第二章_气硬性无机胶凝材料课件

1、第二章 气硬性无机胶凝材料本本 章章 主主 要要 内内 容容石灰石灰石膏石膏水玻璃水玻璃本章教学内容与学习要求本章教学内容与学习要求1.1.教学内容教学内容 本章主要介绍下列几种气硬性胶凝材料的特性、技术性质本章主要介绍下列几种气硬性胶凝材料的特性、技术性质要求和应用。要求和应用。 如：石灰如：石灰 、石膏、石膏 2.2.学习要求学习要求 通过学习通过学习要求了解要求了解这几种胶凝材料的特性与用途。这几种胶凝材料的特性与用途。3. 3. 重点重点: : 石灰和石膏的特性与用途石灰和石膏的特性与用途。4. 4. 难点难点: : 石灰的熟化和硬化特性；石灰的熟化和硬化特性； 建筑石膏硬化过程的物理

2、化学变化。建筑石膏硬化过程的物理化学变化。教 学 要 求v基本概念基本概念： 胶凝材料及其分类；胶凝材料及其分类； 石膏、石灰、水玻璃、硅酸盐水泥的组成；石膏、石灰、水玻璃、硅酸盐水泥的组成；v基本知识基本知识： 重点掌握建筑石膏的特性与石膏的水化、凝结、硬化过程，重点掌握建筑石膏的特性与石膏的水化、凝结、硬化过程，石膏的技术性质与应用，石膏的制备工艺和条件对石膏组石膏的技术性质与应用，石膏的制备工艺和条件对石膏组成与性能的影响；成与性能的影响； 石灰的技术性质与应用，石灰的技术性质与应用，过火石灰、欠火石灰的危害及消过火石灰、欠火石灰的危害及消除方法除方法；石灰熟化与硬化，两种熟化和使用形式

3、，干燥硬；石灰熟化与硬化，两种熟化和使用形式，干燥硬化与碳化的机理。化与碳化的机理。 水玻璃的浓度，模数对水玻璃性质的影响，水玻璃硬化的水玻璃的浓度，模数对水玻璃性质的影响，水玻璃硬化的原因。原因。基本概念：什么是胶凝材料？什么是胶凝材料？v定义：定义：v凡能经过自身的物理化学作用后凡能经过自身的物理化学作用后, , 在由可在由可塑浆体变成坚硬石状体的过程中，能把散塑浆体变成坚硬石状体的过程中，能把散粒或块状的物料胶结成一个整体的材料，粒或块状的物料胶结成一个整体的材料，统称为胶凝材料统称为胶凝材料 。自身能固化自身能固化 v（2 2） 能起胶结作用能起胶结作用胶凝材料的种类？胶凝材料的种类？

4、胶胶凝凝材材料料有机胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料无机胶凝材料基本成分为天然的或合成的基本成分为天然的或合成的有机有机高分子化合物高分子化合物，如，如沥青沥青、树脂树脂。基本成分为基本成分为无机化合物无机化合物。气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料只能只能在在空气空气中硬化、保中硬化、保持或发展强度如：石膏、持或发展强度如：石膏、石灰、水玻璃等。石灰、水玻璃等。能在空气和水中硬化、能在空气和水中硬化、保持和发展强度。如：保持和发展强度。如：水泥。水泥。v气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，保持只能在空气中硬化，保持并继续发展其强度，如石灰、石膏、水玻并继续发展其

5、强度，如石灰、石膏、水玻璃等；璃等；v水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续发展且能更好地在水中硬化，保持并继续发展其强度，如各种水泥。其强度，如各种水泥。v气硬性胶凝材料只适用于地上或干燥环境；气硬性胶凝材料只适用于地上或干燥环境；水硬性胶凝材料既适用于地上，也可用于水硬性胶凝材料既适用于地上，也可用于地下或水中环境。地下或水中环境。2.1 2.1 石膏石膏v石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料，石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料，具有许多优越的建筑性能，自古至今得到了广泛地具有许多优越的建筑性能，自古至今得

6、到了广泛地应用。应用。v我国天然石膏矿资源丰富、储量大、分布广，化工我国天然石膏矿资源丰富、储量大、分布广，化工石膏的产量也很大。因此，具有广阔的发展前景。石膏的产量也很大。因此，具有广阔的发展前景。v石膏品种很多，建筑上使用较多的是建筑石膏，其石膏品种很多，建筑上使用较多的是建筑石膏，其次是高强石膏。此外，还有硬石膏水泥等。次是高强石膏。此外，还有硬石膏水泥等。石膏应用的历史石膏应用的历史v90009000年前，叙利亚和土耳其的安那托力亚就有古迹；年前，叙利亚和土耳其的安那托力亚就有古迹；v50005000年前，埃及人就在敞开的火炉中煅烧石膏，然后破碎磨年前，埃及人就在敞开的火炉中煅烧石膏，

7、然后破碎磨成粉末，再与水拌和制得用于金字塔建造中石块得粘结材成粉末，再与水拌和制得用于金字塔建造中石块得粘结材料料灰浆；灰浆；v372-287 BC372-287 BC，古希腊人采用天然透明石膏（亚硒酸石膏）做，古希腊人采用天然透明石膏（亚硒酸石膏）做神庙的窗户；神庙的窗户；v古罗马人用石膏浇注了成千上万座古希腊得雕塑。古罗马人用石膏浇注了成千上万座古希腊得雕塑。v十七世纪，法国巴黎的木质房的所有墙壁均用石膏灰浆十七世纪，法国巴黎的木质房的所有墙壁均用石膏灰浆（plasterplaster）覆盖，以提高防火性能，因而，法国巴黎有）覆盖，以提高防火性能，因而，法国巴黎有“石膏的首都（石膏的首都（

8、capital of plastercapital of plaster）之称。）之称。v石膏灰浆又称为石膏灰浆又称为“Plaster of Paris”Plaster of Paris”它是半水硫酸钙它是半水硫酸钙(CaSO(CaSO4 4 H H2 2O)O)，二水硫酸钙，二水硫酸钙 (CaSO(CaSO4 4 2H2H2 2O)O)称为称为 gypsum gypsum 一、石膏的原料、生产与品种一、石膏的原料、生产与品种1 1、石膏的原料、石膏的原料v生产石膏的原料主要是天然二水石膏，也可采生产石膏的原料主要是天然二水石膏，也可采用化工石膏。用化工石膏。v天然二水石膏天然二水石膏（CaS

9、O42H2OCaSO42H2O）又称生石膏或）又称生石膏或软石膏。生产建筑石膏和高强石膏时常采用。软石膏。生产建筑石膏和高强石膏时常采用。v化工石膏化工石膏是指含有是指含有CaSO42H2OCaSO42H2O成分的化学工成分的化学工业副产品。如业副产品。如磷石膏磷石膏是合成洗衣粉厂、磷肥厂是合成洗衣粉厂、磷肥厂等制造磷酸时的废渣；等制造磷酸时的废渣；氟石膏氟石膏是采用萤石粉和是采用萤石粉和硫酸制造氢氟酸时所产生的废渣，此外还有硫酸制造氢氟酸时所产生的废渣，此外还有脱脱硫排烟石膏硫排烟石膏、硼石膏、盐石硼石膏、盐石膏等。以上各类化膏等。以上各类化工石膏经适当处理后都可代替天然二水石膏。工石膏经适

10、当处理后都可代替天然二水石膏。纯净的天然二水石膏矿石呈无色透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质而呈灰色，褐色，黄色，红色，黑色等颜色。2. 石膏的生产与品种（1）建筑石膏（2）高强石膏（3）可溶性硬石膏（4）死烧石膏（5）高温煅烧石膏非密闭煅烧脱水工艺及其产品 120180C可溶硬石膏-半水石膏 200360C 400500 C难溶硬石膏（死烧石膏） 500750C不溶硬石膏随着煅烧温度升高：二水石膏转变为-型半水石膏-型转变可溶性硬石膏可溶性转变为难溶性硬石膏难溶性转变为不溶性硬石膏 密闭蒸练工艺及其产品：125180C水蒸气-型半水石膏200360C可溶无水石膏400800C不溶无水石膏1

11、不溶无水石膏CaSO4()8001180C地板石膏CaSO4与CaO生产工艺与产品的组成CaSO42H2O 120180C干燥空气125180C水蒸气 -CaSO4 0.5H2O -CaSO4 0.5H2O -CaSO4()可溶 -CaSO4()可溶200360C 200360C 400800C400800CCaSO4()不溶 8001180CCaSO4()不溶CaO非密闭煅烧工艺及其产品组成密闭蒸炼工艺及其产品组成石膏生产流程图熟石膏高强石膏原料入口产 品二、建筑石膏的凝结硬化v凝结硬化过程中的水化反应：凝结硬化过程中的水化反应： CaSO4 0.5H2O 1.5H2O CaSO42H2OQ

12、 即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应v凝结硬化机理凝结硬化机理“溶解沉淀理论溶解沉淀理论”l 溶解溶解l 沉淀沉淀l 硬化硬化 半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不断溶解，生成Ca2+、SO42-离子的饱和溶液半水石膏的饱和溶液，对于二水石膏是过饱和溶液，后者不断结晶沉淀。 二水石膏晶体不断生长、连生、交错，构成晶体颗粒堆聚的结晶结构网凝结硬化的物理化学过程 石膏浆体 半水石膏颗粒 二水石膏晶体石膏胶体石膏硬化体水孔隙水化初期：二水石膏晶体较少随着水化反应进行二水石膏晶体量石膏硬化

13、体中晶体堆积体 半水石膏在空气中，也会吸收空气中的水分子水化成二水石膏晶体。石膏颗粒表面分子首先水化颗粒表面二水石膏晶体不断增多半水石膏全部水化成二水石膏 所以，石膏胶凝材料运输、储存中，必须防潮、防水，以免失效！三、建筑石膏的技术要求及性质1、石膏的技术要求、石膏的技术要求产品标准：产品标准：建筑石膏建筑石膏（GB 9776-88），分为优等品、一等品和合格品。分为优等品、一等品和合格品。建筑石膏技术指标建筑石膏技术指标技术指标技术指标优等品优等品 一等品一等品 合格品合格品 抗折强度抗折强度，MPa，2.52.11.8抗压强度抗压强度，MPa， 4.93.92.9细度细度（0.2mm方孔筛

14、筛余，方孔筛筛余，%），）， 5.010.015.0凝结时间凝结时间 初凝时间初凝时间6min；终凝时间；终凝时间30min。 2.建筑石膏的性质：凝结硬化快，强度较低。凝结硬化快，强度较低。凝结硬化时体积微膨胀（凝结硬化时体积微膨胀（0.050.05-0.5-0.5）孔隙率高（孔隙率高（4040-60-60）、表观密度较小：（）、表观密度较小：（8008001000kg/m1000kg/m3 3）隔热性和吸声性良好隔热性和吸声性良好防火性较好防火性较好有一定的调湿性有一定的调湿性耐水性和抗冻性较差耐水性和抗冻性较差装饰性装饰性 四、建筑石膏的应用v在房屋建筑工程中，建筑石膏是一种应用广泛的工

15、程材料，主要用于配制石膏抹面灰浆、石膏砂浆、石膏混凝土和制作各种石膏制品。 （1）粉刷石膏（2）石膏砂浆（3）石膏板（4）艺术装饰石膏制品学会分析、思考和回答问题！1. 石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，Why？ 答：答：半水石膏需加水半水石膏需加水6080，才能使浆体达到成型所需可，才能使浆体达到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6的水量；的水量；即，有即，有4060多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥发留下大量孔隙。发留下大量孔隙。2、孔隙率较大在应用上，有哪些优点和缺点？ 答：答：优点优点保

16、温隔热性、吸声隔声性好；质轻。可作为墙板、保温隔热性、吸声隔声性好；质轻。可作为墙板、天花板、墙面粉刷砂浆等。天花板、墙面粉刷砂浆等。 缺点缺点强度低、吸水率较大、耐水性差。不能用作结构强度低、吸水率较大、耐水性差。不能用作结构材料，不宜用于潮湿环境等。材料，不宜用于潮湿环境等。五、建筑石膏的应用v建筑石膏是一种很好的绿色建材！v应用中扬长避短，正确应用！v建筑上的主要应用有：建筑石膏制品：各种板材：墙板、天花板等艺术装饰品粉刷石膏：墙面粉刷雕饰各种墙板德国一所教堂的外墙面雕饰室内墙面和天花板的雕饰纸面石膏板的生产工艺流程纸面石膏板生产线3. 为什么石膏制品的耐水性差Why？ 答：答：石膏晶体

17、是亲水性很强的离子晶体，而且晶体内有明石膏晶体是亲水性很强的离子晶体，而且晶体内有明显的解理面，层间和晶体颗粒间是较弱的氢键结合，因此，显的解理面，层间和晶体颗粒间是较弱的氢键结合，因此，水分子进入，降低了晶体层间和颗粒间的相互作用力，导水分子进入，降低了晶体层间和颗粒间的相互作用力，导致强度下降；其软化系数只有致强度下降；其软化系数只有0.300.45； 另一方面，二水石膏在水中的溶解度较大，石膏制品另一方面，二水石膏在水中的溶解度较大，石膏制品长期在水中的强度将更低长期在水中的强度将更低 。学会分析、思考和回答问题！二水石膏晶体解理面学会分析、思考和回答问题！4、进一步思考的问题:v警察在

18、勘察犯罪野外现场时，用石膏翻版罪犯足印，其原警察在勘察犯罪野外现场时，用石膏翻版罪犯足印，其原理是什么？理是什么？2.2 2.2 石石 灰灰v石灰的生产石灰的生产v石灰的硬化石灰的硬化v石灰的性质石灰的性质v石灰的应用石灰的应用v 石灰是建筑上使用最早的矿物胶凝材料之一。石灰是建筑上使用最早的矿物胶凝材料之一。v 优点：优点：原料来源广泛，原料来源广泛，生产工艺简单，生产工艺简单，成成本低廉，本低廉，胶结性能较好，至今仍广泛应用于建筑胶结性能较好，至今仍广泛应用于建筑中。中。v 缺点：缺点： 其生产过程中排出大量的二氧化碳气体，其生产过程中排出大量的二氧化碳气体，造成空气污染（每生产造成空气污

19、染（每生产1吨建筑石灰，要排放出吨建筑石灰，要排放出1.18吨吨CO2），）， 矿产资源的浪费和生态环境的破矿产资源的浪费和生态环境的破坏，所以从改善人文生存环境的角度及可持续发展坏，所以从改善人文生存环境的角度及可持续发展的战略考虑，要给与科学管理和宏观调控。的战略考虑，要给与科学管理和宏观调控。万里长城v将一份石灰与两份砂子、碎石充分混合后，倒入两块木板中间，再用大木槌将木板中夹着的石灰、砂石混合物夯得结结实实，然后浇上水。不久以后拆除木板，里面就形成坚固的墙体了。 万 里 长 城（明）中华门城堡苏州古盘门一、石灰的原料 石灰的石灰的原原料为料为含含碳酸钙为主碳酸钙为主的天然原料。的天然原

20、料。贝壳贝壳石灰石石灰石白云石白云石白垩白垩 石灰岩也称青石、灰石，因可烧制成石灰，故俗石灰岩也称青石、灰石，因可烧制成石灰，故俗称石灰石称石灰石 二、石灰的煅烧二、石灰的煅烧90032oCCaCOCaOCO 为加快煅烧过程实际为加快煅烧过程实际煅烧温度煅烧温度为为1000100011001100o oC C 当温度分布不均匀当温度分布不均匀 产生产生过火和欠火石灰过火和欠火石灰 当温度过低或煅烧时间过短当温度过低或煅烧时间过短 产生产生欠烧石灰欠烧石灰 当温度过高或煅烧时间过长当温度过高或煅烧时间过长 产生产生过火石灰过火石灰。 煅烧良好的石灰，质轻色匀，密度为煅烧良好的石灰，质轻色匀，密度

21、为3.2g/cm3.2g/cm3 3原料经煅烧后得到块状产品：生石灰原料经煅烧后得到块状产品：生石灰制备工艺与产品制备工艺与产品石灰石石灰石10001200C磨细磨细生石生石灰粉灰粉生石灰生石灰水喷淋水喷淋熟石熟石灰粉灰粉( (水水) )化灰池化灰池石灰浆石灰浆浓缩浓缩石灰膏石灰膏陈伏陈伏煅烧温度较低，时间较短时，煅烧温度较低，时间较短时， 欠火石灰欠火石灰煅烧温度较高，时间较长时，煅烧温度较高，时间较长时， 过火石灰过火石灰减轻或消除过火石灰的危害减轻或消除过火石灰的危害土土 窑窑武钢乌龙泉矿日产武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑吨回转窑三三、石灰产品石灰产品 除了块状石灰，常用的石灰产品还有：

22、除了块状石灰，常用的石灰产品还有： 1.1.生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末，主要成分为生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末，主要成分为 CaOCaO。 2.2.消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为要成分为Ca(OH)Ca(OH)2 2，亦称熟石灰。，亦称熟石灰。 3.3.石灰膏：将块状生石灰用过量水（约为生石灰体积的石灰膏：将块状生石灰用过量水（约为生石灰体积的 3 34 4倍）消化，或将消石灰粉和水拌和，所得达一定稠度的膏状倍）消化，或将消石灰粉和水拌和，所得达一定稠度的膏状物，主要成分为物，主要成分为Ca(OH)

23、Ca(OH)2 2和水。和水。所得生石灰的主要成分是所得生石灰的主要成分是CaOCaO，还含有部分，还含有部分MgOMgO。钙质石灰钙质石灰-当当MgOMgO含量小于或等于含量小于或等于5 5时时; ;镁质石灰镁质石灰-MgO-MgO含量大于含量大于5 5时称为时称为; ;正火石灰正火石灰-石灰岩的煅烧温度及时间要适宜。煅烧正常的块石灰岩的煅烧温度及时间要适宜。煅烧正常的块状石灰称，轻质色白，疏松多孔，表观密度为状石灰称，轻质色白，疏松多孔，表观密度为800800l000kgl000kgm3m3。过火石灰过火石灰-若煅烧温度过高、时间过长，石灰岩中所含粘土若煅烧温度过高、时间过长，石灰岩中所含

24、粘土杂质中的杂质中的SiO2SiO2、A12O3A12O3等成分发生熔结，从而使多孔结构等成分发生熔结，从而使多孔结构的石灰变得结构致密，表观密度增大，水化反应极慢的石灰变得结构致密，表观密度增大，水化反应极慢. .欠火石灰欠火石灰 -烧温度过低，或料块尺寸太大，煅烧时间不足烧温度过低，或料块尺寸太大，煅烧时间不足时，石灰岩中的碳酸钙、甚至碳酸镁分解不充分，则会在时，石灰岩中的碳酸钙、甚至碳酸镁分解不充分，则会在石灰内部含有石质核心石灰内部含有石质核心. .v(一一) 石灰的熟化过程石灰的熟化过程v 石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰（消石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰（消石灰，石灰，Quick

25、lime)Quicklime)v CaOH2O Ca（OH）264.9kJv 在石灰熟化过程中：在石灰熟化过程中：v 1.1.放出大量的热；放出大量的热；v 2.2.体积膨胀体积膨胀1 12.52.5倍。倍。四、石灰的熟化与硬化四、石灰的熟化与硬化v生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。v 淋灰法淋灰法：生石灰中均匀加入：生石灰中均匀加入70%70%左右的水（理左右的水（理论值论值31.2%31.2%）便可得到颗粒细小、分散的熟石灰粉。）便可得到颗粒细小、分散的熟石灰粉。工地上调制熟石灰粉时，每堆放半米高的生石灰块，工地上调制熟石灰粉时，每堆放半米高的生石灰块，淋

26、淋60%-80%60%-80%的水，再堆放再淋，使之成粉且不结块的水，再堆放再淋，使之成粉且不结块为止。为止。v 化灰法化灰法：生石灰中加入适量的水（约为块灰质：生石灰中加入适量的水（约为块灰质量的量的2.52.53 3倍），得到石灰乳浆体，石灰乳沉淀后倍），得到石灰乳浆体，石灰乳沉淀后除去表层多余水分后得到除去表层多余水分后得到石灰膏石灰膏。生石灰熟化：淋灰法生石灰熟化：淋灰法石灰膏石灰膏化灰池储灰池滤网排水口化灰法生石灰熟化流程图化灰法生石灰熟化流程图 为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置半个月以上，这成的石灰浆应在储灰坑中放置

27、半个月以上，这一过程称为石灰的一过程称为石灰的“陈伏陈伏”。“陈伏陈伏”期间，期间，石灰浆表面应覆盖一层水，与空气隔绝，以免石灰浆表面应覆盖一层水，与空气隔绝，以免石灰浆表面碳化。石灰浆表面碳化。 石灰砂浆的膨胀性裂缝石灰砂浆的膨胀性裂缝 该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。纹。讨论：欠火石灰和过火石灰的熟化讨论：欠火石灰和过火石灰的熟化 1. 1.欠火石灰：欠火石灰：欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬块，不能欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬块，不能

28、熟化，形成渣子。熟化，形成渣子。 2.2.过火石灰：过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢，当用于建筑过火石灰结构紧密，熟化很慢，当用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引气隆起鼓包和开裂。上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引气隆起鼓包和开裂。 3.3.石灰浆的陈伏：石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害，使未熟化的石为消除过火石灰的危害，使未熟化的石灰充分熟化，石灰浆需在消解坑里存放两星期以上（称为灰充分熟化，石灰浆需在消解坑里存放两星期以上（称为“陈陈伏伏”）。陈伏期间石灰）。陈伏期间石灰 浆表面应覆盖一层水，以免石灰浆硬浆表面应覆盖一层水，以免石灰浆硬化（碳化和结晶）。化（碳化和结晶）。石灰浆

29、体 氢氧化钙晶体 碳酸钙晶体石灰凝胶体石灰碳化体水孔隙水分损失碳化 （二）（二） 石灰的硬化石灰的硬化v结晶作用结晶作用生石灰或熟石灰水成为生石灰或熟石灰水成为Ca(OH)2浆体；浆体；浆体中游离水的不断损失，导致浆体中游离水的不断损失，导致Ca(OH)2结晶；结晶；晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网硬化。硬化。v碳化作用碳化作用Ca(OH)2与空气中的与空气中的CO2气体反应，在表面形成气体反应，在表面形成CaCO3膜层。膜层。提高耐久性。提高耐久性。石灰的主要特性石灰的主要特性 1. 1.可塑性好；可塑性好； 2.2.保水性好；保水性好； 3.3.熟化时：熟化时：

30、放热大，体积增大（放热大，体积增大（ 1 12.52.5倍；倍； ） 4.4.硬化缓慢：硬化缓慢：这是因为碳化作用主要发生在与空气接触表面，这是因为碳化作用主要发生在与空气接触表面，且生成且生成 CaCOCaCO3 3膜层较致密，阻碍了空气中膜层较致密，阻碍了空气中COCO2 2的渗入，也阻碍了的渗入，也阻碍了内部水分向外蒸发，因此硬化缓慢；内部水分向外蒸发，因此硬化缓慢； 5.5.硬化时体积收缩大：硬化时体积收缩大：因为硬化时大量水蒸发，导致毛细管因为硬化时大量水蒸发，导致毛细管 失水收缩；失水收缩； 6.6.硬化后强度低：硬化后强度低：其原因是石灰消化时实际用水量比理论用其原因是石灰消化时

31、实际用水量比理论用 水量大得多，多余水在硬化后蒸发，留下空隙；水量大得多，多余水在硬化后蒸发，留下空隙； 7.7.耐水性差：耐水性差：因为因为 Ca(OH)Ca(OH)2 2易溶于水。易溶于水。 讨论：讨论：请观察图中请观察图中A A、B B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。纹有何差别，并讨论其成因。 石灰砂浆石灰砂浆 A A 石灰砂浆石灰砂浆B B 石灰的技术指标石灰的技术指标 表表3-1 3-1 钙质、镁质石灰分类（钙质、镁质石灰分类（JC/T479JC/T479、480480、481-92481-92）品种品种氧化镁含量（）氧化镁含量（

32、）钙质石灰钙质石灰镁质石灰镁质石灰白云石消石灰白云石消石灰生石灰生石灰555 5生石灰粉生石灰粉555 5消石灰粉消石灰粉4 44 4242424243030表表3-2 3-2 生石灰技术指标生石灰技术指标(JC/T 479-92)(JC/T 479-92) 表表3-2 3-2 生石灰粉的技术指标生石灰粉的技术指标 (JC/T 480-92)(JC/T 480-92)表表3-2 3-2 消石灰粉的技术指标消石灰粉的技术指标 (JC/T 480-92)(JC/T 480-92) 1. 1. 制作制作石灰乳涂料石灰乳涂料 2. 2. 配制砂浆配制砂浆 （1 1）石灰砂浆石灰砂浆 （2 2）混合砂浆

33、混合砂浆（石灰水泥石灰水泥） 3. 3. 拌制灰土拌制灰土、三合土和四合土三合土和四合土 （1 1） 灰灰 土土 石灰石灰 ( ( 消石灰粉消石灰粉) ) 粘土粘土 （2 2） 三合土三合土 石灰石灰 粘土粘土 砂砂 （3 3） 四合土四合土 石灰石灰 粘土粘土 砂砂 石石 （4 4）二灰结石二灰结石 石灰石灰 粉煤灰粉煤灰 砂砂 石石 四、石灰的应用 灰土和三合土硬化时灰土和三合土硬化时, ,除除Ca(OH)Ca(OH)2 2发生结晶和碳化作用外，发生结晶和碳化作用外，Ca(OH)Ca(OH)2 2还能与粘土中少量活性还能与粘土中少量活性 SiOSiO2 2及及 AlAl2 2O O3 3作

34、用，生成具有水作用，生成具有水硬性的水化硅酸钙及水化铝酸钙。硬性的水化硅酸钙及水化铝酸钙。 4. 4. 生产硅酸盐制品生产硅酸盐制品 磨细生石灰或消石灰与砂、粉煤灰、炉渣等硅质材料加水磨细生石灰或消石灰与砂、粉煤灰、炉渣等硅质材料加水拌和、经成型蒸压或蒸压处理等工序制得的建筑材料，通称为拌和、经成型蒸压或蒸压处理等工序制得的建筑材料，通称为硅酸盐制品。硅酸盐制品。 如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块等。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块等。 石灰砂浆抹灰石灰砂浆抹灰灰土筑路灰土筑路灰砂砖灰砂砖麻刀问 题？1. 1. 过火石灰有什么危害？应如何消除？过火石灰有什么危害？应如何消除？ 答：答：过火石灰密度

35、较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈伏期，或过滤掉。长石灰的熟化和陈伏期，或过滤掉。2.2.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何避免？如何避免？ 答：答：石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收缩，因而容易导致开裂。在使用时，避免单独使用，缩，因而容易导致开裂。在使用时，避免

36、单独使用，可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。第3节 水玻璃v水玻璃（water glass）俗称“泡花碱”，是一种由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的水溶性硅酸盐材料，其化学通式为R2OSiO2。碱金属硅酸盐的水溶液：碱金属硅酸盐的水溶液： R2O nSiO2 + H2O 其中其中R=Na、Kv固体水玻璃是一种无色、天蓝色或黄绿色的颗粒，高温高压溶解后是无色或略带色的透明或半透明黏稠液体。一、水玻璃生产 v生产硅酸钠水玻璃的主要原料是石英砂、纯碱或含碳酸钠的原料。v常见的有硅酸钠水玻璃(Na2OnSiO2)和硅酸钾水玻璃(K2OSiO2)等。钾水玻璃在性能上优于钠水

37、玻璃，但其价格较高，故建筑上最常用的是钠水玻璃。v生产方法有湿法和干法两种 v湿法生产：将石英砂和苛性钠液体在压蒸锅内（0.20.3MPa）用蒸汽加热，并加以搅拌，使其直接反应而成液体水玻璃。 R R2 2OOnSiOnSiO2 2 + H + H2 2O O 水玻璃水玻璃v干法生产：将各原料磨细，按比例配合，在熔炉内加热至13001400，熔融而生成硅酸钠，冷却后即为固态水玻璃.然后将固态水玻璃在水中加热溶解成无色、淡黄或青灰色透明或半透明的胶状玻璃溶液，即为液态水玻璃。 R R2 2OOnSiOnSiO2 2 R R2 2O nSiOO nSiO2 2 R R2 2O nSiOO nSiO

38、2 2 + H + H2 2O O 水玻璃水玻璃水玻璃中二氧化硅与碱金属氧化物之间的摩尔比称为水玻璃模数，即n:n:SiO2R2O。模数对水玻璃性能的影响模数对水玻璃性能的影响 模数越大，粘度与粘结力越大，耐水性越好。模数越大，粘度与粘结力越大，耐水性越好。水玻璃与普通玻璃不同，它能溶解于水，并能在空气中凝结、硬化。水玻璃模数与浓度是水玻璃的主要化学性质。水玻璃模数一般在1.53.5之间，模数大小决定着水玻璃在水中溶解的难易程度。模数为1时，能在常温水中溶解，模数增大，只能在热水中溶解，当模数大于3时，则要在4个大气压（0.4MPa）以上的蒸汽中才能溶解。但n值大，胶体组分多，其水溶液的粘结能

39、力强。当模数相同时，水玻璃溶液的密度愈大，则溶液愈稠、粘性愈大、粘结力愈好。工程上常用的水玻璃模数为2.62.8，其密度为1.31.4gcm3。二、 水玻璃的硬化v水玻璃在空气中吸收C02形成无定形的二氧化硅凝胶(又称硅酸凝胶)，凝胶脱水转变为二氧化硅而硬化，其反应式为：由于空气中二氧化碳含量极少，上述硬化过程极慢，为加速硬化，可掺入适量促硬剂，如氟硅酸钠(NazSiF6)，促使硅胶析出速度加快，从而加快水玻璃的凝结与硬化。 水玻璃硬化过程水玻璃硬化过程水玻璃溶液水玻璃溶液 硅酸凝胶硅酸凝胶 二氧化硅玻璃体二氧化硅玻璃体RSiO4-4RRSiO4-4RRRRRH4SiO4H4SiO4H4SiO

40、4H4SiO4RCO3SiO2SiO2SiO2SiO2R2CO3酸 化脱水交联三、水玻璃的性质（1）粘结性能较好水玻璃硬化后的主要成份为硅酸凝胶和固体，比表面积大，因而有良好的粘结性能。模数越大，粘结力越大；当模数相同时，则浓度愈稠、粘结力越大。另外，硬化时析出的硅酸凝胶还可堵塞毛细孔隙，起到防止液体渗漏的作用。（2）耐热性好、不燃烧水玻璃硬化后形成的SiO2网状骨架在高温下强度不下降，用它和耐热骨料配制的耐热混凝土可耐1000的高温而不破坏。（3）耐酸性好硬化后的水玻璃主要成分是SiO2，在强氧化性酸中具有较好的化学稳定性。因此能抵抗大多数无机酸（氢氟酸除外）与有机酸的腐蚀。（4）耐碱性与耐

41、水性差因SiO2和Na2OSiO2均为酸性物质，溶于碱，故水玻璃不能在碱性环境中使用。而硬化产物NaF、Na2CO3等又均溶于水，因此耐水性差。四、水玻璃的应用（1）涂刷或浸渍材料直接将液体水玻璃涂刷或浸渍多孔材料（天然石材、粘土砖、混凝土、以及硅酸盐制品）时，能在材料表面形成Si02膜层，提高其抗水性及抗风化能力，又因材料密实度提高，还可提高强度和耐久性。但石膏制品表面不能涂刷水玻璃，因二者反应，在制品孔隙中生成硫酸钠结晶，体积膨胀，将制品胀裂。（2）配制耐热砂浆和耐热混凝土。用水玻璃作为胶结材料，氟硅酸钠作促硬剂，加入耐热骨料，按一定比例配制成为耐热砂浆和耐热混凝土，用于工业窑炉基础、高炉

42、外壳及烟筒等工程。（3）配制耐酸砂浆和耐酸混凝土。水玻璃作为胶结材料，氟硅酸钠作促硬剂，和耐酸粉料及骨料按一定比例配制成为耐酸砂浆或耐酸混凝土，用于储酸槽、酸洗槽、耐酸地坪及耐酸器材等。（4）配制水玻璃矿渣砂浆将磨细粒化高炉矿渣、液态水玻璃和砂按照质量比11.52的比例配合，即得到水玻璃矿渣砂浆。可用作建筑外墙饰面或室内贴墙纸、轻型内隔墙（如纸面石膏板）的粘结剂，或修补砖墙裂缝。粘贴墙纸时可不加砂。（5）配制保温绝热材料以水玻璃为胶结材料，膨胀珍珠岩或膨胀蛭石为骨料，加入一定量的赤泥或氟硅酸钠，经配料、搅拌、成型、干燥、焙烧，可制成具有保温绝热材料性能的制品。（6）加固土壤用模数为2.53.0的液体水玻璃和氯化钙溶液做加固土壤的化学灌浆材料。灌浆后生成的硅胶能吸水肿胀，能将士粒包裹起来填实土壤空隙，从而起到防止水分渗透和加固土壤的作用。 （7）配制防水剂水玻璃中加入各种矾的水溶液，配制成防水剂，与水泥调和，可用于堵漏、抢修等工程。问 题？为什么水玻璃能配制耐酸混凝土和砂浆？ 答：答：水玻璃溶液的凝结硬化是在酸作用下，使硅酸根水玻璃溶液的凝结硬化是在酸作用下，使硅酸根离子逐步缩聚交联成二氧化硅玻璃体