任务2-2气硬性胶凝材料1

第二章.无机胶凝材料

--气硬性胶凝材料内容：介绍石膏、石灰、水玻璃和菱苦土四种气硬性无机材料的原料、生产、硬化原理、性质及应用。广州城建学院学习目的和要求通过本章的学习，熟悉四种气硬性无机胶凝材料的性质和应用。以石膏、石灰为重点。要求了解原料、生产、硬化原理、技术要求，掌握其性质及应用；了解水玻璃和菱苦土的性质和应用。广州城建学院胶凝材料：在土木工程材料中，凡是经过一系列的物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料有机胶凝材料如沥青、树脂、橡胶等无机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如石膏、石灰、菱苦土、水玻璃各种水泥引言硬化条件广州城建学院气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保持或发展其强度。特点：耐水性差，不适宜用于潮湿性环境。（石灰）水硬性胶凝材料不仅在空气中，而且能更好的在水中硬化，并保持、发展其强度。

特点：耐水性好，适宜用于潮湿环境和水中。（水泥）石灰水泥广州城建学院一、石灰石灰吟

[明]于谦

千锤万凿出深山，

烈火焚烧若等闲。

粉骨碎身浑不怕，

要留清白在人间。

广州城建学院石灰石广州城建学院石灰广州城建学院主要内容石灰的原料与生产（简单了解）石灰的熟化和硬化（了解）石灰的技术要求（了解）石灰的性质与应用（重点）广州城建学院1、石灰的生产工艺石灰是由富含碳酸钙的岩石(如石灰石、白云石、白垩等)为主，亦可应用含有氧化钙和部分氧化镁的岩石，经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。其内部孔隙率大，体积密度小，与水作用快。化工副产品主要有电石渣(消化电石而得)等:块状生石灰熟石灰广州城建学院煅烧石灰石(内含CaCO3)温度在900℃左右时温度过高时温度过低时正火石灰欠火石灰过火石灰欠火石灰：由于煅烧温度过低，石灰颗粒内部含有未分解的碳酸钙内核，它只是降低了石灰的利用率，无危害。过火石灰：由于煅烧温度过高，石灰颗粒表面覆盖一层结构致密的熔融物，它的结构致密，孔隙率小，体积密度大，与水作用速度慢，有危害（使硬化的浆体产生隆起、开裂等破坏）。广州城建学院2、石灰的熟化与硬化（一)石灰的熟化1.石灰的熟化：生石灰（氧化钙）与水发生作用生产熟石灰（氢氧化钙）的过程。石灰的熟化特点:（1）放热；（2）体积增大2.石灰的熟化的两种方式（加水量不同）：（1）石灰膏：石灰+大量的水石灰乳石灰（2）熟石灰：石灰淋水（60%-80%）石灰沉淀广州城建学院2、石灰的熟化与硬化石灰膏的陈伏：生石灰在加水在储灰池中存放两周以上陈伏目的:为了消除过火石灰的危害。（二）石灰的硬化第一步：干燥硬化——氢氧化钙析晶

(析晶)第二步：碳化硬化——碳化生成碳酸钙

(蒸发)广州城建学院3、石灰的技术要求（一）建筑生石灰的技术要求1、有效氧化钙和氧化镁含量2、未消化残渣含量（即欠火石灰、过火石灰及杂质的含量）3、二氧化碳含量（即欠火石灰含量）4、产浆量（1kg生石灰生成石灰膏的升数L)(二）建筑生石灰粉的技术要求1、有效氧化钙和氧化镁含量2、二氧化碳含量3、细度（0.9mm筛，0.125mm筛）（三）建筑熟石灰粉的技术要求1、有效氧化钙和氧化镁的含量2、细度广州城建学院2、石灰的品种（1）块状生石灰---CaO（2）生石灰粉---CaO（3）熟（消）石灰粉---Ca(OH)2（4）石灰浆（膏）---Ca(OH)2广州城建学院块状生石灰广州城建学院生石灰粉广州城建学院熟（消）石灰粉广州城建学院石灰浆广州城建学院3、石灰的性能特点（1）保水性，可塑性好生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。广州城建学院（2）硬化慢、强度低

从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此，石灰是硬化缓慢的材料，硬化后的强度也不高。如1：3石灰砂浆28天抗压强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基础。

广州城建学院（3）硬化时体积收缩大石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。

广州城建学院（4）耐水性差

氢氧化钙易溶于水，如果长期受潮或被水浸泡，会使已硬化的石灰溃散。若石灰浆体在完全硬化之前就处于潮湿的环境中，石灰中的水分不能蒸发出去，其硬化就会被阻止，所以石灰不易在潮湿的环境中应用。

广州城建学院（5）可与活性SIO2、活性AL2O3反应可与活性SIO2、活性AL2O3反应，生成具有水硬性的物质，若用蒸汽或蒸压养护，可与晶体SIO2反应，生成具有水硬性物质。广州城建学院4、石灰的应用1）．配制石灰乳涂料将热化好的消石灰加入水稀释，直接用于室内墙壁和天棚的涂料。——加入各种耐碱颜料，可变成彩色涂料。——加入明矾，氯化钙，聚乙烯醇等减少涂层粉化。广州城建学院石灰乳涂料

广州城建学院2）．配制石灰砂浆与混合砂浆①石灰膏+砂+水+拌制，既可用作砌筑砂浆又可用作抹面。②石灰膏+纤维+水拌制，多用于抹面。广州城建学院3）．配制石灰土和三合土石灰土（石灰+粘土）和三合土（石灰+粘土+砂碱炸渣等填料），多用于加固地面、密实地面，稳定地基。

在夯实或压实下，灰土和三合土的密实度增加可与粘土中的少量活性SIO2和活性AL2O3反应生成水硬性物质，从而提高了密实程度和强度。耐水性也得到了改善。广州城建学院4）．配制硅酸盐制品将石灰与硅质材料磨细后，一起加压成型，再经过蒸汽养护，生成以水化硅酸钙为主要产物的砼。反应式如下：Ca(OH)2+SiO2+H2O→CaO·SiO2·H2O硅酸盐砼制品有：灰砂砖、灰砂构件、加气砼砌块等。以硅质材料和钙质材料为主要原料掺加发气剂，经加水搅料，由化学反应形成空隙，经浇注成型、预养切割、蒸汽养护等工艺过程制成的多孔硅酸盐砌块称为加气砼砌块，5）配制无熟料水泥：矿渣+石灰——磨细广州城建学院灰砂砖广州城建学院加气砼砌块广州城建学院二、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加热煅烧、脱水、磨细而成。

广州城建学院石膏和石灰广州城建学院天然二水石膏（CaSO4·2H2O）广州城建学院天然无水石膏（CaSO4）广州城建学院1.建筑石膏原材料：天然二水石膏（)煅烧完后，需要磨细，这才称之为建筑石膏。（一）、石膏的生产（了解）β型半水石膏广州城建学院（二）、建筑石膏的凝结与硬化

建筑石膏的水化建筑石膏的凝结与硬化凝结与硬化过程：二水石膏、半石膏在水中的溶解度不同。（水量要比比例稍微大一些，这样可使之有可塑性）广州城建学院（三）、建筑石膏的技术要求主要有强度、细度和凝结时间要求。按照强度、细度和凝结时间划分为优等品、一等品和合格品。各等级建筑石膏的初凝时间不得小于6min，终凝时间不得大于30min。从加水开始搅拌一直到浆体刚开始失去可塑性的过程称为浆体的初凝，对应时间为初凝时间；从加水开始拌和一直到浆体完全失去可塑性，并开始产生强度的过程称为浆体的硬化，对应的时间称为终凝时间。广州城建学院高强石膏（半水石膏）广州城建学院建筑石膏广州城建学院(四)、建筑石膏的性能特点凝结硬化快，使用时必须加缓凝剂；凝结硬化时体积微膨胀（区别于其他胶凝材料，成型丰满，不需要加其他试剂，可单独使用）孔隙率大，体积密度小，强度较低；保温性和吸湿性好，具有一定的调温调湿性，吸声性也很好；防火性能良好，但耐火性较差；耐水性、抗渗性、抗冻性差（不适合用于室外）。广州城建学院(五）、建筑石膏的应用石膏砂浆：建筑石膏加水、沙子拌和成石膏砂浆石膏板（主要）：纸面石膏板、石膏纤维板、石膏空心板等艺术装饰石膏制品

室内抹灰和粉刷:加水拌和，适当加一些缓凝剂广州城建学院粉刷石膏广州城建学院广州城建学院广州城建学院角花广州城建学院浮雕艺术广州城建学院三、水玻璃什么是水玻璃？碱金属硅酸盐的水溶液：

R2O·nSiO2+H2O其中R=Na＋、K＋n为水玻璃的模数水玻璃的模数和浓度对水玻璃的模数影响：

水玻璃的n值越大，则水玻璃的：粘度越大（不利于施工），粘结力越高，强度及耐酸性越高（二氧化硅含量高），耐热性越高，越难溶于水中。

同一模数的水玻璃，其浓度（或密度）增加，则粘度增大，粘结力与强度及耐酸性、耐热性均提高，但太大时则不利于施工。广州城建学院

水玻璃的制备方法：

湿法：R2O＋nSiO2+H2O=水玻璃

干法：R2O＋nSiO2=R2O·nSiO2

R2O·nSiO2+H2O=水玻璃（二）、水玻璃的硬化

1、硬化速度慢2、加硬化剂：氟硅酸钠广州城建学院固体水玻璃广州城建学院水玻璃溶液广州城建学院1、水玻璃的特性粘结性能较好耐热性好、不燃烧较好的耐酸性能耐水性和耐碱性差广州城建学院2、水玻璃的应用1.涂刷或浸渍材料。2.配制耐热砂浆和耐热混凝土。3.配制耐酸砂浆和耐酸混凝土。4.配制水玻璃矿渣砂浆。5．配制保温绝热材料。6．加固土壤。7．配制防水剂广州城建学院粘土砖广州城建学院耐热砂浆广州城建学院高炉外壳广州城建学院储酸槽广州城建学院四、菱苦土（一）组成：菱苦土是一种白色或浅黄色的粉末，其主要成分是氧化镁（MgO），又称镁质胶凝材料或氯氧镁水泥，菱苦土作为胶凝材料与石灰的原理不同，石灰的最终反应化学原理是Ca(OH)2→CaCO3生成物要求是CaCO3,而菱苦土的反应生成物是Mg(OH)2。（二）凝结与硬化：凝结与硬化的速度慢，常加水溶液拌制。广州城建学院广州城建学院广州城建学院1、菱苦土原料（一）菱镁矿（二）白云岩（三）蛇纹岩广州城建学院菱镁矿广州城建学院白云岩广州城建学院蛇纹岩广州城建学院2、菱苦土的性能特点强度高吸湿性强耐水性差广州城建学院3、菱苦土的应用菱苦土硬化后与植物纤维的粘结性很好，且碱性较弱，对植物纤维腐蚀性也小，可以用做：（1）制作构件。常将菱苦土与木纤维，如木屑、刨花、芦苇、竹筋等制成一些板材及其他构件。这些板材及构件包括：刨花板、人造大理石、隔热材料等。广州城建学院（2）制作菱苦土木屑地面，此时可以再加入石棉、硅藻土、石英和颜料等。特点是强度较高，弹性好，不起灰，，放火、碰撞不起火花，但不常用于潮湿环境。（3）加入气泡或泡沫后，制成保温隔热材料。（4）耐水性处理好的话，还可以用于浴缸等生活用具。广州城建学院菱苦土木屑地面广州城建学院菱苦土平瓦广州城建学院菱苦土波瓦广州城建学院菱苦土脊瓦广州城建学院菱苦土复合板广州城建学院小结1、根据胶凝材料的硬化条件分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料2、通过对建筑石膏的凝结硬化过程的学习，初步建立胶凝材料“凝结硬化”的概念。石膏的多孔性及晶体组成使得石膏制品具有轻质、保温、吸声、防火、调温。、调湿的性质，但是同时也导致它的强度较低。抗冻性、抗渗性及耐水性差。石膏在硬化时体积为膨胀，以及洁白的颜色，细腻的质地使石膏称为一种良好的室内用装饰材料。广州城建学院3、石灰在消解过程中有大量热放出及体积膨胀。欠火石灰、过火石灰都会给石灰的使用带来不利。尤其是过火石灰，因为水化缓慢，往往在浆体硬化、形成一定结构强度后才开始水化，较大的膨胀会是已经形成的结构遭到破坏，所以石灰在使用前必须经过“陈伏”。石灰的硬化过程很慢，是干燥、结晶和碳化的综合过程。石灰在凝结硬化过程中收缩大，强度低，不耐水，但保水性好与可塑性好，且可与活性SIO2、活性AL2O3反应，拌制石灰土和三合土，做道路的垫层或建筑物的基础。广州城建学院4、水玻璃模数和水玻璃的浓度大小决定了水玻璃的凝结硬化性质。水玻璃模数值大或浓度大，则水玻璃的粘度大，粘结力、强度和耐酸耐碱耐热性能均强。因水玻璃在空气中硬化慢，常加硬化剂氟硅酸钠来加速其凝结硬化。水玻璃硬化具有粘结力强，耐酸、耐高温的特点，但耐碱性和耐水性差，水玻璃是耐酸防腐工程中常用的胶结料。5、菱苦土与水拌和后凝结硬化慢、强度低，所以通常用氯化镁溶液来调拌菱苦土。这样可使菱苦土凝结硬化快、强度高。但制品易吸潮返卤，表面返盐酸，易变性翘曲，耐酸性差。广州城建学院练习题1、选择填空题1.在建筑上常用的建筑石膏是（）A、二水石膏B、型半水石膏C、型半水石膏

D、无水石膏2.高强石膏是（）A、二水石膏B、型半水石膏C、型半水石膏D、无水石膏3、石灰土（灰土）的组成（）A、生石灰和粘土B、消石灰粉（熟石灰）和粘土C、生石灰和炉渣D、消石灰粉（熟石灰）和炉渣4、水玻璃硬化后的主要特