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时间:2020-06-28
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1、第3章气硬性胶凝材料胶凝材料(cements,bindingmaterials)胶凝材料概念:在土木工程材料中,凡是经过一系列的物理、化学作用,能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料,统称为胶凝材料。胶凝材料有机胶凝材料:如沥青、树脂等无机胶凝材料气硬性:如石膏、石灰、菱苦土、水玻璃水硬性:各种水泥气硬性胶凝材料只能在空气中硬化,且只能在空气中保材或发展其强度。而水硬性不仅在空气中,而且能更好的在水中硬化,并保持、发展其强度。第一节、石膏(gypsum)膏——plaster一、原材料二、生产及产品三、水化硬化过程四、应用石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料,其原料来源有:(1)天
2、然二水石膏,又称软石膏或生石膏。(2)天然硬石膏——无水硫酸钙。(3)化工废石膏(含有二水石膏(CaSO4·2H2O)或含有CaSO4·2H2O与CaSO4的混合物的化工副产品及废渣)——脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、硼石膏等。一、石膏原料二、石膏的生产及品种石膏胶凝材料的主要生产原料是天然的二水石膏。在将原料加热时,不同的温度和不同的压力下所得CaSO42H2O,石膏产品的结晶类型、结晶水含量不同,因而有不同的性能指标。蒸炼炒制品种(1)建筑石膏(calcinedgypsum)(2)高强石膏(highstrengthgypsum/plaster)(3)硬石膏:无水石膏(anhydri
3、te,anhydrousgypsum)1.高强石膏型半水石膏的晶粒较粗,也比较密,因此比表面积较小,将此种石膏加水硬化后,具有较高的密实度和强度,3小时的抗压强度即可达到9~24MPa,7天抗压强度可达15-40MPa,因此,将之称为高强石膏。高强石膏在应用中,一般用于强度要求较高的抹灰工程,装饰制品和石膏板,加入防水剂后,还可用于温度较高的环境中,加入有机物如聚乙烯醇水溶液等可配制成粘结剂,其特点是无收缩。2.建筑石膏β型半水石膏的晶体较细,所以调制成一定稠度的浆体时,需水量也比型半水石膏的需水量大,导致建筑石膏的孔隙率也大,因而强度较低。在实际生产与工程中,建筑石膏的应用更广
4、泛一些。建筑石膏的技术性质凝结迅速:可以考虑加入缓凝剂(retarder)来缓凝水化反应理论需水量为18.6%,但为了使石膏浆体具有可塑性,通常实际加水为60%~80%石膏制品堆密度小,保温绝热性能好,吸音性强,吸水率大,抗渗性、抗冻性和耐水性差(石膏硬化体的软化系数在0.2~0.3之间)。建筑石膏硬化后体积略有膨胀——不会出现裂纹。颜色洁白,质感饱和。性能α型半水石膏(高强石膏)β型半水石膏(建筑石膏)强度(MPa)10以上5~10标准调度(%)40~5060~80凝结时间(min)17~207~123.可溶性硬石膏4.不溶性硬石膏5.高温煅烧石膏1.胶凝理论2.结晶理论三、石膏
5、水化硬化过程(1)半水石膏晶体结构中内在的残余力将水吸附在颗粒的表面;(2)水进入半水石膏的细孔内,并保持物理吸附状态,形成胶凝结构,这就是初凝;(3)水进入分子间或离子间间隙内,胶凝体发生膨胀;(4)水由物理吸附状态过渡到化学吸附状态,产生水化作用,温度升高,形成二水石膏晶体,晶体逐渐长大,互相交错形成密实结构,这就是终凝。在各种化学变形体中,无水石膏先要生成半水石膏,然后在形成二水石膏。可溶性硬石膏相对来讲反应活性最强。不溶性硬石膏单独存在时不具有水化硬化能力,必须加入激发剂。而高温煅烧石膏由于含有少量石膏分解后的石灰,具有自激发性。四.石膏的应用1.石膏的特点:(1)抗水性差
6、:原因、软化系数、解决途径;(2)强度较低;(3)孔隙率高;(4)颜色洁白、质感好;(5)一定的防火性2.应用(1)水泥的缓凝;(2)石膏制品建筑石膏:装饰板材、雕塑、装饰型材、抹灰工程、砌块等;高强石膏:抹灰工程、装饰板材、砌块等;可溶性硬石膏一般不用,避免出现;不溶性硬石膏:加入激发剂后配制成硬石膏水泥;激发剂:硫酸盐激发、碱激发高温煅烧石膏:此时其中的石灰作为激发剂,耐磨性和抗水性提高,又称为地板石膏。作为石膏制品时,因为石膏凝结速度很快,需要进行调节,此时可以加入促凝剂和缓凝剂。3.2.4建筑石膏的应用(1)纸面石膏板:两面用坚韧的纸做护面(2)纤维石膏板:含纤维材料(3)
7、装饰石膏板:造型美观,品种多样(4)空心石膏条板:空心(5)石膏蜂窝板、石膏矿棉复合板、防潮石膏板等(1)石膏浆体强度发展过程3.强度发展时间强度(2)影响强度发展的因素温度;水灰比(4)陈化由于新烧制的熟石膏为多相体的混合物,如建筑石膏在120-140℃下也只是形成以(β·CaSO4·1/2H2O)为主,还有很多未烧的石膏及其他化合物,因此,性能很不稳定,将其静放一段时间后,待性能稳定以后在应用,这一过程即为“陈化”。()()()半水石膏少量二水石膏少量型石膏主要的
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