第3章无机气硬性胶凝材料-建筑材料ll

气硬性胶凝材料第一节

概

述

本章重点胶凝材料的定义、分类。建筑石灰的熟化和硬化过程；石灰的性质与应用。石膏的石膏的凝结、硬化、技术要求；石膏的性质与应用。了解水玻璃的性能及应用

第一节

概

述

胶凝材料是指能将其他材料胶结成整体，并具有一定强度的材料。胶凝材料通常分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。1.有机胶凝材料:是指以天然或人工合成高分子化合物为基本组成的一类胶凝材料。如：沥青、树脂等。2.无机胶凝材料:是指以无机氧化物或矿物为主要组成的一类胶凝材料。最常用的有石灰、石膏、水玻璃、菱苦土和各种水泥。根据凝结硬化条件和使用特性，无机胶凝材料通常又分为气硬性和水硬性两类。气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化并保持和发展强度的材料。水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中凝结硬化并保持和发展强度的材料。第二节

石

灰

一、石灰的原材料

石灰最主要的原材料是含碳酸钙（CaCO3）的石灰石、白云石和白垩。一般要求原材料中粘土杂质含量小于8%。

石灰石白云石白垩矿chalkore泥质石灰石二、石灰的生产

1.正火石灰：呈白色或灰色的块状物质结构疏松，能在几秒钟内与水反应完毕，体积膨胀两倍左右。2.欠火石灰：呈青灰色，无胶结能力，降低产浆量。3.过火石灰：呈黄褐色，结构紧密，晶粒粗大，与水反应熟化的速度较慢，往往要在石灰固化后才开始水化熟化，从而产生局部体积膨胀，影响工程质量。由于原料中常含有碳酸镁（MgCO3），将MgO含量≤5%的称为钙质生石灰；MgO含量＞5%的称为镁质生石灰。同等级的钙质石灰质量优于镁质石灰。正火石灰块过火石灰块传统石灰窑和现代石灰窑土石灰窑对环境的破坏现代石灰窑三、石灰的熟化

（一）熟化与熟石灰生石灰CaO加水反应生成Ca(OH)2的过程称为熟化。生成物Ca(OH)2称为熟石灰。熟化过程的特点：1.速度快。2.体积膨胀。3.放出大量的热。石灰遇水熟化情景石灰的“陈伏”：为消除过火石灰的危害，石灰膏使用前应在化灰池中存放2周以上，使过火石灰充分熟化，这个过程称为“陈伏”。未经“陈伏”的过火石灰硬化后再继续熟化，则产生的体积膨胀将引起局部鼓泡、隆起和开裂。

过火石灰造成的凸出放射状膨胀裂纹四、石灰的凝结硬化

石灰在空气中的凝结硬化主要包括结晶和碳化两个过程。结晶作用指的是石灰浆中多余水分蒸发或被砌体吸收，使Ca(OH)2以晶体形态析出。碳化作用指的是空气中的CO2遇水生成弱碳酸，再与Ca(OH)2发生化学反应生成CaCO3晶体的过程。

石灰凝结硬化过程的特点：1.速度慢。

2.放出大量水分。

3.体积收缩大。石灰砂浆干缩产生的平面网状裂纹五、石灰的主要技术性质

(一)保水性与可塑性好；（二）凝结硬化慢、强度低；（三）耐水性差；（四）干燥收缩大。

六、石灰的应用（一）石灰乳涂料和抹面；（二）石灰混合砂浆；（三）石灰土和三合土；（四）用于生产硅酸盐制品；（五）生产轻质碳酸钙。

石灰乳石灰膏砌筑用水泥石灰混合砂浆抹面用石灰砂浆因大量空鼓被敲掉因受潮而脱落的石灰砂浆抹面三合土用作铺筑步道砖的垫层灰土桩三合土桩蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖蒸压加气混凝土砌块蒸压加气混凝土板轻质碳酸钙七、石灰的技术标准

（一）建筑生石灰（《建筑生石灰》JC/T479-1992）性能指标参见P28表2-1。

（二）建筑生石灰粉（《建筑生石灰粉》JC/T480-1992）

性能指标参见P28表2-２。生石灰粉（三）建筑消石灰粉（《建筑消石灰粉》JC/T481-1992）

性能指标参见P28表2-３。消石灰粉第三节

石

膏

一、石膏的原材料（一）生石膏：指天然二水石膏，分子式为CaSO4·2H2O，也称为软石膏。是生产建筑石膏最主要的原料。（二）化工石膏：指含有二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）及CaSO4混合物的化工副产品。(三)脱硫石膏：火力发电厂的烟气的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的强氧化空气反应，生成二水硫酸钙（四）硬石膏：指天然无水石膏，分子式CaSO4。

天然石膏矿纤维（雪花）软石膏硬石膏磷石膏球磷石膏粉芒硝石膏氟石膏宁波北仑电厂脱硫石膏二、建筑石膏的生产

将生石膏在107～170℃条件下煅烧脱去部分结晶水而制得的半水石膏，称为建筑石膏，又称为熟石膏，分子式为CaSO4·1/2H2O。若将生石膏在125℃、0.13MPa压力的蒸压锅内蒸炼，则生成型半水石膏，其晶粒较粗，需水量较小，因此，硬化后强度较高，故称为高强石膏。

建筑石膏粉当煅烧温度升高到170～300℃时，半水石膏继续脱水，生成可溶性硬石膏（CaSO4-Ⅲ），凝结速度比半水石膏快，但需水量大，强度低。温度继续升高到400～1000℃，则生成慢溶性硬石膏（CaSO4-Ⅱ）。这种石膏难溶于水，只有当加入某些激发剂后，才具有水化硬化能力，但强度较高，耐磨性能较好。将CaSO4-Ⅱ与激发剂混磨后的产品称为硬石膏水泥。

三、建筑石膏的凝结硬化

（一）建筑石膏的水化建筑石膏加水拌合后，与水发生水化反应生成二水硫酸钙的过程称为水化。

（二）建筑石膏的凝结硬化二水石膏微粒结晶长大，晶体颗粒逐渐互相搭接、交错、共生，产生强度。凝结硬化机理：二水石膏的溶解度比半水石膏小。

建筑石膏凝结硬化过程最显著的特点为：1.速度快。水化过程一般为7～12min，整个凝结硬化过程只需20～30min。2.体积微膨胀。建筑石膏凝结硬化过程产生约1%左右的体积膨胀。这是其它胶凝材料所不具有的特性。速度快，作骨折固定材料微膨胀，作石膏模型四、建筑石膏的主要技术性质（一）凝结硬化快；（二）强度较高；（三）体积微膨胀；（四）色白可加彩色；（五）保温性能好；（六）耐水性差但具有一定的调湿功能；（七）防火性好。

五、建筑石膏的应用

（一）室内抹灰及粉刷；（二）建筑装饰制品；（三）石膏板；（四）其他用途。

石膏角线石膏线艺术造型石膏角线安装纸面石膏板普通防潮防火防潮防火轻钢龙骨石膏板隔墙石膏天花板轻钢龙骨石膏板吊顶石膏砌块石膏枕头六、建筑石膏的技术标准

建筑石膏按照强度、细度和凝结时间划分为优等品、一等品和合格品。其他性能指标要求可参见P30表3-4。

第四节

水玻璃

一、水玻璃的组成

水玻璃俗称泡花碱。水玻璃通常采用石英粉（）加上纯碱（），在1300～1400℃的高温下煅烧生成固体()，再在高温或高温高压水中溶解，制得溶液状水玻璃产品。土木工程中主要使用钠水玻璃。当工程技术要求较高时也可采用钾水玻璃()。优质纯净的水玻璃为无色透明的粘稠液体，溶于水。当含有杂质时呈淡黄色或青灰色。

钠水玻璃分子式中的n称为水玻璃的模数，代表和的分子数比，n值越大，水玻璃的粘性和强度越高，但水中的溶解能力下降。土木工程中常用模数n为2.6～2.8，既易溶于水又有较高的强度。水玻璃在水溶液中的含量（或称浓度）常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般为1.36～1.50g/cm3，相当于波美度38.4～48.3。密度越大，水玻璃含量越高，相应的粘度也越大。

二、水玻璃的凝结固化

水玻璃在空气中的凝结固化主要通过碳化和脱水结晶固结两个过程来实现。凝结硬化过程特点是：1．速度慢。2．体积收缩。3．强度低。

为加速水玻璃的凝结固化速度和提高强度，水玻璃使用时一般要求加入固化剂氟硅酸钠，分子式为。氟硅酸钠的掺量一般为12%～15%。三、水玻璃的主要技术性质

（一）粘结力和强度较高；（二）耐酸性好；（三）耐热性好；（四）耐碱性和耐水性差。

钾水玻璃(KP1)防腐材料水玻璃型耐酸水泥四、水玻璃的应用

（一）涂刷材料表面，提高抗风化能力；（二）加固土壤；（三）配制速凝防水剂；（四）配制耐酸胶凝、耐酸砂浆和耐酸混凝土；（五）配制耐热胶凝、耐热砂浆和耐热混凝土。第五节

镁质胶凝材料

一、原材料和生产

镁质胶凝材料是指以MgO为主要成分的无机气硬性胶凝材料，有时称为菱苦土。它是以MgCO3为主要成分的菱镁矿在800℃左右煅烧而得。块状MgO经磨细后，即成为白色或浅黄色粉末状菱苦土。

菱镁矿蛇纹石

苦土粉

二、镁质胶凝材料的凝结硬化镁质胶凝材料与水拌合后的水化反应与石灰熟化相似。其特点是反应快（但比石灰熟化慢）、放出大量热。但直接加水使用时凝结硬化速度慢；体积收缩大；而且强度很低。为了加速凝结硬化速度、提高制品强度，镁质胶凝材料使用时均加入适量固化剂。最常用的固化剂为氯化镁等盐的溶液，掺量一般为镁质胶凝材料的55%～60%。

苦土