《建筑材料》第二章气硬性无机胶凝材料学习资料

2气硬性无机(wújī)胶凝材料本章讲述了建筑工程中常用的石灰、石膏和水玻璃三种气硬性胶凝材料。要求掌握各种材料的特性及应用(yìngyòng)，熟悉其生产、凝结硬化原理以及储运、使用中应注意的问题。本章(běnzhānɡ)提要第一页，共45页。胶凝材料是指在一定条件下通过自身的一系列变化，能把其他材料胶结成具有一定强度(qiángdù)的整体的材料，通常分为有机和无机两大类。有机胶凝材料是指以天然的或人工合成的高分子化合物为基本组分的一类胶凝材料。无机胶凝材料是指以无机矿物为主要成分，当其与水或水溶液拌和后形成的浆体，经过一系列物理化学变化，而将其他材料胶结成具有强度(qiángdù)的整体。第二页，共45页。无机胶凝材料根据硬化条件不同又分为气硬性(yìngxìng)和水硬性(yìngxìng)两种。气硬性(yìngxìng)无机胶凝材料一般只能在空气中硬化并保持其强度。如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性(yìngxìng)无机胶凝材料既能在空气中硬化，又能在水中继续硬化并保持和发展其强度。如各种水泥等。第三页，共45页。本章内容2.1石灰(shíhuī)2.2建筑石膏2.3水玻璃第四页，共45页。石灰吟于谦

千锤万凿出深山，

烈火焚烧若等闲。

粉身碎骨浑不怕，

要留清白在人间。经过千锤万凿从深山开采出来的石头，对烈火的焚烧看的平平常常，只要能把自己(zìjǐ)的清白留在世界上，粉身碎骨也不怕。第五页，共45页。第六页，共45页。2.1石灰(shíhuī)石灰是由石灰岩煅烧而成。石灰岩的主要成分是碳酸钙(CaCO3)和碳酸镁(MgCO3)。石灰岩在适当温度(1000~1100℃)下煅烧，得到(dédào)以CaO为主要成分的物质即石灰，也叫生石灰(其中含一定量MgO)：1石灰的生产(shēngchǎn)与品种第七页，共45页。石灰石第八页，共45页。石灰石煅烧窑第九页，共45页。反应(fǎnyìng)的特点：①体积缩小10%～15%；②吸收热量；③颜色及状态：白色或略带灰色的块状材料；多孔、强度低。钙质石灰——石灰中MgO≤5%；镁质石灰——石灰中MgO＞5%欠火石灰——颜色发青，内部有未烧透的内核，部分碳酸钙尚未分解；过火石灰——颜色呈灰黑色，表面出现裂缝或玻璃状的外壳，块体密度大。第十页，共45页。第十一页，共45页。石灰(shíhuī)的分类根据加工方法不同，有：(1)块状生石灰(shíhuī)(2)磨细生石灰(shíhuī)粉(3)消石灰(shíhuī)粉(4)石灰(shíhuī)膏、石灰(shíhuī)浆、石灰(shíhuī)乳第十二页，共45页。块状生石灰第十三页，共45页。磨细生石灰粉第十四页，共45页。2石灰的熟化(shúhuà)与硬化生石灰加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消解过程。其反应式如下：石灰熟化时放出大量的热，其体积膨胀1~2.5倍，熟化后的产物Ca(OH)2称熟石灰或消石灰。为了消除过火石灰的危害，保证石灰充分(chōngfèn)熟化，必须将石灰膏在储灰坑中存放两星期以上，这一过程叫石灰的“陈伏”。第十五页，共45页。第十六页，共45页。第十七页，共45页。表2.1生石灰熟化速度(sùdù)分类石灰种类熟化时间快熟石灰中熟石灰慢熟石灰熟化速度在10min以内熟化速度在10~30min之间熟化速度在30min以上石灰(shíhuī)根据熟化速度分为快熟石灰(shíhuī)、中熟石灰(shíhuī)和慢熟石灰(shíhuī)，其熟化速度见表2.1。第十八页，共45页。石灰的硬化包含下面两个同时(tóngshí)进行的过程：①结晶过程——多余水分蒸发或被砌体吸收，Ca(OH)2逐渐从饱和溶液中析出结晶。②碳化过程——Ca(OH)2和空气中的CO2化合，生成碳酸钙晶体。反应式如下：第十九页，共45页。根据规定，钙质生石灰和镁质生石灰各分为3个等级，各等级的质量要求(yāoqiú)见表2.2、表2.3。建筑消石灰粉按MgO的含量分为钙质消石灰粉(MgO含量小于4%)、镁质消石灰粉(MgO含量在4%~24%)和白云石消石灰粉(MgO含量在24%~30%)，并按其技术要求(yāoqiú)分为优等品、一等品和合格品。3石灰(shíhuī)的技术要求和性质1)石灰(shíhuī)的技术要求第二十页，共45页。表2.2生石灰主要(zhǔyào)技术指标(JC/T479—92)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)(%，不大于)5101551015CO2(%，不大于)5796810产浆量(L/kg，不小于）2.82.32.02.82.32.0第二十一页，共45页。表2.3建筑石灰粉的技术(jìshù)要求(JC/T480—92)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）858075807570CO2含量(%，不大于）791181012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第二十二页，共45页。(1)可塑性好；（石灰砂浆具有良好的可塑性）(2)硬化慢、强度低；（不宜单独用于建筑物的基础）(3)硬化后体积收缩大；（不宜单独使用，常在其中掺入砂、麻刀、纸筋等减少收缩）(4)耐水性差；（不宜在潮湿(cháoshī)的环境中使用）(5)吸湿性强。（常用作干燥剂）2)石灰(shíhuī)的性质第二十三页，共45页。（1）石灰乳：消石灰粉或石灰膏加大量的水搅拌稀释。廉价的涂料，用于简易建筑物。（2）石灰砂浆（3）石灰土和三合土石灰与粘土拌和后称为灰土或石灰土；再加砂或炉渣、石屑等即成为三合土。二者主要用于建筑物的地基基础和道路工程的基层、垫层。（4）制作硅酸盐制品(zhìpǐn)常用有蒸压灰砂砖、蒸压加气混凝土砌块或板材等。4石灰(shíhuī)的应用第二十四页，共45页。5石灰(shíhuī)的存放磨细生石灰——防水(fánɡshuǐ)防潮；块状生石灰——应立即熟化成石灰浆，将储存期变为陈伏期。第二十五页，共45页。2.2建筑(jiànzhù)石膏我国的石膏资源极其丰富，分布很广。有自然界存在的天然二水石膏(CaSO4·2H2O，又称软石膏或生石膏)、天然无水石膏(CaSO4，又称硬石膏)和各种工业副产品或废料——化学石膏。石膏胶凝材料的生产，通常是用天然二水石膏经低温(dīwēn)煅烧、脱水、磨细而成。1石膏的品种(pǐnzhǒng)与生产第二十六页，共45页。二水石膏在107~170℃时激烈脱水，水分迅速蒸发，成为β型半水石膏：

β型半水石膏磨细即为建筑(jiànzhù)石膏。其中杂质含量少、颜色洁白者称模型石膏。第二十七页，共45页。二水石膏在0.13MPa压力的蒸压锅内蒸炼(温度125℃)脱水，可制得α型半水石膏：

α型半水石膏浆体硬化后的强度(qiángdù)较高，故又称高强石膏。第二十八页，共45页。第二十九页，共45页。第三十页，共45页。半水石膏遇水后将重新水化生成二水石膏：随着浆体中自由水分因水化和蒸发(zhēngfā)而逐渐减少，浆体也逐渐变稠，这个过程称为凝结过程。其后，二水石膏晶体继续大量形成、长大，晶体之间互相交错连生，形成结晶结构网，使浆体变硬，并形成具有强度的石膏制品。这个过程称为硬化过程。2建筑(jiànzhù)石膏的凝结硬化第三十一页，共45页。第三十二页，共45页。1)建筑石膏的技术(jìshù)要求建筑石膏的密度为2.6~2.75g/cm3，堆积密度为800~1000kg/m3。建筑石膏的技术要求主要有强度、细度和凝结时间。按强度和细度的差别(chābié)，建筑石膏划分为优等品、一等品和合格品三个等级(见表2.4)。3建筑(jiànzhù)石膏的技术要求和性质第三十三页，共45页。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建筑石膏(shígāo)的技术要求(GB9776—1988)第三十四页，共45页。(1)凝结硬化快(2)凝结硬化时体积微膨胀(3)硬化后孔隙率大，表观密度小，绝热、吸声性能好(4)石膏制品(zhìpǐn)具有一定的调温调湿性(5)石膏制品(zhìpǐn)防火性好，但耐火性差(6)石膏制品(zhìpǐn)耐水性和抗冻性差2)建筑(jiànzhù)石膏的性质第三十五页，共45页。(1)制备石膏砂浆和粉刷石膏(2)石膏板、装饰石膏板等(3)石膏空心砌块(qìkuài)和石膏夹心砌块(qìkuài)石膏还可用来生产各种浮雕和装饰品。如浮雕饰线、艺术灯圈、角花等等。4建筑(jiànzhù)石膏的用途第三十六页，共45页。第三十七页，共45页。纸面石膏板装饰石膏板第三十八页，共45页。石膏板吊顶第三十九页，共45页。吸声石膏板第四十页，共45页。第四十一页，共45页。2.3水玻璃水玻璃俗称泡花碱，是碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的能溶解于水的一种(yīzhǒnɡ)硅酸盐材料。最常用的是硅酸钠水玻璃(Na2O·nSiO2)及硅酸钾水玻璃(K2O·nSiO2)。生产水玻璃的方法有湿法和干法两种。水