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化学与建筑材料介绍

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1.常见建筑材料

化学与建筑材料介绍

1.1水泥

1.1.1水泥的简述

水泥是细磨成粉末状的,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料。

硅酸盐水泥的主要化学成分:氧化钙CaO,二氧化硅SiO2,三氧化二铁Fe2O3,三氧化二铝Al2O3。

硅酸盐水泥的主要矿物:硅酸三钙(3CaO·SiO2,简式C3S),硅酸二钙(2CaO·SiO2,简式C2S),铝酸三钙(3CaO·Al2O3,简式C3A),铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3,简式C4AF)。

1.1.2水泥涉及的化学反应

1)、3CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O(凝胶)+Ca(OH)2;

2)、2CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O(凝胶)+Ca(OH)2;

3)、3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O(水化铝酸钙,不稳定);

3CaO·Al2O3+3CaSO4·2 H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O(钙矾石,三硫型水化铝酸钙);

3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2〔3CaO·Al2O3〕+4 H2O→3〔3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O〕(单硫型水化铝酸钙);

4)、4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O。

1.2石膏

1.2.1石膏的生产

产石膏的原料主要为含硫酸钙的天然石膏(又称生石膏)或含硫酸钙的化工副产品和磷石膏、氟石膏、硼石膏等废渣,其化学式为CaSO4.2H2O,也称二水石膏。将天然二水石膏在不同的温度下煅烧可得到不同的石膏品种。如将天然二水石膏在107~170。C的干燥条件下加热可得建筑石膏。

1.2.2石膏的水化硬化

将建筑石膏加水后,它首先溶解于水,然后生成二水石膏析出。

随着水化的不断进行,生成的二水石膏胶体微粒不断增多,这些微粒比原先更加细小,比表面积很大,吸附着很多的水分;同时浆体中的自由水分由于水化和蒸发而不断减少,浆体的稠度不断增加,胶体微粒间的黏结逐步增强,颗粒间产生摩擦力和黏结力,使浆体逐渐失去可塑性,即浆体逐渐产生凝结。继续水化,胶体转变成晶体。晶体颗粒逐渐长大,使浆体完全失去可塑性,产生强度,即浆体产生了硬化。这一过程不断进行,直至浆体完全干燥,强度不在增加,此时浆体已硬化成人造石材。

2.新型建筑材料

2.1新型建筑材料简介

新型建筑材料,简称新型建材,是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种,行业内将新型建筑材料的范围作了明确的界定,即新型建筑材料主要包括新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料和装饰装修材料四大类。经过30年的发展,我国新型建材工业基本完成了从无到有、从小到大的发展过程,在全国范围内形成了一个新兴的行业,成为建材工业中重要产品门类和新的经济增长点。

2.2新型建筑材料的前景

按照建材工业“由大变强,靠新出强”跨世纪发展战略的要求,发展新型建材将着重在新字上做文章,促进产业结构的调整。新型建筑材料及制品产值“九五”期间以20%-25%左右的速度发展,到2000年产值接近1300亿元。其中乡以上独立核算企业产值800-900亿元,占建材工业总产值的20%。工艺技术装备和产品质量达到国际70年代水平,骨干企业达到国际80年代初水平,先进企业达到国际同期先进水平。新型建筑材料目前仍有较大的发展空间。

2.3新型建筑材料示例

2.3.1酚醛泡沫板

酚醛泡沫板以酚醛泡沫为材料,酚醛泡沫素有“保温材料之王”的美称,是新一代保温防火隔音材料。酚醛泡沫材料属高分子有机硬质铝箔泡沫产品,是由热固性酚醛树脂发泡而成。它具有轻质、防火、遇明火不燃烧、无烟、无毒、无滴落,使用温度围广(-196~+200℃),低温环境下不收缩、不脆化的特点。由于酚醛泡沫闭孔率高,则导热系数低(可低于0.030w/mk),隔热性能好,并具有一定的抗水性和水蒸气渗透性,是较好的保温节能材料,更是暖通制冷工程理想的绝热材料。由于酚醛具有苯环结构,所以尺寸稳定,变化率<1%。且化学成分稳定,防腐抗老化,特别是能耐有机溶液、强酸、弱碱腐蚀。在生产工艺发泡中不用氟利昂做发泡剂符合国际环保标准,且其分子结构中含有氢、氧、碳元素,高温分解时,溢出的气体无毒、无味,对人体、环境均无害,符合国家绿色环保要求。故此,酚醛超级复合板是十分理想的防火、绝热、节能、美观的环保绿色保温材料。

目前,在发达国家酚醛发泡材料发展迅速,已广泛应用于建筑、国防、外贸、贮存、能源等领域。美国建设行业所用的隔音保温泡沫塑料中,酚醛材料已占40%;日本业已成立酚醛泡沫普及协会以推广这种新材料

2.3.2无机防火装饰板

无机防火装饰板,是以无石棉的'增强硅酸钙板或中高强度纤维水泥板为基材,经过特殊工艺处理加工制作而成。板材饰面采用氟碳漆全自动喷涂技术或者采用环保UV漆,具有优良的耐候性,而且无毒环保,同时还能依据客户爱好做出多种效果,产品质量可靠使用寿命长。无机防火装饰板具有防火防潮,隔声隔热,抗冲击、抗老化、抗紫外线,耐酸碱,无甲醛、无辐射等优异性能,是其他装饰板材无法比拟的。无机防火装饰板可以被广泛的应用于建筑物外墙,隧道,地铁, 机场,商场,医院,办公家装等场合的墙面装潢装饰。无机防火装饰板因为其本身材料的出色性、装饰效果的多样性、安装方式的可选择性,使其可以在很多领域都可以得到很好的应用。

3.结语

建筑材料的发展对土建行业的影响巨大、深远,而建筑材料的研发利用都离不开化学,化学是材料科学的重要基础。在实际的生产和应用中,化学作为一门中心学科发挥了重要作用,值得我们进行深入的学习和研究。

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