建筑材料气硬性胶凝材料

4气硬性胶凝材料胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义能够通过自身的物理化学作用，从浆体变成坚硬的固体，并能把散粒材料或块状材料胶结成为一个整体的材料。胶凝材料的分类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”本章的重点将在第五章进行讲解如沥青、聚合物等二者有何区别气硬性胶凝材料加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，保持或发展其强度的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续发展其强度。通称为“水泥”。4.1石灰4.1.1石灰的原料及生产原材料生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。生产工艺——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。CaCO3==CaO+CO2MgCO3==MgO+CO2900℃700℃生石灰石灰吟明.于谦千锤万击出深山烈火焚烧若等闲粉身碎骨全不怕要留清白在人间煅烧温度过低、煅烧时间不足或料块过大，石灰中含有未烧透的内核。出浆量少、粘结力不足。煅烧温度过高、煅烧时间过长，易生成内部结构致密的过火石灰。水化作用十分缓慢，其中的细小颗粒可能在石灰浆硬化后才开始水化，产生体积膨胀，使已硬化的砂浆产生“崩裂、隆起”现象。如何解决它的危害？4.1.2石灰的熟化生石灰的熟化熟化的过程生石灰+水熟石灰熟化的方式淋灰——生石灰粉（消石灰粉）化灰——熟石灰膏熟化过程的特点放出大量的热；体积膨胀1.5～3.5倍。熟化过程的注意事项•熟石灰在使用前必须陈伏两周以上——消除过火石灰的危害，保证石灰完全熟化；•在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳化。MgO+H2O==Mg（OH）2CaO+H2O==Ca（OH）2+64.9kj4.1.3石灰的硬化石灰的品种石灰的硬化•干燥硬化和结晶硬化石灰浆的干燥使Ca（OH）2颗粒相互搭接，形成一定强度；Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度。•碳化硬化Ca（OH）2空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。石灰的品种•按石灰中的氧化镁含量的高低分•按成品的加工方法分：块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO≤5%MgO＞5%石灰岩生石灰块消石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅烧磨细加过量水进行陈伏加水稀释多用来拌制灰土和三合土使用时可以不进行陈伏用来拌制砌筑砂浆或抹面砂浆粉刷墙壁常用建筑石灰的品种4.1.4石灰的技术要求和技术标准石灰的质量等级建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO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P28表4-1、表4-2、表4-3。有效成分含量未消化残渣含量生石灰的技术要求欠火程度产浆量有效成分含量游离水含量熟石灰粉的技术要求体积安定性细度石灰的技术要求4.1.5石灰的应用与储存石灰的特性1.可塑性好；2.生石灰吸湿性强，保水性好；3.凝结硬化慢、强度低；4.硬化后体积收缩大，易开裂；5.耐水性差。Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜生石灰可以用来做干燥剂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；生产无熟料水泥。石灰硬化收缩产生的裂缝石灰的储存生石灰的吸水、吸湿性强，应防潮存放；生石灰储存时间不宜过长，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。熟石灰在使用前必须陈伏两周以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。4.2石膏4.2.1建筑石膏的原料及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，经过煅烧、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：CaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4ⅢCaSO4ⅡCaSO4Ⅰ107～170℃加热、脱水125℃0.13MPa蒸压锅170～360℃加热、脱水400～750℃800℃α型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏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。CaSO4·2H2O石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏(天然或化工副产品)在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。在不同的煅烧温度和压力下，得到的产品是不同的：OHOHCaSOOHCaSO224170~107242112121.建筑石膏01250.13MPa42422112122CCaSOHOCaSOHOHO，2.高强石膏β型半水石膏α型半水石膏型半水石膏的晶粒较粗，比表面积较小，因此需水量较小，加水硬化后，具有较高的密实度和强度，3小时的抗压强度即可达到9~24MPa，7天抗压强度可达15-40MPa，因此，将之称为高强石膏。一般用于高级抹灰，制作装饰制品、石膏板和模型等。β型半水石膏的晶体较细，因此需水量也比型半水石膏的需水量大，导致建筑石膏的孔隙率大，强度较低。在实际生产与工程中，建筑石膏的应用更广泛一些，如用于抹灰。4.2.2建筑石膏的水化硬化建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：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。干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行建筑石膏+水浆体凝结硬化OHCaSOOHOHCaSO242242211214.2.3技术性质及特性建筑石膏技术性质根据国标《建筑石膏》(GB9776-88)规定，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。具体指标见下表：技术指标名称优等品一等品合格品强度抗折强度≥2.52.11.8抗压强度≥4.93.92.9细度（0.2mm方孔筛筛余）≤5.010.015.0凝结时间初凝不小于6min，终凝不小于30min表中强度以2h强度为标准建筑石膏的特性凝结硬化快；凝结时体积产生微膨胀；孔隙率大，表观密度小，强度较低；有良好的保温隔热和吸声性；具有一定的调节温度和湿度性能；具有较好的防火性能，但耐火性差；耐水性差；良好的装饰性和可加工性。4.2.4建筑石膏的应用室内抹灰与粉刷生产建筑石膏制品(石膏板材、装饰件、雕塑等)生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中纸面石膏板纸面石膏板装饰石膏板吸声用穿孔石膏板石膏艺术制品4.3水玻璃水玻璃俗称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的一种能够溶解于水的碱金属硅酸盐材料(R2O·SiO2)。一、水玻璃的生产生产水玻璃的方法分为湿法和干法两种：湿法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热，直接反应生液体水玻璃。干法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于1300~1400˚C温度下熔化，按下式反应生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生成液体水玻璃。其反应式为：222232COnSiOONanSiOCONa二、水玻璃的硬化液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：Na2O•nSiO2+CO2+mH2O＝Na2CO3+nSiO2•mH20由于空气中CO2浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的12％～１５％。三、水玻璃的性质粘结力强。水玻璃硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。耐酸性好。硬化后的水玻璃，其主要成分是ＳiO2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。耐热性高。水玻璃不燃烧，硬化后形成ＳiO2空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。四、水玻璃的应用涂刷或浸渍材料；加固地基；修补裂缝、堵漏；配制防水砂浆和防水混凝土；配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；配制耐热砂浆和耐热混凝土。注意不能涂刷石膏制品表面，因反应生成体积膨胀的硫酸钠晶体水玻璃与氯化钙溶液交替灌入地基中，两者反应后析出硅酸胶体，起到胶结和填充土壤空隙的作用本章小结胶凝材料的定义和分类；石灰、石膏、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。（1）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。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，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。例3-1某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。解石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。例3-2既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。