土木工程材料教材第二章气硬性胶凝材料

第二章气硬性胶凝材料

一、胶凝材料的定义

经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。二、胶凝材料的分类胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料第一节绪论无机胶凝材料则以无机化合物为基本成分。(绝大多数的无机化合物可以归入氧化物、酸、碱、盐四大类)

有机胶凝材料以天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分，常用的有沥青、各种合成树脂等。第二章气硬性胶凝材料

（1）气硬性胶凝材料：只能在空气中（干燥条件下）硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃；

（2）水硬性胶凝材料：既能在地上或空气中硬化，又能在水中或地下硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如水泥；在土木工程材料中，胶凝材料是基本材料之一，通过它的胶结作用可配制出各种混凝土及建筑制品，衍生出许多新型材料，不同胶凝材料衍生出材料及制品将会有不同的性质。第二章气硬性胶凝材料

第二节石灰一、

石灰的原料及生产：（一）原料：

以碳酸钙为主要成分的天然岩石，常用的有石灰石，白云石，贝壳等。（二）生产工艺：

欠火石灰过火石灰正火石灰为了加速分解过程，煅烧温度常提高至1000~1100℃左右。

900℃~1000℃(三)石灰的另一来源是利用化学工业副产品。如：用电石（碳化钙）制取乙炔时的电石渣（Ca（OH）2）。CaCO3CaO+CO2石灰岩生石灰第二章气硬性胶凝材料

二、

石灰的熟化(消化、工地称为“淋灰”)：

（一）石灰熟化原理：

注意：1、熟化反应是放热反应2、熟化反应过程体积膨胀1-2.5倍

（二）石灰的陈伏：

过火石灰熟化较慢，当石灰已经硬化后才开始熟化，引起隆起和开裂，为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中存放两周以上，使未曾熟化的石灰颗粒充分熟化，这一过程叫做“陈伏”。CaO+H2O====Ca(OH)2十64.9×103J第二章气硬性胶凝材料

（三）石灰的熟化方法及用途：按石灰用途，我国工地上熟化石灰的方法有两种：消石灰浆法和消石灰粉法（淋灰法和化灰法）。

1)用于调制石灰砌筑砂浆或抹灰砂浆时，需将生石灰加水熟化成消石灰浆。生石灰在化灰池中熟化后，通过筛网流入储灰坑储存两周以上。2)用于拌制石灰土(石灰、粘土)、三合土(石灰、粘土、砂石或炉渣等)时，将生石灰加水熟化成消石灰粉。现在多用机械方法在工厂中将生石灰熟化成消石灰粉，在工地调水使用。三、石灰的硬化（一）干燥硬化

浆体中大量水分蒸发，但尚留一部分游离水，水表面张力将石灰粒子紧密连接到一起，具有一定的强度。第二章气硬性胶凝材料

（二）结晶硬化

Ca（OH）2从饱和溶液中析出，逐渐由胶体转变成晶体的过程，主要作用力为分子力，晶体互相交叉连生，从而提高强度。（三）碳化硬化Ca（OH）2与空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。四、石灰的品种1）按石灰中的氧化镁含量的高低分2）按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO≤5%5%﹤MgO≤24%第二章气硬性胶凝材料

石灰石块状生石灰熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅烧加适量水熟化磨细加水为石灰质量的2.5-3倍沉淀除去表层多余水分第二章气硬性胶凝材料

五、石灰的技术标准建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO及杂质的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见表2.1-2.3。六、石灰的应用及储存（一）石灰的特点1、良好的保水性；熟化生成的氢氧化钙颗粒极其细小，比表面积（材料的总表面积与其质量的比值）很大，使得氢氧化钙颗粒表面吸附有一层较厚的水膜，即石灰的保水性好。2、生石灰水化时水化热大，体积增大；3、凝结硬化慢、强度低；表2.1建筑生石灰的技术指标项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）908580858075未消化残渣含量（5mm圆孔筛筛余量）%，不大于5101551015产浆量，L/kg，不小于2.82.32.02.82.32.0第二章气硬性胶凝材料

表2.2建筑生石灰粉的技术要求项目钙质生石灰粉镁质生石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）858075807570细度0.90mm筛筛余(%，不大于）0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余(%，不大于）7.012.018.07.012.018.0第二章气硬性胶凝材料

表2.3建建筑消石石灰粉的的技术要要求项目钙质消石灰粉镁质消石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）706560656055游离水，%0.4~20.4~20.4~20.4~20.4~20.4~2细度0.90mm筛筛余(%，不大于）000.5000.50.125mm筛筛余(%，不大于）3101531015第二章气气硬性性胶凝材材料第二章气气硬性性胶凝材材料4、硬化化后体积积收缩大大，易开开裂；5、耐水水性差；；6、化学学稳定性性差。（二）石石灰的应应用1、配制制石灰砂砂浆和石石灰乳涂涂料石灰砂浆浆由石灰灰膏和砂砂、水拌拌合而成成，可用用作内墙墙、顶棚棚的抹面面。石灰乳由由石灰膏膏稀释而而成，常常用作内内墙和顶顶棚的粉粉刷涂料料。2、配制制灰土和和三合土土灰土：熟熟石灰粉粉+粘土土。三合土：：熟石灰灰粉+粘粘土+砂砂、石或或炉渣等等填料。。（三七灰土土、四六六灰土））可广泛用用作建筑筑物的基基础、路路面或地地面的垫垫层。第二章气气硬性性胶凝材材料例既然然石灰不不耐水，，为什么么由它配配制的灰灰土或三三合土却却可以用用于基基础的垫垫层、道道路的基基层等潮潮湿部位位？解(1)石灰土或三三合土是由由消石灰粉粉和粘土等等按比例配配制而成的的。加适量量的水充分分拌合后，，经碾压或或夯实，在在潮湿环境境中石灰与与粘土表面面的活性氧氧化硅或氧氧化铝反应应，生成具具有水硬性性的水化硅硅酸钙或水水化铝酸钙钙，所以灰灰土或三合合土的强度度和耐水性性会随使用用时间的延延长而逐渐渐提高，适适于在潮湿湿环境中使使用。(2)再再者，由于于石灰的可可塑性好，，与粘土等等拌合后经经压实或夯夯实，使灰灰土或三合合土的密实实度大大提提高，降低低了孔隙率率，使水的的侵入大为为减少。因因此灰土或或三合土可可以用于基基础的垫层层、道路的的基层等潮潮湿部位。。第二章气气硬性胶凝凝材料3、制作碳碳化石灰板板碳化石灰板板是将磨细细生石灰、、纤维状填填料（如玻玻璃纤维））或轻质骨骨料（如如矿渣）搅搅拌、成型型，然后经经人工碳化化而成的一一种轻质板板材，适宜宜作非承重重内墙板、、天花板等等。4、制作硅硅酸盐制品品磨细生石灰灰或消石灰灰粉与砂或或粒化高炉炉矿渣、炉炉渣、粉煤煤灰等硅质质材料经经配料、混混合、成型型，再经常常压或高压压蒸汽养护护，就可制制得密实或或多孔的硅硅酸盐制品品。如灰砂砂砖、粉煤煤灰砖及砌砌块、加气气混凝土砌砌块等。第二章气气硬性胶凝凝材料（三）石灰灰的储存1、生石灰灰储存时间间不宜过长长，一般不不超过一个个月。作到到“随到随随化”。2、生石灰灰不得与易易燃、易爆爆等危险液液体物品混混合存放和和混合运输输。3、熟石灰灰在使用前前必须陈伏伏15d以以上，以防防止过火石石灰对建筑筑物产生的的危害。工程实例某工地要使使用一种生生石灰粉，，现取试样样，应如何何判该石灰灰的品质？？1.检测石灰中中CaO和和MgO的的含量,细细度。2.根据MgO含量，判判定该石灰灰的类别(属钙质/镁质石灰灰)3.查表判定该该石灰的等等级。第二章气气硬性胶凝凝材料第三节石石膏膏一、建筑石石膏的原料料及生产二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2O107～170℃加热、脱水125℃0.13MPa蒸压锅β型建筑石膏α型高强石膏天然的原材材料（一）原材料化学工业副副产品天然的二水水石膏（软软石膏）磷石膏和盐盐田石膏（二）生产产过程第二章气气硬性胶凝凝材料生石膏熟石膏天然石膏建筑石膏第二章气气硬性胶凝凝材料二、建筑石石膏的水化化与硬化建筑石膏（（半水石膏膏）重新水水化放热生生成二水石石膏的化合合反应过程程：建筑石膏凝凝结过程，，是一个溶溶解、反应应、沉淀、、结晶的过过程；硬化化过程则是是二水石膏膏晶体之间间，结晶结结构网的形形成过程。。建筑石膏凝凝结硬化很很快，一般般初凝不小小于6分钟钟，终凝不不超过30分钟。三、建筑石石膏的技术术性质第二章气气硬性胶凝凝材料（一）技术术指标建筑石膏色色白，密度度2.60～2.75g/cm3,堆积密度度800～～1000kg/cm3,根据国标标《建筑石石膏》的规规定，按其其凝结时间间、细度及及强度指标标分为三级级。优等、、一等和合合格。等级指标优等品一等品合格品强度（MPa）抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度(以0.2mm方孔筛筛余百分数计，不大于）5.010.015.0凝结时间(min)初凝时间不小于6终凝时间不大于30表2.4建建筑石石膏的技术术要求(GB9776—88)第二章气气硬性胶凝凝材料（二）技术术特性1、强度低低；2、凝凝结硬化快快，初凝6分，终凝凝30分；3、孔隙率率大（50~60%），热导导率小（0.121~0.205W/(m.k)）；4、凝结时时体积产生生微膨胀（（0.05%~0.15%））；5、吸湿性性强，耐水水性差(软软化系数为为0.2~0.3)；6、具具有较好的的防火性能能；7、加工性性能好；8、隔热、、吸声性良良好；9、、具有一定定的调温、、调湿性。。四、建筑石石膏的应用用1、室内抹抹灰与粉刷刷；2、生产建建筑石膏制品3、生产水水泥时作为为缓凝剂加加入水泥中中纸面石膏板板第二章气气硬性胶凝凝材料装饰石膏板板吸声用穿孔孔石膏板第二章气气硬性胶凝凝材料五、高强石石膏1、高强石石膏特点由于高强石石膏晶体较较粗大，比比表面积小小(1g固固体所占有有的总表面面积)，，拌制石膏膏浆时，需需水量（需需水量约为为35%-45%））比建筑石石膏（需水水量高达60%-70%）小小，故硬化化后有较高高的强度，，7天的抗抗压强度可可达15-40MPa。2、高强石石膏应用（1）强度度要求较高高的抹灰工工程、装饰饰制品和石石膏板（2）掺入入防水剂，，可用于湿湿度较高的的环境。（3）做粘粘结剂，须须加入聚乙乙烯醇水溶溶液。其特特点是无收缩。第二章气气硬性胶凝凝材料第四节水水玻璃璃（了解解）一、水玻璃璃（泡花碱碱）的原料料及生产是一种碱金金属气硬性性胶凝材料料。（一）原料料石英砂、纯纯碱或含碳碳酸钠的原原料（二）生产产二、水玻璃璃的硬化液体水玻璃璃吸收空气气中的二氧氧化碳，形形成无定型型硅酸凝胶胶，并逐渐干燥硬硬化，速度度较慢。具具体反应式式如下：Na2O•nSiO2+CO2+mH2O＝Na2CO3+nSiO2•mH201300～～1400℃Na2CO3+nSiO2Na2O•nSiO2+CO2第二章气气硬性胶凝凝材料为了加速水水玻璃的硬硬化，可加加热或掺入入12%-15%的的促硬剂氟氟硅酸钠或或加热以加加快其硬化化。三、水玻璃璃的性质1、粘结力力强2、耐酸酸性好3、耐热性性好四、水玻璃璃的用途1、涂刷或或浸渍材料料（除浸渍渍石膏之外外，因会生生成硫酸钠钠晶体，体体积膨胀，，产生破坏坏），可增增加材料的的密实度和和强度，增增强抗风化化能力。2、加固地地基；将水水玻璃和氯氯化钠溶液液交替灌入入土壤中，，发生化学学反应，析析出硅酸胶胶体，起到到胶结和填填充土壤的的作用，并并可以阻止止水渗入，，增加土壤壤的密实度度和强度。。3、修补裂裂缝、堵漏漏；将水玻玻璃溶液掺掺入砂浆或或混凝土中中，可使其其急速凝结结硬化。4、配制耐耐酸砂浆和和耐酸混凝凝土；5、配制耐热热砂浆和耐耐热混凝土土。第二章气气硬性胶凝凝材料例3-0建建筑石膏膏及其制品品为什么适适用于室内内，而不适适用于室外外使用？解

建筑石石膏及其制制品适用于于室内装修修，主要是是由于建筑筑石膏及其其制品在凝凝结硬化后后具有以下下的优良性性质：（（1）石石膏表面面光滑饱满满，颜色洁洁白，质地地细腻，具具有良好的的装饰性。。加入颜料料后，可具具有各种色色彩。建筑筑石膏在凝凝结硬化时时产生微膨膨胀，故其其制品的表表面较为光光滑饱满，，棱角清晰晰完整，形形状、尺寸寸准确、细细致，装饰饰性好；（（2）硬硬化后后的建筑石石膏中存在在大量的微微孔，故其其保温性、、吸声性好好。（3）硬硬化后石石膏的主要要成分是二二水石膏，，当受到高高温作用时时或遇火后后会脱出21%左右右的结晶水水，并能在在表面蒸发发形成水蒸蒸气幕，可可有效地阻阻止火势的的蔓延，具具有一定的的防火性。。第二章气气硬性胶凝凝材料（4）建建筑石膏膏制品还具具有较高的的热容量和和一定的吸吸湿性，故故可调节室室内的温度度和湿度，，改变室内内的小气候候。在室外外使用建筑筑石膏制品品时，必然然要受到雨雨水冰冻等等的作用，，而建筑石石膏制品的的耐水性差差，且其吸吸水率高，，抗渗性差差、抗冻冻性差,所所以不适适用于室外外使用。第二二章章气气硬硬性性胶胶凝凝材材料料例3-1某某单单位位宿宿舍舍楼楼的的内内墙墙使使用用石石灰灰砂砂浆浆抹抹面面。。数数月月后后，，墙墙面面上上出出现现了了许许多不不规规则则的的网网状状裂裂纹纹。。同同时时在在个个别别部部位位还还发发现现了了部部分分凸凸出出的的放放射射状状裂裂纹纹。。试分分析析上上述述现现象象产产生生的的原原因因。。解石灰灰砂砂浆浆抹抹面面的的墙墙面面上上出出现