《土木工程材料》第4章无机胶凝材料.ppt

第 4 章 无机胶凝材料 本章提要 胶凝材料的基本概念。 胶凝材料凝结硬化机理及其影响因素是什么? 土木工程对胶凝材料有哪些性能要求？ 怎样正确选择和使用胶凝材料？ 本章重点：常用六大水泥的技术要求、性能特点并能合理选用； 本章难点：硅酸盐水泥的缓凝机理。 本 章 主 要 内 容 概述 4.1 气硬性胶凝材料 4.1.1石膏 4.1.2石灰 4.2 水硬性胶凝材料 4.2.1通用硅酸盐水泥 4.2.2其它品种水泥 案例分析 概述 基本概念 胶凝材料的分类 基本概念：什么是胶凝材料？ 定义： 经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。 特征： 严格意义上胶凝材料应指浆体； 能在常温下凝结硬化为固体； 有较强的胶结能力； 具有一定的使用性能。 胶凝材料的种类？ 按其化学组成： 有机胶凝材料：沥青、树脂等。 无机胶凝材料：水泥、石膏、石灰、磷酸钙、磷酸镁等。 按其硬化条件： 气硬性胶凝材料 石膏、石灰等； 水硬性胶凝材料 各种水泥等。 气硬性与水硬性胶凝材料的特点 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度； 关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！ 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。 关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！ 4.1 气硬性胶凝材料 4.1.1 石 膏 1．石膏胶凝材料的制备 2．建筑石膏的水化及硬化 3．建筑石膏的特性与技术要求 4．建筑石膏的应用 1．石膏胶凝材料的制备 石膏的矿物组成： CaSO4·xH2O 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。 生产工序： 原料(破碎) ? 脱水 ? 磨细 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)： 不同工艺得到不同组成和结构的石膏 生产工艺与产品的组成 2．建筑石膏的水化及硬化 凝结硬化过程中的水化反应： CaSO4· 0.5H2O ＋1.5H2O ? CaSO4·2H2O＋Q 即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应 凝结硬化机理——“溶解－沉淀理论” 溶解 沉淀 硬化 凝结硬化的物理化学过程 半水石膏颗粒 二水石膏晶体 半水石膏在空气中，也会吸收空气中的水分子水化成二水石膏晶体。 3．建筑石膏的特性与技术要求 （1）建筑石膏的特性 1）凝结硬化快。 2）凝结硬化时体积微膨胀。 3）孔隙率高、表观密度小、强度低。 4）保温隔热性和吸声性良好。 5）防火性能好。 6）具有一定的调温调湿性。 7）耐水性和抗冻性差。 （2）建筑石膏的技术要求 建筑石膏密度为2.6～2.75g/cm3，堆积密度为800～100kg/m3。 建筑石膏按其细度、凝结时间及强度指标分为三个等级，见表4－1。 4．建筑石膏的应用 （1）粉刷石膏 （2）石膏墙材 （3）石膏艺术制品 五、建筑石膏的应用 建筑石膏是一种很好的绿色建材！ 应用中扬长避短，正确应用！ 建筑上的主要应用有： 建筑石膏制品： 各种板材：墙板、天花板等 艺术装饰品 粉刷石膏： 墙面粉刷 雕饰 Summary 性质——石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分是?-半水石膏CaSO4?0.5H2O; 生产方法——建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏在120~180 ?C干燥下脱水制备； 凝结硬化机理——“溶解—沉淀”理论，即通过半水石膏在水中不断溶解，二水石膏不断结晶，晶体不断生长、相互交错与连生构成晶体网络结构而硬化； 性能——浆体需水量较大，凝结硬化快、凝结时有微膨胀、表观密度较小、孔隙率较大、强度低、耐水与抗冻性差、容易吸水和吸潮、导热系数低、隔热与吸声性好、耐火、对人体和环境无害。 应用——各种板材、粉刷砂浆、雕饰等。 进一步研究开发的课题 先进纤维石膏基复合材料 高强石膏及其制品 提高石膏及其制品的耐水性 学会辨证思考问题！ 学会分析和思考问题！ 2. 为什么石膏制品的耐水性差？ 答：二水石膏在水中的溶解度较大； 晶体颗粒间以化学键结合时，由于接触点缺陷多，溶解度更大。 晶体颗粒间以氢键结合时，由于石膏晶体是亲水性很强的离子晶体，因此，水分子进入，降低了颗粒间的相互作用力，导致强度下降； 其软化系数只有0.30~0.45； 学会分析和辩证思考问题！ 4、为什么石膏制品的防火性好，但耐火性差? 答：石膏制品的孔隙率