化學與建築材料介紹

1.常見建築材料

1.1水泥

1.1.1水泥的簡述

水泥是細磨成粉末狀的，加入適量水後，可成爲塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，並能將砂、石等材料牢固地膠結在一起的水硬性膠凝材料。

硅酸鹽水泥的主要化學成分：氧化鈣CaO，二氧化硅SiO2，三氧化二鐵Fe2O3，三氧化二鋁Al2O3。

硅酸鹽水泥的主要礦物：硅酸三鈣（3CaO·SiO2，簡式C3S），硅酸二鈣（2CaO·SiO2，簡式C2S），鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3，簡式C3A），鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡式C4AF）。

1.1.2水泥涉及的化學反應

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

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

3)、3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O（水化鋁酸鈣，不穩定）；

3CaO·Al2O3+3CaSO4·2 H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O（鈣礬石，三硫型水化鋁酸鈣）；

3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2〔3CaO·Al2O3〕+4 H2O→3〔3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O〕（單硫型水化鋁酸鈣）；

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

1.2石膏

1.2.1石膏的生產

產石膏的原料主要爲含硫酸鈣的天然石膏（又稱生石膏）或含硫酸鈣的化工副產品和磷石膏、氟石膏、硼石膏等廢渣，其化學式爲CaSO4.2H2O，也稱二水石膏。將天然二水石膏在不同的溫度下煅燒可得到不同的石膏品種。如將天然二水石膏在107~170。C的乾燥條件下加熱可得建築石膏。

1.2.2石膏的水化硬化

將建築石膏加水後，它首先溶解於水，然後生成二水石膏析出。

隨着水化的不斷進行，生成的二水石膏膠體微粒不斷增多，這些微粒比原先更加細小，比表面積很大，吸附着很多的水分；同時漿體中的自由水分由於水化和蒸發而不斷減少，漿體的稠度不斷增加，膠體微粒間的黏結逐步增強，顆粒間產生摩擦力和黏結力，使漿體逐漸失去可塑性，即漿體逐漸產生凝結。繼續水化，膠體轉變成晶體。晶體顆粒逐漸長大，使漿體完全失去可塑性，產生強度，即漿體產生了硬化。這一過程不斷進行，直至漿體完全乾燥，強度不在增加，此時漿體已硬化成人造石材。

2.新型建築材料

2.1新型建築材料簡介

新型建築材料，簡稱新型建材，是區別於傳統的磚瓦、灰砂石等建材的建築材料新品種，行業內將新型建築材料的範圍作了明確的界定，即新型建築材料主要包括新型牆體材料、新型防水密封材料、新型保溫隔熱材料和裝飾裝修材料四大類。經過30年的發展，我國新型建材工業基本完成了從無到有、從小到大的發展過程，在全國範圍內形成了一個新興的行業，成爲建材工業中重要產品門類和新的經濟增長點。

2.2新型建築材料的前景

按照建材工業“由大變強，靠新出強”跨世紀發展戰略的要求，發展新型建材將着重在新字上做文章，促進產業結構的調整。新型建築材料及製品產值“九五”期間以20%-25%左右的速度發展，到2000年產值接近1300億元。其中鄉以上獨立覈算企業產值800-900億元，佔建材工業總產值的20%。工藝技術裝備和產品質量達到國際70年代水平，骨幹企業達到國際80年代初水平，先進企業達到國際同期先進水平。新型建築材料目前仍有較大的發展空間。

2.3新型建築材料示例

2.3.1酚醛泡沫板

酚醛泡沫板以酚醛泡沫爲材料，酚醛泡沫素有“保溫材料之王”的美稱，是新一代保溫防火隔音材料。酚醛泡沫材料屬高分子有機硬質鋁箔泡沫產品，是由熱固性酚醛樹脂發泡而成。它具有輕質、防火、遇明火不燃燒、無煙、無毒、無滴落，使用溫度圍廣（-196～+200℃），低溫環境下不收縮、不脆化的特點。由於酚醛泡沫閉孔率高，則導熱係數低（可低於0.030w/mk），隔熱性能好，並具有一定的抗水性和水蒸氣滲透性，是較好的保溫節能材料，更是暖通製冷工程理想的絕熱材料。由於酚醛具有苯環結構，所以尺寸穩定，變化率<1%。且化學成分穩定，防腐抗老化，特別是能耐有機溶液、強酸、弱鹼腐蝕。在生產工藝發泡中不用氟利昂做發泡劑符合國際環保標準，且其分子結構中含有氫、氧、碳元素，高溫分解時，溢出的氣體無毒、無味，對人體、環境均無害，符合國家綠色環保要求。故此，酚醛超級複合板是十分理想的防火、絕熱、節能、美觀的環保綠色保溫材料。

目前，在發達國家酚醛發泡材料發展迅速，已廣泛應用於建築、國防、外貿、貯存、能源等領域。美國建設行業所用的隔音保溫泡沫塑料中，酚醛材料已佔40%；日本業已成立酚醛泡沫普及協會以推廣這種新材料。

2.3.2無機防火裝飾板

無機防火裝飾板，是以無石棉的'增強硅酸鈣板或中高強度纖維水泥板爲基材，經過特殊工藝處理加工製作而成。板材飾面採用氟碳漆全自動噴塗技術或者採用環保UV漆，具有優良的耐候性，而且無毒環保，同時還能依據客戶愛好做出多種效果，產品質量可靠使用壽命長。無機防火裝飾板具有防火防潮，隔聲隔熱，抗衝擊、抗老化、抗紫外線，耐酸鹼，無甲醛、無輻射等優異性能，是其他裝飾板材無法比擬的。無機防火裝飾板可以被廣泛的應用於建築物外牆，隧道，地鐵， 機場，商場，醫院，辦公家裝等場合的牆面裝潢裝飾。無機防火裝飾板因爲其本身材料的出色性、裝飾效果的多樣性、安裝方式的可選擇性，使其可以在很多領域都可以得到很好的應用。

3.結語

建築材料的發展對土建行業的影響巨大、深遠，而建築材料的研發利用都離不開化學，化學是材料科學的重要基礎。在實際的生產和應用中，化學作爲一門中心學科發揮了重要作用，值得我們進行深入的學習和研究。