教学课件 建筑材料 兰州资源环境职业技术学院 水利工程系 2013 情景二：无机胶凝材料 任务一：气硬性胶凝材料 任务二：水泥 工 作 任 务 任务一：水硬性胶凝材料 学习步骤 咨 询 决 策 计 划 实 施 检 查 评 价 咨 询 参 考 资 料 建筑材料中国 水利水电出版社； 建筑材料重庆大学出版社； 实用建筑材料试验手册 中国建筑工业出版社 咨 询 1.掌握气硬性胶凝材料（石灰、水玻璃、石膏）的定义、品种、分类及各种 材料的工程特性，工程应用和对工程的影响。 2.掌握水硬性胶凝材料（水泥）的概念、品种、分类，各种水泥的特性，工 程应用、工程特点，及水泥的运输与储存。 任务内容及要求 1.班级学生自由组合为10个学习小组，各学习小组自行选出组长； 2.组长召集组员利用课外时间认真熟悉实用建筑材料试验手册 、建筑材料相关规范等相关资料； 3.各小组讨论分析工程案例；并填写实训报告册； 4.对分析过程中的错误及不可行之处加以改正，并完善任务工单。 咨 询 相 关 知 识 石灰石灰 石膏石膏 水玻璃 咨 询 1.概况 某三层楼需建在软弱地基上 ，试找一种经济有效的 加固地基的方法。 工 程 资 料 咨 询 2、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。 工 程 资 料 咨 询 工 程 资 料 水玻璃表面处理 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。 煅烧石灰石 或白垩,内 含CaCO3 温度在温度在900900左右时左右时 温度过高时温度过高时 温度过低时温度过低时 正火石灰 欠火石灰 过火石灰 因煅烧温度过高使粘土杂质 融化并包裹石灰，从而延缓 石灰的熟化，导致已硬化的 砂浆产生鼓泡、崩裂等现象 碳酸钙没有完全 分解，降低了生 石灰的产量 如何解决它 的危害？ 一、石灰 咨询：相关知识 1、石灰的生产 建筑消石灰粉按MgO的含量分为 钙质消石灰粉(MgO含量小于4%)、 镁质消石灰粉(MgO含量在4%24%)和 白云石消石灰粉(MgO含量在24%30%)， 按其技术要求分为优等品、一等品和合格品。 根据规定，钙质生石灰和镁质生石灰各分为3个等级 ，各等级的质量要求见表3.3、表3.4。 2、石灰的分类 咨询：相关知识 表3.3 生石灰主要技术指标(JC/T 47992) 项目 钙质生石灰镁质生石灰 优等 品 一等 品 合格 品 优等 品 一等 品 合格 品 CaO+MgO含量(%，不 小于) 908580858075 未消化残渣含量(5mm 圆孔筛筛余)(%，不大 于) 5101551015 CO2(%，不大于)5796810 产浆量(L/kg，不小于 ） 2.82.32.02.82.32.0 表3.4 建筑石灰粉的技术要求(JC/T 48092) 项项目 钙质钙质钙质钙质 生石灰生石灰镁质镁质镁质镁质 生石灰生石灰 优优等 品 一等品 合格 品 优优等 品 一等 品 合格 品 CaO+MgO含量(%，不 小于） 858075807570 CO2含量(%，不大于 ） 791181012 细细细细 度度 0.90mm筛筛筛筛 余(% ，不大于） 0.20.51.50.20.51.5 0.125mm筛筛筛筛 余 (%，不大于） 7.012.018.07.012.018.0 水化过程中体积增 大1-2.5倍，迅速放 出大量热 3、生石灰的熟化 生石灰+水熟石灰 咨询：相关知识 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。 咨询：相关知识 熟化为石灰膏： 将生石灰放入水 中，注意水要过量 池中透明液体为氢氧 化钙饱和溶液，下部 沉淀即为熟石灰 生石灰要在水中放置两周以上，此过程 即为“陈伏”。在这段时间里生石灰会完 全和水反应，不会因含有过火石灰造成 熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象。 咨询：相关知识 将生石灰块淋水，使石灰充分熟化，又 不会过湿成团，此时得到的产品就是熟 石灰粉。 熟化为熟石灰粉： 咨询：相关知识 石灰浆体 氢氧化钙晶体 碳酸钙晶体 石灰凝胶体石灰碳化体 水孔隙 水分损失 碳化 4、石灰的硬化 n结晶作用 生石灰或熟石灰水成为Ca(OH)2浆体； 浆体中游离水的不断损失，导致Ca(OH)2结晶； 晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网硬化。 n碳化作用 Ca(OH)2与空气中的CO2气体反应，在表面形成CaCO3 膜层。 提高耐久性。 咨询：相关知识 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。 咨询：相关知识 可塑性好和保水性好 吸湿性好 凝结硬化慢 Ca(OH)2粒子表 面可以吸附水膜 5 5、石灰的特性、石灰的特性 生石灰可以用来 做干燥剂 咨询：相关知识 石灰硬化收缩产生的裂缝 石灰砂浆墙面因受潮而脱落 强度低 体积收缩大 耐水性差 咨询：相关知识 6. 石灰的应用 （1）石灰乳和石灰砂浆 A）石灰乳：将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀 释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚 刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳 可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤 灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化 现象。 B）石灰砂浆：是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为 砌筑砂浆和抹面砂浆。 咨询：相关知识 （2）石灰土（灰土）和三合土 如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二 灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰 或炉灰、级配碎石）等 石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土 或石灰与工业废料的混合料，加适量的水充分拌合后，经 碾压或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废 料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，适于在潮湿环境中使用。 咨询：相关知识 （3）灰砂砖和硅酸盐制品 石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌 , 经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强 度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质 材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度 。 如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。 咨询：相关知识 三合土用作铺筑步道砖的垫层 三 合 土 桩 灰 土 桩 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 咨询：相关知识 7、石灰的保存 （1 1）防潮；（与空气中的）防潮；（与空气中的COCO 2 2 发生反应）发生反应） （2 2）防火。（硬化时产生大量的热量）防火。（硬化时产生大量的热量） 咨询：相关知识 二、石膏 o 原料： 天然二水石膏； 天然无水石膏； 工业副产物磷石膏、氟石膏等。 o 生产工序： 原料(破碎) 脱水 磨细 o 生产(脱水)的工艺： 非密闭煅烧(干燥空气中)： 密闭蒸练(湿的水蒸气)： o 不同工艺得到不同组成的石膏胶凝材料 天然石膏矿纤维状晶体 咨询：相关知识 1、石膏的生产及分类 石膏的生产：原料在不同压力和温度下煅烧、脱水， 再经磨细而成。 CaSO42H2O 二水石膏 107170 0.13MPa 蒸压 125 加热、脱水 170360 400750 800 加热、脱水 建筑石膏 高强石膏 可溶性硬石膏 不溶性硬石膏 高温煅烧石膏 咨询：相关知识 名称特点 建筑石膏 白色粉末，晶体细小，需水量大；制品孔隙 率大，强度较低；便于生产成本低，应用最 广 高强石膏 白色粉末，晶粒粗大，需水量小；制品密实 度大，强度高；用于建筑抹灰，装饰品及石 膏板 可溶性硬石膏 需水量大，凝结快，强渡低；需陈化转变为 半水石膏后才可使用 不溶性石膏 死烧石膏；难溶于水，不可凝结凝结硬化； 掺入激发剂 可制成无水石膏水泥 高温煅烧石膏 高温下才稳定 咨询：相关知识 2、建筑石膏的凝结硬化 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。 石膏与水搅拌后发生如下反应： 咨询：相关知识 初凝：建筑石膏拌水后形成流动的可塑性胶凝体溶解于水中，很快形成饱 和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏，二水石膏胶体微粒 由于溶解度低将从溶液中析出，并促使半水石膏进一步溶解，直至半水 石膏全部转化为二水石膏。在这个过程中，浆体中的水分逐渐减少，浆 体失去流动性，可塑性也开始下降，称为石膏的初凝。 终凝：随着水分蒸发和水化的继续进行，浆体完全失去可塑性，这个过程 称为终凝。 1半水石膏；二水石膏胶体微粒；二水石膏晶体；交错的晶体 建筑石膏凝结硬化示意图 硬化：随着晶体颗粒不断长大、连生、交错，使浆体逐渐变硬产生强度 ，即为硬化。 咨询：相关知识 3、建筑石膏的技术要求及特性 建筑石膏的技术要求 外观：色白，密度为2.60 2.75 g/cm3,堆积密度 为8001100 kg/m3。 质量标准：建筑石膏按强 度、细度、凝结时间指 标分为优等品、一等品 和合格品三个等级。 石膏 咨询：相关知识 l产品标记：产品名称+抗折强度+标准号 建筑石膏的技术指标（GB 9776-88） 技术指标优等品一等品合格品 抗折强度 /MPa,不小于 2.52.11.8 抗压强度 /MPa,不小于 4.93.92.9 细度(0.2 mm 方孔筛筛 余/ ),不大于 5.010.015.0 凝结时间初凝时间 不早于6 min；终凝时间 不迟于30 min 抗折强度为2.5MPa的建筑石膏记为： 建筑石膏2.5 GB9776 例如例如 咨询：相关知识 4、建筑石膏的特性 l凝结硬化快 l硬化制品的孔隙率大，体积密度小，保温、吸 声性能好 l具有一定的调温调湿性 l凝固时体积微膨胀 l防火性好 l耐水性、抗冻性差 咨询：相关知识 5、 建筑石膏的应用 （1）室内抹灰及粉刷 建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，可用于室内抹 灰。这中抹灰墙面具有绝热，阻火，隔音，舒适， 美观等特点。抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷 尤其及贴墙纸。 建筑石膏加水调成石膏浆体，还可以掺如部分石灰 用于室内粉刷涂料。粉刷后的墙面光滑，细腻，洁 白美观 咨询：相关知识 （2）制作石膏制品 l建筑石膏制品的种类很多。如纸面石膏板、空心石膏板、 石膏砌块、装饰石膏板、石膏角线、灯圈、罗马柱等，主 要用于分室墙，内隔墙、吊顶及装饰。 l石膏制品质量轻，可锯、可刨、可钉，加工性能好，可连 续生产，生产效率高，有广阔的发展前途。 石膏立柱石膏吊顶 咨询：相关知识 三、水玻璃 1、水玻璃的产生 水玻璃俗称“泡花碱”，是由碱金属氧化物和二氧化硅 组合而成的能容易水的一种金属硅酸盐物质。 建筑工程中常用的水玻璃是硅酸钠的水溶液。其化学 式为： Na2OnSiO2 咨询：相关知识 生产水玻璃的反应式如下： nSiO2+ Na2CO3=Na2OnSiO2+CO2 n为水玻璃模数，即二氧化硅与氧化钠的摩尔比。 其溶解的难易程度与水玻璃模数n的大小有关。 N值越大，水玻璃的粘度越大，粘结能力越强,越难溶解，但 较易分解、硬化。 建筑工程中常用水玻璃的n值一般为2.5-2.8 之间。 咨询：相关知识 液体水玻璃常含杂质而呈青灰色，绿色 或微黄色，以无色透明的液体水玻璃为最好 。液体水玻璃可以与水按任意比例配合。使 用时仍然可以加水稀释。 咨询：相关