土木工程材料第三章第一讲

1、1.概念：概念： 工程上起工程上起粘结粘结作用的一类材料，统称为作用的一类材料，统称为胶凝材料胶凝材料。 具体说，建筑材料中凡是经过具体说，建筑材料中凡是经过一系列物理、化学作用一系列物理、化学作用，而能，而能将将散粒状或块状材料粘结成整体散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为的材料，统称为胶凝材料胶凝材料。第三章第三章 无机胶凝材料无机胶凝材料2.分类（根据化学组成）分类（根据化学组成）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：只能在：只能在空气中（干燥环境中）空气中（干燥环境中）凝结硬化凝结硬化并保持和发展强度。如：并保持和发展强度。如：石灰、石膏、菱苦土、水玻璃石灰、石膏

2、、菱苦土、水玻璃等。适等。适用条件：一般用条件：一般只宜用于地上处于干燥环境只宜用于地上处于干燥环境的建筑物。的建筑物。 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料：不仅能在：不仅能在空气中空气中，而且能，而且能更好的在水中更好的在水中凝结硬化，保持并继续提高其强度。如：凝结硬化，保持并继续提高其强度。如：水泥水泥。适用条件：既。适用条件：既可用于可用于地上地上，也可用于，也可用于地下潮湿环境或水中地下潮湿环境或水中的建筑物。的建筑物。有机胶凝材料有机胶凝材料：以：以天然或人工合成的高分子化合物天然或人工合成的高分子化合物为基本组成为基本组成的一类胶凝材料。的一类胶凝材料。 如：如：沥青、松青、环氧树脂、合

3、成树脂、合成橡胶沥青、松青、环氧树脂、合成树脂、合成橡胶等。等。3.1 气硬性无机胶凝材料气硬性无机胶凝材料内容：内容：1.了解胶凝材料的凝结硬化过程及其影响因素；了解胶凝材料的凝结硬化过程及其影响因素；2.理解和掌握石灰、石膏、水玻璃的技术性质与应用；理解和掌握石灰、石膏、水玻璃的技术性质与应用；3.了解石灰、石膏的原料及生产；了解石灰、石膏的原料及生产；4. 理解石灰的熟化及硬化、理解建筑石膏的凝结硬化。理解石灰的熟化及硬化、理解建筑石膏的凝结硬化。重点：重点：1.石灰、石膏、水玻璃的技术性质与应用；石灰、石膏、水玻璃的技术性质与应用；2.建筑石膏的凝结硬化。建筑石膏的凝结硬化。难点：难点

4、：石灰、石膏、水玻璃的技术性质与应用石灰、石膏、水玻璃的技术性质与应用3.1.1石石 膏膏1.石膏的特点：石膏的特点： 石膏胶凝材料具有许多优越的建筑性能：石膏胶凝材料具有许多优越的建筑性能： 质量轻、凝结硬化速度快、导热性低、吸声性强质量轻、凝结硬化速度快、导热性低、吸声性强等特点。等特点。 石膏是一种很有发展前途的新型建筑材料。石膏是一种很有发展前途的新型建筑材料。 如：美国如：美国80的住宅用石膏板作的住宅用石膏板作内墙和吊顶内墙和吊顶，芝加哥的希尔斯，芝加哥的希尔斯大厦，建筑面积大厦，建筑面积10万万m，用石膏板达，用石膏板达73.3万万m。2.2.石膏胶凝材料的原材料：石膏胶凝材料的

5、原材料： 主要是主要是天然二水石膏天然二水石膏（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O），还有），还有天然无水石膏天然无水石膏（CaSOCaSO4 4），以及含），以及含CaSOCaSO4 42H2H2 2O O与与CaSOCaSO4 4混合物的化工副产品混合物的化工副产品。 CaSOCaSO4 42H2H2 2O O：又称：又称软石膏或生石膏软石膏或生石膏。 CaSOCaSO4 4: : 硬石膏硬石膏。 天然无水石膏天然无水石膏CaSOCaSO4 4：比天然二水石膏：比天然二水石膏CaSOCaSO4 42H2H2 2O O致密、质地较硬，致密、质地较硬，又称又称硬石膏硬石膏。3.3.石膏

6、胶凝材料的生产：石膏胶凝材料的生产：生产主要工序：生产主要工序：破碎、加热与磨细破碎、加热与磨细。生产原理：二水石膏（生产原理：二水石膏（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O）脱水生成半水石膏）脱水生成半水石膏（CaSOCaSO4 4(1/2)H(1/2)H2 2O O）或无水石膏（）或无水石膏（CaSOCaSO4 4）。）。 CaSOCaSO4 4(1/2)H(1/2)H2 2O O：热石膏。：热石膏。 加热方式一般是在加热方式一般是在炉密窑中进行煅炉密窑中进行煅烧，或在烧，或在蒸压釜中进行蒸炼蒸压釜中进行蒸炼。由于加热温度和方式的不同，可以得到具有不同性质的石膏产品。由于加热温度和方

7、式的不同，可以得到具有不同性质的石膏产品。 根据加热方式的不同，半水石膏又有根据加热方式的不同，半水石膏又有型和型和型两种方式：型两种方式：高强石膏高强石膏型型：将天然二水石膏（：将天然二水石膏（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O）置于具有）置于具有0.13MP0.13MP，124124的的过饱和蒸汽条件下蒸炼过饱和蒸汽条件下蒸炼，或置于，或置于某些盐溶液中沸煮某些盐溶液中沸煮。CaSOCaSO4 42H2H2 2O O 1-31-3个大气压（蒸炼个大气压（蒸炼） CaSOCaSO4 4(1/2)H(1/2)H2 2O + 3/2HO + 3/2H2 2O O普通建筑石膏普通建筑石膏型

8、型：在非密闭的窑中加热，：在非密闭的窑中加热，型比型比型半水石膏晶型半水石膏晶体要细，调制成可塑性浆体的需水量较多。体要细，调制成可塑性浆体的需水量较多。 建筑工程中常用的品种是建筑石膏，主要成分是建筑工程中常用的品种是建筑石膏，主要成分是型半水石膏型半水石膏。 它是将天然二水石膏（它是将天然二水石膏（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O）在）在107107170170温度下煅烧温度下煅烧成半水石膏（也称热石膏），经磨细而成的一种粉末状材料。成半水石膏（也称热石膏），经磨细而成的一种粉末状材料。CaSOCaSO4 42H2H2 2O O 107-170107-170煅烧煅烧 CaSOCa

9、SO4 4(1/2)H(1/2)H2 2O + 3/2HO + 3/2H2 2O O过程：过程： 二水石膏（二水石膏（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O）加热至）加热至6565，二水石膏开始脱水；，二水石膏开始脱水； 在在107107170170，生成半水石膏（，生成半水石膏（CaSOCaSO4 4(1/2)H(1/2)H2 2O O）；）； 升至升至200200，脱水迅速，半水石膏变为结构基本相同的脱水半，脱水迅速，半水石膏变为结构基本相同的脱水半水石膏，而后成为可溶性硬石膏，它与水调和后，仍能很快凝水石膏，而后成为可溶性硬石膏，它与水调和后，仍能很快凝结硬化；结硬化； 升至升至25

10、0250，石膏中残留很少的水分；，石膏中残留很少的水分； 400400，完全失去水分，形成不溶性硬石膏，也称死烧石，完全失去水分，形成不溶性硬石膏，也称死烧石膏，它难溶于水，失去凝结硬化的能力；膏，它难溶于水，失去凝结硬化的能力； 800800，部分石膏分解出，部分石膏分解出CaOCaO，使产物又具有凝结硬化的能，使产物又具有凝结硬化的能力，称煅烧石膏（过烧石膏）。力，称煅烧石膏（过烧石膏）。4.建筑石膏的硬化（水化）建筑石膏的硬化（水化） 建筑石膏的硬化机理：建筑石膏与水拌和后，可调至成可塑性建筑石膏的硬化机理：建筑石膏与水拌和后，可调至成可塑性浆体，经过一段时间后，将失去塑性，并凝结硬化成

11、具有一定强度浆体，经过一段时间后，将失去塑性，并凝结硬化成具有一定强度的固体，建筑石膏的凝结和硬化主要是由于半水石膏与水相互作用，的固体，建筑石膏的凝结和硬化主要是由于半水石膏与水相互作用，还原成二水石膏。还原成二水石膏。 CaSOCaSO4 4(1/2)H(1/2)H2 2O + 3/2HO + 3/2H2 2O =O = CaSOCaSO4 42H2H2 20 0建筑石膏的凝结和硬化是一个连续的、复杂的物理化学变化过程建筑石膏的凝结和硬化是一个连续的、复杂的物理化学变化过程？4.建筑石膏的硬化（水化）建筑石膏的硬化（水化） 未水化的建筑石膏颗粒。未水化的建筑石膏颗粒。 水化后产生的胶体颗粒

12、。水化后产生的胶体颗粒。 胶体微粒的结晶体。胶体微粒的结晶体。 结晶体成长后形成的网状结构。结晶体成长后形成的网状结构。 孔隙部分。孔隙部分。5.5.建筑石膏的技术性质建筑石膏的技术性质 凝结硬化速度快凝结硬化速度快。 初凝：不早于初凝：不早于3 3分钟分钟 终凝：不迟于终凝：不迟于3030分钟分钟硬化后体积膨胀，膨胀率硬化后体积膨胀，膨胀率1 1。 建筑石膏在凝结硬化过程中，体积略有膨胀，硬化时不出现裂建筑石膏在凝结硬化过程中，体积略有膨胀，硬化时不出现裂缝，所以可不掺加填料而单独使用，并可很好的填充模型。缝，所以可不掺加填料而单独使用，并可很好的填充模型。硬化后的多孔性，强度下降硬化后的多

13、孔性，强度下降。导热系数小、吸声性强、吸湿性大导热系数小、吸声性强、吸湿性大。 由于石膏制品的孔隙率大，因而导热系数小、吸湿性大，可均由于石膏制品的孔隙率大，因而导热系数小、吸湿性大，可均衡调节室内环境的温度和湿度。建筑石膏硬化后，强度降低，表观衡调节室内环境的温度和湿度。建筑石膏硬化后，强度降低，表观密度较小，导热性较低，吸声性较好。密度较小，导热性较低，吸声性较好。耐水性差、抗冻性差耐水性差、抗冻性差。 建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性。受潮后晶体间结合力减弱，建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性。受潮后晶体间结合力减弱，强度剧烈降低，软化系数为强度剧烈降低，软化系数为0.2-0.30.2-0.3

14、，耐水性及抗冻性均较差。，耐水性及抗冻性均较差。良好的防火性能良好的防火性能。 石膏硬化后的结晶物石膏硬化后的结晶物CaSOCaSO4 42H2H2 20 0遇到火烧时，结晶水蒸发，吸遇到火烧时，结晶水蒸发，吸收热量并在表面生成具有良好绝热性的无水物，起到阻止火焰蔓延收热量并在表面生成具有良好绝热性的无水物，起到阻止火焰蔓延和温度升高的作用，所以石膏有良好的抗火性。和温度升高的作用，所以石膏有良好的抗火性。可塑性和加工性好，有良好的装饰性可塑性和加工性好，有良好的装饰性。 6.6.建筑石膏的应用建筑石膏的应用 粉刷粉刷 石膏洁白细腻，用于室内抹灰、粉刷，有良好的装饰效果，且石膏洁白细腻，用于室

15、内抹灰、粉刷，有良好的装饰效果，且有调节室内温度和湿度的功能。有调节室内温度和湿度的功能。配制石膏制品配制石膏制品 加入大量的水或泡沫剂、加气剂，可制成多孔石膏制品，用作加入大量的水或泡沫剂、加气剂，可制成多孔石膏制品，用作建筑墙体的填充物，能改善绝热、保温、隔音性能，也能降低建筑建筑墙体的填充物，能改善绝热、保温、隔音性能，也能降低建筑物自重。物自重。可制作模型和雕塑可制作模型和雕塑 石膏微膨胀，加工性能好，局部损坏易于修补，可用于制作模石膏微膨胀，加工性能好，局部损坏易于修补，可用于制作模型和雕塑。型和雕塑。制作建筑石膏制品制作建筑石膏制品（建筑石膏是制作各种石膏办的主要原料）（建筑石膏是

16、制作各种石膏办的主要原料）制作纸面石膏板制作纸面石膏板 用途：用作吊顶和轻质隔墙的面板。用途：用作吊顶和轻质隔墙的面板。 长：长：1800180036003600；宽：；宽：900900，12001200；厚；厚9 9，1212，1515，1818（2121，2525）板型：板型： 矩形矩形 PJ; PJ; 楔形楔形 PC; 45PC; 45倒角倒角 PD; PD; 半圆形半圆形 PB; PB; 圆形圆形PYPY装饰石膏板（不带护面纸）装饰石膏板（不带护面纸） 规格：规格：5005005005009 6009 6006006001111 平板、孔板、浮雕板平板、孔板、浮雕板 用途：用作吊顶面板

17、用途：用作吊顶面板嵌装式石膏板嵌装式石膏板 纸面石膏板具有纸面石膏板具有质轻、防火、保温、隔热、吸潮、易施工质轻、防火、保温、隔热、吸潮、易施工等优等优点，是点，是吊顶、内部装修吊顶、内部装修等室内装饰工程中必需的材料。等室内装饰工程中必需的材料。 该产品自该产品自1979年进入中国市场后，经过年进入中国市场后，经过20多年的推广、认识，目多年的推广、认识，目前在全国大、中城市已被广泛应用。前在全国大、中城市已被广泛应用。 该产品主要原料为该产品主要原料为石膏粉石膏粉（天然石膏、磷石膏、硫石膏），原（天然石膏、磷石膏、硫石膏），原料加工及制造过程，料加工及制造过程，配置除尘系统配置除尘系统，不

18、存在环境污染不存在环境污染，供热装置为，供热装置为高效导热油炉，其排放浓度在国家规定范围内，所以整个厂区的环高效导热油炉，其排放浓度在国家规定范围内，所以整个厂区的环境没有任何污染，该生产线无固、液废物排放，符合环境卫生标准。境没有任何污染，该生产线无固、液废物排放，符合环境卫生标准。普通纸面石膏板普通纸面石膏板防水纸面石膏板防水纸面石膏板纸面石膏板吊顶纸面石膏板吊顶防火纸面石膏板防火纸面石膏板 装饰石膏板：以装饰石膏板：以建筑石膏建筑石膏为原料，掺加为原料，掺加少量的纤维材料少量的纤维材料等制成等制成有有多种图案、花饰多种图案、花饰的的板材板材。用于。用于公共建筑物室内墙面、顶棚等公共建筑物

19、室内墙面、顶棚等。 晶体装饰石膏板晶体装饰石膏板装饰石膏板装饰石膏板 嵌装式石膏板：以嵌装式石膏板：以装饰石膏板为基板装饰石膏板为基板的板材，的板材，正面不得有裂纹、正面不得有裂纹、气孔、缺角、色彩不均匀等缺陷气孔、缺角、色彩不均匀等缺陷。装装饰饰石石膏膏板板7.建筑石膏的贮存与运输建筑石膏的贮存与运输 (1) (1)建筑石膏一般采用建筑石膏一般采用袋装袋装，可用具有，可用具有防潮的及不易破损的纸袋防潮的及不易破损的纸袋或或其他复合袋其他复合袋包装。包装。 (2)包装袋包装袋上应清楚标明上应清楚标明产品标记、制造厂名、生产批号和出厂日产品标记、制造厂名、生产批号和出厂日期、质量等级期、质量等级

20、、 防潮防潮标志。标志。 (3)建筑石膏在运输与贮存时建筑石膏在运输与贮存时不得受潮和混入杂物不得受潮和混入杂物。 不同等级不同等级的建筑石膏应的建筑石膏应分别贮运，分别贮运， 不得混杂不得混杂。 (4)建筑石膏自生产之日算起，建筑石膏自生产之日算起，贮存期为三个月贮存期为三个月。 三个月后应重新进行质量检验，以确定其等级。三个月后应重新进行质量检验，以确定其等级。 3.1.2 石灰石灰1.特点：特点： 石灰是一种古老的建筑材料，其原料分布很广，生产工艺简单、石灰是一种古老的建筑材料，其原料分布很广，生产工艺简单、成本低廉、使用方便，因此，被广泛应用于建筑工程。成本低廉、使用方便，因此，被广泛

21、应用于建筑工程。 工程中常用的石灰产品有：工程中常用的石灰产品有： 磨细的生石灰粉、消石灰粉、石灰膏磨细的生石灰粉、消石灰粉、石灰膏。2.2.原材料：原材料： 生产石灰的主要原材料是生产石灰的主要原材料是以以CaCOCaCO3 3为主要成分的天然岩石为主要成分的天然岩石。它是。它是一种沉积岩，因其形成过程和条件的差异而造成性质和品种的不同。一种沉积岩，因其形成过程和条件的差异而造成性质和品种的不同。最常用的原材料是最常用的原材料是石灰石石灰石，另外还有，另外还有白云石、白垩白云石、白垩等。石灰的原材等。石灰的原材料中，常含有部分粘土杂质，一般要求原材料中的料中，常含有部分粘土杂质，一般要求原材

22、料中的粘土杂质控制在粘土杂质控制在8 8以内以内。 除除天然原材料天然原材料以外，还可用以外，还可用化学工业副产品化学工业副产品。 如：碳化钙（如：碳化钙（CaCCaC2 2）制取乙炔时所产生的）制取乙炔时所产生的电石渣电石渣，其主要成分，其主要成分为为氢氧化钙氢氧化钙Ca(OH)Ca(OH)2 2，即，即消石灰（或称熟石灰）消石灰（或称熟石灰） CaCCaC2 2 +2H +2H2 2O=CO=C2 2H H2 2 + Ca(OH) + Ca(OH)2 2 ； 或用或用氨碱法氨碱法制碱所得的制碱所得的残渣残渣，其主要成分为，其主要成分为碳酸钙碳酸钙CaCOCaCO3 3等等。等等。3.3.石

23、灰的生产：石灰的生产： 以含碳酸钙以含碳酸钙CaCOCaCO3 3为主要成分的为主要成分的石灰岩在石灰岩在90090011001100的高温的高温下，煅烧而成的白色块体（下，煅烧而成的白色块体（CaOCaO为主要成分的生石灰）。为主要成分的生石灰）。 CaCOCaCO3 3 900 CaO + CO 900 CaO + CO2 2 生石灰是一种白色或灰色的块状物质，因石灰原料中常含有一生石灰是一种白色或灰色的块状物质，因石灰原料中常含有一些些MgCOMgCO3 3成分所以经煅烧生成的生石灰中，也相应含成分所以经煅烧生成的生石灰中，也相应含MgOMgO成分。按照成分。按照我国建材行业标准我国建材

24、行业标准JC/T479-92JC/T479-92建筑生石灰建筑生石灰的规定。的规定。若将块状生石灰磨细，则可得到生石灰粉。若将块状生石灰磨细，则可得到生石灰粉。 钙质生石灰：钙质生石灰：MgOMgO含量含量 5 镁质生石灰：镁质生石灰：MgOMgO含量含量55 在生产实际中，为了加快生石灰的分解过程，使原料充分燃烧，在生产实际中，为了加快生石灰的分解过程，使原料充分燃烧，并考虑到热损失。并考虑到热损失。 通常将煅烧温度通常将煅烧温度提高到提高到1000100012001200左右。若煅烧温度过低、左右。若煅烧温度过低、煅烧时间不充足，则煅烧时间不充足，则CaCOCaCO3 3不能完全分解，将生

25、成不能完全分解，将生成“欠火石灰欠火石灰”，欠火石灰使用时，欠火石灰使用时，产浆量较低，质量较差，降低了石灰的利用率产浆量较低，质量较差，降低了石灰的利用率； 若煅烧温度过高或时间延长，使石灰表面出现裂缝，玻璃状外若煅烧温度过高或时间延长，使石灰表面出现裂缝，玻璃状外壳，颜色呈灰黑色、密度较大的壳，颜色呈灰黑色、密度较大的“过火石灰过火石灰”，使用其会影响工程，使用其会影响工程质量。所以在生产过程中，应根据原材料的性质严格控制煅烧温度。质量。所以在生产过程中，应根据原材料的性质严格控制煅烧温度。 过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包裹过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包裹，

26、熟化，熟化很慢，在石灰已硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生很慢，在石灰已硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨胀体积膨胀，引起隆起包或开裂引起隆起包或开裂，为了消除这种危害，生石灰熟化形成的石灰浆，为了消除这种危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中应在储灰坑中放置两周以上放置两周以上，这个过程称为石灰的，这个过程称为石灰的“陈伏陈伏”，“陈陈伏伏”期间，石灰膏表面要有一层水，以隔绝空气，防止与期间，石灰膏表面要有一层水，以隔绝空气，防止与CO2作用作用产生碳化。产生碳化。4.4.石灰的熟化（或消化）：石灰的熟化（或消化）：概念：概念： 石灰使用前，一般先加水，使之消解为熟石灰石灰使用前，一

27、般先加水，使之消解为熟石灰，其主要成分为，其主要成分为 Ca(OH)Ca(OH)2 2 ，这个过程称为石灰的熟化或消化。，这个过程称为石灰的熟化或消化。反应式：反应式： CaO + HCaO + H2 20 = Ca(OH)0 = Ca(OH)2 2 + 64.9 kJ + 64.9 kJ 石灰熟化过程中，放出大量的热，使温度升高，且体积要增大石灰熟化过程中，放出大量的热，使温度升高，且体积要增大1.01.02.52.5倍。煅烧良好的，且倍。煅烧良好的，且CaOCaO含量高的生石灰熟化较快，放热含量高的生石灰熟化较快，放热量和体积增大也较多。量和体积增大也较多。工地上熟化石灰常用的方法：工地上

28、熟化石灰常用的方法：工地上熟化石灰常用的方法：工地上熟化石灰常用的方法：消石灰浆法消石灰浆法和和消石灰粉法消石灰粉法。消石灰浆法：消石灰浆法： 将将生石灰在化灰池中熟化成石灰浆生石灰在化灰池中熟化成石灰浆，然后，然后通过筛网进入储灰坑通过筛网进入储灰坑，石灰浆在储灰坑中沉淀并除去上层水分后称石灰浆在储灰坑中沉淀并除去上层水分后称石灰膏石灰膏。它是建筑工程。它是建筑工程中中砌筑砂浆和抹灰砂浆砌筑砂浆和抹灰砂浆的常用材料之一。的常用材料之一。消石灰粉法：消石灰粉法： 将将生石灰加适量的水熟化成消石灰粉生石灰加适量的水熟化成消石灰粉。用于拌制。用于拌制石灰土和三合石灰土和三合土土。5.5.石灰的硬化

29、石灰的硬化: : 石灰在空气中的硬化包括两个同时进行的过程。石灰在空气中的硬化包括两个同时进行的过程。结晶作用结晶作用：石灰浆在使用过程中，因游离水分逐渐蒸发和被砌体：石灰浆在使用过程中，因游离水分逐渐蒸发和被砌体吸收，引起溶液某种程度的饱和，使吸收，引起溶液某种程度的饱和，使Ca(OH)Ca(OH)2 2逐渐结晶析出，促使逐渐结晶析出，促使石灰将体的硬化。石灰将体的硬化。碳化作用碳化作用：Ca(OH)Ca(OH)2 2与空气中的与空气中的COCO2 2作用，生成不溶于水中的作用，生成不溶于水中的CaCOCaCO3 3晶体，析出的水分则逐渐被蒸发，其反应式：晶体，析出的水分则逐渐被蒸发，其反应

30、式： Ca(OH)Ca(OH)2 2 + CO+ CO2 2 + n H + n H2 20 = CaCO0 = CaCO3 3 + (n+1) H + (n+1) H2 20 0 这个过程称为碳化，形成的这个过程称为碳化，形成的CaCOCaCO3 3晶体，使硬化石灰浆体结构晶体，使硬化石灰浆体结构致密，强度提高。致密，强度提高。 石灰的硬化是个相当缓慢的过程石灰的硬化是个相当缓慢的过程？ 空气中的空气中的COCO2 2含量少，碳化作用主要发生在与空气接触的表层含量少，碳化作用主要发生在与空气接触的表层上，而且表层生成的致密上，而且表层生成的致密CaCOCaCO3 3瞙层，阻碍于瞙层，阻碍于C

31、OCO2 2进一步渗入。同时，进一步渗入。同时，也阻碍了内部水分向外蒸发，使也阻碍了内部水分向外蒸发，使Ca(OH)Ca(OH)2 2的结晶作用也进行得缓慢。的结晶作用也进行得缓慢。随着时间的增长，表层随着时间的增长，表层CaCOCaCO3 3厚度增加，阻碍作用更大，在相当长厚度增加，阻碍作用更大，在相当长的时间内，仍然是表层为的时间内，仍然是表层为CaCOCaCO3 3，内部为，内部为Ca(OH)Ca(OH)2 2。 所以石灰硬化是个相当缓慢的过程。所以石灰硬化是个相当缓慢的过程。6.6.石灰的技术性质：石灰的技术性质： 石灰作为胶凝材料，与石膏、水泥等胶凝材料相比，其有如下石灰作为胶凝材料

32、，与石膏、水泥等胶凝材料相比，其有如下的特点：的特点：产品等级产品等级：优等品、一级品、合格品优等品、一级品、合格品可塑性和保水性好可塑性和保水性好 生石灰熟化而成石灰浆，具有良好的保水性（即材料保持水分，生石灰熟化而成石灰浆，具有良好的保水性（即材料保持水分，不泌出的能力）。这是由于石灰浆中的不泌出的能力）。这是由于石灰浆中的Ca(OH)Ca(OH)2 2粒子，能自动形成粒子，能自动形成胶体分散状态。这些粒子极细（直径约胶体分散状态。这些粒子极细（直径约1um1um）、数量多、总面积大，）、数量多、总面积大，能够吸附厚水膜而不易失去。利用这一性质，将其掺入水泥砂浆中，能够吸附厚水膜而不易失去

33、。利用这一性质，将其掺入水泥砂浆中，配制成混合砂浆，可克服水泥砂浆容易泌水的缺点。配制成混合砂浆，可克服水泥砂浆容易泌水的缺点。6.6.石灰的技术性质：石灰的技术性质： 凝结硬化慢、强度低凝结硬化慢、强度低 如前述石灰浆碳化缓慢，且在表面形成如前述石灰浆碳化缓慢，且在表面形成CaCOCaCO3 3外壳，碳化作用外壳，碳化作用难以深入，内部水分不易蒸发，因此凝结硬化缓慢。石灰的凝结硬难以深入，内部水分不易蒸发，因此凝结硬化缓慢。石灰的凝结硬化一般只在空气中进行，硬化后的强度也不高，化一般只在空气中进行，硬化后的强度也不高，不宜在潮湿环境不宜在潮湿环境下下使用。使用。 如：如：1:31:3的石灰砂

34、浆的石灰砂浆2828天的抗压强度通常只有天的抗压强度通常只有0.20.20.5MPa0.5MPa，远，远远低于石膏和水泥的同期强度。所以石灰也远低于石膏和水泥的同期强度。所以石灰也不宜用于重要建筑的基不宜用于重要建筑的基础础。6.6.石灰的技术性质：石灰的技术性质： 耐水性差（属气硬性胶凝材料）耐水性差（属气硬性胶凝材料） 石灰浆在尚未硬化之前，若处在潮湿环境中，石灰浆在尚未硬化之前，若处在潮湿环境中，Ca(OH)Ca(OH)2 2不会以不会以晶体析出，凝结硬化不会进行。即使是硬化后的石灰在长期受潮或晶体析出，凝结硬化不会进行。即使是硬化后的石灰在长期受潮或受水浸泡，受水浸泡，Ca(OH)Ca

35、(OH)2 2晶体也会重新溶于水中，甚至随水流失，使硬晶体也会重新溶于水中，甚至随水流失，使硬化的石灰溃散。化的石灰溃散。 因此，石灰不宜用于潮湿环境及易受水浸泡的部位。因此，石灰不宜用于潮湿环境及易受水浸泡的部位。6.6.石灰的技术性质：石灰的技术性质： 硬化后体积收缩大硬化后体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起毛细管显著的收石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起毛细管显著的收缩，从而造成了体积的收缩，所以，缩，从而造成了体积的收缩，所以，石灰除调制成石灰乳作薄层涂石灰除调制成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用和制作建筑构件，直接使用石灰浆中，常在其刷外，不宜单独使用和制作建

36、筑构件，直接使用石灰浆中，常在其中加入砂或纸筋、麻刀等纤维中加入砂或纸筋、麻刀等纤维以节约石灰和减少收缩产生的裂纹。以节约石灰和减少收缩产生的裂纹。 注意：石灰在贮存和运输过程中，要注意：石灰在贮存和运输过程中，要防止受潮防止受潮，并，并不宜长期贮不宜长期贮存存。运输时。运输时不准与易燃、易爆和液体物品混装不准与易燃、易爆和液体物品混装。并要采用防水措施，。并要采用防水措施，注意安全。注意安全。建筑工程中所用的石灰，分成三个品种：建筑工程中所用的石灰，分成三个品种： 建筑生石灰建筑生石灰 建筑石灰粉建筑石灰粉 建筑消石灰粉建筑消石灰粉 根据建材行业标准，可将其分成根据建材行业标准，可将其分成3

37、 3个等级：个等级： 优等品；一等品；合格品。优等品；一等品；合格品。7.7.石灰的应用：石灰的应用： 石灰是建筑工程中广泛应用的材料之一，现分述如下：石灰是建筑工程中广泛应用的材料之一，现分述如下：配制砂浆配制砂浆 混合砂浆混合砂浆 水泥砂浆水泥砂浆掺配灰土和三合土掺配灰土和三合土 石灰可以与粘土用石灰可以与粘土用1 1：2 24 4质量比拌制成质量比拌制成灰土灰土。 3 3：7 7灰土，现今灰土，现今2 2：8 8灰土灰土 石灰与粘土、炉渣（或砂、石）按石灰与粘土、炉渣（或砂、石）按1 1：2 2：3 3配合拌制成配合拌制成三合土三合土。 其加水量以能将灰土或三合土夯打密实为度。其加水量以

38、能将灰土或三合土夯打密实为度。 将灰土或三合土分层夯实，可筑成将灰土或三合土分层夯实，可筑成灰土墙、广场、路面的垫层灰土墙、广场、路面的垫层或简易面层或简易面层。配制无熟料水泥配制无熟料水泥 用磨细生石灰和含有活性用磨细生石灰和含有活性SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3的矿物质材料或工业废料的矿物质材料或工业废料（如火山石、粉煤灰、粒化高炉煤渣等），经过混合磨细而得到的（如火山石、粉煤灰、粒化高炉煤渣等），经过混合磨细而得到的没有经过煅烧的水泥，称为无熟料水泥。无熟料水泥的水化热低，没有经过煅烧的水泥，称为无熟料水泥。无熟料水泥的水化热低，适用于适用于大体积工程大体积工程，但其早

39、期强度低，但其早期强度低，不宜用于要求早期强度高不宜用于要求早期强度高的的工程。工程。配制硅酸盐水泥配制硅酸盐水泥 以石灰或硅质材料（如砂、粉煤灰、煤矸石、页岩等）为主要以石灰或硅质材料（如砂、粉煤灰、煤矸石、页岩等）为主要原料。如加水拌合成型后，经蒸汽养护或蒸压养护而制得的产品，原料。如加水拌合成型后，经蒸汽养护或蒸压养护而制得的产品，其内部的胶凝物质，主要为水化硅酸盐类矿物，故称硅酸盐制品。其内部的胶凝物质，主要为水化硅酸盐类矿物，故称硅酸盐制品。制作碳化制品制作碳化制品 用用磨细生石灰与砂磨细生石灰与砂混合成型，可制得混合成型，可制得碳化砖碳化砖； 或：以或：以工业废渣为主要原料工业废渣

40、为主要原料，经，经机压成型机压成型， CO2气体气体碳化而成碳化而成的新型环保产品的新型环保产品。碳碳化化砖砖碳化砖：碳化砖：容重轻、色泽好、抗风化、容重轻、色泽好、抗风化、后期强度自然增长后期强度自然增长等优点。等优点。 用于用于普通普通4 4层楼建筑层楼建筑及及高层框架高层框架结构的非承重墙砌筑材料结构的非承重墙砌筑材料。利用电石渣生产碳化砖：利用利用电石渣生产碳化砖：利用电石渣、粉煤灰、炉渣等工业固体废电石渣、粉煤灰、炉渣等工业固体废弃物弃物，以，以生产石灰和电石的煅烧炉废气中的二氧化碳生产石灰和电石的煅烧炉废气中的二氧化碳对其进行对其进行碳化碳化制品的工艺技术，实现了资源循环利用，制品

41、的工艺技术，实现了资源循环利用，生产绿色建材产品生产绿色建材产品。 软木碳化砖软木碳化砖（软木砖，软木保温砖，碳化软木）：是（软木砖，软木保温砖，碳化软木）：是橡树皮橡树皮经经过过粉碎、加压、烘焙粉碎、加压、烘焙耐成的软木制品。耐成的软木制品。 具有具有致密的细孔致密的细孔，是，是保温、绝热、吸音、隔音保温、绝热、吸音、隔音的好材料。的好材料。 软木砖软木砖环保、不老化、质轻、耐水、耐油和耐稀酸，有很好的环保、不老化、质轻、耐水、耐油和耐稀酸，有很好的耐候性耐候性。常用做。常用做冷库、化工设备、车船、潜艇及高档建筑的的保温、冷库、化工设备、车船、潜艇及高档建筑的的保温、隔热隔热等方面等方面,

42、,还经常应用于还经常应用于播音室、图书馆、影剧院、会议室等场播音室、图书馆、影剧院、会议室等场所的吸音、保温所的吸音、保温方面。方面。 规格：规格：10001000* *500500* *5 5毫米毫米/ /块块 软木碳化砖软木碳化砖制作碳化制品制作碳化制品 用用磨细生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质集料磨细生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质集料（如矿（如矿渣），搅拌成型，可渣），搅拌成型，可制得制得碳化板碳化板。 碳化板是将碳化板是将竹片置于专用的碳化炉竹片置于专用的碳化炉中，用中，用高温蒸汽高温蒸汽将其将其糖糖 份、份、淀粉碳化淀粉碳化，竹材纤维组织颜色变为，竹材纤维组织颜色变为粟

43、子色粟子色，显得深沉华贵，且含水，显得深沉华贵，且含水率低，材质更脆。率低，材质更脆。碳化板碳化板白边碳化板白边碳化板制作碳化制品制作碳化制品 这两种制品成形后，都用这两种制品成形后，都用COCO2 2进行人工碳化，使其进行人工碳化，使其CaOCaO与与COCO2 2反应反应还原成还原成CaCOCaCO3 3。 Ca(OH)Ca(OH)2 2 + CO + CO2 2 + n H + n H2 20 = CaCO0 = CaCO3 3 + (n+1) H + (n+1) H2 20 0 进入人工碳化的时间与通入进入人工碳化的时间与通入COCO2 2的浓度和碳化制品的尺寸相关。的浓度和碳化制品的

44、尺寸相关。一般人工碳化采用石灰窑煅烧石灰所排出的废弃，其一般人工碳化采用石灰窑煅烧石灰所排出的废弃，其COCO2 2的浓度在的浓度在30304040，碳化时间需，碳化时间需12122424小时或更长，碳化深度可用酚酞测小时或更长，碳化深度可用酚酞测出。出。3.1.3 3.1.3 水玻璃（泡花碱）水玻璃（泡花碱）1.1.水玻璃的概念：水玻璃的概念： 水玻璃水玻璃, ,俗称俗称泡花碱泡花碱, ,是一种水溶性的硅酸盐。是一种水溶性的硅酸盐。 组成：组成：碱金属氧化物和碱金属氧化物和SiOSiO2 2。 根据其碱金属氧化物种类的不同，根据其碱金属氧化物种类的不同，NaNa2 2OnSiOOnSiO2

45、2；K K2 2OnSiOOnSiO2 2；LiLi2 2OnSiOOnSiO2 2，以，以NaNa2 2O nSiOO nSiO2 2最为常用，为无色、青绿色或棕色粘最为常用，为无色、青绿色或棕色粘稠液体。稠液体。 n= SiOn= SiO2 2/Na/Na2 2O O n:n:水玻璃模数水玻璃模数。 n n一般在一般在1.5-3.51.5-3.5之间，建之间，建筑工程筑工程使用的水玻璃在使用的水玻璃在2.4-2.82.4-2.8之间。之间。 固体水玻璃在水中溶解的难易程度随摸数而定。固体水玻璃在水中溶解的难易程度随摸数而定。 n n值越大值越大，胶凝性越好胶凝性越好，难溶解难溶解； n n

46、值越小值越小，胶凝性越差胶凝性越差，易溶解易溶解； n3n3在高压下才能溶解。在高压下才能溶解。2.2.水玻璃的生产水玻璃的生产干法干法： 石英砂石英砂nSiOnSiO2 2 + +纯碱纯碱NaNa2 2COCO3 3 磨细、均匀磨细、均匀-煅烧（煅烧（1300-1400）固体玻璃固体玻璃+水水 加热溶解加热溶解 液体水玻璃液体水玻璃NaNa2 2COCO3 3 + nSiO+ nSiO2 2 NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2 + CO+ CO2 2 湿法湿法： 石英砂石英砂+ +苛性钠）苛性钠） 在蒸压锅在蒸压锅（2-3个大气压）个大气压） 用蒸汽加热，并加搅用蒸汽加热，并加搅拌，使

47、直接反应而成液体的水玻璃。拌，使直接反应而成液体的水玻璃。3.3.水玻璃的硬化水玻璃的硬化 水玻璃溶液在空气中，会吸收水玻璃溶液在空气中，会吸收COCO2 2，形成，形成NaNa2 2COCO3 3和无定型硅酸。和无定型硅酸。 反应式：反应式： NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2 + CO+ CO2 2 + mH + mH2 2O = NaO = Na2 2COCO3 3 + nSiO + nSiO22mHmH2 2O O 这个反应在其进行过程中，水分逐渐被消耗和蒸发，硅酸逐渐这个反应在其进行过程中，水分逐渐被消耗和蒸发，硅酸逐渐凝聚成硅酸凝胶而析出，产生凝结和硬化。凝聚成硅酸凝胶而析出

48、，产生凝结和硬化。 因因COCO2 2浓度低，浓度低，水玻璃的硬化过程缓慢水玻璃的硬化过程缓慢，为加快水玻璃的硬化速，为加快水玻璃的硬化速度，掺入度，掺入促硬剂促硬剂，最常用的促硬剂为，最常用的促硬剂为硅氟酸钠硅氟酸钠（NaNa2 2SiFSiF6 6）等，掺入）等，掺入后会加速硅酸凝胶的析出，从而促进水玻璃的硬化：后会加速硅酸凝胶的析出，从而促进水玻璃的硬化：2 2（NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2）+ Na+ Na2 2SiFSiF6 6 + mH + mH2 2O = 6NaF +O = 6NaF +（2n+12n+1）SiOSiO2 2mHmH2 2O O硅氟酸钠（硅氟酸钠（N

49、aNa2 2SiFSiF6 6）的适宜用量为水玻璃质量的）的适宜用量为水玻璃质量的12%-15%12%-15%，若用量，若用量太少，不但硬化速度缓慢，强度降低，而且未经反映的水玻璃易溶太少，不但硬化速度缓慢，强度降低，而且未经反映的水玻璃易溶于水，因而耐水性差。但若用量过多，又会引起凝结过速，使施工于水，因而耐水性差。但若用量过多，又会引起凝结过速，使施工困难，而且渗透性大，强度也低。困难，而且渗透性大，强度也低。 注：注：水玻璃对眼睛和皮肤有一定的灼伤作用，硅氟酸钠具有毒水玻璃对眼睛和皮肤有一定的灼伤作用，硅氟酸钠具有毒性性，使用过程中应注意安全防护。，使用过程中应注意安全防护。4.4.水玻

50、璃的技术性质（气硬性胶凝材料）水玻璃的技术性质（气硬性胶凝材料） 粘结力强。较高粘结、抗拉、抗压强度。粘结力强。较高粘结、抗拉、抗压强度。 水玻璃溶液可与水按任意比例混合，不同用水量可使溶液具有水玻璃溶液可与水按任意比例混合，不同用水量可使溶液具有不同的密度和粘度，同一模数的水玻璃溶液，其密度越大，粘度越不同的密度和粘度，同一模数的水玻璃溶液，其密度越大，粘度越大，粘结力愈强。若在水玻璃中加入尿素，可在不改变粘度的情况大，粘结力愈强。若在水玻璃中加入尿素，可在不改变粘度的情况下，提高其粘结能力。下，提高其粘结能力。耐热性好，最高耐热度耐热性好，最高耐热度11001100。 水玻璃具有良好的耐热

51、性能，在高温下不分解，强度不降低，水玻璃具有良好的耐热性能，在高温下不分解，强度不降低，甚至有所增加。甚至有所增加。耐酸性好、但不耐碱、不耐水耐酸性好、但不耐碱、不耐水（主要成分（主要成分SiOSiO2 2）。）。 水玻璃具有很强的耐酸腐蚀性，能抵抗多数无机酸、有机酸和侵水玻璃具有很强的耐酸腐蚀性，能抵抗多数无机酸、有机酸和侵蚀性气体的腐蚀。蚀性气体的腐蚀。防渗透性防渗透性。 水玻璃硬化析出的硅酸凝胶能堵塞毛孔而防渗透。水玻璃硬化析出的硅酸凝胶能堵塞毛孔而防渗透。5.5.水玻璃的应用水玻璃的应用 水玻璃用于涂刷材料表面，提高材料的密实性和抗风化性，但不水玻璃用于涂刷材料表面，提高材料的密实性和抗风化性，但不能用于涂刷石膏能用于涂刷石膏（因硅酸钠能与硫酸钙反应生成硫酸钠，结晶时体（因硅酸钠能与硫酸钙反应生成硫酸钠，结晶时体积膨胀，使制品破坏）。积膨胀，使制品破坏）。加固土壤加固土壤。n=2.5-3n=2.5-3的水玻璃和的水玻璃和CaClCaCl2 2溶液交替地灌于基础中溶液交替地灌于基础中作为灌浆材料加固地基。作为灌浆材料加固地基。 使用时将水玻璃溶液与氯化钙溶液交替地灌于基础中，使用