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1、宿遷職業(yè)技術(shù)學(xué)院 施工教研室 楊云,第二章 石灰、石膏、水玻璃,本章內(nèi)容,第一節(jié) 石膏 一、 石膏的生產(chǎn)及分類 二、 石膏的凝結(jié)硬化 三、 石膏的技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用 第二節(jié) 石灰 一、 石灰的生產(chǎn)與分類 二、 石灰的硬化三、 石灰的技術(shù)性質(zhì)和要求 四、 石灰的應(yīng)用 五、 石灰的儲存 第三節(jié) 水玻璃 一、水玻璃的生產(chǎn) 二、水玻璃的硬化 三、水玻璃的特征 四、水玻璃的應(yīng)用,教學(xué)目標(biāo),1、掌握膠凝材料的概念與分類； 2、了解石膏、石灰的原料及品種，掌握石膏、石灰的凝結(jié)、硬化過程及特性，了解建筑石膏、石灰的質(zhì)量要求及應(yīng)用； 3、了解水玻璃的組成、性能特點及應(yīng)用。,基本概念：什么是膠凝材料？,定義： 經(jīng)過
2、一系列物理、化學(xué)作用，能由漿體變成堅硬的固體，并能將散?；蚱?、塊狀材料膠結(jié)成整體的物質(zhì)。 特征： 嚴(yán)格意義上膠凝材料應(yīng)指漿體； 能在常溫下凝結(jié)硬化為固體； 有較強(qiáng)的膠結(jié)能力； 具有一定的使用性能。,有機(jī)膠凝材料,氣硬性膠凝材料,水硬性膠凝材料,,氣硬性膠凝材料關(guān)鍵：干燥狀態(tài)下，其硬化體才有較好的性能！ 水硬性膠凝材料關(guān)鍵：干燥或潮濕狀態(tài)下，其硬化體均有很好的性能！,第一節(jié) 石膏,石膏的礦物組成：CaSO4xH2O,X為結(jié)晶水H2O,x0，硬石膏 (無水石膏),x0.5 ，熟石膏(半水石膏、建筑石膏),x2，生石膏 (二水石膏),石膏膠凝材料(Gypsum binder )的組成： CaS
3、O4 0.5H2O或CaSO4 。,,一、石膏的生產(chǎn)及分類,石膏是晶體結(jié)構(gòu),二水石膏晶體形貌,半水石膏晶體形貌,石膏的生產(chǎn),原料： 天然二水石膏； 天然無水石膏； 工業(yè)副產(chǎn)物磷石膏、氟石膏等。 生產(chǎn)工序： 原料(破碎) 脫水 磨細(xì) 生產(chǎn)(脫水)的工藝： 非密閉煅燒(干燥空氣中)： 密閉蒸練(濕的水蒸氣)： 不同工藝得到不同組成的石膏膠凝材料,天然石膏礦纖維狀晶體,,生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品的組成,CaSO42H2O,120180C 干燥空氣,125180C 水蒸氣,,-CaSO40.5H2O（強(qiáng)度高）,-CaSO40.5H2O,-CaSO4()可溶,-CaSO4()可溶,200360C,200360C
4、,,,,,,,,400800C,400800C,CaSO4()不溶,,,,8001180C,,CaSO4()不溶CaO,,非密閉煅燒工藝及其產(chǎn)品組成,密閉蒸煉工藝及其產(chǎn)品組成,石膏生產(chǎn)流程圖,熟石膏,高強(qiáng)石膏,原料入口,產(chǎn) 品,廢氣排放,,二、建筑石膏的凝結(jié)硬化,凝結(jié)硬化過程中的水化反應(yīng)： CaSO4 0.5H2O 1.5H2O CaSO42H2OQ 即：石膏的水化反應(yīng)是由二水石膏制備半水石膏的逆反應(yīng) 凝結(jié)硬化機(jī)理“溶解沉淀理論” 溶解 沉淀 硬化,半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不斷溶解，生成Ca2+、SO42-離子的飽和溶液,半水石膏的
5、飽和溶液，對于二水石膏是過飽和溶液，后者不斷結(jié)晶沉淀。,二水石膏晶體不斷生長、連生、交錯，構(gòu)成晶體顆粒堆聚的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng),凝結(jié)硬化的物理化學(xué)過程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,石膏漿體,半水石膏顆粒 二水石膏晶體,,,,,,,,,,石膏膠體,石膏硬化體,水,,孔隙,,,,,,,水化初期：二水石膏晶體較少,隨著水化反應(yīng)進(jìn)行二水石膏晶體量,石膏硬化體中晶體堆積體,半水石膏在空氣中，也會吸收空氣中的水分子
6、水化成二水石膏晶體。,石膏顆粒表面分子首先水化,顆粒表面二水石膏晶體不斷增多,半水石膏全部水化成二水石膏,所以，石膏膠凝材料運(yùn)輸、儲存中，必須防潮、防水，以免失效！,建筑石膏粉,三、 建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用,1、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì) 外觀：色白，密度為2.602.75 g/cm3,堆積密度為8001000 kg/m3。 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：建筑石膏按強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時間指標(biāo)分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。,石膏,產(chǎn)品標(biāo)記：產(chǎn)品名稱+抗折強(qiáng)度+標(biāo)準(zhǔn)號,建筑石膏的技術(shù)指標(biāo)（GB 9776-88）,,某工人用建筑石膏粉拌水為一桶石膏漿，用以在光滑的天花板上直接粘貼，石膏飾條前后半小時完工。幾天后最后粘貼的
7、兩條石膏飾條突然墜落，請分析原因。,案例分析,翻書24頁思考分析,分析：,,建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時左右凝結(jié)，后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結(jié)性能差?？蓳饺刖從齽娱L凝結(jié)時間；或者分多次配制石膏漿，即配即用。在光滑的天花板上直接貼石膏條，粘貼難以牢固，宜對表面予以打刮，以利粘貼?；蛘?，在粘結(jié)的石膏漿中摻入部分粘結(jié)性強(qiáng)的粘結(jié)劑。,學(xué)會分析、思考和回答問題！,1. 石膏硬化體的表觀密度小，孔隙率大？ 答：半水石膏需加水6080，才能使?jié){體達(dá)到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6的水量；即，有4060多的水不能參與反應(yīng)，硬化后多余水分的揮發(fā)留下大量孔隙。,2、孔隙
8、率較大在應(yīng)用上，有哪些優(yōu)點和缺點？ 答：優(yōu)點保溫隔熱性、吸聲隔聲性好；質(zhì)輕?？勺鳛閴Π濉⑻旎ò?、墻面粉刷砂漿等。 缺點強(qiáng)度低、吸水率較大、耐水性差。不能用作結(jié)構(gòu)材料，不宜用于潮濕環(huán)境等。,3. 為什么石膏制品的耐水性差Why？ 答：石膏晶體是親水性很強(qiáng)的離子晶體，而且晶體內(nèi)有明顯的解理面，層間和晶體顆粒間是較弱的氫鍵結(jié)合，因此，水分子進(jìn)入，降低了晶體層間和顆粒間的相互作用力，導(dǎo)致強(qiáng)度下降；其軟化系數(shù)只有0.300.45； 另一方面，二水石膏在水中的溶解度較大，石膏制品長期在水中的強(qiáng)度將更低 。,學(xué)會分析、思考和回答問題！,4、如何改善石膏制品的耐水性 How? 答：降低孔隙率，
9、改善孔隙結(jié)構(gòu)，對毛細(xì)縫隙進(jìn)行憎水處理，以減小吸水率； 摻加其它礦物或有機(jī)物，以降低晶體水化物的溶解度，阻止水分子對晶體顆粒間的削弱作用。,二水石膏晶體解理面,5、為什么石膏制品的防火性好Why? 答：石膏制品的孔隙率大，隔熱性較好；二水石膏晶體含有兩個結(jié)晶水分子，在受熱后，二水石膏晶體脫去水分子，并蒸發(fā)吸收和帶走熱量；硫酸鈣分子的分解溫度很高，因此，在高溫下，主要發(fā)生脫水和燒結(jié)。,學(xué)會分析、思考和回答問題！,6、進(jìn)一步思考的問題: 警察在勘察犯罪野外現(xiàn)場時，用石膏翻版罪犯足印，其原理是什么？ 試驗證明石膏板有調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的功能，為什么？ 如何在土木工程建設(shè)中正確地使用或選用石膏，為什么
10、？,調(diào)濕作用,紅線條表示室內(nèi)濕度變化,藍(lán)線條表示室外濕度變化,,1.警察在勘察犯罪野外現(xiàn)場時,用石膏翻版罪犯足印,其原理是什么? 答：原理就是拓印原理。先用化學(xué)試劑噴灑在足跡上，使其表面硬化，再用石膏澆灌足跡這樣可以做模型。因石膏流動性好，凝結(jié)速度快；體積穩(wěn)定，其在凝結(jié)硬化過程中有微膨脹，這種微膨脹可使其硬化后表面光滑飽滿、尺寸準(zhǔn)確，形成的模型紋理清晰，重量又輕。 2.實驗證明石膏板有調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的功能，為什么？ 答：吸水性強(qiáng)：石膏是硫酸鈣水合物結(jié)晶。化學(xué)結(jié)構(gòu)中存在不穩(wěn)定的水分子。當(dāng)環(huán)境干燥的時候水分子會析出，當(dāng)環(huán)境潮濕的時候水分子會被吸收成石膏化學(xué)組成的一部分。從而起到調(diào)節(jié)濕度的作用。,3.
11、如何在土木工程建設(shè)中正確地使用或選用石膏，為什么？ 答：更重要的是把握建筑石膏的性質(zhì)，從而才能在土木工程建筑中石膏正確地使用或選用石膏。 （1）制備成石膏砂漿和粉刷石膏，其石膏硬化后表面堅硬、光滑細(xì)膩、不起灰，便于再裝飾，常用于室內(nèi)高級抹灰和粉刷。 （2）紙面石膏板具有重量輕、隔聲、隔熱、加工性能強(qiáng)、施工方法簡便的特點，適合用做建筑物的隔斷、墻面和吊頂?shù)取?（3）纖維石膏板綜合性能優(yōu)越，除具有紙面石膏板的優(yōu)點外，還具有很高的抗沖擊能力，而且其內(nèi)部黏結(jié)牢固，防火、防潮、保溫性能更好。主要用于內(nèi)墻板、吊頂板、地板墊層等。 （4）石膏空心條板具有重量輕、強(qiáng)度高、隔熱、隔聲、防水等性能，可鋸、可刨、可
12、鉆、施工簡便。與紙面石膏板相比，石膏用量少、不用紙和膠粘劑、不用龍骨，工藝設(shè)備簡單，所以比紙面石膏板造價低。石膏空心條板主要用于工業(yè)與民用建筑的內(nèi)隔墻，其墻面可做噴漿、涂料、貼瓷磚、貼壁紙等各種飾面。 （5）裝飾石膏板是以建筑石膏為主要原料，摻加少量纖維材料等制成的有多種圖案、花飾的板材，如石膏印花板、穿孔吊頂板、石膏浮雕吊頂板、紙面石膏飾面裝飾板等。它是一種新型的室內(nèi)裝飾材料，適用于中高檔裝飾，具有輕質(zhì)、防火、防潮、易加工、安裝簡單等特點。特別是新型樹脂仿型飾面防水石膏板板面覆以樹脂，飾面仿型花紋，其色調(diào)圖案逼真，新穎大方，板材強(qiáng)度高、耐污染、易清洗，可用于裝飾墻面，做護(hù)墻板及踢腳板等，是代
13、替天然石材和水磨石的理想材料。,2、建筑石膏的應(yīng)用,建筑石膏是一種很好的綠色建材！ 應(yīng)用中揚(yáng)長避短，正確應(yīng)用！ 建筑上的主要應(yīng)用有： 建筑石膏制品： 各種板材：墻板、天花板等 藝術(shù)裝飾品 粉刷石膏： 墻面粉刷 雕飾,各種墻板,德國一所教堂的外墻面雕飾,室內(nèi)墻面和天花板的雕飾,紙面石膏板的生產(chǎn)工藝流程,紙面石膏板生產(chǎn)線,,一、 石灰的生產(chǎn)與分類,工程中常用的石灰產(chǎn)品有磨細(xì)生石灰粉、消石灰粉和石灰膏。 將主要成分為碳酸鈣的天然巖石（石灰?guī)r、白堊等）煅燒，排除分解出的二氧化碳后，所得以CaO為主要成分的產(chǎn)品即為生石灰。,CaO含量低，質(zhì)量 等級低，利用率低,質(zhì)地密實，顏色較 深，消化緩慢，容 易造成
14、墻體開裂,第二節(jié) 石 灰,制備工藝與產(chǎn)品,石灰石,10001200C,磨細(xì),,生石 灰粉,生石灰,,,水噴淋,,消石 灰粉,,(水)化灰池,石灰乳,濃縮,,石灰膏,陳伏,煅燒溫度較低，時間較短時， 欠火石灰 煅燒溫度較高，時間較長時， 過火石灰,減輕或消除過火石灰的危害,根據(jù)成品加工方法不同分為：,各種石灰根據(jù)其種類、成分、細(xì)度等劃分為優(yōu)等品、一等品及合格品。,二、石灰的消化和硬化,1、消化（熟化）：生石灰（CaO）與水作用生成氫氧化鈣（熟石灰，又稱消石灰）的過程。生石灰的消化反應(yīng)如下： CaOH2O Ca(OH)264.9103J 石灰的消化過程會放出大量的熱，熟化時體積增大12.5倍。
15、 *過燒石灰消化速度慢，易引起墻面隆起、開裂，所以使用前需洗灰陳伏。,例如：單兵 干糧,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,石灰漿體,氫氧化鈣晶體 碳酸鈣晶體,,,,,,,石灰凝膠體,石灰碳化體,水,孔隙,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,水分損失,碳化,,,,,,,*2、石灰的硬化,結(jié)晶作用 生石灰或熟石灰水成為Ca(OH)2漿體； 漿體中游離水的不斷損失，導(dǎo)致Ca(OH)2結(jié)晶； 晶粒長大、交錯堆聚
16、成晶粒結(jié)構(gòu)網(wǎng)硬化。 碳化作用 Ca(OH)2與空氣中的CO2氣體反應(yīng)，在表面形成CaCO3膜層。 提高耐久性。,*例：在維修古建筑時，發(fā)現(xiàn)古建筑中石灰砂漿堅硬，強(qiáng)度較高，有人認(rèn)為是古代生產(chǎn)的石灰質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)代石灰，此觀點對否？為什么？,答：否。 因為碳化作用只限于表層，在長時間內(nèi)碳化過程充分，厚度增加，強(qiáng)度高。,可塑性和保水性好：可調(diào)成混合砂漿。 凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低。 耐水性差：不宜在潮濕的環(huán)境中使用，也不宜單獨用于建筑物基礎(chǔ)。 體積收縮大：不宜單獨使用，可摻入砂、各種纖維材料等減少收縮 。 吸濕性強(qiáng)：是傳統(tǒng)的干燥劑；儲存時注意防潮。,三、 石灰的技術(shù)性質(zhì)和要求,A,B,石灰抹面裂紋比較和分析,
17、案例分析,分析答案,分析：,在煅燒過程中，如果煅燒時間過長或溫度過高，將生成顏色較深、塊體致密的“過燒石灰”。過燒石灰水化極慢，當(dāng)石灰變硬后才開始熟化，產(chǎn)生體積膨脹，引起已變硬石灰體的隆起鼓包和開裂。為了消除過燒石灰的危害，保持石灰膏表面有水的情況下，在貯存池中放置一周以上，這一過程稱為陳伏。陳伏期間，石灰漿表面應(yīng)保持一層水，隔絕空氣，防止Ca(OH)2與CO2發(fā)生碳化反應(yīng)。石灰砂漿A為凸出放射性裂紋，這是由于石灰漿的陳伏時間不足，致使其中部分過燒石灰在石漿砂漿制作時尚未水化，導(dǎo)致在硬化的石灰砂漿中繼續(xù)水化成Ca(OH)2，產(chǎn)生體積膨脹，從而形成膨脹性裂紋。石灰砂漿B為網(wǎng)狀干縮性裂紋，是因石灰
18、砂漿在硬化過程中干燥收縮所致。尤其是水灰比過大，石灰過多，易產(chǎn)生此類裂紋。,四、 石灰的應(yīng)用,制作石灰乳涂料 石灰乳涂料可用于建筑室內(nèi)墻面和頂棚粉刷。 摻入少量佛青顏料，可使其呈純白色； 摻入107膠或少量水泥?；郀t礦渣(或粉煤灰)，可提高粉刷層的防水性； 摻入各種色彩的耐堿材料，可獲得更好的裝飾效果。 配制砂漿 石灰漿和消石灰粉可以單獨或與水泥一起配制成砂漿，前者稱石灰砂漿，后者稱混合砂漿，用于墻體的砌筑和抹面。 為了克服石灰漿收縮性大的缺點，配制時常要加入紙筋等纖維質(zhì)材料。,保水性好,拌制灰土和三合土： 消石灰粉與粘土的拌合物，稱為灰土，若再加入砂（或碎石、爐渣等），即成三合土?；?/p>
19、土和三合土在夯實或壓實下，密實度大大提高，而且在潮濕的環(huán)境中，粘土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化鋁與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，使粘土的抗?jié)B能力、抗壓強(qiáng)度、耐水性得到改善。三合土和灰土主要用于建筑物基礎(chǔ)、路面和地面的墊層。 生產(chǎn)硅酸鹽制品：如灰砂磚、粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、硅酸鹽砌塊等。 配制無熟料水泥,各類石灰的用途,總結(jié),,塊狀硅酸鈉,第三節(jié) 水玻璃 俗稱泡花堿，一種堿金屬硅酸鹽（硅酸鉀水玻璃、硅酸鈉水玻璃）。 通式：R2OnSiO2 n水玻璃模數(shù)。 一、水玻璃的生產(chǎn) 1.濕法 石英砂和氫氧化鈉水溶液在壓蒸鍋（0.20.3MPa）內(nèi)用蒸汽加熱溶解而制成。,,
20、2.干法 將石英砂和碳酸鈉磨細(xì)拌勻，在13001400溫度下熔融。 Na2CO3 + nSiO2 Na2OnSiO2+ CO2 熔融的水玻璃冷卻后在0.30.8 MPa的蒸壓釜內(nèi)加熱溶解成膠狀玻璃溶液，即液態(tài)水玻璃。,二、水玻璃的硬化 水玻璃吸收空氣中CO2形成無定型的二氧化硅凝膠，并逐漸干燥而硬化。 Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH2O 為加速硬化，摻促硬劑氟硅酸鈉（Na2SiF6）。 三、水玻璃的特性 良好的粘結(jié)力、耐熱、耐酸。,,四、水玻璃的應(yīng)用 1.涂刷建筑材料表面,提高密實性和抗風(fēng)化能力。 2.加固地基。 3.堵漏、搶修。 4.配制耐酸混凝土
21、和耐酸砂漿。,,1.石膏漿、石灰漿和水泥漿三種膠凝材料漿體硬化時收縮最大的是水泥漿。,課堂練習(xí),2.一般建筑石膏適用于室外。,3.石灰陳伏是為了消除過燒石灰的危害。,4.石膏漿體的水化、凝結(jié)和硬化實際上是碳化作用。,5.在水泥中，石膏加入的量越多越好。,否,是,否,是,是,否,否,是,否,是,1、下列不屬于低溫煅燒石膏的產(chǎn)品的是（ ）。 人造大理石板 建筑石膏 模型石膏 高強(qiáng)度石膏 2、對石灰的技術(shù)要求包括（ ）。 細(xì)度 未消化殘渣含量 CO2含量 產(chǎn)漿量 3、對石膏的技術(shù)要求主要不包括（ ）。 細(xì)度 強(qiáng)度 有效CaO、MgO含量 凝結(jié)時間 4、生產(chǎn)石膏的主要原料（ ） CaCO3 Ca（OH）2 CaSO42H2O CaO 5、生產(chǎn)石灰的主要原料是（ ） CaCO3 Ca（OH）2 CaSO42H2O CaO,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,A,B,C,D,,
《建筑裝飾材料》第二章 石灰、石膏、水玻璃
