无机胶凝材料教学课件PPT.ppt
《无机胶凝材料教学课件PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《无机胶凝材料教学课件PPT.ppt(200页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第3章 无机胶凝材料,本章主要内容,3.1 胶凝材料概述 3.2 气硬性胶凝材料() 3.3 硅酸盐水泥() 3.4 掺混合材料的硅酸盐水泥 3.5 其他水泥 本章练习题,本章要求,掌握石膏、石灰及水玻璃等气硬性胶凝材料的硬化机理、性能及使用要点,熟悉其主要用途; 熟悉硅酸盐水泥的矿物组成,了解其硬化机理,熟练掌握几种通用硅酸盐水泥的性能特点、相应的检测方法及选用原则; 了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点。,胶凝材料(Cementitious Material, Binding Material),3.1 胶凝材料概述,凡是自身或与其他物质(如水等)混合后,经过一系列物理、化学作用,能
2、由浆体变成坚硬的固体,并且能将散粒材料(如砂、石等)或块状材料(如砖、石块等)胶结成整体,具有一定强度的物质,称为胶凝材料。,3.1.1 定义,无机胶凝材料 (矿物胶凝材料),3.1.2 胶凝材料的分类,有机胶凝材料 (沥青材料及树脂等),硬化条件,气硬性胶凝材料 只能在空气中硬化、保持或发展强度,如石膏、石灰等,水硬性胶凝材料 不仅能在空气中,而且能更好地在水中硬化,保持并发展其强度,如各种水泥,化学组成, 原料丰富,生产成本较低; 维护成本较低; 防火性好,耐久性较好,适应性强; 组合或复合其它材料的能力强; 可有效地利用废渣(如水泥、混凝土中使用混合材、掺合料)。,3.1.3 无机胶凝材
3、料的特点,(1) 粘土时代:,3.1.4 胶凝材料的发展简史,粘土时代石灰/石膏时代罗马砂浆(水泥)硅酸盐水泥,白灰面:是至今被发现的中国古代最早的胶凝材料。始于400010000年前的新石器时期。中国在仰韶文化时期(前5000前3000年),用“白灰面”涂抹山洞、地穴的地面和四壁,使其光滑和坚硬。它因呈白色粉末状而得名,由天然姜石磨细而成。姜石是黄土中的钙质结核(SiO2较多),,黄泥浆:前16世纪的商代,除继续用“白灰面”抹地外,开始采用黄泥浆砌筑土坯墙。战国时期(前403-前221)用草拌黄泥浆筑墙,还用它在土墙上衬砌墙面砖。,在中国建筑史上,“白灰面”很早被淘汰,而黄泥浆和草拌黄泥浆作
4、为胶凝材料则一直沿用到近代社会。,石灰+水:公元前7世纪的周朝出现石灰(大蛤的外壳烧制而成)。秦汉时期,砖石结构建筑占重要地位,促使石灰制造业迅速发展。用浆体(石灰+水)砌筑条石、砖墙和砖石拱以及粉刷墙面。汉代,石灰的应用很普遍。在秦、汉、明3个朝代中,石灰胶凝材料发展到较高水平,石灰被大量用于修建长城。,(2) 石灰/石膏时代:(火的使用),清代营造法原:石灰烧制工艺与其性能之间的关系,明代天工开物:石灰的生产方法,3.1.4 胶凝材料的发展简史,万 里 长 城,大约在公元前3000公元前2000年间,使用石灰、石膏作建筑胶凝材料建造了许多伟大的建筑物(Pyramid in Egypt)。如
5、,埃及古王国时期(公元前3000年左右)的大金字塔,是用石膏砂浆胶结石块和石板砌筑的。 公元前8世纪古希腊人就已使用石灰。罗马人用石灰砂浆作为墙体砌筑材料。 古希腊人和古罗马人利用火山灰掺入石灰中制作砂浆,用它砌筑的构筑物坚固耐久。这种胶凝材料曾延续使用了相当长的一段历史时期,直到罗马水泥和波特兰水泥问世,才逐渐被取代。,(2) 石灰/石膏时代:,3.1.4 胶凝材料的发展简史,古埃及金字塔,在欧洲大陆使用“罗马砂浆”的时候,遥远的东方中国也在使用与之类似的“三合土” 。,三合土:公元5世纪(南北朝),出现 “三合土”,由石灰、黏土和细砂组成。到明代,有“石灰+陶粉+碎石”组成的“三合土”;清
6、代,除“石灰+黏土+细砂”、“石灰+炉渣+砂子”组成的“三合土”。 “三合土”经夯实后不仅具有较高的强度,还有较好的防水性,在清代还用于夯筑水坝。,3.1.4 胶凝材料的发展简史,(2) 石灰/石膏时代:,古希腊人和罗马人发现石灰和磨细火山灰的混合料具有水硬性,不仅能提高强度,而且能御水的侵蚀。由此发明了“石灰-火山灰-砂子”三组分砂浆,称为“罗马砂浆” 。,清康熙乾隆年间,北京卢沟桥南北岸,用糯米汁拌“三合土”建筑河堤数里,使北京南郊从此免去水患之害。,石灰掺有机物的胶凝材料(中国古代):如“石灰-糯米”,“石灰-桐油”,“石灰-血料”,以及“石灰-糯米-明矾”等。另外,在使用“三合土”时,
7、掺入糯米和动物血等有机物。,3.1.4 胶凝材料的发展简史,(2) 石灰/石膏时代:,罗马水泥、天然水泥:到10世纪后半期,先后出现了用粘土质石灰石经煅烧后制成的水硬性石灰和罗马水泥。并在此基础上,发展到用天然泥灰岩(粘土含量20%-25%左右的石灰石)煅烧,磨细制得天然水泥。 硅酸盐水泥(波特兰水泥)的诞生:1824 年, 英国利兹(Leeds)城的泥水匠阿斯谱丁( Joseph Aspdin )发明“波特兰水泥”,获得了波特兰水泥的专利权。 糯米、红糖、植物粘液等都作为胶凝材料的有机掺加料而在建筑中使用过。,(3) 水泥时代:,3.1.4 胶凝材料的发展简史,3.2 气硬性胶凝材料,3.2
8、.1 制作石膏的原料种类,用于制造石膏胶凝材料的石膏有: 天然二水石膏 化工石膏 天然无水石膏,石膏, 天然二水石膏,生产石膏胶凝材料的主要原料。 纯净的天然二水石膏矿石(CaSO42H2O)呈无色透明或白色,但常含各种杂质而呈灰、褐、黄、红或黑等颜色。,3.2.1 制作石膏的原料种类, 化工石膏,指一些含有CaSO42H2O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(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。,3.2.2 石膏胶凝材料的种类,(1)建筑石膏(半水石膏),以半水石膏(-CaSO41/2H2O)为主要成分,不预加任何外加剂的粉状胶
9、结料,主要用于制作石膏建筑制品。,建筑石膏的凝结硬化过程,硬化后体积略膨胀(膨胀量0.5%1%),干燥时不开裂,可不加填充料而单独使用,同时有良好的防火性能; 调制成一定稠度浆体时,需水量较大,硬化后多孔性,表观密度小,导热性较差,晶体较细,因而强度较低; 很强吸湿性,耐水性及抗冻性较差,3.2.2 石膏胶凝材料的种类,(2)高强度石膏,二水石膏在0.13MPa、125的条件下蒸压,或置于某些盐溶液中沸煮,可获得晶粒较粗、较致密的型半水石膏(-CaSO41/2H2O),即为高强石膏。 高强石膏晶粒粗大,调制成浆体时需水量较小(建筑石膏的一半),因而其制品密实度和强度均较建筑石膏大。,适用于强度
10、较高的抹灰工程、制成石膏制品和石膏板等。,天然二水石膏在600800煅烧后得到不溶性无水石膏。加入适量催化剂,共同磨细制成气硬性胶凝材料无水石膏水泥。,(3)高温煅烧石膏(无水石膏水泥),无水石膏水泥具有较高强度,可用于配制建筑砂浆、保温混凝土、抹灰、制造石膏制品和石膏板等。,3.2.2 石膏胶凝材料的种类,3.2.3 建筑石膏的技术特性,(1) 水化作用快,凝结硬化快。 建筑石膏初凝仅5min,终凝2030min,一周后即完全硬化。 需加入缓凝剂:骨胶、皮胶、纸浆废液、硼砂等。,(2)硬化后孔隙率较大,强度较低。,3.2.3 建筑石膏的技术特性,硬化石膏结构,建筑石膏的强度指标,此外,建筑石
11、膏的技术要求还包括细度和凝结时间。,3.2.3 建筑石膏的技术特性,(3)硬化后具有保温隔热和吸声性能 (4)水化硬化时体积稍有膨胀 (5)石膏制品具有良好的防火性 (6)建筑石膏制品耐水性(软化系数0.20.3)、抗冻性差 (7)石膏制品有良好的可加工性 (8)石膏制品装饰性好,3.2.4 建筑石膏的应用,(1)制备石膏砂浆和粉刷石膏 (2)石膏板及装饰件,3.2.5 石膏装饰制品,1. 装饰石膏板 2. 纸面石膏板 3. 石膏空心条板 4. 纤维石膏板 5. 艺术装饰石膏制品,(1)原料 建筑石膏 少量玻璃纤维增强材料 聚乙烯醇外加剂 水,1. 装饰石膏板(GB9777-88),(2)生产
12、 搅拌注模成型硬化干燥,(3)装饰石膏板分类及代号,(4)主要品种及规格,根据功能不同分为: 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,(5)特点及应用,1. 装饰石膏板(GB9777-88),装饰性好; 性能优异; 加工性能好; 施工方便,工效高。,2. 纸面石膏板(GB9775-88),以建筑石膏为主要原料,掺入纤维及外加剂构成芯材,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得多。,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,特点: 质轻、抗弯强度高、防火、隔
13、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。,3. 嵌装式装饰石膏(GB9778-88),无护纸板,板材背面中间凹入而四周边加厚,并制有嵌装沟槽,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。,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,4. 艺术装饰石膏制品,品种有: 浮雕艺术石膏线角、线板、花角 浮雕艺术石膏灯圈 装饰石膏柱、石膏壁炉 石膏花饰,石膏角线,?观察与讨论,请观察下图建筑石膏
14、粉,并分析是否宜用此石膏粉作粘结或制作石膏制品。,建筑石膏粉易吸潮,影响使用时的凝结硬化性能,长期储存也会降低强度,因此,建筑石膏粉存贮时必须防潮,储存时间不宜过长,一般不超过3个月。,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。,石灰吟 于谦明 千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲; 粉骨碎身浑不怕,要留清白在人间。,3.2.6 石灰的生产,石灰,3.2.6 石灰的生产,1)原料:,以碳酸钙为主要成分的天然原料,如石灰岩(limestone)、白垩、白云质石灰岩、贝壳等,经煅烧而得的块状产品,称为生石灰(主要成分CaO)。,石灰岩,白云质石灰岩,白垩,贝壳,原料成分,3.2.
15、6 石灰的生产,2)生产工艺,生产设备:石灰窑(Lime kiln),土窑,节能型石灰立窑河北唐山丰南石源冶金炉料公司(2002.5, 480t/d),回转窑武钢乌龙泉矿(600t/d),气烧石灰竖窑唐山三丰集团4140m3(2003.10),为加快煅烧,煅烧温度常高达10001100,欠火石灰:温度太低或温度分布不均,CaCO3分解不完全; 过火石灰:温度太高,CaO结构致密,与水反应(水化)较慢; 正火石灰(Normally burnt lime):质轻色匀,密度3.2g/cm3,堆积表观密度8001000kg/m3,镁质石灰:MgO5%,熟化和硬化较慢,但强度较高,产浆量少 钙质石灰:M
16、gO5%,3.2.7 石灰的熟化(消解),1. 熟化特点: (1)放热量大:64.9kJ (2)体积膨胀:12.5倍,根据熟化时加水量的不同,熟石灰可呈粉状或浆状,2. 熟化方法 (1)消石灰粉法:理论加水量为CaO质量32%,实际70%左右。一般多在工厂中进行 (2)石灰浆(膏)法(lime emulsion),石灰熟化示意图,欠火石灰:含有的CaCO3硬块不能熟化,形成渣子 过火石灰:CaO结构紧密,且表面有玻璃状硬壳,熟化慢,用于建筑物时易引起裂缝或局部脱落现象(因浆体硬化后再继续熟化而产生膨胀) 。,3.2.7 石灰的熟化(消解),3. 陈伏 为消除过火石灰的危害,石灰浆应在消解坑中存
17、放2周以上,使未熟化的颗粒充分熟化。,注意:陈伏期间,石灰浆表面应覆盖一层水,以避免碳化,3.2.8 石灰的硬化,1. 硬化过程:,(2)碳化过程:,石灰浆的硬化是个缓慢的过程(由表及里),(1)结晶过程: 石灰浆失水(蒸发或被吸收),Ca(OH)2从饱和溶液中析晶,3.2.8 石灰的硬化,2. 硬化特点: (1)硬化收缩大,易产生收缩裂缝; (2)石灰硬化体孔隙率大、密实度小、强度低; (3)耐水性差。,3.2.4 石灰、熟石灰及石灰石之间的关系,石灰 (CaO),H2O,高温(900),CO2+H2O,熟石灰 (Ca(OH)2),石灰石 (CaCO3),3.2.9 石灰的性质与技术要求,(
18、1)石灰的性质,可塑性好; 硬化较慢,强度低; 硬化时体积收缩大;(掺入砂、纤维材料) 耐水性差; 石灰吸湿性强。,建筑石灰,建筑生石灰,建筑生石灰粉,建筑消石灰粉,3.2.9 石灰的性质与技术要求,(2)建筑石灰的技术要求,石灰产品标准 技术指标 建筑生石灰(JC/T479-92): CaO+MgO含量、未消化残渣含量、CO2、产浆量 建筑生石灰粉(JC/T480-92):CaO+MgO含量、CO2、细度 建筑消石灰粉(JC/T481-92): CaO+MgO含量、游离水、体积安定性、细度,根据其各项技术指标分为优等品、一等品及合格品。,表3-2 生石灰技术指标(JC/T 479-92),表
19、3-3 生石灰粉的技术指标(JC/T 480-92),表3-4 建筑消石灰粉的技术指标,3.2.10 石灰的应用,(1) 石灰乳涂料: (2) 配制砂浆: (3) 石灰土和三合土:生石灰+粘土:配制灰土或再加入砂子配制三合土; (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,也用于拌制灰土或三合土; (5) 磨细生石灰+纤维状填料或轻质骨料,经搅拌成型及人工碳化制作碳化石灰板隔墙板、天花板,表3-5 各类石灰的用途,问 题?,1. 过火石灰有什么危害?应如何消除? 答:过火石灰密度较大,且颗粒表面有玻璃釉状物包裹,水化消解很慢,在正常石灰水化硬化后再
20、吸湿水化,产生体积膨胀,影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈伏期,或过滤掉。 2.石灰硬化过程中,为什么容易开裂?使用时应如何避免? 答:石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发,体积显著收缩,因而容易导致开裂。在使用时,避免单独使用,可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。,水玻璃,(1)组成 俗称泡花碱,是由不同比例的碱金属氧化物和SiO2结合而成的一种可溶性硅酸盐。如钠水玻璃(Na2OnSiO2) 、钾水玻璃(K2OnSiO2) 。建筑上常用硅酸钠的水溶液,无色、青绿色或棕色粘稠液体。,(2)水玻璃硅酸盐模数(或水玻璃模数) 水玻璃中SiO2与Na2O的物质的量比值(分子数比值) 。 n值越大,水玻
21、璃中胶体组分愈多,粘性愈大,越难溶于水,但越容易分解硬化,黏结能力较强。 建筑中常用水玻璃模数n=2.53.5,(3)硬化 水玻璃在空气中吸收CO2,析出二氧化硅凝胶,并逐渐干燥脱水成为氧化硅而硬化。,空气中CO2浓度较低,为加速水玻璃的硬化,常加入氟硅酸钠(Na2SiF6)作为促硬剂(掺入量水玻璃质量12%-15%),以促使二氧化硅凝胶加速析出。,3.2.11 水玻璃,(4)性质 水玻璃黏结力强,抗渗性能好; 不燃烧,耐高温,耐热性好 ; 耐酸性好; 耐碱性和耐水性差。,3.2.11 水玻璃,(5)用途 在建筑工程中主要有以下几方面用途: 1)作为灌浆材料加固地基; 2)涂刷材料(砼、砖、石
22、及硅酸盐制品)表面,提高材料密实性和抗风化性; 3)与耐酸填料和骨料配制耐酸砂浆和耐酸混凝土; 4)配制耐热砂浆和耐热混凝土; 5)掺入砂浆或混凝土中,用于堵漏抢修等。,3.2.11 水玻璃,灌浆材料: 抗水分散、防止 管片上浮、抗渗、 微膨胀等性能,3.3 硅酸盐水泥,3.3 通用硅酸盐水泥的组成与技术要求,3.3.1 水泥概述 3.3.2 硅酸盐水泥的组成材料 3.3.3 硅酸盐水泥的水化和硬化 3.3.4 通用硅酸盐水泥的技术要求 3.3.5 水泥的腐蚀与防止,3.3.1 水泥概述,水泥,建筑工程中三大材料,钢材,木材,水泥:凡磨细成粉末状,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化
23、,又能在水中硬化,并能将砂、石等材料牢固胶结在一起的水硬性胶凝材料,通称为水泥。,(1) 水泥的定义,粘土时代石灰时代罗马砂浆(水泥)硅酸盐水泥,大约在公元前3000公元前2000年间,使用石灰、石膏作建筑胶凝材料建造了许多伟大的建筑物,如Pyramid in Egypt。,古罗马人发现石灰和磨细的火山灰具有水硬性,发明了“石灰-火山灰-砂子”三组分砂浆,称为“罗马砂浆” 。,1824 年, 英国利兹(Leeds)城的泥水匠阿斯谱丁( Joseph Aspdin )发明“波特兰水泥”,获得了波特兰水泥的专利权。,(2) 水泥的历史及发展现状,粘土时代:,白灰面:始于400010000年前的新石
24、器时期。中国在仰韶文化时期(前5000前3000年),用“白灰面”涂抹山洞、地穴的地面和四壁,使其光滑和坚硬。它因呈白色粉末而得名,由天然姜石磨细而成,是至今被发现的中国古代最早的胶凝材料。,黄泥浆:前16世纪的商代,除“白灰面” 外,开始采用黄泥浆砌筑土坯墙。战国时(前403-前221)用草拌黄泥浆筑墙、在土墙上衬砌墙面砖。,中国的建筑胶凝材料发展有着自己的漫长的历史过程:白灰面黄泥浆石灰三合土石灰掺有机物的胶凝材料。,(2) 水泥的历史及发展现状,石灰+水:公元前7世纪(周朝)出现石灰。秦汉时,砖石结构建筑占重要地位,石灰制造业迅速发展。用浆体(石灰+水)砌筑条石、砖墙和砖石拱以及粉刷墙面
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 无机 材料 教学 课件 PPT
链接地址:https://www.31doc.com/p-3836811.html