项目二工程材料基本性质试验与检测

项目二工程材料基本性质试验与检测一、项目实施思路气硬性胶凝材料试验与检测项目构思1. 根据气硬性胶凝材料性能试验与检测项目大纲要求确定项目目标（1）熟练掌握石灰的生产、种类、熟化，了解石灰的硬化。

（2）熟练掌握石灰的技术要求和特性。

（3）掌握石膏的种类和生产，了解石膏的凝结硬化。

（4）掌握石膏的技术要求和应用。

2. 明确气硬性胶凝材料性能试验与检测项目主导内容3. 学习项目完成后评价项目设计1. 提出问题（1）石灰与石膏生产和分类？（2）石灰与石膏的熟化硬化？（3）石灰和石膏的的技术标准、特性及应用？2. 主要试验项目内容整理及试验项目的可行性分析3. 主要涉及的项目相关理论基础、规范、标准等知识获取方式4. 项目实做的过程、要点、标准以及试验结果的有效性分析项目1. 根据项目内容整合知识点2.通过视频、动画及现场演示等途径指导学生，使之熟练项目任务内容分解项目实做1.学生独立完成项目的操作与整理，完成项目报告（1）石灰和石膏的生产报告（2）石灰和石膏相关试验标准二、项目实施过程第一步：基础理论教案项目名称气硬性胶凝材料试验与检测学时 2 项目简介基于铁道工程实际联系该项目、探讨所需的基本知识教学方法讲授、启发、引导，突出理论联系实际教学师资以专任教师教学教学实施咨讯了解学生进行项目设计过程中的疑问；整理与学生设计的项目相关的知识点；重点掌握学生想了解什么？决策明确该项目的重点、难点；结合项目合理编排教学内容；重点解决要教什么？计划对项目对应知识点进行整合，编制教学计划；明确教学内容所在的教学场所、教学设备、教学方法实施针对具体问题展开教学，并使之系统化检查采取合理方式针对具体环节进行教学检查，发现问题及时补充，逐步完善评价学生对教师教学效果进行评价，教师对学生的知识掌握进行实时评价教学场所多媒体教室，材料实训基地教学重点、难点重点：材料基本物理性质、力学性质和耐久性；表征性能的技术指标、测定和计算方法。

难点：材料性能的测定和计算方法教学教案3.1导学3.2石灰3.2.1石灰的生产原料：石灰岩，主要成分是碳酸钙并夹杂碳酸镁和粘土杂质（8%以内）石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰岩煅烧 (1000～1100℃)而成。

煅烧时石灰岩中碳酸钙和碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁( 称为生石膏）和二氧化碳气体, 反应式如下：CaCO3 == CaO + CO2↑MgCO3 == MgO +CO2↑氧化钙、氧化镁称为生石灰。

注意：按生产中窑内温度和煅烧时间的控制不同分为欠火石灰、过火石灰和正火石灰。

过火石灰的危害大，与水反映缓慢，在石灰浆体硬化后，反映体积膨胀，产生崩裂隆起现象。

欠火石灰影响石灰的利用率。

按熟化速度不同，生石灰可分为快熟石灰、中熟石灰和慢熟石灰三种。

3.2.2石灰的种类石灰的品种1、按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等2、按化学成分分类（1）建筑生石灰（粉）（2）建筑消石灰根据消石灰中氧化镁含量不同，可分为钙质消石灰和镁质消石灰3、按煅烧程度分类。

根据煅烧程度可分为正火石灰、欠火石灰、过火石灰。

欠火石灰(温度过低或时间不足)，降低石灰利用率。

过火石灰(温度过高，时间过长)—使用后产生膨胀引起崩裂或隆起现象（“爆灰”）。

4、按熟化速度分类。

3.2.3石灰的熟化1、概念生石灰加水生成熟石灰的过程，称为石灰的熟化或消解。

反应如下：CaO + H2O = Ca(OH )2 + 64.9 kJMgO + H2O = Mg(OH)2 + 64.9 kJ氢氧化钙、氢氧化镁称为熟石灰。

2、熟化时的现象 (1) 石灰熟化过程中水化热较大。

(2) 外观体积约增加 1.5~2 倍。

3、结论：生石灰使用前必须熟化。

方式：“ 陈伏”或分层喷淋法得到消石灰粉。

4、熟化时注意事项为了消除过火石灰的危害，须将石灰在化灰池内放置两周以上，称为“ 陈伏” ；“ 陈伏” 期间石灰膏表面应保持一层水膜，防止其碳化。

5、消除过火石灰危害的措施（1）块灰进行陈伏（2）采用磨细的生石灰粉3.2.4石灰的硬化1、干燥硬化与结晶硬化，形成氢氧化钙的晶体析出2、碳化硬化，与空气中二氧化碳和水产生碳酸钙晶体。

注意：由于二氧化碳浓度低，且表层生成的碳酸钙结构致密，阻止二氧化碳继续深入，并影响水分蒸发，所以石灰硬化很慢。

3.2.5石灰的技术要求1、技术要求（1）有效氧化钙和氧化镁含量：决定粘结力大小（2）生石灰产浆量和未消化残渣含量：与质量相关（3）二氧化碳含量：控制煅烧中欠火的现象（4）消石灰粉游离水含量：过多会造成碳化现象。

（5）细度2、技术标准按氧化镁含量的多少建筑石灰粉为钙质和镁质两类，建筑消石灰粉分为钙质、镁质和白云石质。

3.2.6石灰的特性1、石灰的特性（1）良好的保水性于氢氧化钙粒子极细(直径约1μm)，数量多，总表面积大，能吸附水膜而不易失去。

利用保水性好的特性拌制石灰砂浆或石灰混合砂浆。

（2）凝结硬化慢、强度低石灰浆碳化在表面形成碳酸钙外壳，碳化作用难以深入，内部水分又不易蒸发，因此凝结硬化缓慢。

硬化后的强度也不高, 1:3 的石灰砂浆28天的抗压强度为 0.2～0.5 MPa。

（3）耐水性差石灰浆体在潮湿环境中，难以晶体析出，凝结硬化不会进行。

而硬化后的石灰长期受水浸泡，氢氧化钙晶体也会重新溶于水，使硬化的石灰溃散。

（4）硬化后体积收缩大石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起毛细管显著的收缩，从而造成了体积极大的收缩。

3.3.1石膏的种类和生产(一)原料：（我国石膏资源极其丰富，年产石膏总量约1000多万吨）1. 天然二水石膏又称生石膏（CaSO4 •2H2O) , 是由含两个结晶水的硫酸钙所组成的沉积岩石。

2.天然硬石膏又称为无水石膏，主要是由无水硫酸钙（CaSO4 ) 组成的沉积岩石。

3.工业副产石膏系指某些化工生产过程中，所产生的以硫酸钙为主要成分的副产品，经适当处理后，作为石膏胶凝材料的原料。

常见品种有磷石膏和氟石膏。

(二)生产：CaSO4 •2H2O CaSO4 •1/2H2O + 2/3H2O β—半水石膏（建筑石膏）CaSO4 •2H2O CaSO4 •1/2H2O + CaSO4+H2O 模型石膏CaSO4 •2H2O CaSO4 •1/2H2O + 2/3H2O α—半水石膏（高强石膏）3.3.2石膏的凝结硬化建筑石膏的水化硬化CaSO4 •1/2H2O + 2/3H2O CaSO4 •2H2O生成物溶解度小，晶体析出，水分蒸发，凝结，连生交错，强度增大，硬化。

建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。

晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化3.3.3石膏的技术要求建筑石膏的技术性质及特性技术性质：密度、表观密度、分类、产品名称（产品名称、抗折强度和标准号）特性：1.凝结硬化快石膏加水拌和后，在6～10 min便开始失去可塑性,终凝不超过30 min，一般加硼砂、亚硫酸盐纸浆废液等缓凝剂。

2.硬化后体积微膨胀石膏浆体在凝结硬化时会产生微膨胀(0.5～1.0%)，这使石膏制品的表面光滑、细腻、形体饱满，所以适合制作建筑装饰制品。

3.硬化后孔隙率大，重量轻但强度低水化需水18.6%，石膏硬化后具有很大孔隙率（约50～60%)，因而强度低(7d为8～12 Mpa)，抗冻性、抗渗性及耐水性较差。

但具有轻质、保温隔热、吸声、吸湿的特点。

同样体积的石膏板与水泥板相比较，重量只有其四分之一。

美国108层的摩天大楼由于大量采用了石膏建材，总重量只相当于我国20－30层的楼房。

石膏建材由于自身轻、厚度小，同时大大降低了高层建筑的地基施工费用，缩短了工期，又增加了房屋的使用面积。

4.具有良好的保温隔热和吸声性能（石膏吸收电磁波的作用、无毒害），一般80mm厚的石膏砌块相当于240mm厚实心砖的保温隔热能力。

微孔吸声能力强。

5.具有一定的调节温度、湿度性能具有呼吸功能，房间内过量湿气可很快吸收：当气候变化湿度减小能再次放出湿气，而不影响墙体牢固程度：也即具有调节室内大气湿度功能，可调节室内小气候。

墙面在空气湿度较高时也无冷凝水。

6.防火性能优良遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，水蒸气在表面形成水蒸汽膜，还能起到阻火的作用。

如墙厚80mm的石膏砌块墙体，火灾时每平方米要蒸发出约15kg 水份，墙体才能进一步升温。

一般1kg的结晶水全部挥发需要126KJ左右的热量。

40㎡的办公室相当于要蒸发1t左右的水，将消耗掉大量的热量。

石膏与混凝土相比，其耐火性能要高5倍。

极限抗火时间5—20min。

7.耐水性差微溶于水。

8.具有良好的装饰性和可加工性用石膏建材建造的房屋洁白如霜，十分美观。

石膏制品，具有可锯、可刨、可钉性。

3.3.4石膏的应用1. 石膏板（1）纸面石膏板以建筑石膏为主要原料，掺加少量外加材料，如填充料，发泡剂、缓凝剂等，加水搅拌、浇注辊压后作芯材，两面用纸作护面制成。

主要用于内墙、隔墙、天花板等处。

是室内装修的主要材料。

石膏板体积稳定，湿胀干缩小。

纸面石膏板是吊顶、隔墙、隔断工程最基本的中间材料,必须经过表面装饰后才能正式使用。

所以石膏板的使用同木材板材的方法相同,可以通过锯、刨、钉等加工工艺,制成各种装饰作品的结构,再通过面饰乳胶漆、壁纸、陶瓷墙砖(要用防水型石膏板)做装饰,才能完成装饰工程。

隔墙主要结构形式为中间龙骨，两面覆以石膏板，如果要求更好的隔音，在两块石膏板之间填充隔音材料。

从价格上考虑,使用纸面石膏板比使用木质板材要经济、合理（1/3）。

（2）石膏空心条板和石膏砌块以建筑石膏为主要原料，掺加适量填充料或少量纤维材料，加水搅拌、振捣成型、抽芯、脱模、烘干而成, 该板和砌块不用纸，不用胶，强度高。

可用作内隔墙，安装时不需龙骨。

（3）石膏装饰板石膏装饰板是以建筑石膏为主要原料，掺加少量纤维增强材料和胶结料，加水搅拌制成。

装饰板有平板、多孔板、花纹板、浮雕板等多种。

贴膜饰面系列将聚乙烯贴膜与石膏板相复合粘贴而成；浮雕饰面系列将石膏板表面进行压花图案处理，施以面漆而成。

（4）纤维石膏板以建筑石膏为主要原料，掺适量纤维增强材料制成，其抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可代替木材作家具。

其中纤维可使用玻璃纤维或木质纤维。

我国大量生产木质纤维石膏纤维板，石膏纤维板的性能较目前国内生产的纸面石膏板好。

在施工石膏纤维板的破损率极低。

此外尚有石膏蜂窝板、防潮石膏板、耐火石膏板、石膏矿棉复合板等品种。

2. 粉刷石膏在建筑石膏中加入其他石膏（硬石膏或煅烧粘土质石膏）、各种缓凝剂（木质磺酸钙、柠檬酸、酒石酸等）及附加材料（石灰、烧粘土、氧化铁红等）可配制成像水泥一样在施工中现场拌制的新型抹灰材料┄粉刷石膏。