工程建筑2-2.气硬性胶凝材料

2.气硬性胶凝材料学习知识点：

1.石膏：石膏的生产与品种，建筑石膏的凝结与硬化，建筑石膏的特性、质量要求与应用；

2.石灰：石灰的原料与生产，石灰的熟化与硬化，石灰的特性、质量要求与应用；3.水玻璃：水玻璃的组成、水玻璃的硬化、水玻璃的性质、水玻璃的应用。教学要求：了解石膏的原料及石膏品种；着重理解石膏的凝结、硬化过程及建筑石膏特性；掌握建筑石膏的质量要求与应用。了解石灰原料与生产；了解石灰的硬化；着重理解过火石灰的危害；掌握石灰的特性；掌握石灰质量要求与应用。了解水玻璃的组成，硬化及性质、特点；了解水玻璃模数和密度对水玻璃性质的影响。了解水玻璃的应用。胶凝材料将散粒状材料（砂、石等）或块状材料（砖、砌块等）粘合为一个整体的材料，通称为胶凝材料。2.气硬性胶凝材料胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料沥青类－－石油沥青、煤沥青天然树脂类－－松香、橡胶合成树脂类－－塑料、涂料、胶粘剂气硬性胶凝材料－－石灰、石膏、水玻璃等水硬性胶凝材料－－各种水泥气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，也只能在空气中保持并增长强度的材料，如石灰、石膏、水玻璃，适用于干燥环境。水硬性胶凝材料：既能在空气中凝结硬化，又能在水中更好地凝结硬化，并保持和发展强度的材料，如水泥，适用于干燥和潮湿、水下环境。2.气硬性胶凝材料胶凝材料凝结硬化机理是什么？土木工程对胶凝材料有哪些性能要求？怎样正确选择和使用胶凝材料？学习要求—三问？2.1建筑石膏一、石膏的生产与主要品种1、石膏的生产原料：含硫酸钙的天然石膏（生石膏、石膏矿石）和化工石膏（含硫酸钙的工业废渣）。其化学式为CaSO4.2H2O，也称二水石膏。2、石膏的生产工艺与品种：石膏破碎加热磨细成品。（1）建筑石膏：加热温度在107－170℃，二水石膏脱水成为半水石膏（β型）。

白色或灰白色粉末，密度2.6－2.75g/cm3，堆积密度800－1000kg/m3。CaSO4.2H2O107-170℃CaSO4.H2O＋H2O121212.1建筑石膏（2）模型石膏：β型半水石膏，杂质含量少，主要用于制作模型和装饰浮雕。（3）高强度石膏：将二水石膏在0.13MPa大气压（124℃）的密闭压蒸釜内蒸炼脱水生成为α型半水石膏再经磨细而成。物理性质：白色或灰白色粉末，密度2.6－2.8g/cm3，堆积密度1000－1200kg/m3。高强度石膏用水量较建筑石膏少，凝结硬化后的结构强度高，硬化7天的强度可达15－40MPa。主要用于高级抹灰和装饰制品。2.1建筑石膏二、建筑石膏的凝结与硬化1、石膏的水化建筑石膏加水拌和后，与水发生水化反应：半水石膏首先溶于水，然后发生水化反应生产二水石膏，由于二水石膏的溶解度小于半水石膏，所以半水石膏的饱和溶液对于二水石膏来说成为过饱和溶液，因此二水石膏从溶液中以胶体微粒析出，二水石膏的析出促使反应继续进行，直至半水石膏全部转变为二水石膏为止。转变过程大约需7－12min。半水石膏溶解二水石膏结晶交错的晶体2、建筑石膏的凝结与硬化凝结硬化机理——“溶解－沉淀理论”凝结硬化：由浆体逐渐失去可塑性转变为坚硬的固体的过程。初凝：浆体刚开始失去塑性的过程，对应的这段时间称为初凝时间。终凝：浆体完全失去塑性的过程，对应的这段时间称为终凝时间。2.1建筑石膏建筑石膏的技术要求（GB9776-88)技术指标优等品一等品合格品抗折强度（Mpa），≥2.52.11.8抗压强度（Mpa），≥4.93.92.9细度（0.2mm方孔筛筛余，％），≤5.010.015.0凝结时间（min）初凝≥6终凝≤30三、建筑石膏的技术要求注：表中强度为2h强度值。四、建筑石膏及其制品的性质1、凝结时间快：初凝时间为几分钟，30min完全失去塑性，2h强度可达3－6MPa，在室内自然干燥条件下，达到完全硬化需1周时间。调节凝结时间可以加入缓凝剂，如亚硫酸盐酒精废液、硼砂、柠檬酸、动物骨胶、皮胶或蛋白胶等。2、凝结硬化时体积微膨胀：膨胀率0.5％－1.0％，使石膏制品表面光滑、尺寸准确、形体饱满、装饰性好。3、孔隙率大、表观密度小：建筑石膏在拌和时，为使浆体具有施工要求的可塑性，需加入石膏用量的60％－80％的水，水化反应理论用水量为石膏质量的18.6％，多余的水逐渐蒸发后，使硬化后的石膏留有大量的孔隙，孔隙率一般可达50％－60％，表观密度为800－1000kg/m3。4、强度较低：早期强度增长较快，2h抗压强度可达3－6MPa，7d抗压强度可达8－12MPa（接近最高强度）。5、防火性好，耐火性差：建筑石膏导热系数小，传热慢，且二水石膏在高温脱水下生成半水石膏，释放出的水蒸发带走热量，阻止火势蔓延，起到防火作用。但石膏脱水后，强度降低。6、耐水性、抗冻性、抗渗性差：石膏的软化系数为0.2－0.3，遇水后强度大大降低，吸水后冻涨易产生裂纹破坏，不宜在室外使用。7、保温性和吸声性好：石膏的孔隙均为细微的毛细孔，导热系数一般为0.12－0.20W/m.K，吸声性能较好。2.1建筑石膏2.1建筑石膏五、建筑石膏及其制品的应用1、室内抹灰和粉刷。2、生产石膏制品：①、纸面石膏板。②、石膏装饰板。③、纤维石膏板。3、装饰制品。（三）石膏板

我国目前生产的石膏板，主要有纸面石膏板，石膏空心板，石膏装饰板，纤维石膏板等。

（1）纸面石膏板它是石膏作芯材，两面用纸做护面而制成的，主要用于内墙，隔墙，无花板等处。

（2）石膏空心条板这种石膏板强度高，可用作住宅和公共建筑的内墙和隔墙等，安装时，不需要龙骨。

（3）石膏装饰板石膏装饰板有平板，多孔板，花纹板，浮雕板等多种，它尺寸精确，线条清晰，颜色鲜艳，造型美观，品种多样，施工简单，主要用于公共建筑，可作为墙面和无花板等。

（4）纤维石膏板以建筑石膏为主要原料掺加适量的县委增强材料而制成。这种板的抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可用来替代木材制作家具。

将玻璃纤维、纸筋或矿棉等纤维材料先在水中松解，然后与建筑石膏及适量的浸润剂混合制成浆料，在长网成型机上经铺浆、脱水而制成纤维石膏板。它的抗折强度和弹性模量都高于纸面石膏板。纤维石膏板主要用于建筑物的内隔墙和吊顶。

此外，还有石膏蜂窝板，防潮石膏板，石膏矿棉复合板等品种，可分别用做绝热板，吸声板，内墙和隔墙板，天花板，地面基层板等。2.2石灰一、石灰的原料与生产1、原料：以CaCO3为主要成分的天然岩石，如：石灰石、白垩等。2、石灰的制备：石灰的生产采用立窑煅烧方法。石灰石的热分解反应：制备工艺：岩石破碎煅烧粉磨(消解)CaCO3CaO+CO2900-1100℃制备工艺与产品石灰石900～1100C磨细生石灰粉生石灰适量水熟石灰粉(水)化灰池石灰浆浓缩石灰膏陈伏煅烧温度较低，时间较短时，

欠火石灰煅烧温度较高，时间较长时，过火石灰减轻或消除过火石灰的危害2.2石灰二、石灰的分类1、按氧化镁含量分为：钙质石灰－－氧化镁含量≤5％，镁质石灰－－氧化镁含量＞5％。2、欠火石灰与过火石灰：欠火石灰－煅烧温度不高或煅烧时间短，内部尚有部分石灰石未分解为石灰，不能产生水化反应，降低石灰浆体的有效成分，使用时缺乏粘结力。过火石灰－煅烧温度过高或煅烧时间过长，石灰产生熔融，得到的结构密度大、表面被玻璃状物质包裹，使石灰与水的作用减慢，对工程质量造成不良影响－石灰硬化体膨胀而引起崩裂或隆起。三、石灰的熟化与硬化1、石灰的熟化石灰的熟化，又称消解，是生石灰与水作用生产熟石灰的过程。

石灰熟化过程中，体积迅速增大1-2.5倍，并放出大量的热。石灰熟化产品有：(1)石灰膏：在化灰池中将石灰与过量的水（石灰质量的3－4倍）进行熟化反应，形成石灰乳，经过滤后放入储灰池中沉淀。石灰膏含水约50％，体积密度1300－1400kg/m3，1kg生石灰可熟化成2－3L的石灰膏。(2)消石灰粉：生石灰中加入60％－80％的水，熟化后得到的粉状物。

石灰的陈伏：为避免过火石灰对工程的危害，熟化时采用小于3mm孔径的筛网滤去未熟化的颗粒，并使石灰膏在储灰池中存放2周以上，使过火石灰充分熟化（罩面石灰膏存放时间不少于30天）。陈伏时为防止石灰碳化，石灰膏表面必须保存一层水。CaO+H2OCa(OH)2+64kJ2.2石灰2、石灰的硬化石灰浆体的硬化包括结晶硬化和碳化硬化。（1）结晶硬化：石灰浆中的水分逐渐蒸发或被砌体吸收，使Ca(OH)2溶液饱和而逐渐结晶析出，促使石灰浆体硬化，同时干燥使得浆体收缩而产生一定的强度但遇水后强度丧失。（2）碳化硬化：氢氧化钙与空气中的二氧化碳和水化合称为碳酸钙的过程。

由于空气中的二氧化碳含量很低，碳化作用主要发生在与空气接触的表层上，形成的碳酸钙结构致密，阻止了空气中二氧化碳进一步深入，碳化过程极为缓慢。石灰干燥后，水分蒸发，碳化反应因无水而中止。Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+H2O

石灰浆体硬化慢、强度低、不耐水。2.2石灰四、石灰的技术要求建筑生石灰的技术要求（JC/T479-92)项目钙质生石灰镁质石灰石优等品优等品合格品优等品优等品合格品CaO+MgO含量/%≥908580858075未消化残渣含量（5mm圆孔筛筛余量，％）≤5101551015CO2含量（％）≤5796810产浆量（L/kg）≥2.82.32.02.82.32.02.2石灰建筑消石灰粉的技术要求（JC/T479-92)项目钙质生石灰粉镁质石灰石粉白云石质消石灰粉优等品优等品合格品优等品优等品合格品优等品优等品合格品CaO+MgO含量/%≥706560656055656055游离水（％）≤0.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.0体积安定性合格合格－合格合格－合格合格－细度0.9mm筛余（％）≤000.5000.5000.50.125mm筛余（％）≤3101531015310152.2石灰五、石灰的性质与应用1、石灰的性质①、保水性和可塑性好：掺入水泥砂浆中，提高砂浆的保水性。②、凝结硬化慢，强度低：1：3石灰砂浆28d的强度只有0.2－0.5MPa，不宜用于建筑物的承重结构。③、耐水性差：氢氧化钙易溶于水，长期受潮或被水浸泡会使已硬化的石灰溃散，软化系数接近于0，不宜用于潮湿和水下环境。④、干燥收缩大：石灰浆在硬化过程中，要蒸发大量的水，引起体积收缩，易产生干缩裂缝，一般不宜单独使用，在使用时一般掺入砂、纸筋、麻刀，以减少收缩引起的开裂。2.2石灰2、石灰的应用和保管①、调制石灰砂浆，用于砌筑和抹灰。②、拌制灰土或石灰三合土。③、制作硅酸盐混凝土及其制品。

生石灰块和生石灰粉应在干燥环境中运输和保存，应与易燃物分开保管，防止石灰吸水后水化反应放出大量的热产生火灾。石灰膏存放时应防止失水产生碳化反应。2.3水玻璃一、水玻璃生产简介水玻璃又称泡花碱，是一种碱金属气硬性胶凝材料。建筑中常用来配制水玻璃水泥、水玻璃混凝土、水玻璃砂浆、水玻璃涂料。生产水玻璃的主要方法是以纯碱和石英砂为原料，将其磨细拌匀后，在1300－1400℃的熔炉中熔融，经冷却后即成固体水玻璃。将固体水玻璃装入蒸压釜内，通入水蒸气使其溶于水得到液体水玻璃。NaCO3+nSiO2Na2O.nSiO2+CO2↑1300-1400℃水玻璃的组成中，氧化硅与氧化钠的分子比n称为水玻璃的模数，n值一般在1.5－3.5之间，模数越高，水玻璃的粘性越大，粘结力与强度、耐酸、耐热性越高，但也愈难溶于水。2.3水玻璃二、水玻璃的硬化水玻璃在空气中能与二氧化碳反应，生成无定型二氧化硅凝胶（硅酸凝胶），凝胶脱水干燥转变成二氧化硅而硬化。Na2O.nSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO