1、土木工程材料 第三章 無機氣硬性膠凝材料,無機膠凝材料 （以無機化合物為基本成分）,有機膠凝材料 （天然的或合成的有機 高分子化合物為基本成分）,（瀝青、樹脂）,按凝結硬化 條件分類,氣硬性膠凝材料 只在空氣中硬化 （石灰、石膏）,水硬性膠凝材料 空氣、水中皆可 硬化 （水泥）,第三章 無機氣硬性膠凝材料, 膠凝材料：能通過物理化學作用將散粒材料或塊狀材料膠結成為一個整體，并產(chǎn)生強度的材料。 氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，保持并發(fā)展其強度的材料。 水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好的在水中硬化，保持并發(fā)展其強度的材料。,本節(jié)的學習目標 1）掌握建筑石膏的化學組成，了解其生產(chǎn)工藝。

2、2）理解石膏的凝結硬化機理。 3）重點掌握石膏的特性及應用。,3.1 石膏,課前思考：,石膏硬化體的表觀密度小，孔隙率大，Why？ 孔隙率較大在應用上，有哪些優(yōu)點和缺點Which？ 為什么石膏制品的耐水性差Why？ 為什么石膏制品的防火性好Why?,？,人類使用石膏的歷史,早在公元前9000年，人類已經(jīng)可以把石膏加工成石膏漿用于建筑和裝飾領域。 人們在位于亞洲的卡塔于育克遺址的地下壁畫中發(fā)現(xiàn)了石膏漿。 據(jù)考古發(fā)現(xiàn)，在埃及的法老統(tǒng)治時期，就曾經(jīng)使用石膏作為泥漿修建齊阿普斯的金字塔（公元前3000年）。 在我國，早在2000多年前，石膏就用于長沙馬王堆漢墓的建造。,中國石膏礦資源豐富。全國23個省

3、(區(qū))有石膏礦產(chǎn)出。探明儲量的礦區(qū)有169處，總保有儲量礦石576億噸。從地區(qū)分布看，以山東石膏礦最多，占全國儲量的65%；內蒙古、青海、湖南次之。,石膏的存在形式,天然二水石膏 化工石膏 天然無水石膏 建筑石膏 高強石膏 高溫煅燒石膏,CaSO42H2O，軟石膏,CaSO42H2O與CaSO4混合廢渣,CaSO4，硬石膏,-CaSO41/2H2O,-CaSO41/2H2O,CaSO4,3.1.1、石膏的原料、生產(chǎn)及品種 建筑石膏：以 為主要成分，不預加任何外加劑的粉狀膠凝材料。,建筑石膏,3.1.2、建筑石膏的凝結與硬化 水化：半水石膏和水反應生成二水石膏的過程。 由于半水石膏的溶解度比二水

4、石膏的大（約四倍），所以二水石膏處于過飽和狀態(tài)，不斷從溶液中析晶，水解反應不斷右移，直至半水石膏全部轉變成二水石膏。 速度很快，大約712min。,凝結：可塑性漿體失去可塑性，開始產(chǎn)生強度的過程。,初凝時間：從石膏與水拌和起至漿體開始失去可塑性所需的時間。 終凝時間：從石膏與水拌和起至漿體完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所需的時間。,硬化：失去可塑性漿體強度增加的過程。 石膏晶體數(shù)量增加，晶體長大，彼此連生，相互交錯，形成結晶網(wǎng)，產(chǎn)生強度。 以上三個過程是相互交錯，連續(xù)進行的。 該反應過程見下圖建筑石膏凝結硬化示意圖所示。 石膏的凝結和硬化,1.建筑石膏的特性 1）.凝結硬化快 建筑石膏加水拌和后

5、的漿體初凝時間不小于6min，終凝時間不大于30min，一星期左右完全硬化。常用的緩凝劑是動物膠、亞硫酸鹽、酒精廢液，也可以用硼砂、檸檬酸等。但會使石膏制品強度有所下降。 2）.微膨脹性 石灰和水泥等膠凝材料硬化時往往產(chǎn)生收縮，而建筑石膏卻略有膨脹（膨脹率為0.050.15）,這使石膏制品表面光滑飽滿、棱角清晰，干燥時不開裂。,3.1.3、建筑石膏的特性、質量要求及應用,3）.硬化后孔隙率較大，表觀密度和強度較低建筑石膏在使用時，為獲得良好的流動性，加入的水量往往比水化所需的水分多。理論需水量為18.6。而實際加水量約為6080。石膏凝結后，多余水分蒸發(fā)，在石膏硬化體內留下大量孔隙（孔隙率高達

6、5060），故表觀密度小，強度低。 4）.隔熱、吸聲性良好石膏硬化體孔隙率高，且均為微細的毛細孔，故導熱系數(shù)小一般為0.1210.205 W/(m)，具有良好的絕熱能力；石膏的大量微孔，尤其是表面微孔使聲音傳導或反射的能力也顯著下降，從而具有較強的吸聲能力。,5）.防火性能良好遇火時，石膏硬化后的主要成分二水石膏中的結晶水蒸發(fā)同時吸收熱量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延。雖然可以防火，但耐火性差。 6）.具有一定的調溫調濕性建筑石膏的熱容量大、吸濕性強，故能對室內溫度和濕度起到一定的調節(jié)作用。,7）.耐水性和抗凍性差建筑石膏吸濕、吸水性大，故在潮濕環(huán)境中，建筑石膏晶體粒子間粘合力會被削

7、弱，在水中還會使二水石膏溶解而引起潰散，故耐水性差。另外，建筑石膏中的水分受凍結冰后會產(chǎn)生崩裂，故抗凍性差。 8）.加工性能好石膏制品可鋸，可刨，可釘，可打眼，具有良好的可加工性能。,2.建筑石膏的質量要求建筑石膏按細度、強度和凝結時間分為三級。,建筑石膏產(chǎn)品標記順序為：產(chǎn)品名稱，抗折強度值，標準號。例如，抗折強度為2.5Mpa的建筑石膏標記為：建筑石膏2.5GB9776-1988,3.建筑石膏的應用,綠色節(jié)能循環(huán)利用,石膏建材是一種節(jié)能、節(jié)材、可回收利用、不污染環(huán)境、性能價格比優(yōu)越的綠色建材。 建筑石膏是由二水石膏燒制而成的，水化后又變成二水石膏。廢棄的石膏建材，經(jīng)破碎、篩選、再煅燒后又可作

8、為生產(chǎn)石膏建材的原料，不產(chǎn)生建筑垃圾。 建筑石膏的燒成過程是將二水硫酸鈣脫去3/4的水，變成半水硫酸鈣，其排放出來的“廢氣”就是水蒸氣；各種石膏建材的生產(chǎn)和應用過程也都不排放廢氣、廢渣、廢水和對人體有害的物質，不污染環(huán)境。,技術成熟前景廣闊 6,由于石膏建材良好的特性，在西方工業(yè)發(fā)達國家普遍受到重視，得到大量應用。目前美國、日本房屋的內隔墻幾乎全部都使用紙面石膏板，歐洲、亞洲和其他地區(qū)，紙面石膏板隔墻應用也較為普遍。,據(jù)統(tǒng)計，目前在發(fā)達國家，輕質新型墻材的利用率已經(jīng)達到85%以上，這些輕質墻材基本上是以石膏為主。特別是在美國，石膏墻板已經(jīng)占到墻體總量的70%，人均使用石膏墻板的面積突破10平方

9、米。 而且，在亞非等很多發(fā)展中國家，輕質墻板的使用量也提高到了30%左右。,我國石膏建材制品 主要有兩大類：板材石膏制品和裝飾石膏制品，其中紙面石膏板生產(chǎn)既具規(guī)模又具水平，是我國室內裝修材料的主要產(chǎn)品之一。但目前人均占有量仍不足0.5平方米，且主要作為裝飾裝修材料用于吊頂?shù)龋挥袠O少量用于公共建筑的內隔墻材料。我國人均占有石膏建材的量還是大大低于歐美等國家。,石膏板 小型石膏砌塊 中型石膏（砌塊）條塊 裝飾面板 隔聲板,石膏線,石膏吊頂,石膏砌塊,工程實例分析 5,1. 石膏飾條粘貼失效 某工人用建筑石膏粉拌水為一桶石膏漿，用以在光滑的天花板上直接粘貼，石膏飾條前后半小時完工。幾天后最后粘貼的

10、兩條石膏飾條突然墜落，請分析原因。,其原因有兩個方面，可有針對性地解決。建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時左右凝結，后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結性能差?？蓳饺刖從齽?，延長凝結時間；或者分多次配制石膏漿，即配即用。在光滑的天花板上直接貼石膏條，粘貼難以牢固，宜對表面予以打刮，以利粘貼?；蛘?，在粘結的石膏漿中摻入部分粘結性強的粘結劑。,2.石膏制品發(fā)霉變形 某住戶喜愛石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作裝飾。使用一段時間后，客廳、臥室效果相當好，但廚房、廁所、浴室的石膏制品出現(xiàn)發(fā)霉變形。請分析原因。,廚房、廁所、浴室等處一般較潮濕，普通石膏制品具有強的吸濕性和吸水性，在潮濕的環(huán)境中，晶體間的

11、粘結力削弱，強度下降、變形，且還會發(fā)霉。建筑石膏一般不宜在潮濕和溫度過高的環(huán)境中使用。,3.請觀察建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉作粘結或制作石膏制品。,從圖可見該建筑石膏粉已吸潮結粒，對凝結硬化性能及強度均有影響，已不宜使用。 由于建筑石膏粉易吸潮，影響其以后使用時的凝結硬化性能和強度，長期儲存也會降低強度，因此建筑石膏粉存貯時必須防潮，儲存時間不得過長，一般不得超過三個月。,練習題,1、建筑石膏凝結硬化速度 ，硬化時體積 ，硬化后孔隙率 ，表觀密度 ，強度 ，保溫性 ，吸聲性能 ，防火性能 。 2、氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，而水硬性膠凝材料只能在水中硬化。（ ） 3、建筑石膏最突出的技術性質是凝結硬化慢，并且在硬化時體積略有膨脹。（ ） 4、建筑石膏板因為其強度高，所以在裝修時可用于潮濕環(huán)境中。（ ）,5、建筑石膏的分子式是 CaSO42H2O。（ ） 6、石膏由于其防火性好，故可用于高溫部位。（ ） 7、石膏制品具有較好的（ ）