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山东建筑大学土木工程材料课件第2章气硬性胶凝材料

山东建筑大学土木工程材料课件第2章气硬 性胶凝材料
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本章教学目标
掌握:胶凝材料的定义、分类;建筑石灰、
石膏技术要求、性质
熟悉:石灰的、石膏的的熟化、硬化和应用
了解:石灰的生产、石灰的品种
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定义与分类
胶凝材料:指经过自身的物理化学作用后, 能够由浆体变成固体,并在变化过程中把一 些散粒材料或块状材料胶结成具有一定强度 的整体的材料。
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石灰 气硬性胶凝材料 石膏
无机胶凝材料 胶
水玻璃

水硬性胶凝材料:各种水泥

料 有机胶凝材料:沥青、树脂、橡胶等
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气硬性胶凝材料:只能在空气中凝结硬化, 保持并发展其强度的胶凝材料。
水硬性胶凝材料:既能在空气中硬化,又能 更好地在水中硬化,保持 并继续发展其强度的胶凝材料。
生石灰烧制过程中,往往由于石灰石原料的尺寸 过大或窑中温度不均匀等原因,生石灰中残留有未烧 透的的内核,这种石灰称为“欠火石灰”。
由于烧制的温度过高或时间过长,使得石灰表面
出现裂缝或玻璃状的外壳,体积收缩明显,颜色呈灰
黑色,这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常
被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆,熟化很慢。
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4).死烧石膏
当加热温度高于400℃时,石膏完全失水,成 为不溶性硬石膏(CaSO4Ⅱ)。此无水石膏就失 去了凝结硬化性能。但当加入激发剂混合磨细
后,又可恢复水化硬化能力,成为无水石膏水
泥。它可制作石膏灰浆、石膏板和其它石膏制 品。
5).高温煅烧石膏
温度高于800℃时,部分硬石膏分解出中CaO,
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(6)具有一定的调温调湿性
主要是因为其导热系数小、热容量大和孔隙率 大。
(7)耐水性和抗冻性差
主要是因为其孔隙率大、吸水性强。
(8)有良好的装饰性和可加工性
石膏表面光滑饱满,颜色洁白,质地细腻,具有良
好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善,硬度也较
低,所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可
磨细后的产品即为高温煅烧石膏。
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2.1.2 石膏的水化与硬化
建筑石膏与适量水拌合后,能形成可塑性良好的浆 体,随着石膏与水的反应,浆体的可塑性很快消失而发 生凝结,此后进一步产生和发展强度而硬化。
1.石膏的水化
Ca 41 2 S H 2 O O 1 1 2 H 2 O Ca 42 S H 2 O O
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2.2.2 石灰的水化与硬化
1、生石灰的熟化
工程上使用的石灰大都是熟石灰,有时需要使用 石灰膏,有时使用熟石灰粉。
C a O H 2 O C a ( O H ) 2 6 4 .9 k J
生石灰+水
熟石灰
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水化过程中体积增大1~2.5 倍,迅速放出大量热
2.1 石 膏
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石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物,当石膏 中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石 膏。
2.1.1 石膏的原料、生产及品种
1.石膏的原料
根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为:
(1)无水石膏(CaSO4):也称硬石膏,它 结晶紧密,质地较硬,是生产硬石膏水泥的原
料。
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多用来拌制灰 土和三合土
熟石灰粉
石灰岩 煅烧 生石灰块
磨细
粉刷墙壁
加过量水 进行陈伏
生石灰粉
使用时可以 不进行陈伏
石灰乳 加水稀释 石灰膏
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用来拌制砌筑砂 浆或抹面砂浆
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2.石灰的应用
➢ 配制石灰砂浆、石灰乳 ➢ 配制石灰土、三合土 ➢ 生产碳化石灰板 ➢ 加固含水的软土地基
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2、石灰的技术要求
有效成分含量
生石灰的技术要求未 欠消 火化 程残 度渣含量
见表2-2、2 -3(P15)
产浆量
有效成分含量 熟石灰粉的技术要求体 游积 离安 水定 含性 量
细度
见表2-4 (P15)
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2.2.4 石灰的应用
1、常用建筑石灰的品种
磨细生石灰粉 消石灰粉 石灰膏 石灰乳
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脱硫石膏
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2.石膏的生产与品种
1).建筑石膏
β型半水石膏
C4 a 2 H 2 S O O 1 0 ~ 1 7 7 0 C4 a 1 2 H S 2 O O 1 1 2 H 2 O
2).高强石膏
α型半水石膏
C a S O 4 2 H 2 O 1 2 5 0 C , 0 .1 3 M P a C a S O 4 1 2 H 2 O 1 1 2 H 2 O
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(2)凝结硬化时体积微膨胀
建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结 晶水后的结晶过程,其体积不仅不 会收缩,而且还稍有膨胀(0.2%~ 1.5%),这种膨胀不会对石膏造成 危害,还能使石膏的表面较为光滑 饱满,棱角清晰完整、避免了普通 材料干燥时的开裂。
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(3)硬化后孔隙率大,表观密度和强度 较低
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结晶和碳化两个过程同时进行,但极 为缓慢。碳化过程长时间只限于表面,结 晶过程主要在内部发生。
原因
空气中CO2含量稀薄,使碳化反应进展 缓慢,同时表面的石灰浆一旦硬化就形成 外壳,阻止了CO2的渗入,同时又使内部的 水分无法析出,影响硬化过程的进行。
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三合土用作铺筑步道砖的垫层

土 07.0桩2.2021
当石灰已经硬化后,过火石灰才开始熟化,并产生体
0积7.02膨.202涨1 ,引起隆起鼓包和开裂。
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2、石灰的硬化 包含结晶、碳化两个过程
结晶:石灰浆体在干燥过程中,游离水分蒸 发,使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。
碳化:
C a ( O H ) 2 C O 2 H 2 O C a C O 3 n 1 H 2 O
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(5)防火性好,但耐水性差
硬化后石膏的主要成分是二水石膏,当受 到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水, 并能在表面蒸发形成水蒸气幕,可有效地阻止 火势的蔓延,具有良好的防火效果。
由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘 结力,遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削 弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散,所以 建筑石膏硬化体的耐水性较差。
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2.1.4 建筑石膏的应用
(1) 石膏砂浆及粉刷石膏。 (2) 建筑石膏制品:石膏板、石膏砌块等:
如纸面石膏板、装饰石膏板、吸声用穿孔石 膏板。 (3) 制作石膏艺术制品建筑雕塑和模型。
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纸面石膏板
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装饰石膏板
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欠火石灰 正火石灰 过火石灰
氧化钙含量 高、表观密 度小,孔隙
率高。
如何解决它
的危害?
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在煅烧过程中,质量损失44%,体积损失 10~15%,所以生石灰是一种多孔状、比表面 积大,晶格畸变大的物质,水化活性非常大。
将煅烧成的块状生石灰经过不同的加工, 还可得到石灰的另外三种产品:
1)、生石灰粉 2)、消石灰粉 3)、石灰膏
此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉
淀的可逆反应,因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶
解度小得多,所以此反应总体表现为向右进行,二水
石膏以胶体微粒自水中析出。
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2.石膏的凝结硬化
干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行,随着二 水石膏沉淀的不断增加,就会产生结晶,结晶体的不 断生成和长大,晶体颗粒之间便产生了摩擦力和粘结 力,造成浆体的塑性开始下降,这一现象称为石膏的 初凝;而后随着晶体颗粒间摩擦力和粘结力的增大, 浆体的塑性很快下降,直至消失,这种现象为石膏的 终凝。
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吸声用穿孔石膏板
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吸声用穿孔石膏板
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石膏艺术制品
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石膏艺术制品
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2.2 石 灰
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大型石灰窑
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小石灰窑
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生石灰
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(2)天然石膏(CaSO4·2H2O):也称生石膏或 二水石膏,大部分天然石膏矿为生石膏,是生产 建筑石膏的主要原料。
(3)建筑石膏 (CaSO4·1/2 H2O) 也称熟石膏 或半水石膏。它是由生石膏加工而成的,根据其 内部结构不同可分为α型半水石膏和β型半水石膏。
(4)化工石膏:指含有CaSO4·2H2O成分的化学 工业副产品。
2.2.3 石灰的性质
1.石灰的特性
a、可塑性好和保水性好
Ca(OH)2粒子表 面可以吸附水膜
b、水化时水化热大,体积增大
c 、吸湿性好 d 、凝结硬化慢
生石灰可以用来 做干燥剂
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e、强度低 f 、体积收缩大 g、耐水性差
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石灰硬化收缩产生的裂缝 石灰砂浆墙面因受潮而脱落
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