第三章 气硬性胶凝材料

第三章气硬性胶凝材料胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后，由液态或半固态变成坚硬的固态状态，并能将散粒材料（如砂、石等）或块状材料（如砖、石块等）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。气硬性：石灰、石无机胶凝材料（按硬化条件）膏、水玻璃等。水硬性：水泥等。

有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶（天然或合成高分子）胶凝材料第三章气硬性胶凝材料2.水硬性胶凝材料指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料。适宜：既适宜于地上，也可用于地下和水中环境。1.气硬性胶凝材料指在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料。适合：地上和干燥环境。一、石灰的生产、化学成分与品种1.生产：石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云质石灰岩、白垩等为原料，在一定烧结温度下，煅烧所得的产物。其主要成分为氧化钙（CaO).CaCO3——CaO+CO2MgCO3——MgO+CO2第一节石灰煅烧煅烧过火石灰：灰黑色，表面出现裂纹，有玻璃体的外壳。含SiO2、Al2O3杂质，块体容重大，熟化慢。欠火石灰：未分解的石灰石，废品，利用率很低，不能消化，降低石灰浆的产量。2.品种根据成品的加工方法的不同，有四种成品：（1）块状生石灰：由石灰石煅烧成的白色疏松结构的块状物

主要成分CaO（2）生石灰粉：由块状生石灰磨细而成。（3）消石灰粉：将生石灰用适量的水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca（OH）2。

亦称为熟石灰。正火石灰：煅烧正常，质量轻，无裂缝，密度3.1-3.4g/cm3，表观密度800-1000kg/m3。当MgO含量≤5%时称为钙质石灰。当MgO含量＞5%时称为镁质石灰。一、石灰的生产、化学成分与品种（4）石灰膏：将块状生石灰用过量水（约为生石灰体积的3—4倍）消化，或将消石灰粉和水拌合，所得的具一定稠度的膏状物。主要成分为Ca（OH）2和水。二、生石灰的水化又称熟化或消化。是指生石灰与水发生水化反应，生成Ca（OH）2的过程。其水化反应式如下：一、石灰的生产、化学成分与品种特点：1.反应可逆。2.水化热大、水化速度快。3.水化过程体积增大。陈伏：为保证石灰完全熟化，石灰必须放入坑中以水覆盖保存两星期以上，这个过程称为“陈伏”。否则，未水化的石灰颗粒将混砂浆中，在砂浆应用之后熟化，体积膨胀，致使已硬化的砂浆产生“崩裂”或“鼓包”现象，影响工程质量。二、生石灰的水化石灰的陈伏三、石灰的硬化由2个同时进行的过程完成。1.结晶作用游离水分蒸发——Ca（OH）2逐渐从饱和溶液中结晶析出。（干燥作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。）2.碳化作用Ca（OH）2与空气中的CO2和H2O化合成CaCO3结晶。碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。四、石灰的技术性质1.可塑性好2.硬化缓慢3.硬化后强度低4.硬化时体积收缩大5.耐水性差，在水中会溃散，不易贮存五、石灰的应用将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。应用

1.广泛应用于建筑室内粉刷——石灰乳2.大量用于拌制建筑砂浆

——石灰砂浆：石灰膏+砂+水

——混合砂浆：石灰砂浆+水泥用于抹灰、砌筑3.配制三合土和灰土三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子比例：1：2：3加水——拌合、夯实作基础垫层

五、石灰的应用

灰土：生石灰粉、粘土

比例：1：2~1：4加水——拌合、夯实

用于建筑物的基础、路面或地面的垫层4.加固软土地基如：石灰桩——生石灰块灌入软土（高含水量、高孔隙比土）中，形成石灰桩。第二节建筑石膏一、建筑石膏的原料与生产：（一）建筑石膏的原料1、天然二水石膏

CaSO4.2H2O(生石膏）一等含量>95%

二等94~85%

三等84~75%

四等74~65%

五等64~55%2、化工石膏：含有二水硫酸钙或CaSO4.2H2O和CaSO4的混合物。（二）建筑石膏的生产建筑石膏是以β型半水石膏为主要成分，不加任何外加剂的白色粉状胶结料。由天然二水石膏经低温煅烧、脱水、磨细而成。二、建筑石膏的水化与硬化

建筑石膏与适量的水相混合—二水石膏生成量增加，水分减小—可塑浆体——浆体开始失去塑性（初凝，约6min）——继续变稠，产生凝结硬化（颗粒之间的摩擦力、粘结力增加，并开始产生强度，即终凝1/2h）——固体水化反应式：建筑石膏的技术特性

1.凝结硬化快初凝时间：不小于6min终凝时间：不大于30min1星期左右完全硬化，实际应用中加适量缓凝剂2.硬化后孔隙率大（达50%~60%），水化的理论需水量为18.6%，实际用水量为60%~80%，多余水分蒸发形成孔隙。故其强度较低。硬化后强度3~5MPa——隔墙、饰面存放三个月强度下降30%。建筑石膏的技术性质（１）凝结硬化速度快

建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝时间不超过30min，这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等。（２）凝结硬化时的膨胀性

建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（0.2%~1.5%），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。（３）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低

建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为８00kg／ｍ3～1000kg／ｍ3，抗压强度约为３ＭPa～5ＭPa。（４）良好的隔热和吸音和“呼吸”功能石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构，使石膏具有呼吸水蒸气的功能。（５）防火性好，但耐水性差

硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。（6）有良好的装饰性和可加工性石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。装饰性好。可作吊顶和天花板。

四、建筑石膏的应用

1.用于室内抹灰、粉刷，做为装饰材料，并可调节室内温度和湿度。

2.石膏制品：纸面石膏板：内墙、隔墙、天花板石膏空心条板、纤维石膏板装饰、石膏制品等

(3）制作建筑雕塑和模型石膏雕塑样品习题例1某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。解:石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。例2建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：（1）

石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；（2）

硬化后的建筑石膏