4 气硬性凝材料.docVIP

周次： 星期： 授课时间： 【课 题】4 气硬性胶凝材料 【教学目标】1. 了解石灰、石膏的分类，生产。 2．掌握石灰、石膏的硬化原理，性能及应用。 【教学重点】石灰、石膏的硬化原理、性能及应用。 【教学难点】石灰、石膏的硬化原理、性能及应用。 【教学方法】讲授 【时间分配】两课时 （1）复习导入：5分钟 （2）讲授新课：85分钟 （3）小结作业：10分钟 【作业布置】 【审 批】 【后 记】 【教学过程】 4.1 石膏 气硬性无机胶凝材料：只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料。 水硬性无机胶凝材料：不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料。 土木工程中常用的气硬性无机胶凝材料主要有：石膏、石灰、菱苦土和水玻璃。 4．1．1石膏胶凝材料的生产 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。 1、石膏的生产 建筑石膏 （ＣaSO4·1／2 H2O）， 也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏(CaSO4·2H2O)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： 建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅烧加热到107℃～170℃，可产生β型建筑石膏： （二水石膏） （β型半水石膏） 124℃条件下压蒸（1.3大气压）加热可产生α型建筑石膏： （二水石膏） （α型半水石膏） 4．1．2 建筑石膏的凝结硬化 (1)、水化 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。 建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为： 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。 (2)、硬化 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磨擦力和粘结力，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磨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。 石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。 4．1．3建筑石膏的技术要求 详见表4。1 4．1．4建筑石膏的特性 (1)、凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝时间不超过30min，这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等 (2)、孔隙率大，表观密度小，绝热、吸声性能好 （表观密度↓ 吸湿性↑ 强度↓ 抗冻性↓ 保温隔热↑） （为什么：理论用水量和实际用水量差距大→18.6﹪--60﹪～80﹪） 建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为800kg／ｍ3～1000 kg／ｍ3，抗压强度约为3Mpa～5ＭPa。 石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构， 使石膏具有呼吸水蒸气的功能。 (3)、凝结硬化时的膨胀性 （为什么：半水石膏→二水石膏) （怎么样：固定 模型） 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。 (4)、防火性好，但耐水性差 （为什么：孔隙率大，二水石膏→无水石膏） （怎么样：隔墙） 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