土木工程材料 教学课件 ppt 作者 程云虹 陈四利 主编 丛树民 副主编第2章 无机胶凝材料.ppt

2011-09 第二章 无机胶凝材料 土木工程材料中，凡是经过一系列物理、化学作用，能将散粒或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。 按化学组成分类：无机胶凝材料，有机胶凝材料。 按硬化条件：气硬性胶凝材料，水硬性胶凝材料。 一、气硬性胶凝材料 1.石灰 （1） 石灰的生产 生成石灰的主要原料是以碳酸钙为主要成分的天然岩石。 石灰石等原材料在适当温度下煅烧，碳酸钙分解，释放出CO2，得到以CaO为主要成分的生石灰。即 CaCO3→ CaO＋ CO2↑(900 -1000℃) 生石灰是一种白色或灰色块状物质，若将块状生石灰磨细，则可得到生石灰粉 。 因石灰原料中常含有一些碳酸镁成分，所以经煅烧生成的生石灰中，也相应含MgO的成分。 钙质石灰(MgO含量≤5%)，镁质石灰(MgO含量5%)。 欠火石灰。 过火石灰。 （2）石灰的熟化 熟化是指生石灰（CaO）与水作用消解为熟石灰或消石灰（其主要成分为Ca(OH)2）的过程，这个过程又称为石灰的消化。即 CaO＋ H2O→Ca(OH)2＋64.9×103J 石灰熟化为放热反应，熟化时体积增大1-2.5倍。 为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中“陈伏”两星期以上。 消石灰浆，消石灰粉。 （3）石灰的硬化 ① 结晶过程：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。 ② 碳化过程：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化作用，生成碳酸钙晶体，释放水分并蒸发。即 Ca(OH)2+CO2+ nH2O→CaCO3+（n+1）H2O （4）石灰的技术性质 ① 保水性和可塑性好 ② 硬化速度慢 ③ 硬化后强度低 ④ 耐水性差 ⑤ 硬化时体积收缩大 （5）石灰的技术标准 （6）石灰的应用 ① 制作石灰乳涂料 ② 配制砂浆 ③ 拌制石灰土和三合土 ④ 生成硅酸盐制品 （7）石灰的运输与贮存 石灰在储存和运输过程中，要防止受潮，防止碳化，并注意周围不要堆放易燃物，防止熟化时放热酿成火灾。 2.石膏 石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。 （1）石膏的生产 生产石膏胶凝材料的原料主要是天然石膏和化工石膏。 天然石膏有天然二水石膏（CaSO4·2H2O）和天然无水石膏（CaSO4），化工石膏是含CaSO4·2H2O或CaSO4·2H2O与CaSO4混合物的化工副产品。 生产石膏的主要工艺流程是破碎、加热与磨细。根据加热方式和煅烧温度不同，可生产出不同性质的石膏产品。 加热至107-170℃时，生成半水石膏(CaSO4·0.5H2O)，其反应式为： CaSO4·2H2O→ CaSO4·0.5H2O＋1.5H2O β型半水石膏称为建筑石膏。 将二水石膏置于0.13MPa、125℃过饱和蒸汽条件下的蒸压釜中蒸炼，得到的是α型半水石膏，称为高强石膏。 当加热温度为170～200℃时，得到可溶性硬石膏。 加热温度超过400℃时，得到不溶性硬石膏，或称死烧石膏。 当温度超过800℃时，得到煅烧石膏，或称过烧石膏。 （2）建筑石膏的水化、凝结和硬化 建筑石膏加水拌和，与水发生如下水化反应： CaSO4·0.5H2O＋ 1.5H2O → CaSO4·2H2O 随着水化反应的进行，浆体中的游离水分逐渐减少，二水石膏胶体微粒不断增加，浆体稠度逐渐增大，可塑性逐渐降低，此时称之为 “凝结”；水化反应继续进行，浆体继续变稠，胶体微粒逐渐凝聚成为晶体，晶体逐渐长大、共生并相互交错，使浆体产生强度，并不断增长，这个过程称为“硬化”。 （3）建筑石膏的技术性质 ① 凝结硬化快 ② 硬化时体积微膨胀 ③ 硬化后孔隙率较大 ④ 有一定的调温、调湿作用 ⑤ 防火性能良好 ⑥ 耐水性和抗冻性差 （5）建筑石膏的应用 ① 制备粉刷石膏 ② 制作各种石膏板材 ③ 装饰制品