土木工程材料 第二章 气硬性胶凝材料

1第二章气硬性胶凝材料•本章提要：本章主要介绍石灰、石膏和水玻璃等气硬性胶凝材料的特性、技术性质要求和应用。通过学习本章要求了解这三种胶凝材料的特性和用途。•本章三节第一节石灰第二节石膏第三节水玻璃2胶凝材料的分类•胶凝材料：指在一定条件下，通过自身的一系列变化而把其它材料胶结成具有强度的整体的材料•分为：•（1）有机胶凝材料：以天然或人工合成的高分子化合物为基本组分。常用的有沥青、各种合成树脂。•（2）无机胶凝材料：以无机矿物为主要成为的胶凝材料。分为：•A、气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度，如石灰、石膏、水玻璃。•B、水硬性胶凝材料：不但能在空气中硬化，而且能更好的在水中硬化，并保持和发展其强度。如，水泥3第一节石灰•一、建筑石灰简介：（加热）CaCO3---------CO2+CaO石灰石生石灰（加水）---------------------Ca(OH)2熟石灰•过火石灰和欠或石灰：4•石灰的分类：根据成品的加工程度不同，分为：1、块状生石灰：CaO2、磨细生石灰：CaO细度：通过0.08mm方孔筛筛余量不大于15%筛余量：筛余质量/样品总质量*100%3、消石灰粉：熟石灰粉，Ca（OH）24、石灰膏：石灰浆，Ca（OH）2、H2O还可以按照氧化镁的含量不同分：镁质石灰＞5%钙质石灰≤5%5二、石灰的熟化和硬化•熟化：消解过程1、原理：（加水）CaO----------Ca(OH)2生石灰熟石灰2、石灰的使用要求：过火石灰---熟化时间长在砌筑和抹灰工程中，石灰必须充分熟化后才能使用陈伏---石灰浆在储灰坑中存放2周以上陈伏的作用---消除过火石灰在使用过程中的危害特点：反应迅速，放热量大，体积膨胀大1.5~2.06硬化硬化：是通过石灰浆体的干燥、结晶、碳化三个交错进行的作用形成结晶结构网的结果特点：体积收缩大。加水量60~80%石灰制品容易开裂7三、石灰的技术标准和特点•建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉的技术标准：8910•石灰的特点：1、可塑性和保水性好2、石灰熟化时放热量大，体积膨胀大3、硬化缓慢4、硬化时体积收缩大5、硬化后强度低6、耐水性差•磨细生石灰的特点：1、消除了过火石灰的危害2、提高了石灰的利用率3、需水量少，硬化后强度高4、硬化速度加快11石灰的裂纹12实例分析•一、上海某新村四幢六层楼1989年9～11月进行内外墙粉刷，1990年4月交付甲方使用。此后陆续发现内外墙粉刷层发生爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平方米。•二、石灰的选用某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。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13四、石灰的应用1、制作石灰乳涂料：由消石灰粉或石灰浆+粘合剂（10%的107胶）2、配制砂浆：抹面砂浆砌筑砂浆：石灰砂浆石灰水泥混合砂浆：保水性、和易性好3、配制灰土和三合土（消石灰粉和生石灰粉）灰土：石灰+粘土=1：2~4三合土：石灰+粘土+炉渣（或砂）=1：2：3或1：3：6经夯实用于：一般建筑物的基础普通路面和地面垫层144、生产硅酸盐制品：钙质材料硅质材料灰砂砖、粉煤灰砖粉煤灰砌块、硅酸盐砌块15第三节石膏•一、石膏的种类及转化：•二水石膏加热半水石膏•加水•0.10MP—β-半水石膏：晶粒较细，需水量大，强度低•0.13MP—α-半水石膏：晶粒较粗，需水量小，强度高16•二、建筑石膏的技术要求：17三、石膏的特性•1、凝结硬化快：初凝不早于6分钟，终凝不迟于30分钟•2、硬化时体积微膨胀。•3、硬化后孔隙率较大，表观密度和强度低。•4、隔声、吸音性能良好•5、防火性能好•6、具有一定的调湿调温性能•7、耐水性和抗冻性差•8、可加工性好18建筑石膏粉•石膏容易吸潮19硬化后的石膏20四、建筑石膏的应用：•建筑石膏的使用特点：1、凝结硬化快，搅拌浇注要迅速2、不收缩，使用时可不掺骨料3、避免用于高温高湿的环境•应用：制备粉刷石膏：面层、底层、保温层制作各种石膏板和装饰线条(见下页图片)21石膏装饰线条222324实例分析一•现象:某工人用建筑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。25•原因分析:①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。②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。26实例分析二•现象:•某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作装饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。请分析原因。27实例分析二•原因分析:•厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发霉。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用。欲提高其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其它含活性SiO2、Al2O3及CaO的材料。如粉煤灰、石灰。掺入有机防水剂亦可改善石膏制品的耐水性。28实例分析三•某工地需使用微膨胀水泥,但刚好缺此产品,请问可以采用哪些方法予以解决？•若有石膏，可多掺石膏粉于普通硅酸盐水泥中，水化可形成较多的钙矾石而产生微膨胀，加入量应作试验，且必须搅拌均匀。29第三节水玻璃•概念：是一种能溶于水的硅酸盐。1化学通式为：R2O*nSiO2n为水玻璃的模数2常见的水玻璃有硅酸钠水玻璃和硅酸钾水玻璃•水玻璃的反应：水玻璃+水+二氧化碳碳酸钠+无定形硅胶（nSiO2*mH2O）促硬剂：氟硅酸钠30•水玻璃的特性：1、具有良好的粘结性能：模数n越大，胶体组分越多，越难溶于水，粘结力越强。浓度越高，密度越大，粘结力越强。工程上常用n-2.6~2.8，1.3~1.4g/cm32、固体含量增多，冰点降低，性能变脆。13、耐高温。1200度。24、阻水。35、耐酸。31•水玻璃的应用：1、涂刷天然石材、粘土砖、混凝土和硅酸盐制品的表面，提高其密实性、抗水性和抗风化能力。12、配制耐酸浆体、耐酸砂浆、耐热耐酸混凝土。23、修补砖墙裂缝34、加固土壤45、配制成速凝防水剂。532实例分析一•水玻璃与铝合金窗表面的斑迹•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，应采取什么措施避免这类现象。33•原因分析:•①铝合金制品不耐酸碱；②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：Al2O3+2NaOH→2NaAlO2+H2O2Al+2H2O+2NaOH→2NaAlO2+3H2↑使铝合金表面锈蚀而形成斑迹。34•措施:①避免使用酸碱性比较大的涂料；②铝合金表面涂塑保护；③精心、文明施工。35实例分析二•现象:把水玻璃涂在粘土砖表面，可以提高抗风化能力；但涂在石膏制品表面则会使石膏制品破坏，请讨论其原因。•原因分析:水玻璃浸入粘土砖表面，可使材料更致密，提高风化能力；但浸入石膏制品，水玻璃与石膏反应生成硫酸钠晶体，在制品孔隙内产生体积膨胀，使石膏制品破坏。