建筑材料无机胶凝材料方案

1、三、无机胶凝材料 胶凝材料是指在一定条件下，经过一系列的物理作用、化学作用， 能将散粒或块状材料粘结成整体并具有一定强度的材料。 气硬性胶凝材料是指只能在空气中凝结硬化，也只能在空气中保 持和发展其强度的无机胶凝材料。常用的气硬性胶凝材料主要有石膏、 石灰和水玻璃等。 水硬性胶凝材料是指既能在空气中，也能更好地在水中凝结硬化、 保持并继续发展其强度的无机胶凝材料。常用的水硬性胶凝材料主要 是各种水泥。 胶凝材料类别胶凝材料类别材料实例材料实例 无机胶凝材料无机胶凝材料 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料石灰、石膏、水玻璃、菱苦土等石灰、石膏、水玻璃、菱苦土等 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料各种水泥各种

2、水泥 有机胶凝材料有机胶凝材料石油沥青、煤沥青、各种树脂等石油沥青、煤沥青、各种树脂等 三、无机胶凝材料 3.1 3.1 建筑石灰 3.1.1 3.1.1 石灰的生产 生产原料：主要是以碳酸钙（CaCO3CaCO3）为有效成分的天然岩石 （如石灰石等）。 石灰岩石灰石块 生产原理：石灰的生产实际是将含有碳酸钙的天然岩石，在适当温度 （900）下煅烧，使碳酸钙分解成氧化钙（CaO），即得到白色或灰白色 的块状生石灰。 2 1100900 3 COCaOCaCO C 三、无机胶凝材料 生石灰的主要成分是氧化钙（CaOCaO），将块状生石灰磨细成粉状， 可得到生石灰粉。 生石灰快生石灰粉 在实际生产

3、中，煅烧温度和煅烧时间的控制是石灰生产工艺中的关键 环节。 三、无机胶凝材料 当温度过低或锻烧时间不足时，碳酸钙则不能完全分解，将生成 所谓的“欠火石灰”，在熟化及使用时常作为残渣被废弃。 当锻烧时间过长或温度过高时，将生成颜色较深，表面被黏土杂 质融化形成的致密玻璃釉状物包覆的所谓“过火石灰”。 过火石灰熟化速度十分缓慢，使用一段时间以后才开始熟化，并 释放大量热量并体积膨胀，容易造成石灰产品及构件的鼓泡、隆起、 开裂等现象，从而影响工程质量甚至酿成工程事故。 欠火石灰过火石灰 三、无机胶凝材料 工业化石灰窑厂及生产工艺流程 生石灰中除了主要成分氧化钙外，还含有一定量的氧化镁。 当生石灰中M

4、gO含量5%时，称为钙质生石灰；当生石灰中MgO含量 5%时，称为镁质生石灰。同等级的钙质生石灰质量优于镁质生石灰。 MgCO3=MgO + CO2 三、无机胶凝材料 3.1.2 3.1.2 石灰的熟化 生石灰具有反应快速、体积膨胀并放出大量热量的水化特性。 合格的生石灰在几秒内就能完成水化反应，体积膨胀两倍左右，1g1g氧 化钙水化反应约产生64.9KJ64.9KJ的热量。因此，为了消解生石灰水化时的 不利现象，便于工程使用，在使用生石灰之前应对其进行熟化。 1 1石灰熟化原理 石灰的熟化是指生石灰（CaOCaO）与水反应生成熟石灰氢氧化钙 Ca(OH)2Ca(OH)2的过程，又称石灰的消解

5、或消化。 9 .64)( 22 OHCaOHCaO 三、无机胶凝材料 （1 1）石灰膏法 石灰膏法是将生石灰块在化灰池中与水反应熟化成石灰浆，使石 灰浆通过一定孔径的滤网流入储灰坑，石灰浆沉淀后除去上层的水分， 得到的膏状体称为石灰膏。化灰时，用水须是洁净水，加水量要达到 生石灰体积的3 34 4倍，并不断搅拌散热，控制温度不至过高。同时一 定要注意人身安全，防止灼伤。 三、无机胶凝材料 一般情况下，在生石灰熟化过滤时即可筛除块状的欠火石灰，而 过火石灰则难以通过滤网除去，被存留在石灰膏中，使之可能成为石 灰工程的质量隐患。 为了消除过火石灰的危害，石灰膏在使用之前须进行“陈伏”。 陈伏是指石

6、灰膏（或石灰乳）在储灰坑中放置2 2周以上时间，使过火 石灰逐渐熟化的过程。其间石灰膏表面应保持一层水分，目的是使其 与空气隔绝，以免与空气中的二氧化碳发生碳化反应。 石灰膏的主要成分为氢氧化钙和水，主要用于拌制砌筑砂浆和抹 面砂浆。 三、无机胶凝材料 （2 2）消石灰粉法 消石灰粉法是在块状生石灰中加入 适量的水，使块状生石灰熟化成粉状的 消石灰，也称熟石灰粉（主要成分为氢 氧化钙）。 生石灰熟化理论用水量为32.1%32.1%， 考虑到一部分水分用于蒸发消耗，实际 加水量以能够充分消解而又不过湿成团 为度，一般为生石灰重量的60%60%80%80%。 在工地现场，可采用分层（每层5050）

7、 喷淋法对生石灰进行熟化。 三、无机胶凝材料 消石灰粉在使用前，一般也需要“陈伏”，如果将生石灰磨细成 一定细度的细石灰粉使用，则不需“陈伏”。 消石灰粉主要用于配制土木工程中的石灰土（石灰黏土）和三 合土（石灰黏土砂石）。 石灰土用于路基处理三合土用于路基面 三、无机胶凝材料 一级注册建造师执业资格考试 袋白灰( (消石灰粉) )使用前也应进行陈伏处理是为了（ ）。 答案：A.A.有利于硬化B.B.消除过火石灰的危害 C.C.提高浆体的可塑性D.D.使用方便 答案：这是因为粉磨过程使过火石灰表面积大大增加, ,与水熟化 反应速度加快, ,几乎可以同步熟化, ,而且又均匀分散在生石灰粉中, ,

8、不 至引起过火石灰的种种危害。 三、无机胶凝材料 3.1.3 3.1.3 石灰的硬化 石灰浆体能在空气中逐渐凝结硬化，主要由结晶和碳化两个同时 作用的过程来完成。 结晶作用是指石灰浆体中的游离水分蒸发，使Ca(OH)Ca(OH)2 2从饱和溶 液中不断结晶析出，使其逐渐失去塑性，并凝结硬化产生强度的过程。 结晶作用主要发生在石灰工程的内部。 碳化作用是指Ca(OH)Ca(OH)2 2 与空气中的COCO2 2化合反应，形成自身强度 较高的碳酸钙晶体，析出水分并被蒸发的过程。 碳化作用过程比较缓慢，通常需要数周时间，且长时间内只限于 表层。 OHnCaCOOnHCOOHCa 23222 ) 1(

9、)( 三、无机胶凝材料 3.1.4 3.1.4 石灰的主要技术性质 1 1可塑性好 生石灰熟化成石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约1 1微米） 的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层水膜。因此，用石灰调 成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好的可塑性。若在水泥砂浆中掺 入石灰膏，可使砂浆的可塑性显著提高。 2 2硬化慢、强度较低 从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳 化甚为缓慢，而且表面碳化后，形成的紧密外壳不利于碳化作用进一 步深人和内部水分的蒸发，因此，石灰是一种硬化缓慢的胶凝材料。 1:31:3的石灰砂浆28d28d抗压强度通常只有0.20.20.5MPa0.5MPa

10、，硬化后强度不高。 三、无机胶凝材料 3 3体积收缩大 石灰在硬化过程中，由于大量的游离水蒸发，会引起显著的体积 收缩。除调成石灰乳作薄层涂刷外，石灰不宜单独使用。工程上常在 其中掺入骨料和各种纤维材料，以减少硬化时的体积收缩。 石灰硬化时体积收缩产生的裂纹 三、无机胶凝材料 4 4吸湿性强 块状生石灰在放置过程中，会缓慢吸收空气中的水分而自动熟化 成消石灰粉，再与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙，失去胶结能力。 在储存生石灰时，不但要防潮，而且不宜储存过久。通常的做法是将 生石灰运到工地（或熟化工厂）后立即熟化成石灰浆，把储存期变为 陈伏期。 石灰砂浆受潮后产生的脱落现象 . 耐水性差 石灰浆

11、在水中或潮湿环境中没有强 度，已凝结硬化的石灰在水中会溃散。 石灰不宜在潮湿的环境中使用，也不宜 单独用于建筑物和构筑物的基础。 三、无机胶凝材料 两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别？成因？ 石灰砂浆A A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，致使其中部分 过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)Ca(OH)2 2， 产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。 石灰砂浆B B为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。尤其 是水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。 三、无机胶凝材料 3 3.1.5 .1.5 石灰的技术标准 在建筑工程中

12、，常将所用的石灰分为建筑生石灰、建筑生石灰粉 和建筑消石灰粉三个品种。按技术指标又可分为优等品、一等品和合 格品三个等级。 当产品各项技术指标值均达到相应某等级规定的指标时，则评定 为该等级；如果有一项指标低于合格品指标规定时，则定为不合格品。 优等品、一等品适用于饰面层和中间层抹面或涂刷，合格品仅用于砌 筑。 建筑石灰的主要技术指标见表。 建筑生石灰的技术指标（JC/T 479-1992JC/T 479-1992） 项目项目 钙质生石灰钙质生石灰镁质生石灰镁质生石灰 优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品 CaO+MgO含量（含量（%），），90858085

13、8075 未消化残渣含量（未消化残渣含量（5mm圆孔筛圆孔筛 筛余量）（筛余量）（%），）， 5101551015 CO2含量（含量（%），），5796810 产浆量（产浆量（L/kg），），2.82.32.02.82.32.0 建筑生石灰粉的技术指标（JC/T 480-1992JC/T 480-1992） 项目项目 钙质生石灰粉钙质生石灰粉镁质生石灰粉镁质生石灰粉 优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品 CaO+MgO含量（含量（%），），858075807570 CO2含量（含量（%），），791181012 细细 度度 % 0.90mm筛筛余量，筛筛余量

14、， 0.20.51.50.20.51.5 0.12mm筛筛余，筛筛余， 7.012.018.07.012.018.0 建筑消石灰粉的技术指标（JC/T 481-1992JC/T 481-1992） 项目项目 钙质消石灰钙质消石灰镁质消石灰镁质消石灰白云石消石灰白云石消石灰 优优一一合合优优一一合合优优一一合合 CaO+MgO含量（含量（%），），706560656055656055 游离水（游离水（%）0.42 体积安定性体积安定性合格合格-合格合格-合格合格- 细度细度 % 0.900mm筛余，筛余，000.5-0.5000.5 0.125mm筛余，筛余，31015-101531015 三、

15、无机胶凝材料 3 3.2 .2 石膏 3 3.2.2.1 .1 石膏的原料及生产 根据石膏中含有结晶水的多少不 同可分为： （1 1）无水石膏（aSOaSO4 4）：也 称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬， 是生产硬石膏水泥的原料。 （2 2）天然石膏（ aSOaSO4 42H2H2 2O O）：也称生石膏或二水石 膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是 生产建筑石膏的主要原料。 三、无机胶凝材料 建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅 烧加热到107107170170，可产生型建筑石膏： （二水石膏）（型半水石膏） 124124条件下压蒸（1.31.3大气压）加热可产生型建筑石膏：

16、（二水石膏）（型半水石膏） 型半水石膏与型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积较 小，强度高，因此又称为高强石膏。在土木过程中，常用的石膏胶凝 材料主要是建筑石膏。 OHOHCaSOOHCaSO CC 224 170107 24 2 1 1 2 1 2 常压 OHOHCaSOOHCaSO C 224 124 24 2 1 1 2 1 2 压蒸 三、无机胶凝材料 3.2. 建筑石膏的凝结硬化 建筑石膏凝结硬化机理主要是半水石膏与水反应还原成二水石膏，其 反应式为： 石膏的凝结硬化是复杂连续的溶解、水化、胶化与结晶的物理化学变 化过程。建筑石膏加水后很快达到饱和溶液而分解出溶解度低的二水石膏 胶体

17、。由于二水石膏的析出，半水石膏溶液转变成非饱和状态，又有新的 半水石膏溶解，继续重复水化和胶化过程。随着析出二水石膏胶体的不断 增多，彼此互相联结，使石膏具有强度。同时，溶液中的游离水分不断减 少，结晶体之间的摩擦力、粘结力逐渐增大，石膏强度也随之增加，最后 成为坚硬的固体。 OHCaSOOHOHCaSO 24224 2 2 1 1 2 1 三、无机胶凝材料 3.2.2 建筑石膏的凝结硬化 建筑石膏凝结硬化机理主要是半水石膏与水反应还原成二水石膏，其 反应式为： 石膏的凝结硬化是复杂连续的溶解、水化、胶化与结晶的物理化学变 化过程。建筑石膏加水后很快达到饱和溶液而分解出溶解度低的二水石膏 胶体

18、。由于二水石膏的析出，半水石膏溶液转变成非饱和状态，又有新的 半水石膏溶解，继续重复水化和胶化过程。随着析出二水石膏胶体的不断 增多，彼此互相联结，使石膏具有强度。同时，溶液中的游离水分不断减 少，结晶体之间的摩擦力、粘结力逐渐增大，石膏强度也随之增加，最后 成为坚硬的固体。 三、无机胶凝材料 1半水石膏2二水石膏胶体微粒3二水石膏晶体4交错的晶体 1、半水石膏水化生成二水石膏 2、二水石膏从过饱和溶液中析出，并转化为晶体 3、失水，石膏凝结 4、晶体长大，石膏硬化 三、无机胶凝材料 3.2.3 建筑石膏的主要技术性质 1凝结硬化快、体积微膨胀 建筑石膏在加水后的35min内便开始 失去塑性，

19、一般在30min 左右即可完全凝 结。建筑石膏凝结硬化时不像石灰和水泥 那样出现体积收缩现象，反而略有膨胀， 膨胀率约为0.51。建筑石膏虽然强 度低，但强度发展速度较快，2h的抗压强 度可达36MPa,7d为812MPa。 石膏像即是利用其凝结硬化快、体积 微膨胀的特性。 三、无机胶凝材料 2孔隙率大、表观密度小 建筑石膏水化反应的理论需水量只占半水石膏质量的18.6%，但在使 用中，为满足施工要求的可塑性，往往加6080的水。因多余水分蒸 发，在内部形成大量孔隙，孔隙率可达5060，其表观密度一般为 8001000kg/m3，属于轻质材料。 石膏制品的孔隙表观密度较小的石膏板材 三、无机胶

20、凝材料 3吸湿性强、防火性能好 石膏制品能通过毛细管很快吸收水分；当空气湿度减小时，又很快地 向周围释散水分。因此，石膏制品具有一定的室内空气湿度调节功能。 硬化后的石膏制品含有占其总质量20.93的结合水，遇火时，结合水 吸收热量后蒸发，在制品表面形成水蒸汽幕并隔绝空气，在缓解石膏制品 本身温度升高的同时，可有效地阻止火势的蔓延。 4耐水性和抗冻性差 硬化后的建筑石膏具有很强的吸湿性和吸水性，在潮湿条件下晶粒间 的结合力减弱，导致强度降低，其软化系数仅为0.20.3，属不耐水材料。 当建筑石膏制品吸水后在负温下使用时，孔隙中的水分会冻结膨胀而 使石膏制品遭到破坏。 三、无机胶凝材料 3.2.

21、4 石膏的主要用途 1.粉刷石膏 粉刷石膏是由建筑石膏掺入外加剂、细骨料等而制成的气硬性胶凝材 料。按用途分为面层粉刷石膏（F）、底层粉刷石膏（B）和保温层粉刷石 膏（T）。其中：面层粉刷石膏（F）通常不含集料，用于粉刷石膏或其它 基底上的最外一层抹灰材料；底层粉刷石膏通常含有集料，用于基底找平； 保温层粉刷石膏具有较好的热绝缘性，通常含有轻集料。 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 2.纸面石膏板 纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺入适量添加剂与纤维做板芯， 以特制的板纸为护面，经加工制成的板材。纸面石膏板具有重量轻、隔声、 隔热、加工性能强、施工方法简

22、便的特点。 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 .石膏砌块 石膏砌块：以建筑石膏为主要原材料，经加水搅拌、浇注成型和干燥 制成的轻质建筑石膏制品。生产中允许加入纤维增强材料或轻集料，也可 加入发泡剂。它具有隔声防火、施工便捷等多项优点。 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 4.石膏装饰制品 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 三、无机胶凝材料 【现象现象】 某住户喜爱石膏制品，房间运用普通石膏浮雕板作装饰。使用一段时间后，某住户喜爱石膏制品，房间运用普通石膏浮雕板作装饰。使用一段时间后， 客厅、卧室效果相当好，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。客厅、

23、卧室效果相当好，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。 试分析原因。试分析原因。 【分析分析】 厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有强的吸湿性和吸水厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有强的吸湿性和吸水 性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发 霉。霉。 三、无机胶凝材料 3 3. .3 3 水玻璃 水玻璃是一种由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的能溶于水的 硅酸盐。根据其碱金属氧化物种类的不同，有硅酸钠水玻璃和硅酸钾 水玻璃。 3 3. .3.1 3.1 水玻璃的生产 水玻璃的生产

24、方法分有湿法和干法。 湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂( (SiOSiO2 2) )和苛性钠溶液(NaOH)(NaOH)在 压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应成液体水玻璃。 干法生产是以石英砂( (SiOSiO2 2) )、纯碱(Na(Na2 2COCO3 3) )为主要原料，将其磨 细并按比例配合拌匀后，在温度为1300130014001400的熔炉内熔融，冷却 后得到块状或粒状的固态水玻璃，在水中加热溶解就成为液体硅酸钠 水玻璃。 222 14001300 322 00 COnSiOONaCONanSiO CC 三、无机胶凝材料 硅酸钠水玻璃（NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2）中氧化硅与氧化

25、钠的分子比（摩 尔数比）n n称为水玻璃模数。水玻璃模数在1.51.53.53.5之间。 固体水玻璃在水中的溶解度与水 玻璃模数n的大小有关。n值越大，固 体水玻璃溶解所需的水温就越高。当 n=1时，固体水玻璃能溶解于常温水； 当n=13时，固体水玻璃只能在热水 中溶解。水玻璃的粘度越大，粘结能 力越强，其越难溶解，但较易分解和 硬化。 固体水玻璃 三、无机胶凝材料 3 3. .3.2 3.2 水玻璃的硬化 水玻璃在空气中与二氧化碳作用，形成无定型硅酸 （nSiOnSiO2 2mHmH2 2O O）和碳酸钠（NaNa2 2COCO3 3），并逐渐干燥硬化。 水玻璃的硬化过程很慢，为了加速硬化，

26、可掺人适量的固化剂， 如氟硅酸钠或氯化钙。 氟硅酸钠的适宜掺量为水玻璃重量的12%12%15%15%，如果用量太少， 不但硬化速度缓慢，强度降低，而且未经反应的水玻璃易溶于水，其 耐水性将变差。但如果用量过多，又会引起凝结过速，造成施工困难， 而且渗透性大，强度也低。加人氟硅酸钠后，水玻璃的初凝时间可缩 短到303060min60min，终凝时间可缩短到240240360min,360min,一周基本达到最高 强度。 32222222 CONaOmHnSiOOmHCOnSiOONa 三、无机胶凝材料 3 3. .3.3 3.3 水玻璃的性质 （1 1）水玻璃硬化后具有良好的粘结能力和较高的强度，用水玻 璃配制的混凝土抗压强度可以达到151540MPa40MPa，水玻璃胶泥的抗拉强 度可达2.5MPa2.5MPa。 （2 2）水玻璃耐酸性强，能经受除氢氟酸、300300以上的过热磷酸、 高级脂肪酸和油酸以外，几乎所有的无机酸和有机酸的作用。 （3