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1、土木工程材料土木工程材料土木工程学院建筑工程系 2/28/202312.1 石灰2.2 石膏2.3 水玻璃2 气硬性胶凝材料2 Air hardening gel material 2 2 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料2/28/20232胶凝材料胶凝材料(binding materials)(binding materials)经物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结为整体的材料。无机胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料：只在空气中硬化石灰、石膏、水玻璃水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料：空气、水中皆可硬化 各种水泥沥青、树脂按凝结硬化条件分类2 Air har
2、dening gel material2/28/20233 石灰的特性和技术标准石灰的硬化石灰的生产石灰的应用2.1 2.1 石灰石灰石灰的熟化石灰的磨细2/28/20234 1.1.原料原料以CaCOCaCO3 3为主要成分的石灰石、白云石、白垩等。CaCOCaCO3 3 CaOCaO+CO+CO2 29001100块状生石灰块状生石灰2.2.煅烧煅烧钙质石灰钙质石灰：MgO含量5%镁质石灰镁质石灰：MgO5%2.1 2.1 石灰石灰原料原料一、生产一、生产2/28/20235 欠火石灰欠火石灰：温度过低，或煅烧时间不足，石灰石不能完全分解。过火石灰过火石灰：温度过高，或煅烧时间过长，表面常
3、被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。2.1 2.1 石灰石灰煅烧不良：煅烧不良：二、熟化二、熟化生石灰与水反应生成氢氧化钙的过程，称为石灰石灰的的熟化熟化，又称消化消化或或消解消解。CaOCaO+H+H2 2O=Ca(OH)O=Ca(OH)2 2+64.9KJ+64.9KJ2/28/20236 1.特点：放出大量的热，并且体积增大。2.熟石灰的两种形式：石灰膏（乳）消石灰粉 2.1 2.1 石灰石灰品种名称品种名称钙质消石灰粉钙质消石灰粉镁质消石灰粉镁质消石灰粉白云石消石灰粉白云石消石灰粉氧化镁含量，氧化镁含量，4 44MgO244MgO2424MgO3024MgO30表2-1 建筑
4、消石灰粉的分类2/28/20237 3.过火石灰的危害及防止：（1）危害：过火石灰熟化很慢，当石灰已经硬化后才开始熟化，并产生体积膨胀，引起隆起鼓包和开裂。（2)防止：陈伏：石灰浆使用前放置2-3周。过筛：用小于3mm3mm的筛网去除。2.1 2.1 石灰石灰三、磨细三、磨细块状生石灰生石灰粉（0.08mm的方孔筛筛余小于30%）磨细优点：硬化快，强度高缺点：生产和使用成本高2/28/20238 结晶：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中 结晶析出。碳化：石灰浆体在空气中吸收CO2气体，生成CaCO3晶体并释出水分。Ca(OH)Ca(OH)2 2+CO+CO2 2+nH+nH2 2O=CaC
5、OO=CaCO3 3+(n+1)H+(n+1)H2 2O O CaCO3晶体与Ca(OH)2晶体互相共生，形成紧密交织的结晶网，从而使浆体达到一定的强度。2.1 2.1 石灰石灰四、石灰的硬化四、石灰的硬化2/28/20239 五、石灰的特性和技术标准五、石灰的特性和技术标准1.1.特性特性（1）可塑性和保水性好。氢氧化钙比表面积大，其表面吸附一层较厚的水膜。水膜层也降低了颗粒间的摩擦力。（2）生石灰熟化时水化热大，体积增大。（3）硬化缓慢。CaCO3膜层阻碍了空气中二氧化碳的渗入和内部水分的蒸发。2.2 2.2 石灰石灰2/28/202310 （4）硬化时体积收缩大。石灰浆中大量游离水分蒸发
6、，内部毛细管失水紧缩。施工时要掺入一定量的骨料（如砂子等）和纤维材料（如麻刀纸筋等）。（5）硬化后强度低。消化用水量大，蒸发后形成较多孔隙，硬化后体密度小。（6）耐水性差。石灰硬化体中大部分尚未碳化的氢氧化钙易溶于水。2.1 2.1 石灰石灰2/28/2023112.2.石灰的技术标准石灰的技术标准根据建筑生石灰JC/T479-1992、建筑生石灰粉JC/T480-1992、建筑消石灰粉JC/T481-1992的规定，按MgO含量的多少，建筑石灰分钙质和镁质两类，分别又划分为优等品、一等品、合格品三个等级，技术指标见下表所示。2.1 2.1 石灰石灰2/28/202312 表表2-2 2-2
7、生石灰生石灰技术指标技术指标(JC/T 479-92)(JC/T 479-92)项目项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(CaO+MgOCaO+MgO)含量含量，%，不小于，不小于909085858080858580807575未消化残渣含量未消化残渣含量(5mm(5mm圆孔筛筛余圆孔筛筛余量量)，%,%,不大于不大于5 5101015155 510101515COCO2 2，不大于，不大于5 57 79 96 68 81010产浆量产浆量，L/kgL/kg，不小于不小于2.82.82.32.32.02.02.82
8、.82.32.32.02.02.1 2.1 石灰石灰2/28/202313 表表2-3 2-3 生石灰粉生石灰粉的技术指标的技术指标(JC/T 480-92)(JC/T 480-92)项目项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格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品(CaO+MgOCaO+MgO)含量含量，%，不小于，不小于858580807575808075757070COCO2 2，不大于，不大于7 79 911118 810101212细度细度0.9mm0.9mm筛筛筛筛余，余，%，不大于不大于0.20.20.50.51.51.50.20.2
9、0.50.51.51.50.125mm0.125mm筛筛筛余，筛余，%，不大于不大于7.07.012.012.018.018.07.07.012.012.018.018.02.1 2.1 石灰石灰2/28/202314 表表2-4 2-4 建筑建筑消石灰粉消石灰粉的技术指标的技术指标项目项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白云石消石灰粉白云石消石灰粉优等优等品品一等一等品品合格合格品品优等优等品品一等一等品品合格合格品品优等优等品品一等一等品品合格合格品品(CaO+MgOCaO+MgO)含量含量，不小于，不小于7070656560606565606055556565606055
10、55游离水游离水，0.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 20.40.42 2体积安定性体积安定性合格合格合格合格-合格合格合格合格-合格合格合格合格-细细度度0.9mm0.9mm筛筛筛余，筛余，不大不大于于0 00 00.50.50 00 00.50.50 00 00.50.50.125 0.125 mmmm筛筛筛筛余，余，不大于不大于3 3101015153 3101015153 3101015152.1 2.1 石灰石灰2/28/202315 1.制作石灰乳涂料消石灰粉或石灰膏+大量水石
11、灰乳 室内墙面和顶棚粉刷室内墙面和顶棚粉刷2.配制砂浆石灰浆或消石灰粉+砂+水 石灰砂浆石灰浆或消石灰粉+水泥+砂+水混合砂浆。2.1 2.1 石灰石灰六、石灰的应用六、石灰的应用砌筑和抹面砌筑和抹面2/28/202316 3.拌制石灰土和石灰三合土 消石灰粉+粘土灰土 消石灰粉+粘土+砂（或碎石、炉渣等三合土三合土4.生产硅酸盐制品生石灰粉(或消石灰粉)+硅质材料（如石英砂、粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉渣）+水拌和成型蒸养或蒸压硅酸盐制品（灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块）2.1 2.1 石灰石灰建筑物基础建筑物基础路面和地面路面和地面的垫层的垫层墙体材料墙体材料2/28/202317
12、5.生产碳化石灰板生石灰粉+纤维材料+轻质骨料+水拌和成型碳化碳化石灰板 非承重的内墙隔板、天花板非承重的内墙隔板、天花板6.生产无熟料水泥 石灰+活性硅质材料混合磨细无熟料水泥 适用于 地下、水中和潮湿环境中的建筑工程地下、水中和潮湿环境中的建筑工程 大体积混凝土工程大体积混凝土工程 地坪、路面以及一般建筑地坪、路面以及一般建筑 不适用 冻融交替频繁的工程冻融交替频繁的工程 要求早期强度较高的工程要求早期强度较高的工程 长期处于干燥地区的工程长期处于干燥地区的工程2.1 2.1 石灰石灰2/28/202318石膏的生产建筑石膏的凝结硬化建筑石膏的特性和技术标准建筑石膏的应用 2.2 2.2
13、石膏石膏2/28/202319一、建筑石膏的生产一、建筑石膏的生产1.原料天然二水石膏 CaSO42H2O，又称软石膏或生石膏。天然无水石膏 CaSO4，也称硬石膏。化工废石膏 含CaSO42H2O或含有CaSO42H2O与CaSO4的混合物的化工副产品，如脱硫石膏、磷石膏、氟石膏。2.2 2.2 石膏石膏2/28/2023202.煅烧 型半水石膏即为建筑石膏，又称熟石膏；其晶体较细，需水量大，导致建筑石膏的孔隙率也大。型半水石膏结晶颗粒较粗，比表面积较小。需水量仅为建筑石膏的一半，硬化后具有较高的密实度和强度，因此又称为高强石膏。CaSO4 2H2O107170124 0.13MPa 2.2
14、 2.2 石膏石膏2/28/202321建筑石膏的水化反应式：石膏凝结硬化的过程：半水石膏溶解 水化成二水石膏 析出二水石膏晶体 水分减少，浆体变稠，可塑性开始下降 初凝 摩擦力和粘结力增大，完全失去可塑性 终凝 晶体长大、连生交错，形成硬化后结构 硬化 2.2 2.2 石膏石膏二、建筑石膏的凝结硬化二、建筑石膏的凝结硬化2/28/202322（1）凝结硬化快初凝：几分钟；终凝：30min以内；硬化：一星期左右。缓凝：掺入经石灰处理的动物胶、亚硫酸盐酒精废液、柠檬酸、硼砂等。促凝：掺入氯化钠、氯化镁、氟硅酸钠、硫酸盐 2.2 2.2 石膏石膏三、建筑石膏的特性和技术标准三、建筑石膏的特性和技术
15、标准 1.1.特性特性（2）硬化时体积微膨胀 成型性能好 凝结硬化稍有膨胀（0.05%0.15%），使石膏制品表面光滑饱满，棱角清晰完整且不易开裂。2/28/202323(3)硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低孔隙率 50%-60%建筑石膏密度 2.5g/cm3 紧密堆积密度 1000kg/m31200kg/m3疏松堆积密度 800kg/m31000kg/m3抗压强度约为 3MPa5MPa(4)隔热、吸声性良好大量微孔使声音传导或反射的能力下降，并且导热系数为0.1210.205W/(/(mK)。2.2 2.2 石膏石膏2/28/202324(5)防火性能良好 遇火时，石膏硬化后形成的二水石
16、膏中的结晶水蒸发并且吸收热量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延。2.2 2.2 石膏石膏(6)具有一定的调温调湿性 建筑石膏是多孔材料，在室内湿度大时，可将水分吸入；在室内湿度小时，又可将孔隙内的水分释放出来。2/28/202325(7)耐水性和抗冻性差 遇水后晶体粒子间连接点的粘结力被削弱，部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。建筑石膏中的水分受冻结冰后会产生崩裂，故抗冻性差。2.2 2.2 石膏石膏(8)具有良好的装饰性，加工性能好 石膏光滑饱满，洁白细腻，具有良好的装饰性。微孔结构改善脆性，硬度也较低，所以可锯、可刨、可钉。2/28/202326 建筑石膏
17、密度为（2.602.75）g/cm，堆积密度为（8001100）kg/m。根据国家标准建筑石膏（GBT97762008）规定，建筑石膏按原材料种类分为三类，见表2-5；按抗折强度分为三个等级，性能要求见表2-6。其中，抗折强度和抗压强度为试样与水接触2h测得的。2.2 2.2 石膏石膏2.2.技术要求技术要求2/28/202327类别类别天然建筑石膏天然建筑石膏脱硫建筑石膏脱硫建筑石膏磷建筑石膏磷建筑石膏代号代号N NS SP P 2.2 2.2 石膏石膏表表2-5 2-5 建筑建筑石膏石膏的分类的分类2/28/202328 2.2 2.2 石膏石膏表表2-6 2-6 建筑建筑石膏石膏的技术要
18、求的技术要求等等级级细细度度（0.2mm0.2mm方孔方孔筛筛筛筛余）（余）（%）凝凝结时间结时间（minmin）2h2h强强度度（MPaMPa）初凝初凝终终凝凝抗折抗折抗抗压压3.03.010103 330303.03.06.06.02.02.02.02.04.04.01.61.61.61.63.03.02/28/2023291.1.用途用途（1）水泥的缓凝（2）制备石膏砂浆和粉刷石膏（3）制备各种石膏制品特点：质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工。用途：高层建筑及大跨度建筑隔墙。品种：纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏板、穿孔石膏板、石膏蜂窝板、空心石膏条板、装饰石膏板、石膏角线等装
19、饰件。2.2 2.2 石膏石膏四、建筑石膏的应用四、建筑石膏的应用2/28/202330（4）无水石膏水泥二水石膏不溶性无水石膏+催化剂磨细无水石膏水泥 配制砂浆、保温混凝土 制造石膏制品和石膏板 2.2 2.2 石膏石膏6006008008002.2.储存储存（1）防潮（2）储存一般不超过三个月2/28/202331 一、填空一、填空1.石灰的特性有：可塑性、硬化、硬化时体积和耐水性等。2.建筑石膏具有以下特性：凝结硬化、孔隙率、表观密度，强度凝结硬化时体积、防火性能等。二、判断题二、判断题1.石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用。2.为加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸钠作为促硬剂，加入越多效果越好。2 2 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料2/28/202332 三、请观察图3-1中两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。2 2 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料2/28/202333 四、某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因，并提出防治措施。2 Air hardening gel material2/28/2023342/28/202335