第二章 气硬性的胶凝材料

第二章气硬性的胶凝材料第一节建筑石灰第二节建筑石膏第三节水玻璃第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院胶凝材料的定义胶凝材料是指在建筑材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料。胶凝材料的分类根据胶凝材料的化学组成，可将其分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。胶凝材料有机胶凝材料：沥青、各种树脂无机胶凝材料气硬性：石灰，石膏，水玻璃水硬性：各种水泥第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院一、石灰的生产１、煅烧生产石灰的原料主要是以碳酸钙为主的天然岩石，如石灰石、白垩等。将这些原料在高温下煅烧，碳酸钙将按下式分解成为生石灰，生石灰的主要成分为氧化钙。２、石灰石的分解温度约900℃，但为了加速分解过程，煅烧温度常提高至1000～1100ºC左右。在煅烧过程中，若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解，将生成“欠火石灰”。如果煅烧时间过长或温度过高，将生成颜色较深，块体致密的“过火石灰”。2C11009003COCaOCaCO第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院欠火石灰与过火石灰对石灰品质的影响与危害１、欠火石灰中含有未分解的碳酸钙内核，外部为正常煅烧的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不会带来危害。２、过火石灰结构致密，孔隙率小，体积密度大，并且晶粒粗大,表面常被熔融的粘土杂质形成的玻璃物质所包覆。因此过火石灰与水作用的速度很慢，这对石灰的使用极为不利。过石灰在使用以后，因吸收空气中的水蒸气而逐步熟化膨胀，使已硬化的砂浆或制品产生隆起、开裂等破坏现象。第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院二、石灰的熟化工地上使用生石灰前要进行熟化。熟化是指生石灰（氧化钙）与水作用生成Ca(OH)2（熟石灰，又称消石灰）的过程，又称石灰的消解或消化。生石灰的熟化注意问题：放热：石灰的熟化过程会放出大量的热，熟化时体积增大1～2.5倍。煅烧良好、氧化钙含量高的石灰熟化较快，放热量和体积增大也较多。陈伏：为了消除过火石灰的危害，石灰膏在使用之前应进行陈伏。陈伏是指石灰乳（或石灰膏）在储灰坑中放置14d以上的过程。过火石灰在这一期间将慢慢熟化。陈伏期间，石灰膏表面应保有一层水分，使其与空气隔绝，以免与空气中二氧化碳发生碳化反应。第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院三、石灰的硬化1、干燥结晶硬化过程石灰浆体在干燥过程中，游离水分蒸发，形成网状孔隙，这些滞留于孔隙中的自由水由于表面张力的作用而产生毛细管压力，使石灰粒子更紧密。且由于水分蒸发，使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。2、碳化过程Ca(OH)2与空气中的CO2和水反应，形成不溶于水的碳酸钙晶体，析出的水分则逐渐被蒸发。由于碳化作用主要发生在与空气接触的表层，且生成的CaCO3膜层较致密，阻碍了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分向外蒸发，因此硬化缓慢。第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院四、石灰的分类１、生石灰块：即由天然岩石原料煅烧而得到的产品,主要成分是CaO；２、生石灰粉：把块状生水灰磨细而得到的粉末材料，主要成分为CaO；３、熟石灰粉：将生石灰加适量的水熟化而得到的粉末，又称消石灰粉；Ca(OH)2；４、石灰膏：加多量的水（3－4倍的水）而得的浆体,主要成分为Ca(OH)2和水。第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院五、石灰的特点１、可塑性好：做涂料用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度，石灰乳中加入各种耐碱颜料，可形成彩色石灰乳；在水泥砂浆中掺入石灰膏，可使砂浆可塑性提高。２、硬化较慢、强度低：不能用于承重结构。３、硬化时体积收缩大：不宜单独使用。工程上常在其中掺入砂或各种纤维材料等减少收缩。４、耐水性差：不宜在潮湿的环境和室外工程中使用。５、石灰吸湿性强：做干燥剂。第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院六、石灰的应用1、石灰乳涂料和抹面：石灰乳通常采用石灰浆（膏）加入大量水调制成稀浆，用于要求不高的室内粉刷。石灰膏掺入麻刀或纸筋作为墙面抹面材料，也称之为黄灰，过去较常用。目前主要采用石灰膏与水泥、砂或直接与砂配制成混合砂浆或石灰砂浆抹面。2、石灰混合砂浆：石灰、水泥和砂按一定比例与水配制成混合砂浆，用于砌筑和抹面。3、石灰土和三合土：消石灰粉和粘土拌合后称为石灰土。石灰土中再加入砂和石屑、炉渣等即为三合土。广泛用于建筑物的基础和道路垫层。如石灰桩加固地基等。4、用于生产硅酸盐制品：硅酸盐制品主要包括粉煤灰混凝土、粉煤灰砖、硅酸盐砌块、灰砂砖、加气混凝土等等。硅酸盐制品主要以石英砂、粉煤灰、矿渣、炉渣等为原料。第二章气硬性的胶凝材料第一节石灰四川水利职业技术学院七、石灰的保存和运输１、运输时注意防雨防潮；应存放在密封、干燥的仓库中；２、不得与易燃、易爆及液体物品混运；３、存放不要超过１个月，最好随用随取。工程实例分析：某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰块可供选用。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。分析：该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂。因工期紧，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉。消石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，易于克服过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。第二章气硬性的胶凝材料第二节石膏四川水利职业技术学院一、建筑石膏的生产建筑石膏和高强石膏主要是由天然二水石膏在不同条件下生产而成的，其反应式为：第二章气硬性的胶凝材料第二节石膏四川水利职业技术学院二、建筑石膏的硬化建筑石膏与适量的水相混合，最初成为可塑的浆体，但很快就失去塑性并产生强度，并发展成为坚硬的固体。建筑石膏加水后，首先溶解于水，由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多，半水石膏的饱和溶液对于二水石膏就成了过饱和溶液。所以二水石膏以胶体大小微粒自水中析出，直到半水石膏全部耗尽。O2HCaSOOH23OH21CaSO24224第二章气硬性的胶凝材料第二节石膏四川水利职业技术学院三、建筑石膏的特性1、凝结硬化快：几分钟即可初凝，30分钟内终凝，使用时要加缓凝剂。2、硬化时体积微膨胀：表面光滑饱满，不开裂，能使制品造型棱角清晰，不加填充料也可单独使用。3、硬化后孔隙率较大：保温隔热及吸声性能好。4、耐水性差：不适宜使用于室外工程。5、防火性能良好：制品厚度越大，防火性能越好。6、塑性变形大：可以人为地砌抹成任意形状，施工方便。7、强度低：不能用作承重构件8、可加工性能好：可粘接、切割和铆固。第二章气硬性的胶凝材料第二节石膏四川水利职业技术学院四、建筑石膏的应用1、室内抹灰及粉刷：抹灰指的是以建筑石膏为胶凝材料，加入水和砂子配成石膏砂浆，作为内墙面抹平用。由于不耐水，故不宜在外墙使用。粉刷指的是建筑石膏加水和适量外加剂，调制成涂料，涂刷装修内墙面。2、建筑装饰制品：以杂质含量少的建筑石膏加入少量纤维增强材料和建筑胶水等制作成各种装饰制品。也可制成彩色制品。3、石膏板：这是土木工程中使用量最大的一类板材。包括石膏装饰板、空心石膏板、蜂窝板等，作为装饰吊顶、隔板或保温、隔声、防火等使用。4、其他用途：建筑石膏可作为生产某些硅酸盐制品时的增强剂，如粉煤灰砖、炉渣制品等；也可用作油漆或粘贴墙纸等的基层找平。第二章气硬性的胶凝材料第二节石膏四川水利职业技术学院五、建筑石膏的储存及运输１、注意防水防潮；２、储存期为３个月工程实例分析石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析原因。分析：其原因有两个方面，可有针对性地解决。建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配即用。在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。第二章气硬性的胶凝材料第三节水玻璃四川水利职业技术学院一、水玻璃的组成水玻璃俗称泡花碱，是由不同比例的碱金属和二氧化硅化合而成的一种可溶于水的硅酸盐。建筑工程中最常用的水玻璃是硅酸钠水玻璃（Na2O·nSiO2，简称钠水玻璃）和硅酸钾水玻璃（K2O·nSiO2，简称钾水玻璃）。二、水玻璃的硬化液体水玻璃会吸收空气中二氧化碳，发生如下反应：上述反应析出无定形二氧化硅凝胶，并逐渐干燥而硬化。这个过程进行很慢，为了加速硬化，常加入氟硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。32222222CONaOmHnSiOOmHCOnSiOONa第二章气硬性的胶凝材料第三节水玻璃四川水利职业技术学院三、水玻璃的性质１、粘结能力强：用水玻璃配制的混凝土抗压强度可达15～４0MPa。２、耐酸能力强：能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。３、不燃烧、耐高温：可用于配制水玻璃耐热混凝土和耐热砂浆。４、不耐水：单独使用不耐水，但与蓝矾、红矾、明矾和紫矾混合可制成四矾防水剂，与水泥混合可封堵漏洞和缝隙；加入氯化钙可用于土壤、地基的加固。５、不耐碱：硬化后水玻璃中的Na2O·nSiO2和SiO2可溶于碱。６、抗风化能力好：可用于配制内、外墙涂料，以水玻璃浸渍或涂刷砖、水泥混凝土、硅酸盐混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性等；水玻璃不能用于涂刷或浸渍石膏制品。７、隔热保温性好：烧制蛭石，炉芯。８、有毒性：注意安全第二章气硬性的胶凝材料第三节水玻璃四川水利职业技术学院工程实例分析某些建筑物的室内墙面装修过程中我们可以观察到，使用以水玻璃为成膜物质的腻子作为底层涂料，施工过程往往散落到铝合金窗上，造成了铝合金窗外表形成有损美观的斑迹。试分析原因。分析：一方面铝合金制品不耐酸碱，而另一方面水玻璃呈强碱性。当含碱涂料与铝合金接触时，引起铝合金窗表面发生腐蚀反应：从而使铝合金表面锈蚀而形成斑迹。OHNaAlO2NaOH2OAl2232