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1、新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料石膏石灰新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.1 石膏石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。其制品具有轻质、高性胶凝材料。其制品具有轻质、高强、保温隔热、耐火、吸音、美观强、保温隔热、耐火、吸音、美观及简洁加工等优良性质。及简洁加工等优良性质。生产石膏的主要原料是自然二水石生产石膏的主要原料是自然二水石膏膏,又称软石膏或生石膏。又称软石膏或生石膏。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材
2、料3.1.1 石膏的生产及分类石膏的生产及分类生产石膏的主要工序是加热与磨细。由于加热方式和温生产石膏的主要工序是加热与磨细。由于加热方式和温度的不同度的不同,可生产不同性质的石膏品种可生产不同性质的石膏品种,统称熟石膏。统称熟石膏。(1)建筑石膏建筑石膏将自然二水石膏置于常压非密闭状态煅烧将自然二水石膏置于常压非密闭状态煅烧(107 170),得到得到型结晶的半水石膏型结晶的半水石膏,再经磨细得到的白色粉状物再经磨细得到的白色粉状物,称为建筑石膏称为建筑石膏,即即新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料(2)高强石膏高强石膏高强石膏用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和
3、石高强石膏用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。掺入防水剂膏板。掺入防水剂,可用于湿度较高的环境中。可用于湿度较高的环境中。(3)硬石膏硬石膏硬石膏是自然石膏在较高温度（大于硬石膏是自然石膏在较高温度（大于800）下煅烧后经）下煅烧后经磨细而得到的产品。硬化后有较高的强度和耐磨性磨细而得到的产品。硬化后有较高的强度和耐磨性,抗水抗水性也较好。用它调制抹灰、砌筑及制造人造大理石的砂性也较好。用它调制抹灰、砌筑及制造人造大理石的砂浆。也可用于铺设地面。浆。也可用于铺设地面。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工
4、程材料3.1.2 建筑石膏的凝合硬化建筑石膏的凝合硬化建筑石膏与适当的水拌和建筑石膏与适当的水拌和,起先形成可塑性浆体起先形成可塑性浆体,但很但很快就失去塑性并产生强度快就失去塑性并产生强度,发展成为坚硬的固体。发展成为坚硬的固体。3.1.3 建筑石膏的技术性质与技术要求建筑石膏的技术性质与技术要求（1）建筑石膏的技术性质）建筑石膏的技术性质1）凝合硬化快）凝合硬化快2）硬化后孔隙率大，强度低）硬化后孔隙率大，强度低3）体积稳定）体积稳定4）具有确定的调湿作用）具有确定的调湿作用5）防火性能良好）防火性能良好6）耐水性差）耐水性差新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料（
5、2）建筑石膏的技术要求）建筑石膏的技术要求建筑石膏在运输和储存时应留意防潮，一般储存建筑石膏在运输和储存时应留意防潮，一般储存3 个个月后月后,其强度会降低约其强度会降低约30%。因此，储存期超过。因此，储存期超过3个月个月应重新进行质量检验，以确定其强度。应重新进行质量检验，以确定其强度。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.1.4 石膏的应用石膏的应用（1）建筑石膏 纸面石膏板、纤维石膏板、装饰石膏板、空心石膏条板（2）石膏装饰制品（3）无水石膏水泥和地板石膏新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料纸面石膏板纸面石膏板穿孔吸声石膏板穿孔吸声
6、石膏板新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.2 石灰石灰3.2.1石灰的原料与生产石灰的原料与生产生产石灰的原料主要是石灰石生产石灰的原料主要是石灰石,也可利用含有碳酸钙成也可利用含有碳酸钙成分的自然物质或化工副产品作原料。分的自然物质或化工副产品作原料。石灰石的主要成分是碳酸钙石灰石的主要成分是碳酸钙(CaCO3),其次是碳酸镁其次是碳酸镁(MgCO3)和少量粘土质杂质。和少量粘土质杂质。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料将石灰石置于窑内加以煅烧,碳酸钙和碳酸镁受热分解,解除
7、分解出的二氧化碳(CO2)气体后,得到以氧化钙(CaO)为主要成分的呈白色或灰白色的块状成品即生石灰,又称块灰。原料纯净,煅烧良好的块状石灰,质轻色白,呈疏松多孔结构。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料原料纯净,煅烧良好的块状石灰,质轻色白,呈疏松多孔结构。建筑石灰按氧化镁含量分为钙质石灰(MgO5%)和镁质石灰(MgO 5%)。镁质石灰熟化较慢,但硬化后强度稍高。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.2.2 石灰的熟化石灰的熟化(消解消解)与凝合硬化与凝合硬化（1）生石灰的熟化）生石灰的熟化(消解消解)工地上运用石灰时工地上运用石灰时,
8、通常将生石灰加水通常将生石灰加水,使之消解为消使之消解为消石灰石灰氢氧化钙氢氧化钙,这个过程称为石灰的这个过程称为石灰的“消化消化”,又称又称石灰的石灰的“熟化熟化”。+64.9kJ新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料生石灰消解的特点：生石灰消解的特点：1、反映可逆；2、水化热大、水化速度快；3、水化过程中体积增大；4、熟化时，煅烧良好，氧化钙含量高的石灰熟化较快，放热量和体积增大较多。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料生石灰的消解方法：生石灰的消解方法：1、人工消解2、机械消解新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料
9、（2）石灰的凝合硬化）石灰的凝合硬化石灰浆在空气中渐渐硬化石灰浆在空气中渐渐硬化,包括了同时进行的两个过程包括了同时进行的两个过程:1、结晶作用结晶作用石灰浆中的水分蒸发石灰浆中的水分蒸发,氢氧化钙渐渐从饱和溶液中呈结氢氧化钙渐渐从饱和溶液中呈结晶析出。晶析出。2、碳化作用碳化作用氢氧化钙与空中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体氢氧化钙与空中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体,释放释放出水分并被蒸发。即出水分并被蒸发。即新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料 碳化作用在长时间内只限于表层,随时间增长,表层碳酸钙的厚度渐渐增加。氢氧化钙的结晶作用则主要在内部发生。所以,石灰浆体硬化,
10、是由表里两种不同的晶体组成的。当材料表面形成碳酸钙达到确定厚度时,碳化作用极为缓慢,而且阻挡了内部水分的脱出,使氢氧化钙结晶速度缓慢,这是石灰凝合硬化缓慢的主要缘由。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.2.3 石灰的技术性质石灰的技术性质(1)良好的可塑性和保水性良好的可塑性和保水性(2)凝合硬化慢、强度低凝合硬化慢、强度低(3)耐水性差耐水性差(4)体积收缩大体积收缩大新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.2.4 石灰的技术标准和性能要求石灰的技术标准和性能要求(1)石灰的分类石灰的分类由于加工方法不同，可有不同的产品形式由于加工方法
11、不同，可有不同的产品形式1）按加工方法分）按加工方法分建筑生石灰建筑生石灰建筑生石灰粉建筑生石灰粉建筑消石灰粉建筑消石灰粉石灰浆石灰浆新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料(1)石灰的分类石灰的分类2）按化学成分）按化学成分钙质石灰钙质石灰-MgO5%镁质石灰镁质石灰-MgO 5%白云石消石灰粉白云石消石灰粉-30%MgO 24%新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料(1)石灰的分类石灰的分类2）按消化速度分）按消化速度分快熟石灰快熟石灰-在在10min以内可完成熟化过程的石灰以内可完成熟化过程的石灰中熟石灰中熟石灰-完成熟化过程须要完成熟化过程
12、须要1030min的石灰的石灰慢熟石灰慢熟石灰-完成熟化过程须要完成熟化过程须要30min以上的石灰以上的石灰新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料(2)建筑生石灰的技术标准建筑生石灰的技术标准（3）建筑生石灰粉的技术要求建筑生石灰粉的技术要求（4）建筑消生石灰粉的技术要求建筑消生石灰粉的技术要求新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.2.5 石灰的应用石灰的应用(1)用于建筑室内粉刷用于建筑室内粉刷(2)用于搅拌建筑砂浆用于搅拌建筑砂浆(3)配置三合土和灰土配置三合土和灰土(4)加固含水的软土地基加固含水的软土地基(5)生产硅酸盐制品生产硅酸
13、盐制品(6)磨制生石灰粉磨制生石灰粉(7)制造静态裂开剂和膨胀剂制造静态裂开剂和膨胀剂(8)碳化石灰板碳化石灰板新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料石灰建筑室内粉刷墙面纹理新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料三合土用作铺筑步道砖的垫层新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料复合硅酸盐板材新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料碳化石灰板碳化石灰板新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.3 水玻璃水玻璃3.3.1 水玻璃的原料与生产水玻璃的原料与生产水玻璃俗称泡花碱水玻璃俗称
14、泡花碱,是一种能溶于水的硅酸盐。它是由不同比例是一种能溶于水的硅酸盐。它是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成的气硬性胶凝材料的碱金属氧化物和二氧化硅组成的气硬性胶凝材料,呈无色或淡呈无色或淡黄黄,或灰白色透亮或灰白色透亮,或半透亮的粘稠液体。最常用的是硅酸钠水或半透亮的粘稠液体。最常用的是硅酸钠水玻璃玻璃(Na2OnSiO2)和硅酸钾水玻璃和硅酸钾水玻璃(K2OnSiO2)。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料生产水玻璃的方法有湿法和干法两种。湿法生产硅酸钠水玻璃时,将石英砂和苛性钠(NaOH)溶液在压蒸锅(2 3 个大气压)内用蒸气加热,并加以搅拌,使其干脆反应
15、而成液体水玻璃。干法生产是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀,在熔炉内于1 300 1 400 温度下熔化,生成固体水玻璃,然后在水中加热熔解成液体水玻璃。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料块状硅酸钠块状硅酸钠新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.3.2 水玻璃的凝合硬化水玻璃的凝合硬化液体水玻璃在空气中液体水玻璃在空气中,与二氧化碳发生反应与二氧化碳发生反应,生成无定形硅生成无定形硅酸胶体酸胶体,并渐渐干燥而硬化。并渐渐干燥而硬化。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.3.3 水玻璃的性质与应用水玻璃的性质与应用水玻璃
16、有良好的粘牢固力水玻璃有良好的粘牢固力,硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞硬化时析出的硅酸凝胶有堵塞毛细孔而防止液体渗透的作用。硬化后具有较高的粘结强毛细孔而防止液体渗透的作用。硬化后具有较高的粘结强度。度。水玻璃不燃烧水玻璃不燃烧,在高温下硅酸凝胶干燥快在高温下硅酸凝胶干燥快,形成二氧化硅形成二氧化硅空间网状骨架空间网状骨架,强度并不降低强度并不降低,甚至有所提高甚至有所提高,因此具有良好因此具有良好的耐热性能。的耐热性能。水玻璃具有高度的耐酸性能。由于硬化后的水玻璃的主水玻璃具有高度的耐酸性能。由于硬化后的水玻璃的主要成分为要成分为SiO2,在强氧化性酸中具有较高的稳定性。因此在强氧化性酸中具有较
17、高的稳定性。因此,它能抗拒大多数无机酸和有机酸的作用。它能抗拒大多数无机酸和有机酸的作用。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料(1)水玻璃的用途水玻璃的用途1)涂刷建筑材料表面涂刷建筑材料表面2)配置防水剂配置防水剂3)加固土壤加固土壤4)配置耐酸水泥、耐酸砂浆及耐酸混凝土配置耐酸水泥、耐酸砂浆及耐酸混凝土5)配置耐热砂浆和耐热混凝土配置耐热砂浆和耐热混凝土(2)水玻璃的运输与储存水玻璃的运输与储存新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料1)涂刷建筑材料表面涂刷建筑材料表面2)配置防水剂配置防水剂3)加固土壤加固土壤4)配置耐酸水泥、耐酸砂浆及耐
18、酸混凝土配置耐酸水泥、耐酸砂浆及耐酸混凝土5)配置耐热砂浆和耐热混凝土配置耐热砂浆和耐热混凝土新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.4 镁质胶凝材料镁质胶凝材料镁质胶凝材料（俗称菱苦土），又名苛性苦土、苦土粉，它的镁质胶凝材料（俗称菱苦土），又名苛性苦土、苦土粉，它的主要成分是氧化镁。以自然菱镁矿为原料，在主要成分是氧化镁。以自然菱镁矿为原料，在800850温度温度下煅烧而成，是一种细粉状的气硬性胶结材料。颜色有纯白，下煅烧而成，是一种细粉状的气硬性胶结材料。颜色有纯白，或灰白，或近淡黄色，簇新材料有闪烁玻璃光泽。或灰白，或近淡黄色，簇新材料有闪烁玻璃光泽。新疆高校
19、科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.4.1镁质胶凝材料的原料与生产镁质胶凝材料的原料与生产镁质胶凝材料的主要原料是自然菱镁矿（镁质胶凝材料的主要原料是自然菱镁矿（MgCO3），菱），菱镁矿经轻烧、粉磨制成氧化镁（镁矿经轻烧、粉磨制成氧化镁（MgO），或以海盐为原），或以海盐为原料，经干燥处理制成氯化镁（料，经干燥处理制成氯化镁（MgCl2）。）。碳酸镁经过煅烧，产生氧化镁和二氧化碳。碳酸镁经过煅烧，产生氧化镁和二氧化碳。轻烧氧化镁运输和储存时应避开受潮，也不行久存，以防轻烧氧化镁运输和储存时应避开受潮，也不行久存，以防其吸取空气中的水分成为氢氧化镁，再碳化成碳酸镁，失其吸
20、取空气中的水分成为氢氧化镁，再碳化成碳酸镁，失去化学活性。去化学活性。新疆高校科学技术学院第一章 土木工程材料的基本性质土木工程材料3.4.2 轻烧氧化镁的凝合硬化轻烧氧化镁的凝合硬化用水调拌轻烧氧化镁时，将生成氢氧化镁，浆体凝合很慢，用水调拌轻烧氧化镁时，将生成氢氧化镁，浆体凝合很慢，硬化后强度很低；但吸湿性大，耐水性差。硬化后强度很低；但吸湿性大，耐水性差。3.4.2 轻烧氧化镁的应用轻烧氧化镁的应用轻烧氧化镁与植物纤维能很好黏结，而且碱性较弱，不会轻烧氧化镁与植物纤维能很好黏结，而且碱性较弱，不会腐蚀纤维；常用来制造菱苦土木屑地面，木屑板和木丝板。腐蚀纤维；常用来制造菱苦土木屑地面，木屑板和木丝板。轻烧氧化镁属气硬性、胶凝材料，其制品一般不宜用于室轻烧氧化镁属气硬性、胶凝材料，其制品一般不宜用于室外及多水的地方。外及多水的地方。