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第五章气硬性胶凝材料胶凝材料(BindingMaterial,CementingMaterial)胶凝材料的分类气硬性胶凝材料：石灰、石膏等无机胶凝材料（矿物胶凝材料）水硬性胶凝材料：各种水泥有机胶凝材料（沥青材料及树脂等）胶凝材料的发展历史粘土时代：始于4000~10000年前的新石器时期其中发现天然姜石石膏、石灰时代：约在公元前2000~3000年开始石灰+火山灰：公元初石灰+人工烧粘土材料：水硬性石灰、罗马水泥及天然水泥：18世纪后半期硅酸盐水泥（波特兰水泥)的诞生：19世纪初期（1810~1825年）Joseph.Apsdin首先获得专利权：1824年糯米、红糖、植物粘液等都作为胶凝材料在建筑中使用过。第一节石灰（Lime）万里长城万里长城古埃及金字塔石灰吟于谦[明代]千锤万击出深山，烈火焚烧若等闲；粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间。一、生产工艺（建筑生石灰的生产）（一）原料（二）生产工艺原料：以碳酸钙为主的天然原料：石灰岩（limestone）、白垩、白云质石灰岩、贝壳等。原料：石灰石白云质石灰石白垩贝壳生产：石灰窑（Limekiln）900℃CaCO3CaO+CO2↑（块状生石灰）土窑立窑河北省唐山丰南石源冶金炉料公司2002年5月建成投产日产480吨的节能型石灰立窑回转窑武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑竖窑唐山三丰集团2003年10月建成投产4×140m3气烧石灰竖窑生石灰——CaO（QuickLime)正火（烧）石灰（Normallyburntlime）欠火（烧）石灰（Underburntlime）过火（烧）石灰(Verburntlime)镁质石灰(High-magnesiumlime)MgO5%、熟化和硬化较慢，但强度较高钙质石灰(Siliceouslime)MgO5%二、(生)石灰的熟化（消解）（Limeslaking）CaO+H2O——→Ca(OH)2+64.9KJ(熟石灰、消石灰)（LimeHydrate，Slakedlime）1.熟化特点（1）放热量大：（2）体积膨胀：1~2.5倍熟石灰（(slakedlime）—Ca(OH)22.熟化方法（1）消石灰粉法（2）石灰浆（膏）法（limeemulsion）石灰熟化示意图陈伏：石灰浆在储灰坑内陈伏2周以上。三、熟石灰的硬化（Hardening）1.硬化过程1）结晶过程：石灰浆：Ca(OH)2+H2O析晶蒸发(吸收)2）碳化过程Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O慢！石灰的技术性质1）硬化收缩大，易产生裂缝；2）硬化石灰石体的孔隙率大、密实度小、强度低；3）耐水性差。4）可塑性好，与砂浆混合砌砖。生熟石灰和石灰石的三角关系CaCO3碳酸鈣.石灰石Ca(OH)2氢氧化钙.熟石灰加高溫加CO2加水CaO氧化鈣.(生)石灰四、建筑石灰产品石灰产品技术指标《建筑生石灰》CaO+MgO含量、未消化残渣含量、CO2、产浆量（JC/T479-92）《建筑生石灰粉》CaO+MgO含量、CO2、细度（JC/T480-92)《建筑消石灰粉》CaO+MgO含量、游离水、体积安定性、细度（JC/T481-92）根据其各项技术指标分为优等品、一等品及合格品。生石灰技术指标(JC/T479-92)生石灰粉的技术指标(JC/T480-92)建筑消石灰粉按氧化镁含量的分类界限建筑消石灰粉的技术指标五、石灰的应用1.石灰乳涂料：2.配制砂浆：3.消石灰配制石灰土或三合土；4.磨细生石灰粉制作硅酸盐制品及无熟料水泥、灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等5.磨细生石灰制作碳化石灰板——做隔墙板、天花板磨细生石灰+纤维状填料或轻质骨料搅拌成型人工碳化各类石灰的用途讨论：请观察图中A、B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。石灰砂浆A石灰砂浆B石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，制使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。石灰砂浆B为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。尤其是水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。分析：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。第二节石膏石膏及石膏制品概况一、石膏的化学成分及分类二、建筑石膏的技术特性三、建筑石膏的等级四、石膏装饰制品石膏的种类⑴天然二水石膏化工石膏⑶天然无水石膏⑷建筑石膏（半水石膏）⑸高强石膏⑴天然二水石膏CaSO4·2H2O）矿石是生产石膏胶凝材料的主要原料，纯净的天然二水石膏矿石呈无色透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质而呈灰色，褐色，黄色，红色，黑色等颜色。⑵化工石膏化工石膏是指一些含有CaSO4·2H2O与CaSO4混合物的化工副产品及废渣，也可作为生产石膏的原料，例如磷石膏是制造磷酸时的废渣，此外还有盐石膏、硼石膏、黄石膏、钛石膏等。⑶天然无水石膏天然无水石膏（CaSO4）结晶紧密，结构比天然二水石膏致密，质地较硬，难溶于水，又称天然硬石膏。天然硬石膏密度为2.9～3.1g/cm3，一般作为生产水泥的原料。⑷建筑石膏（半水石膏）以β半水石膏（β-CaSO4·1/2H2O）为主要成分，不预加任何外加剂的粉状胶结料，主要用于制作石膏建筑制品。主要是由天然二水石膏在107～170℃的干燥条件下加热脱水而成的。二水石膏在温度为65～75℃时脱水，至107～170℃时生成β型半水石膏（β-CaSO4·1/2H2O），其反应式为：CaSO4·2H2O→β-CaSO4·1/2H2O＋3/2H2O建筑石膏晶体较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，因而强度较低。⑸高强石膏若将二水石膏置于具有0.13MPa、124℃的过饱和蒸汽条件下蒸压，或置于某些盐溶液中沸煮，可获得晶粒较粗、较致密的α型半水石膏（α-CaSO4·1/2H2O），这就是高强石膏。高强石膏晶粒粗大，调制成浆体时需水量较小，因而强度较高。二、建筑石膏的技术特性1.水化作用快，凝结硬化快。CaSO4.1/2H2O+3/2H2OCaSO4.2H2O建筑石膏初凝仅需5min，终凝20~30min，一周后即完全硬化。需要加缓凝剂：骨胶、皮胶、纸浆废液、硼砂等。建筑石膏凝结硬化示意图１——半水石膏；２——二水石膏胶体微粒；３——二水石膏晶体；４——交错的晶体二、建筑石膏的技术特性2.硬化后孔隙率较大，强度较低。建筑石膏的强度指标硬化石膏的结构3.硬化后具有保温隔热和吸声性能4.水化硬化时体积膨胀5.石膏制品具有良好的防火性6.石膏制品耐水性差7.石膏制品有良好的可加工性8.石膏制品装饰性好三、建筑石膏的等级建筑石膏按技术要求分为优等品、一等品和合格品三个等级。技术要求包括强度、细度和凝结时间.建筑石膏的标记顺序为：产品名称，抗折强度及标准号。如抗折强度为2.5MPa的建筑石膏标记为：建筑石膏2.5GB9776出厂检验项目包括细度、标准稠度用水量，强度及凝结时间四项。四、石膏装饰制品（一）装饰石膏板（二）纸面石膏板（三）石膏空心条板（四）纤维石膏板（五）艺术装饰石膏制品（一）装饰石膏板（GB9777-88）生产：——搅拌——注模成型——硬化——干燥建筑石膏少量玻璃纤维增强材料聚乙烯醇外加剂水1．分类、代号及形状规格装饰石膏板分类及代号1.分类、代号及形状规格正方形，棱边形状有直角形和倒角形两种，常用规格有四种：300×300×8（mm）；400×400×8（mm）500×500×10（mm）；600×600×10（mm）此外厚度还有9、11、12等规格。产品标记顺序：产品名称、板材分类代号、板材边长、标准号。如：装饰石膏板FK500GB9777。2．主要技术性能装饰石膏板的主要技术性能３．主要品种及规格根据功能不同，可以分为：普通装饰吸声石膏板高效防水装饰吸声石膏板吸声石膏板４．特点及应用（1）装饰性好；（2）性能优异；（3）加工性能好；（4）施工方便，工效高。（二）纸面石膏板（GB9775-88）以建筑石膏为主要原料，掺入纤维和外加剂构成芯材，并与护面纸牢固地结合在一起的建筑板材称为纸面石膏板。由于其两面贴以特制的厚纸护面，抗折强度高，挠度变形要比无护面纸的石膏板小的多。品种有：普通纸面石膏板、耐火纸面石膏板、耐水纸面石膏板、装饰吸声纸面石膏板1.规格及产品标记形状规格：普通纸面石膏板：根据棱边形状分为五种——矩形（代号PJ）、45°倒角形（PD）、楔形（PC）、半圆形（PB）、圆形（PY）耐火纸面石膏板：分别为：HJ、HD、HC、HB、HY尺寸规格：长度为1800、2100、2400、2700、3000、3300、3600毫米；宽度为900、1200毫米；厚度为9、12、15、18毫米产品标记顺序：产品名称、板材棱边形状代号、板宽×板厚、标准号如：普通纸面石膏板PC900×12GB9775装饰吸声纸面石膏板：正方形，常用尺寸有边长500mm和600mm两种，板厚有9mm和12mm两种。2.特点质轻、抗弯强度高、防火、隔热、隔声、抗震性能好，收缩率小、可调节室内湿度。普通纸面石膏板和耐火纸面石膏板幅宽平整，易于加工，劳动强度小，工效高。（三）嵌装式装饰石膏（GB9778-88）不带护纸板，板材背面中间凹入而四周边嘉后，并制有嵌装企口，板材正面为平面或者带有一定深度的浮雕花纹图案，也可穿以盲孔。1．形状规格正方形，棱边形状有直角形和45度倒角形。边长常用的有500mm和600mm两种，厚度分别为25mm、28mm以上。2．特点与应用特点：质轻、强度较高、吸声、防潮、防火、阻燃、不变形、可调节室内湿度。装饰性好，施工安装方便。可锯、刨、钉、粘贴。应用：室内顶棚装饰及某些部位的墙面装饰。（四）艺术装饰石膏制品1．浮雕艺术石膏线角、线板、花角2．浮雕艺术石膏灯圈3．装饰石膏柱、石膏壁炉4．石膏花饰观察与讨论（1）请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉作粘结或制作石膏制品。可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，对凝结硬化性能及强度均有影响，已不宜使用。由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉存贮时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超过三个月。分析：从图可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，对凝结硬化性能及强度均有影响，已不宜使用。由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉存贮时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超过三个月。第三节建筑胶粘剂建筑胶粘剂是具有良好的黏结性能，可以把两种材料牢固胶结的物质，主要用于非结构连接。胶粘剂又称粘合剂、粘结剂，是一种具有优良粘合性能的物质。它能在两种物体表面之间形成薄膜，使之粘结在一起，其形态通常为液态和膏状。常用的主要有聚乙烯醇、醋酸乙烯、过氯乙烯、氯丁橡胶、苯－丙乳液及环氧树脂等。随着技术的进步，胶粘剂由一般的胶粘特性向功能性胶种提高。胶粘剂的组成与分类胶粘剂一般多为有机合成材料，通常是由粘结料、固化剂、增塑剂、稀释剂及填充剂等原料经配制而成。胶粘剂粘结性能主要取决于粘结物质的特性。（1）粘结料粘结料也称粘结物质，是胶粘剂中的主要成分，它对胶粘剂的性能，如胶结强度、耐热性、韧性、耐介质性等起重要作用。胶粘剂中的粘结物质通常是由一种或几种高聚物混合而成，主要起粘结两种物件的作用。一般建筑工程中常用的粘结物质有热固性树脂、热塑性树脂、合成橡胶类等。胶粘剂的组成（2）固化剂固化剂是促使粘结料进行化学反应，加快胶粘剂固化产生胶结强度的一种物质，常用的有胺类或酸酐类固化剂等。（3）增塑剂增塑剂也称增韧剂，它主要是可以改善胶粘剂的韧性，提高胶结接头的抗剥离、抗冲击能力以及耐寒性等。常用的增塑剂主要有邻苯二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯等。（4）稀释