而硬化。凝胶，并逐渐干燥而硬化。晶晶体体（SiO2）胶胶体体(nSiO2.mH2O)晶体晶体(nSiO2)第三十三页，共37页。CivilEngineeringMaterials水玻璃的应用水玻璃的应用(yngyng)涂刷或浸渍材料外墙的抗风化剂涂刷或浸渍材料外墙的抗风化剂加加固固基基础础(jch)
23、化化学学加加固固法法（水水玻玻璃璃氯化钙）氯化钙）亦亦 称称 硅硅 化化 加加 固固 法法（consolidation bysilication）配防水砂浆堵漏、补裂缝配防水砂浆堵漏、补裂缝配耐酸砂浆耐酸工程配耐酸砂浆耐酸工程配耐热砂浆高炉基础配耐热砂浆高炉基础(jch)注意：不能长期浸水、不耐碱注意：不能长期浸水、不耐碱第三十四页，共37页。CivilEngineeringMaterials2.1.4镁质胶凝材料镁质胶凝材料(cilio)一、制备一、制备(zhbi)：菱苦土：菱苦土MgCO3反应式：反应式：状态状态:3第三十五页，共37页。CivilEngineeringMaterials二
24、、菱苦土的硬化二、菱苦土的硬化(ynghu)不用水调制，因：不用水调制，因：MgO+H2O=Mg(OH)2产物结构疏松、强度低产物结构疏松、强度低采采用用(ciyng)MgCl2.6H2O水水溶溶液液调调制：制：2.zH2O复盐复盐第三十六页，共37页。CivilEngineeringMaterials三、三、菱苦土的应用菱苦土的应用(yngyng)菱苦土木屑板、木丝板、刨花板菱苦土木屑板、木丝板、刨花板配比：木屑颜料填料菱苦土配比：木屑颜料填料菱苦土菱苦土地面菱苦土地面(dmin)：防防爆爆、防防静静电电、不不起起尘尘军军工工、纺织、电子车间纺织、电子车间菱菱苦苦土土制制品品：门门窗窗、楼楼梯梯扶扶手手、包包装装箱箱第三十七页，共37页。