无机胶凝材料石膏课件.ppt
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1、胶凝材料胶凝材料有机胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料无机胶凝材料沥青、树脂、橡胶沥青、树脂、橡胶 水泥水泥气硬性气硬性水硬性水硬性石灰、石膏、镁质胶凝材料等石灰、石膏、镁质胶凝材料等3.1 3.1 水泥水泥原原料料石灰质原料石灰质原料石灰石、白垩、石灰质凝灰岩石灰石、白垩、石灰质凝灰岩粘土质原料粘土质原料 粘土、粘土质页岩、黄土粘土、粘土质页岩、黄土煅烧温度煅烧温度80014503.2 3.2 镁质胶凝材料镁质胶凝材料原原料料苛性苦土苛性苦土(MgCO3)(MgCO3):菱镁矿:菱镁矿苛性白云石苛性白云石蛇纹石蛇纹石( (含水硅酸镁含水硅酸镁) ) 冶炼镁合金的熔渣冶炼镁合金的熔渣( (MgO
2、MgO含量含量25%)25%)煅烧温度煅烧温度650760mMgOnMgCl26H2O+mMgOnMgCl26H2O+ 反应生成的氧氯化镁结晶速度比氢氧化镁快,因而加反应生成的氧氯化镁结晶速度比氢氧化镁快,因而加速了镁质胶凝材料的凝结硬化速度,制品强度显著提高。速了镁质胶凝材料的凝结硬化速度,制品强度显著提高。 氯化镁溶液氯化镁溶液 氯化镁溶液(密度为氯化镁溶液(密度为1.2g/cm3)的掺量一般为菱苦土)的掺量一般为菱苦土的的55%60%。掺量太大掺量太大则凝结速度过快,且收缩大、强则凝结速度过快,且收缩大、强度低。度低。掺量过少掺量过少,则硬化太慢、强度也低。此外,温度对,则硬化太慢、强度
3、也低。此外,温度对凝结硬化很敏感,氯化镁掺量可作适当调整。凝结硬化很敏感,氯化镁掺量可作适当调整。 不采用氯化镁做调和剂,采用硫酸不采用氯化镁做调和剂,采用硫酸镁镁(MgSO47H2O)、铁矾铁矾(FeSO4) 改用硫酸镁和铁矾做调和剂后,改用硫酸镁和铁矾做调和剂后,可以降低吸湿性,提高抗水性,但强可以降低吸湿性,提高抗水性,但强度较用氯化镁低。度较用氯化镁低。3.2.5 镁质胶凝材料的应用镁质胶凝材料的应用 (一)菱苦土木屑地面(一)菱苦土木屑地面 以菱苦土、木屑、氯化钙及其他混以菱苦土、木屑、氯化钙及其他混合材料(滑石粉、砂、石屑、粉煤灰、合材料(滑石粉、砂、石屑、粉煤灰、颜料等)等制作地
4、坪,具有一定弹性,颜料等)等制作地坪,具有一定弹性,且防火、防爆、导热性小、表面光洁、且防火、防爆、导热性小、表面光洁、不起灰。主要用于室内车间地坪。不起灰。主要用于室内车间地坪。 加入刨花、木丝、玻纤、聚酯纤维等,制作各种板材,加入刨花、木丝、玻纤、聚酯纤维等,制作各种板材,如防火装饰板、防火风管、刨花板、木屑板等。加入发泡剂如防火装饰板、防火风管、刨花板、木屑板等。加入发泡剂时,还可制作保温板。时,还可制作保温板。 (二)板材(二)板材 将玻璃纤维或玻璃纤维将玻璃纤维或玻璃纤维布,用镁质胶凝材料胶接起布,用镁质胶凝材料胶接起来后,表面经装饰而成来后,表面经装饰而成 玻璃纤维玻璃纤维 (或其
5、织物或其织物) 增强增强镁质胶凝材料,空调通风,断镁质胶凝材料,空调通风,断面为矩型或圆型,具有不燃性。面为矩型或圆型,具有不燃性。用氯化镁调制的苛性苦土或用氯化镁调制的苛性苦土或白云石中加入发泡剂或泡沫,白云石中加入发泡剂或泡沫,经成型硬化后成为轻质多孔经成型硬化后成为轻质多孔的隔热制品。的隔热制品。 1. 1. 什么是无机胶凝材料?简述其分类什么是无机胶凝材料?简述其分类2. 2. 普通硅酸盐水泥熟料中的主要成分有那些?普通硅酸盐水泥熟料中的主要成分有那些?简述各种熟料矿物单独与水作用的性质。简述各种熟料矿物单独与水作用的性质。3. 3. 影响水泥凝结、硬化的因素有哪些,请简影响水泥凝结、
6、硬化的因素有哪些,请简要说明。要说明。3. 3. 镁质胶凝材料抗水化差的原因是什么?解镁质胶凝材料抗水化差的原因是什么?解决措施有哪些?决措施有哪些? 作业作业我国石膏资源:我国石膏矿储存量居于世界首位,我国石膏资源:我国石膏矿储存量居于世界首位,有:有: (1 1)南京石膏矿)南京石膏矿 (2 2)大汶口石膏矿)大汶口石膏矿山东山东 (3 3)平邑石膏矿)平邑石膏矿山东山东 (4 4)大量的化学(副产品)石膏,如磷石膏、脱)大量的化学(副产品)石膏,如磷石膏、脱硫石膏。硫石膏。 据统计我国化学副产品石膏已经达到据统计我国化学副产品石膏已经达到40004000万吨,万吨,燃煤电厂烟气脱硫也迫在
7、眉睫。燃煤电厂烟气脱硫也迫在眉睫。3.3 3.3 石石 膏膏 石膏胶凝材料特点:石膏胶凝材料特点: 生产工艺简单生产工艺简单 单位燃料消耗和电量消耗低单位燃料消耗和电量消耗低 可取代粘土砖可取代粘土砖从建设需要来看,目前墙体材料使用最多的仍然是粘土从建设需要来看,目前墙体材料使用最多的仍然是粘土砖,年产量近砖,年产量近40004000亿块,平均每年毁坏农田达五万亩。亿块,平均每年毁坏农田达五万亩。无论从生态平衡、环境保护、资源合理利用,还是走持无论从生态平衡、环境保护、资源合理利用,还是走持续发展之路、发展绿色建材来看,综合利用,变废为宝,续发展之路、发展绿色建材来看,综合利用,变废为宝,势在
8、必行。势在必行。 石膏胶凝材料及其制品由于生产工艺简单,单位燃石膏胶凝材料及其制品由于生产工艺简单,单位燃料消耗和电量消耗低,近代随着工业的发展又迅速发展料消耗和电量消耗低,近代随着工业的发展又迅速发展起来。除用作建筑装饰外,还制作各种板材、砌块、高起来。除用作建筑装饰外,还制作各种板材、砌块、高层建筑用的隔墙板、饰面板、地坪板、天花板及隔热防层建筑用的隔墙板、饰面板、地坪板、天花板及隔热防火隔音板等。并逐步由单一用途向复合过渡,由非承重火隔音板等。并逐步由单一用途向复合过渡,由非承重向承重构件过渡,用途愈来愈广,产量也愈来愈高。向承重构件过渡,用途愈来愈广,产量也愈来愈高。石膏立柱石膏立柱石
9、膏吊顶石膏吊顶化学反应式:化学反应式:天然二水石膏在加热过程中,随着天然二水石膏在加热过程中,随着加热温度加热温度和和加热方式加热方式的不同,可以得到不同性质的的不同,可以得到不同性质的石膏产品。石膏产品。二二水水石石膏膏1071700煅烧煅烧 (建筑石膏)(建筑石膏)性半水石膏性半水石膏 1250C,0.13MPa蒸压锅蒸炼蒸压锅蒸炼 (高强石膏)(高强石膏) 性半水石膏性半水石膏 OHOHCaSOOHCaSO22424211212 不同条件不同条件反应式:反应式:石膏制品工业主要包括两个方面:石膏制品工业主要包括两个方面: 石膏的脱水与再水化是整个石膏工业的理论基础石膏的脱水与再水化是整个
10、石膏工业的理论基础将二水石膏加热使之部将二水石膏加热使之部分或全部脱出水分,以分或全部脱出水分,以制备不同的脱水石膏相制备不同的脱水石膏相将脱水石膏再水化,使将脱水石膏再水化,使之再生成二水石膏并形之再生成二水石膏并形成所需的硬化体。成所需的硬化体。 3.3.1 石膏原料石膏原料 天然二水石膏天然二水石膏天然无水石膏天然无水石膏原料原料CaSO42H2O,常简称石,常简称石膏,也称为原生二水石膏膏,也称为原生二水石膏或软石膏等。化学组成理或软石膏等。化学组成理论质量论质量():CaO 32.57,SO3 46.50,H2O 20.93。常含粘土、细砂等机械混常含粘土、细砂等机械混入物。入物。
11、石膏矿石石膏矿石化工生产化工生产的废石膏的废石膏二水石膏属于单斜晶系二水石膏属于单斜晶系图图3-6 二水石膏的结晶结构二水石膏的结晶结构图图3-7 3-7 二水石膏晶形二水石膏晶形天然二水石膏天然二水石膏天然无水石膏天然无水石膏原料原料石膏矿石石膏矿石化工生产化工生产的废石膏的废石膏CaSO4,又称硬石膏。化学组成,又称硬石膏。化学组成理论质量():理论质量():CaO 41.19,SO3 58.81。 属斜方晶系。属斜方晶系。 除石膏外,还含不同的杂质,除石膏外,还含不同的杂质,主要为粘土物质和碳酸盐类主要为粘土物质和碳酸盐类(粘土石膏,渣膏等粘土石膏,渣膏等)。等级等级一一二二三三四四五五
12、CaSO42H2O%959485847574656455天然二水石膏的等级天然二水石膏的等级根据石膏产品的形状根据石膏产品的形状石膏石膏透明石膏透明石膏纤维石膏纤维石膏雪花石膏雪花石膏片状石膏片状石膏土石膏土石膏透明无色,有时略带淡红色,呈玻璃透明无色,有时略带淡红色,呈玻璃光泽光泽具有纤维状集合体,呈层状、脉状、网状具有纤维状集合体,呈层状、脉状、网状结构,乳白色,有时带蜡黄色、淡红色结构,乳白色,有时带蜡黄色、淡红色呈细粒晶体集合块、星状、团状及壳状,呈细粒晶体集合块、星状、团状及壳状,半透明半透明致密块状集合体,叶片状,玻璃光泽致密块状集合体,叶片状,玻璃光泽土状光泽,呈层状、团块状、脉
13、状等土状光泽,呈层状、团块状、脉状等3.3.2 石膏的脱水转变及脱水石膏的形成过程石膏的脱水转变及脱水石膏的形成过程 CaSO4H2O系统中公认石膏相有五种形态、七个变种。系统中公认石膏相有五种形态、七个变种。二水石膏(二水石膏(CaSO42H2O););型与型与型半水石膏型半水石膏(、CaSO41/2H2O) ;型与型与型硬石膏型硬石膏(、CaSO4);硬石膏硬石膏(CaSO4);硬石膏硬石膏I(CaSO4I)。 半水石膏半水石膏(熟石膏熟石膏)和和半水石膏半水石膏(高强石膏高强石膏)在宏观性能上的差别,主要是由于亚微观上即晶粒在宏观性能上的差别,主要是由于亚微观上即晶粒的型态、大小以及聚集
14、状态等方面的差别。的型态、大小以及聚集状态等方面的差别。 型与型与型半水石膏区别型半水石膏区别半水石膏水化速度较快,水化热半水石膏水化速度较快,水化热高,需水量大,胶化体的强度较低。高,需水量大,胶化体的强度较低。结晶度较差,常为细小结晶度较差,常为细小的纤维状或片状聚集体,的纤维状或片状聚集体,内比表面积较大。内比表面积较大。结晶比较完整,常呈短柱结晶比较完整,常呈短柱状,晶粒较粗大,聚集体状,晶粒较粗大,聚集体的内比表面积较小,致密,的内比表面积较小,致密,有一定的结晶形状。有一定的结晶形状。难溶的或不溶的硬石膏。二水石膏、半水石膏和难溶的或不溶的硬石膏。二水石膏、半水石膏和硬石膏硬石膏经
15、高温脱水后在常温下稳定的最终产物。经高温脱水后在常温下稳定的最终产物。 只有在温度高于只有在温度高于1180时才存在,如果低于此温度,时才存在,如果低于此温度,会转化为硬石膏会转化为硬石膏,所以在常温下是不存在的。,所以在常温下是不存在的。 硬石膏硬石膏 硬石膏硬石膏I 石膏胶凝材料的制备过程,主要是二水石膏加热石膏胶凝材料的制备过程,主要是二水石膏加热脱水转变为不同脱水石膏相的过程。脱水转变为不同脱水石膏相的过程。图图3-8 石膏的变种石膏的变种二水石膏既是脱水物的原始材料,又是脱二水石膏既是脱水物的原始材料,又是脱水石膏再水化的最终产物水石膏再水化的最终产物 半水石膏有半水石膏有型与型与型
16、两个变种。当二水石膏在加压水型两个变种。当二水石膏在加压水蒸气条件下,或在酸和盐的溶液中加热时,可以形成蒸气条件下,或在酸和盐的溶液中加热时,可以形成型型半水石膏。如果二水石膏的脱水过程是处于缺少水蒸汽的半水石膏。如果二水石膏的脱水过程是处于缺少水蒸汽的干燥环境中进行,则可以形成干燥环境中进行,则可以形成型半水石膏。型半水石膏。 硬石膏硬石膏也称为可溶性硬石膏。一般它也存在也称为可溶性硬石膏。一般它也存在型与型与型两个变种,它们分别由型两个变种,它们分别由型与型与型半水石膏加热脱水而成。型半水石膏加热脱水而成。如果二水石膏脱水时,水蒸汽分压过低,二水石膏也可以如果二水石膏脱水时,水蒸汽分压过低
17、,二水石膏也可以不经过半水石膏直接转变为不经过半水石膏直接转变为型硬石膏。型硬石膏。图图3-9 二水石膏的差热曲线二水石膏的差热曲线 140吸热峰,吸热峰, 二水石膏失去二水石膏失去3/2H2O 190吸热峰,失去吸热峰,失去1/2H2O 360放热峰,放热峰, III型无水石膏转变为型无水石膏转变为II型无水石膏型无水石膏半水石膏加水后化学反应:半水石膏加水后化学反应:CaSO41/2H2O + 3/2 H2O = CaSO42H2O + Q(19.2J/gSO3) 石膏胶凝材料的价值在于半水石膏或者脱水石膏能石膏胶凝材料的价值在于半水石膏或者脱水石膏能够水化硬化够水化硬化 3.3.3 石膏
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