《建筑材料》教案(第三章)

1、 建筑材料第三章 无机气硬性胶凝材料建筑工程系主讲教师： 李棱雪第三章 无机气硬性胶凝材料 3.1 石膏 本节的学习目标 1）了解石膏的原料、生产及品 种。 2）掌握石膏的水化、凝结与硬 化机理。 3）重点掌握石膏的特性及建筑 石膏板的应用。胶凝材料：能通过物理化学作用将散粒材料或块状 材料胶结成为一个整体，并产生强度的材料。气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，保持并发 展其强度的材料。水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好 的在水中硬化，保持并发展其强度的材料。无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）有机胶凝材料（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）（沥青、树脂） 按凝结硬化条件分类 气硬性胶凝材料只在空气中硬化（石灰、石膏） 水硬性胶凝材料空气、水中皆可硬化 （水泥） 石膏的存在形式天然二水石膏化工石膏天然无水石膏建筑石膏高强石膏CaSO4H2OCaSO4H2O与CaSO4混合废 渣CaSO4H2O，硬-CaSO41/2H2O-CaSO41/2H2O3.1 石膏 3.1.1、石膏的原料、生产及品种 建筑石膏：以以 为主要成分，不预加任何外加剂的粉状为主要成分，不预加任何外加剂

2、的粉状 胶凝材料胶凝材料。 建筑石膏建筑石膏 3.1.2、建筑石膏的凝结与硬化 水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的 过程。 由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（ 约四倍），所以二水石膏处于过饱和状态 ，不断从溶液中析晶，水解反应不断右移 ，直至半水石膏全部转变成二水石膏。 凝结：可塑性浆体失去可塑性，开始产生强凝结：可塑性浆体失去可塑性，开始产生强 度的过程。度的过程。生成二水石膏用水生成二水石膏用水吸附水吸附水水分蒸发水分蒸发溶液中溶液中 的自由水的自由水浆体变稠浆体变稠摩擦力摩擦力 粘结力粘结力失去可塑性失去可塑性 硬化：失去可塑性浆体强度增加的过程。硬化：失去可塑性浆体强度增加的过程。 石膏晶体数量增加，晶体长大，彼此连生，石膏晶体数量增加，晶体长大，彼此连生， 相互交错，形成结晶网，产生强度。相互交错，形成结晶网，产生强度。 以上三个过程是相互交错，连续进行的。以上三个过程是相互交错，连续进行的。 该反应过程见下图建筑石膏凝结硬化示意图 所示。 石膏的凝结和硬化 3.1.3、建筑石膏的特性、质量要求及应用 1.建筑石膏的特性 1）.凝结硬化快 建筑石膏加水拌和后的浆体初凝时间

3、不小于6min，终 凝时间不早于30min，一星期左右完全硬化。常用的缓凝 剂是动物胶、亚硫酸盐、酒精废液，也可以用硼砂、柠檬 酸等。但会使石膏制品强度有所下降。 2）.微膨胀性 石灰和水泥等胶凝材料硬化时往往产生收缩，而建筑石 膏却略有膨胀（膨胀率为0.050.15）,这使石膏制 品表面光滑饱满、棱角清晰，干燥时不开裂。 3）.硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低 建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，加 入的水量往往比水化所需的水分多。理论需水量为18.6。而实际加水量约为6080。石膏 凝结后，多余水分蒸发，在石膏硬化体内留下大量孔隙（孔隙率高达5060），故表观密度 小，强度低。 4）.隔热、吸声性良好 石膏硬化体孔隙率高，且均为微细的毛细孔， 故导热系数小一般为0.1210.205 W/(m) ，具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，尤其 是表面微孔使声音传导或反射的能力也显著下降，从而具有较强的吸声能力。 5）.防火性能良好 遇火时，石膏硬化后的主要成分二水石膏中的结晶水蒸发 同时吸收热量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延 。虽然可以防火，但耐火性差。 6）.具有一定的

4、调温调湿性 建筑石膏的热容量大、吸湿性强，故能对室内温度和湿度 起到一定的调节作用。 7）.耐水性和抗冻性差 建筑石膏吸湿、吸水性大，故在潮湿环境中，建筑石膏晶 体粒子间粘合力会被削弱，在水中还会使二水石膏溶解而引 起溃散，故耐水性差。另外，建筑石膏中的水分受冻结冰后 会产生崩裂，故抗冻性差。 8）.加工性能好 石膏制品可锯，可刨，可钉，可打眼，具有良好的可加工 性能。2.建筑石膏的质量要求 建筑石膏按细度、强度和凝结时间分为三 级。技技 术术术术 指指 标标标标 优优优优等等 品品 一等一等 品品 一一 等等 品品 抗折抗折强强度，度，MPaMPa，不不 小于小于 2.5 2.5 2.1 2.1 1.8 1.8 抗抗压压压压强强度，度，MPaMPa，不不 小于小于 4.9 4.9 3.9 3.9 2.9 2.9 细细细细度，度，0.2mm0.2mm孔孔筛筛筛筛余余 量，不大于量，不大于 5.0 5.0 10.0 10.0 15.0 15.0 凝凝 结结结结 时时时时 间间间间 初凝初凝时间时间时间时间 不早于不早于6min6min ，终终终终凝凝时间时间时间时间 不不迟迟迟迟于于 3

5、0min30min3.3.建筑石膏的应用建筑石膏的应用 1 1、室内抹灰和粉刷、室内抹灰和粉刷 2 2、石膏制品：、石膏制品： 石膏板石膏板 小型石膏砌块小型石膏砌块 中型石膏（砌块）条中型石膏（砌块）条 块块 装饰面板装饰面板 隔声板隔声板工程实例分析 1. 石膏饰条粘贴失效 某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏 浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴 ，石膏饰条前后半小时完工。几天后 最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落， 请分析原因。其原因有两个方面，可有针对性地解决。 建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时 左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝 ，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间 ；或者分多次配制石膏浆，即配即用。在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴 难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或 者，在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘 结剂。3.2石灰 本节的学习目标 1）了解建筑石灰的化学组成及生产工 艺。 2）理解石灰的凝结硬化机理。掌握石 灰硬化的两部分。 3）重点掌握石灰的特性及应用。3.2 石 灰3.2.1 石灰的原料和生产1.原料以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等) 富

6、含CaCO3 部分MgCO32.煅烧欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑） 过火石灰可以使用，但应陈伏半个月，因为粘土 杂质熔融、填充或包裹石灰表面密实度高 石灰消解慢 CaCO3 CaO 8001000 CO2 MgCO3 MgO 注意！3. 石灰分类2.按石灰的存在形式分类v 块状生石灰 煅烧直接获得v 生石灰粉 块状生石灰磨细v 消石灰粉 生石灰消解v 石灰膏/乳 生石灰+过量水钙质石灰（MgO5）镁质石灰（MgO5）特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。1.按MgO含量分类CaOCa(OH)2块状生石灰生石灰粉石灰膏3.2.2 石灰的熟化与硬化1. 石灰的熟化（消化）CaO + H2O Ca(OH)2 + Q（64.9KJ） 特点：放热量大、快（1h放热是混凝土1d放 热量的9倍多）体积增大：12.5倍 注意：石灰的熟化过程会放出大量的热，注意焚烧时候消解安全。措施：分层消解2.石灰的硬化1）干燥结晶硬化： 水分蒸发，氢氧化钙过饱和析晶结晶强度两种强度2）碳化硬化： Ca（OH）2CO2H2O CaCO3 碳化强度水分

7、蒸发，产生毛细管压力，压密石灰粒子附加强度石灰的生产、消解、硬化小结过火石灰存在,陈伏半个月左右常见实例：陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂消解为石灰膏的作用水层隔绝空气，避免发生碳化消解安全分层消解，热量较快散释3.2.3 石灰的特性、质量要求与应用 1.石灰的特性 保水性好，可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒 极细（直径约为1m）的呈胶体分散状态的氢 氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此，用石 灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好的 可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰膏，可使砂浆 可塑性显著提高。 硬化较慢、强度低 从石灰浆体的硬化过程可以看出，由 于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。 而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于 碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸 发，因此石灰是硬化缓慢的材料。同时， 石灰的硬化只能在空气中进行。硬化后的 强度也不高，1:3的石灰砂浆28天抗压强 度通常只有0.20.5MPa。 硬化时体积收缩大 石灰在硬化过程中，由于大量的游离水蒸 发，从而引起显著的体积收缩，所以除调成石 灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。工程上常 在其中掺入砂、各种纤维材料等

8、减少收缩。 耐水性差 硬化后的石灰受潮后，其中的氢氧化钙和 氧化钙会溶解，强度更低，在水中还会溃散。 所以，石灰不宜在潮湿的环境中使用，也不宜 单独用于建筑物基础。 石灰吸湿性强 块状生石灰在放置过程中，会缓 慢吸收空气中的水分而自动熟化成消 石灰粉，再与空气中的二氧化碳作用 生成碳酸钙，失去胶结能力。2. 石灰的应用 建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种：建筑生石灰、 建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。1.石灰乳 、涂料2.砂浆、石灰砂浆、石灰水泥混合砂浆3.石灰土和三合土石灰粘土 石灰土(灰土)：用于道路的底基层、基层 拌和 按比例5% 12% 石灰粘土砂（炉渣/石膏）三合土：应用历史悠久主要用于建筑物的地基、基础，也用于道路的基层、垫层3.石灰的运输和储存 生石灰块及生石灰粉在运输时要采取 防水措施，不能与易燃、易爆及液体 物品同时装运。运到现场的石灰产品 ，不宜长期储存。熟化好的石灰膏， 也不宜长期暴露在空气中，表面应加 以覆盖，以防碳化结硬。思考： 请观察图中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产 生的裂纹有何差别，并讨论其成因。1、石灰砂浆的裂纹AB 石灰砂浆A为网状干缩性裂纹，是因石 灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。 石灰砂浆B为凸出放射性裂纹，这是由 于石灰浆的陈伏时间不足，制使其中 部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未 水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续 水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而 形成膨胀性裂纹。The end of this Part. Thanks !

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