第三章气硬性胶凝材料

1第三章气硬性胶凝材料2万里长城万里长城3古埃及金字塔4胶凝材料(BindingMaterial,CementingMaterial)

胶凝材料

1.定义---能将散粒材料或块状材料粘结成整体的材料

2.分类---无机胶凝材料、有机胶凝材料

5胶凝材料的分类

气硬性胶凝材料：石灰、石膏等

无机胶凝材料（矿物胶凝材料）

水硬性胶凝材料：各种水泥

有机胶凝材料（沥青材料及树脂等）强度

耐水性抗渗、抗冻性

用途气硬性

低

差

差地面以上、干燥环境水硬性

高

好

好干燥或潮湿环境、水中气硬性与水硬性胶凝材料的差异只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展强度不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度6第三章气硬性胶凝材料

第一节石灰7一、原料及生产以碳酸钙为主的天然原料：石灰石（limestone）、白垩、白云质石灰岩、贝壳等。石灰石白云质石灰石白垩贝壳8一、原料及生产原料：石灰石、白垩等(CaCO3)生产：900℃CaCO3CaO+CO2↑

（块状生石灰）次品原因缺点欠火石灰温度过低、时间不足、料块太大有未分解、利用率低过火石灰温度过高、时间太长、料块太小石灰过烧、活性降低钙质石灰（MgO≤5％）镁质石灰（MgO>5％）特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。分类：按MgO含量分类9石灰生产-石灰窑

土窑10石灰生产-石灰窑

立窑河北省唐山丰南石源冶金炉料公司2002年5月建成投产日产480吨的节能型石灰立窑11石灰生产-石灰窑

回转窑武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑12石灰生产-石灰窑

竖窑唐山三丰集团2003年10月建成投产4×140m3气烧石灰竖窑13二、石灰的熟化（消解）与硬化

（Limeslaking）

1.熟化CaO+H2O→Ca(OH)2(熟石灰、消石灰)+64.9KJ

（

LimeHydrate，Slakedlime）

粉状——消石灰：只用少量水（约70%）（理论值为32%）膏状——石灰膏：加过量的水熟石灰14池中透明液体为Ca(OH)2饱和溶液,下部沉淀即为熟石灰将生石灰放入水中,注意水要过量过火石灰的危害：熟化缓慢，浆体硬化后仍在熟化，体积膨胀，导致硬化浆体开裂消除危害方法：“陈伏”两星期15

2.硬化过程1）

结晶过程：

石灰浆：Ca(OH)2+H2O

析晶

蒸发(吸收)浆体中游离水的不断损失，导致Ca(OH)2结晶；晶粒长大、交错堆聚成晶粒结构网—硬化。2）

碳化过程

Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O

慢！Ca(OH)2与空气中的CO2气体反应，在表面形成CaCO3膜层。石灰硬化体由----表面CaCO3晶体、内部Ca(OH)2晶体组成硬化过程示意图回顾：石灰石煅烧→生石灰加水熟化→硬化过程17三、石灰的技术性质1、质量评定指标18（1）可塑性好生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1μm）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。（2）凝结硬化缓慢

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。（3）强度低石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1:3）28天强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于重要建筑物基础。2、石灰的技术性质19（4）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。（5）耐水性差，不易贮存

块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。20（1）石灰乳和石灰砂浆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。四、石灰的应用21（2）石灰土（灰土）和三合土石灰与粘土混合使用，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。灰土再加入砂子可配成三合土，具有一定强度和耐水性，可用于建筑物的基础和垫层。22（3）灰砂砖和硅酸盐制品石灰与硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌,经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。

砂灰砂砖石灰+

粉煤灰+水-----------

粉煤灰砖煤矸石煤矸石砖蒸压23硅酸盐砌块24灰砂砖25第二节石膏石膏在我国储量丰富，占世界首位石膏胶凝材料是以CaSO4为主要成分的无机气硬性胶凝材料.主要有建筑石膏,高强度石膏,无水石膏一、石膏的原料

天然二水石膏CaSO4·2H2O（生石膏）二、石膏的生产加热条件不同，得到的三种产物煅烧温度107~170℃→β型半水石膏，建筑石膏蒸练125℃，1.3atm→α型半水石膏，高强度石膏600~800℃高温下煅烧→不溶性无水石膏，硬度高28建筑石膏（β型半水石膏）主要是由天然二水石膏在107～170℃的干燥条件下加热脱水而成的。二水石膏在温度为65～75℃时脱水，至107～170℃时生成β型半水石膏（β-CaSO4·1/2H2O），其反应式为：

CaSO4·2H2O→β-CaSO4·1/2H2O＋3/2H2O

建筑石膏晶体较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，因而强度较低。主要用于制作石膏建筑制品。29高强石膏（α型半水石膏）若将二水石膏置于具有0.13MPa、125℃的过饱和蒸汽条件下蒸压，或置于某些盐溶液中沸煮，可获得晶粒较粗、较致密的α型半水石膏（α-CaSO4·1/2H2O），这就是高强石膏。

CaSO4·2H2O→α-CaSO4·1/2H2O＋3/2H2O高强石膏晶粒粗大，调制成浆体时需水量较小，因而强度较高。适用于强度较高的抹灰工程、石膏制品和石膏板等30无水石膏将二水石膏600~800℃高温下煅烧后所得的不溶性无水石膏，加入适量的催化剂，共同磨细而制得的气硬性胶凝材料，称为无水石膏。它具有较高的强度，可用于配制建筑砂浆、保温混凝土、抹灰、制造石膏制品和石膏板等。三、石膏的硬化32

自由水水化和蒸发，石膏浆体可塑性减小，浆体变稠——凝结晶体逐渐长大，浆体产生强度，直到干燥——硬化33回顾：生石膏CaSO4·2H2O熟石膏CaSO4·1/2H2O成品CaSO4·2H2O晶体煅烧水化硬化35四、石膏的技术特性1.

水化作用快，凝结硬化快。需要加缓凝剂：骨胶、皮胶、纸浆废液、硼砂等。2.孔隙率高理论需水量（用于水化）18.6%多余水分蒸发实际需水量（便于操作）35~80%内部留下孔隙3.微膨胀性石膏硬化过程中产生0.5-1%左右的膨胀364.早期强度发展快，但后期强度并不高。5.耐水性与抗冻性较差石膏及制品只能在干燥环境中使用（软化系数0.2~0.3）6.防火性强7.绝热性好8.可加工性好37技术要求等级2h强度细度0.2mm方孔筛筛余/%≯凝结时间/min抗压抗折初凝终凝优等品4.92.55.0≮6≯30一等品3.92.110.0合格品2.91.815.038五、建筑石膏的应用

制备石膏砂浆和粉刷石膏——石膏表面坚硬、光滑细腻、不起灰，便于再装饰，

常用于室内高级抹灰和粉刷。

石膏板及装饰件——石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工，

广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。常用制品：纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏板、穿孔石膏板、装饰石膏板、石膏角线等装饰件。394042第三节水玻璃一、水玻璃的组成和硬化

二、水玻璃的性质与应用43一、水玻璃的组成和硬化组成俗称泡花碱，是一种可溶于水的硅酸盐。建筑常用的水玻璃为硅酸钠(Na2O·nSiO2)水溶液液体水玻璃是一种具有胶体特征，又具有溶液特征的胶体溶液。水玻璃的模数

n:氧化硅SiO2与碱金属氧化物R2O的分子数比值模数对水玻璃性能的影响

模数越大，粘度与粘结力越大，耐水性越好44一、水玻璃的组成和硬化硬化水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，并逐渐干燥脱水成为氧化硅而硬化。由于空气中二氧化碳的浓度较低，为加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸钠(Na2SiF6)作为促硬剂，加速二氧化硅凝胶的析出。45二、水玻璃的性质与应用水玻璃在凝结硬化后，黏结力强,强度较高,耐酸性好,耐热性好,耐碱性和耐水