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1、第二章气硬性胶凝材料第1页，本讲稿共39页胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。体的材料。胶凝材料的分类胶凝材料的分类如沥青、聚合物等胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等通称为“水 泥”第2页，本讲稿共39页无机胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝
2、材料。如石灰、石硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。通称为发展其强度。通称为“水泥水泥”。第3页，本讲稿共39页21 石 灰第4页，本讲稿共39页一、石灰的生产二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种三、石灰的技术性质四、石灰的应用五、石灰的储存21 石 灰第5页，本讲稿共39页一、石灰的生产原材料原材料 生产石灰的原材料包括天然
3、石灰石（石灰岩）生产石灰的原材料包括天然石灰石（石灰岩）和化工副产品。主要成分为和化工副产品。主要成分为CaCO3。生产工艺生产工艺煅烧煅烧 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。CaCO3 =CaO +CO2MgCO3=MgO+CO2900700生石灰第6页，本讲稿共39页二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种生石灰的熟化生石灰的熟化熟化的过程熟化的过程 生石灰生石灰+水水 熟石灰熟石灰(消石灰消石灰)熟化的方式熟化的方式淋淋 灰灰生石灰粉（消石灰粉）生石灰粉（消石灰粉）化化
4、 灰灰 熟石灰膏熟石灰膏熟化过程的特点熟化过程的特点放出大量的热；体积膨胀放出大量的热；体积膨胀12.5倍。倍。熟化过程的注意事项熟化过程的注意事项熟石灰在使用前必须陈伏熟石灰在使用前必须陈伏15d以上以上防止过火石灰的危害；防止过火石灰的危害；在化灰池表面保留一层水在化灰池表面保留一层水防止石灰碳化。防止石灰碳化。MgO+H2O=Mg（OH）2 CaO +H2O=Ca（OH）2 +64.83kj第7页，本讲稿共39页第8页，本讲稿共39页二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种石灰的硬化石灰的硬化Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强
5、度。高强度。Ca（OH）2与空气中的与空气中的CO2发生化学反应，形成发生化学反应，形成CaCO3使石使石灰的强度逐渐提高。灰的强度逐渐提高。石灰的品种石灰的品种按石灰中的氧化镁含量的高低分按石灰中的氧化镁含量的高低分按成品的加工方法分按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉(熟石灰粉熟石灰粉)、石灰膏、石灰膏、石灰乳等。石灰乳等。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO5%MgO5%第9页，本讲稿共39页三、石灰的技术性质石灰的质量等级石灰的质量等级 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效有效CaOMgO的含量，
6、可分为优等品、一等品和的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材合格品三个等级。具体指标见教材p49。石灰的特性石灰的特性1.可塑性好；可塑性好；2.生石灰吸湿性强，保水性好；生石灰吸湿性强，保水性好；3.凝结硬化慢、强度低凝结硬化慢、强度低；4.硬化后体积收缩大，易开裂；硬化后体积收缩大，易开裂；5.耐水性差耐水性差。第10页，本讲稿共39页四、石灰的应用配制石灰砂浆和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；生产硅酸盐制品：灰砂砖、蒸养粉煤灰砖、粉 煤灰砌块和板材；生产无熟料水泥：石灰矿渣水泥、石灰火山灰 质水泥等。第11页，本讲稿共39页五、石灰的储存生石灰储存时间不宜
7、过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。避免受潮：以防止生石灰吸收空气中的水分而自行熟化，然后与空气碳化而失去胶结能力。熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。第12页，本讲稿共39页22 石 膏第13页，本讲稿共39页22 石 膏一、石膏胶凝材料的生产二、建筑石膏的凝结硬化三、建筑石膏的等级与技术性质四、建筑石膏的应用第14页，本讲稿共39页一、石膏胶凝材料的生产 石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。经过煅烧
8、、脱水，再经磨细而成。在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下所示：在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下所示：二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加热、脱水125 0.13MPa蒸压锅170360加热、脱水400750800型建筑石膏型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在常温下不存在在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。第15页，本讲稿共39页二、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：C
9、aSO40.5H2O+1.5 H2O=CaSO42H2O建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下：建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。建筑石膏+水浆 体凝 结硬 化第16页，本讲稿共39页三、建筑石膏的等级与技术性质建筑石膏的质量等级建筑石膏的质量等级 建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：见
10、下表：技技术指指标名称名称优等品等品一等品一等品合格品合格品强度度抗折抗折强度度2.52.11.8抗抗压强度度4.93.92.9细度（度（0.2mm方孔方孔筛筛余余%）5.010.015.0凝凝结时间初凝不早于初凝不早于6min，终凝不凝不迟于于30min第17页，本讲稿共39页表观密度小，强度较低；凝结硬化快；孔隙率大，热导率小；凝结时体积产生微膨胀；吸湿性强，耐水性差；具有较好的防火性能。三、建筑石膏的等级与技术性质第18页，本讲稿共39页五、建筑石膏的应用室内抹灰与粉刷生产建筑石膏制品生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中第19页，本讲稿共39页第20页，本讲稿共39页23 水玻璃第21页，本讲
11、稿共39页水玻璃的生产Na2CO3+nSiO2 Na2OnSiO2+CO2固态水玻璃在0.60.8MPa蒸压锅内加热，溶解为无色、青绿色至棕色的粘稠液体，即液态水玻璃，为建筑工程所用。水玻璃模数n：模数大，黏度大，较难溶于水，但较易分解、模数大，黏度大，较难溶于水，但较易分解、硬化硬化23 水玻璃13001400第22页，本讲稿共39页23 水玻璃一、水玻璃的硬化和性质二、水玻璃的应用第23页，本讲稿共39页一、水玻璃的硬化和性质 水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。硅结合而成的。是一种能够溶解于水的
12、硅酸盐材料。水玻璃的硬化水玻璃的硬化 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH20 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%15%的促硬剂氟硅酸钠（有毒）。的促硬剂氟硅酸钠（有毒）。水玻璃的性质水玻璃的性质 1.粘结力强粘结力强 2.耐酸性好耐酸性好 3.耐热性好耐热性好第24页，本讲稿共39页二、水玻璃的应用涂刷或浸渍材料；加固地基；修补裂缝、堵漏；配制耐酸砂浆和耐酸混
13、凝土；配制耐热砂浆和耐热混凝土。第25页，本讲稿共39页24 镁质胶凝材料第26页，本讲稿共39页镁质胶凝材料菱苦土菱苦土的生产菱苦土的生产 镁质胶凝材料（氧化镁为主要成分）是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨镁质胶凝材料（氧化镁为主要成分）是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨细而制成。煅烧的菱苦土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。细而制成。煅烧的菱苦土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。菱苦土的水化硬化菱苦土的水化硬化 一般与一般与MgCl2溶液按一定比例混合，硬化快，强度高。但吸湿性强，溶液按一定比例混合，硬化快，强度高。但吸湿性强，耐水性差。形成的水化产物主要为氯氧化镁和氢氧化镁。耐水性差
14、。形成的水化产物主要为氯氧化镁和氢氧化镁。菱苦土的应用菱苦土的应用生产木屑地板、木丝板、刨花板等。生产木屑地板、木丝板、刨花板等。菱苦土板材用于机械包装材料，可以节约大量木材。菱苦土板材用于机械包装材料，可以节约大量木材。只能用于干燥状态下，而不能受潮、遇水或酸性介质侵蚀的部位。只能用于干燥状态下，而不能受潮、遇水或酸性介质侵蚀的部位。第27页，本讲稿共39页本章小结胶凝材料的定义和分类；胶凝材料的定义和分类；石灰、石膏、镁质胶凝材料、水玻璃都是气硬性胶凝材料，在石灰、石膏、镁质胶凝材料、水玻璃都是气硬性胶凝材料，在现代建筑中的应用是很常见的建筑材料。现代建筑中的应用是很常见的建筑材料。（1）
15、石灰品种很多，各种石灰产品都统称石灰。石灰的强度很低，主要）石灰品种很多，各种石灰产品都统称石灰。石灰的强度很低，主要来源于来源于Ca（OH）2的结晶和碳化。利用石灰的特性可将其用于拌制砂浆、配的结晶和碳化。利用石灰的特性可将其用于拌制砂浆、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸盐制品等。制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸盐制品等。（2）石膏的品种很多，不同品种的石膏，其生产条件不同，且性能及应用各异。）石膏的品种很多，不同品种的石膏，其生产条件不同，且性能及应用各异。建筑石膏是建筑工程中应用最多的一种石膏产品，建筑石膏凝结硬化速度很快，建筑石膏是建筑工程中应用最多的一种石膏产品，建筑石膏凝
16、结硬化速度很快，其技术性质要求主要表现在强度、细度、凝结时间三方面，利用它的特性可用其技术性质要求主要表现在强度、细度、凝结时间三方面，利用它的特性可用于建筑室内抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。于建筑室内抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。（3）简单了解镁质胶凝材料和水玻璃的特点与用途。）简单了解镁质胶凝材料和水玻璃的特点与用途。第28页，本讲稿共39页习题2第29页，本讲稿共39页一、填空题一、填空题1.胶凝材料按照化学成分分为（胶凝材料按照化学成分分为（）和（）和（）两类。）两类。无机胶凝材料按照硬化条件不同分为（无机胶凝材料按照硬化条件不同分为（）和（）和（）两类。两类。2.建筑石膏
17、的化学成分是（建筑石膏的化学成分是（），高强石膏的化学），高强石膏的化学成分为（成分为（），生石膏的化学成分为（），生石膏的化学成分为（）。）。答案：答案：1.有机胶凝材料有机胶凝材料、无机胶凝材料无机胶凝材料、气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料、水硬性胶水硬性胶凝材料凝材料 2.（-2CaSO4.H2O）（）（-2CaSO4.H2O）（）（CaSO4.2H2O）第30页，本讲稿共39页3.建建筑筑石石膏膏按按（）、（）、（）分分为为（）、（）和（）和（）三个质量等级。）三个质量等级。4.生生石石灰灰的的熟熟化化是是指指（）。熟熟化化过过程程的的特特点点：一一是是（），二是（），二是（）。）。答案：
18、答案：3.（细度细度）、（）、（强度强度）、（）、（凝结时间凝结时间）（）（优等品优等品）、（）、（一一等品等品）、（）、（合格品合格品）4.（CaO+H2O=Ca(OH)2）（体积剧烈膨胀体积剧烈膨胀）（）（放出大量热放出大量热）第31页，本讲稿共39页5.生生石石灰灰按按照照煅煅烧烧程程度度不不同同可可分分为为（）、（）和和（）；按按照照MgO含含量量不不同同分为（分为（）和（）和（）。）。6.石灰浆体的硬化过程，包含了（石灰浆体的硬化过程，包含了（）、（）、（）和（）和（）三个交错进行的过程。）三个交错进行的过程。答案：答案：5.（欠火石灰欠火石灰）、（）、（过火石灰过火石灰）、（）、（
19、正火石灰正火石灰）（钙质石灰钙质石灰）和（）和（镁质石灰镁质石灰）。）。6.（干燥干燥）、（）、（结晶结晶）、（）、（碳化碳化）第32页，本讲稿共39页7.石石灰灰按按成成品品加加工工方方法法不不同同分分为为（）、（）、（）、（）、（）、（）、（）五种。）五种。8.建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉按照其主要活建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉按照其主要活性指标（性指标（）的含量划分为（）的含量划分为（）、（）、（）和（）和（）三个质量等级。）三个质量等级。答案：答案：7.（块状生石灰块状生石灰）、（）、（生石灰粉生石灰粉）、（）、（消石灰粉消石灰粉）、（）、（石灰膏石灰膏）、（、（石
20、灰浆石灰浆）8.（CaO+MgO）、（）、（优等品优等品）、（）、（一等品一等品）、（）、（合格品合格品）第33页，本讲稿共39页9.水玻璃的特性是（水玻璃的特性是（）、（）、（）和（）和（）。）。10.水水玻玻璃璃的的凝凝结结硬硬化化较较慢慢，为为了了加加速速硬硬化化，需需要要加加入入（）作作为为促促硬硬剂剂，适适宜宜掺掺量量为为（）。）。答案：答案：9.（粘结力强粘结力强）、（）、（耐酸性好耐酸性好）、（）、（耐热性高耐热性高）10.（氟硅酸钠氟硅酸钠）、（）、（1215）。）。第34页，本讲稿共39页二、简述题 1.简述气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料的区别。简述气硬性胶凝材料和水硬性胶凝
21、材料的区别。2.建筑石膏与高强石膏的性能有何不同？建筑石膏与高强石膏的性能有何不同？答：答：建建筑筑石石膏膏晶晶体体较较细细，调调制制成成一一定定稠稠度度的的浆浆体体时时，需水量较大，因而强度较低；需水量较大，因而强度较低；高高强强石石膏膏晶晶粒粒粗粗大大，比比表表面面积积小小，需需水水量量少少，硬硬化后密实度大，强度高化后密实度大，强度高 第35页，本讲稿共39页3.建筑石膏的特性如何？用途如何？建筑石膏的特性如何？用途如何？4.生石灰在熟化时为什么需要陈伏两周以上？为什么在陈生石灰在熟化时为什么需要陈伏两周以上？为什么在陈伏时需在熟石灰表面保留一层水？伏时需在熟石灰表面保留一层水？答：因为
22、生石灰中含有一定量的过火石灰，过火石灰的结构答：因为生石灰中含有一定量的过火石灰，过火石灰的结构致密，熟化极慢，当这种未充分熟化的石灰抹灰后，会吸收致密，熟化极慢，当这种未充分熟化的石灰抹灰后，会吸收空气中的水分继续熟化，体积膨胀，致使墙面隆起、开裂，空气中的水分继续熟化，体积膨胀，致使墙面隆起、开裂，严重影响施工质量，为了消除这种危害，因此需要陈伏两周严重影响施工质量，为了消除这种危害，因此需要陈伏两周以上。以上。陈伏时表面保留一层水可防止石灰碳化。陈伏时表面保留一层水可防止石灰碳化。第36页，本讲稿共39页5.石灰的用途如何？在储存和保管时需要注意哪些方面？石灰的用途如何？在储存和保管时需
23、要注意哪些方面？答：用途：配制石灰砂浆和石灰乳；配制灰土和三合土；制作碳化答：用途：配制石灰砂浆和石灰乳；配制灰土和三合土；制作碳化石灰板；制作硅酸盐制品；配制无熟料水泥；作为干燥剂；作为静石灰板；制作硅酸盐制品；配制无熟料水泥；作为干燥剂；作为静态破碎剂。态破碎剂。储存生石灰要注意防水防潮，而且不宜久存，最好运到后储存生石灰要注意防水防潮，而且不宜久存，最好运到后即熟化为石灰浆，变储存期为陈伏期。另外要注意安全，即熟化为石灰浆，变储存期为陈伏期。另外要注意安全，将生石灰与可燃物分开保管，以免引起火灾。将生石灰与可燃物分开保管，以免引起火灾。第37页，本讲稿共39页补充：补充：静态破碎剂（又名
24、无声破碎剂，静态爆破剂，破石剂等），是静态破碎剂（又名无声破碎剂，静态爆破剂，破石剂等），是一种不使用炸药就能使岩石、混凝土破裂的粉状工程施工材料。一种不使用炸药就能使岩石、混凝土破裂的粉状工程施工材料。它的主要成份是生石灰它的主要成份是生石灰(即氧化钙即氧化钙)，还含有一些按一定比例掺入，还含有一些按一定比例掺入的化合物催化剂。的化合物催化剂。破碎的施工过程也非常简单破碎的施工过程也非常简单:对被破碎介质对被破碎介质,经过合理的破经过合理的破碎设计（孔径、孔距等的确定）及钻孔，将粉状破碎剂用碎设计（孔径、孔距等的确定）及钻孔，将粉状破碎剂用适量水调成流动状浆体，直接注入钻孔中。半小时或数小适量水调成流动状浆体，直接注入钻孔中。半小时或数小时（主要由水灰比来确定）后，介质时（主要由水灰比来确定）后，介质(岩石岩石拉伸强度为拉伸强度为510Mpa或混凝土或混凝土拉伸强度为拉伸强度为26Mpa）自行胀裂，）自行胀裂，破碎。破碎。第38页，本讲稿共39页6.水玻璃的用途如何？答：用途主要有：涂刷或浸渍材料；加固地基；修补裂缝、堵漏；配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；配制耐热砂浆和耐热混凝土等。第39页，本讲稿共39页