化学和建筑材料.doc

建筑材料中的化学 土木建筑工程学院 张赫茨 2009301550152 建筑行业在国民生产建设中占有很重要的地位，属于支柱产业的范畴，而建筑材料是建筑行业中很重要的组成部分，所以建筑材料具有十分重要的意义。而建筑材料包括各种各样的化学物质，建筑材料的化学性质很大程度上决定了建筑的质量和寿命，下面来讨论一下建筑材料与化学之间的关系， 建筑材料是土木工程和建筑工程中使用的材料的统称。 可分为结构材料、装饰材料和某些专用材料。 结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等；装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等；专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等。 建筑材料长期承受风吹、日晒、雨淋、磨损、腐蚀等，性能会逐渐变化，建筑材料的合理选用至关重要，首先应当安全、经久耐用。建筑材料用量很大，直接影响到工程的造价，通常建材费用占工程总造价的一半以上，因此在考虑技术性能时，必须兼顾经济性。 建筑材料按化学成分可分为三大类：无机材料、有机材料和复合材料。无机材料包括金属材料、非金属材料。有机材料包括植物材料、沥青材料、合成高分子材料。复合材料包括有机－无机、金属－非金属、金属－有机 无机材料中的金属材料主要包括黑色金属（钢铁、不锈钢）和有色金属（铝、铜、铝合金），而非金属材料主要包括天然石材（花岗岩、大理石等）、烧土制品（粘土砖、瓦、陶瓷）、胶凝材料（石灰、石膏、水泥）玻璃（平板玻璃、玻璃砖）、无机纤维材料（玻璃、碳纤维） 有机材料中植物材料包括木材、竹材、植物纤维等，沥青材料包括煤、石油沥青、各类卷材，合成高分子材料包括塑料、涂料、胶粘剂。 复 合 材 料分为有机－无机（树脂混凝土、纤维增强塑料等）、金属－非金属（钢筋混凝土、钢纤维混凝土 ）、金属－无机材料（涂覆钢板、涂覆铝合金板、塑铝管、塑钢门窗等 ） 要合理地选用材料，就必须对不同材料进行比较，了解各种材料的特性，包括强度与破坏特性、变形性能、耐久性能等多方面 二，建筑材料的发展 建筑材料的发展主要分为三大阶段：远古时代——------“穴居巢处”、石器、铁器时代—“凿石成洞，伐木为棚”、筑土垒石阶段—— 烧制砖瓦、石灰 ------筑土垒石------烧砖烧瓦。发展到现代的建材有三大建材：木材、钢材、水泥，外 加塑料统称为四大建材 建筑材料的发展趋势有4 个方面， 传统上的基本功能是安全、适用。而发展到现在，轻质高强，抗震耐久，无毒，环保节能则成了建材的新趋势。 三、各种建筑材料 1、无机胶凝材料 无机胶凝材料主要包括气硬性胶凝材料、硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥和其他水泥。这里只介绍前两种。 （1）气硬性胶凝材料 凡能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。胶凝材料包括有机胶凝材料与无机胶凝材料。无机胶凝材料按硬化条件不同可分为气硬性和水硬性两类。水硬性胶凝材料又称水泥，拌和水后既可在空气中硬化亦可于水中硬化，并保持及发展强度。只能在空气中硬化，并保持和继续发展强度者称为气硬性胶凝材料。石膏、石灰、水玻璃就属于一种气硬性胶凝材料。 石膏：石膏是以CaSO4为主要成分的气硬性胶凝材料。 石膏可分为两种。 天然石膏。可分为天然二水石膏和天然硬石膏。 天然二水石膏 (CaS04?2H20)，属于以硫酸钙为主所形成的沉积岩，一般沉积在距地表800～1500m的深处。密度约为2.2～2.4g/cm3，难溶于水。天然硬石膏又称无水石膏，它是由无水硫酸钙(CaSO4)所组成的沉积岩石，其密度约为2.9～3.1g/cm3。硬石膏矿层一般位于二水石膏层以下的深处，其晶体结构比较稳定，化学活性较差。 化学石膏。是指化工生产过程中所生成的以CaSO4?2H2O或CaSO4?0.5H2O为主要成分的副产品。 天然二水石膏（CaSO4?2H2O）矿石是生产石膏胶凝材料的主要原料。 石膏的生产 石灰 石灰的来源之一是某些工业副产品。 如：CaC2＋2H2O＝C2H2↑＋Ca（OH）2 将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在900 ℃～1100 ℃下燃烧，排除分解出的二氧化碳后，所得以CaO为主要成分的产品即为生石灰。将煅烧成的块状生石灰经过不同加工，还可得到石灰的另外三种产品： 生石灰粉 消石灰粉 石灰膏　 石灰的煅烧需要足够的温度和时间 石灰石在600℃左右开始分解，并随着温度的提高其分解速度也逐渐加快； 当温度达到900℃时，CO2分压达到1×105Pa,此时的分解就能达到较快的速度，因此，常将这个温度作为CaCO3的分解温度。 在实际生产中，可采用更高的煅烧温度以进一步加快石灰石分解的速度，但不得采用过高的温度，