建筑材料课件五

第四章无机胶凝材料

只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。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的无机胶凝材料称为水硬性无机胶凝材料。土木工程中常用的气硬性无机胶凝材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻璃。4.1石灰

天然碳酸岩类岩石——（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分CaCO3分解为以CaO为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：生石灰（堆积密度为800~1000kg/m3)一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。一.石灰的消化和硬化1.石灰的熟化和“陈伏”工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰—氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”：生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。是不能消解使用的废品。第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。2.石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：（１）结晶作用：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：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。二.建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、CO2含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体技术要求见：<土木工程材料>

JC/T479-1992建筑生石灰

JC/T480-1992建筑生石灰粉

JC/T481-1992建筑消石灰粉钙质生石灰MgO≤5%；钙质消石灰粉MgO≤4%

镁质生石灰MgO﹥5%镁质消石灰粉MgO﹥4%三.石灰的技术性质（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1μ）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)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。同时，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。（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。（4）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。四.石灰的应用（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。（2）石灰土（灰土）和三合土石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，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或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，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。如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。（3）灰砂砖和硅酸盐制品石灰与天然砂或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。4.2建筑石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。2.1石膏的原料、分类及生产根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：（1）无水石膏（ＣaSO4）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。（2）天然石膏（ＣaSO4·2H2O）：也称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。（３）建筑石膏（ＣaSO4·1/2H2O）也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为α型半水石膏和β型半水石膏：

建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅烧加热到107℃～170℃，可产生β型建筑石膏：

（二水石膏） （β型半水石膏）124℃条件下压蒸（1.3大气压）加热可产生α型建筑石膏：

（二水石膏） （α型半水石膏）α型半残水石业膏与β型半赚水石肺膏相比散，结拳晶颗崇粒较狭粗，优比表负面积友较小秤，强热度高遥，因页此又尼称为咏高强揪石膏浊。当加作热温贱度超艇过1嗓70故℃时培，可伸生成泰无水秧石膏捡，只秩要温这度不铃超过水20洽0℃诱，此团无水贯石膏追就具周有良嗽好的森凝结岗硬化替性能撤。2.回2那建筑刻石膏秒的水哭化与秩硬化建筑拉石膏舅与适虫量水英拌合庙后，腔能形怠成可碌塑性蓬良好凤的浆箭体，帜随着惩石膏缺与水若的反砍应，交浆体名的可逗塑性概很快枝消失格而发册生凝质结，秧此后壳进一砖步产累生和雾发展半强度临而硬米化。建筑跑石膏忆与水宅之间文产生疼化学亏反应隙的反烛应式底为：此反稳应实田际上忘也是航半水塌石膏户的溶碎解和宵二水积石膏且沉淀控的可年逆反塔应，零因为养二水毅石膏惑溶解讽度比猜半水撑石膏计的溶燃解度妹小得救多，胞所以得此反逝应总裹体表佩现为仔向右币进行床，二绸水石炎膏以需胶体匪微粒孕自水奏中析橡出。随着曾二水期石膏假沉淀鞋的不糠断增赠加，畅就会舰产生娃结晶罢，结禽晶体移的不沈断生深成和退长大远，晶贡体颗汪粒之嘴间便权产生思了磨怨擦力和和粘贿结力撤，造庄成浆孩体的侵塑性薄开始父下降拘，这见一现诞象称佛为石斩膏的初凝；而村后随砌着晶字体颗级粒间斩磨擦帅力和菠粘结彩力的吹增大区，浆毯体的满塑性看很快段下降渐，直辉至消盒失，岸这种巨现象阻为石东膏的终凝。石膏乒终凝弯后，构其晶齿体颗歪粒仍即在不正断长境大和棵连生权，形言成相好互交腔错且抚孔隙很率逐吊渐减拔小的要结构间，其竟强度厨也会虾不断差增大洲，直庙至水抵分完鱼全蒸需发，狂形成汤硬化查后的惩石膏棚结构底，这熔一过户程称封为石天膏的硬化。石胃膏浆吸体的货凝结伯和硬击化，座实际功上是需交叉叹进行支的。2.音3坊建筑洋石膏碰的技箱术要雕求建筑烫石膏侨的技递术要匪求有咏强度询、细帅度和逝凝结椅时间见。并犹按强孟度和滚细度珠分为优等剧品、一等幅品和合格希品。具兄体技营术要妹求见GB旱97适76筋-1桥98西8。社”建筑被材料加“P2态8表4友-4肥）建筑剥石膏池的技期术性势质（１阵）凝巨结硬雕化速挤度快建筑野石膏伐的浆任体，枯凝结迹硬化凯速度积很快煎。一枯般石贺膏的非初凝窝时间纤仅为情10mi特n左右制，终垦凝时犹间不立超过再30mi续n，这对组于普骑通工宾程施勿工操饭作十殊分方辆便。茶有时骡需要字操作桌时间滥较长端，可呆加入弱适量驾的缓兆凝剂域，如走硼砂身、动俱物胶筹、亚垒硫酸极盐酒可精废愁液等（２房诚）凝沈结硬掏化时口的膨缸胀性建筑珠石膏矩凝结惊硬化垒是石斩膏吸捆收结妖晶水久后的兰结晶鹿过程叶，其诉体积竭不仅蕉不会漆收缩挽，而泡且还搞稍有啄膨胀锹（0拒.2钱%~1.惕5%蝴），旺这种临膨胀掏不会反对石库膏造银成危梁害，概还能钟使石做膏的北表面造较为阔光滑届饱满惰，棱分角清表晰完迁整、功避免极了普倦通材拣料干怀燥时倒的开裤裂。（３且）硬黎化后疫的多到孔性芒，重午量轻祥，但作强度起低建筑腔石膏朴在使仗用时氧，为译获得翼良好轮的流先动性件，常筐加入箩的水六分要税比水喂化所蹦需的闯水量榴多，回因此踏，石忘膏在亮硬化湾过程凤中由杀于水途分的弄蒸发蛋，使有原来价的充奔水部疤分空筝间形所成孔糕隙，窗造成在石膏咱内部婚的大姿量微傻孔，都使其絮重量雨减轻杂，但叨是抗胁压强闭度也假因此屑下降廊。通袭常石缓膏硬捡化后耐的表恢观密辫度约占为８需00kg屠／ｍ3～1狗00市0kg屯／ｍ3，抗丑压强美度约寻为３凑ＭPa筋～5ＭPa耗。（４袖）良螺好的锁隔热潮和吸洲音和重“呼发吸”冶功能石膏惜硬化竿体中疏大量改的微静孔，冷使其驼传热窃性显零著下衫降，钉因此泡具有柜良好陶的绝冈热能级力；振石膏眯的大晋量微五孔，朽特别呀是表俗面微仪孔对辩声音箩传导块或反但射的吸能力宋也显劳著下区降，玻使其帆具有坡较强冒的吸怨声能裕力。士大热辜容量什和大岔的孔纽奉隙率船及开泊口孔芝结构捆，堤使石梦膏具柄有呼司吸水哨蒸气愁的功涉能。（５堂）防放火性络好，兄但耐守水性仅差硬化箩后石喇膏的脱主要户成分母是二耀水石吹膏，何当受捷到高订温作备用时圾或遇我火后肌会脱枝出2嘴1%处左右膛的结奇晶水粮，并文能在痛表面产蒸发抄形成么水蒸误气幕仰，可版有效辩地阻埋止火趋势的悦蔓延捎，具问有良揉好的晕防火焰效果尤。由于内硬化内石膏毒的强赔度来难自于缴晶体押粒子鞠间的鬼粘结拒力，育遇水祝后粒早子间禁连接绘点的闹粘结敞力可该能被而削弱扬。部杯分二惰水石披膏溶弯解而岁产生差局部样溃散烈，所懒以建微筑石钢膏硬佳化体耕的耐寨水性吼较差梯。（6视）有李良好抵的装下饰性结和可躁加工醒性石膏沈表面株光滑惜饱满战，颜爱色洁宇白，书质地辨细腻种，具理有良铃好的后装饰切性。勺微孔甩结构盈使其歇脆性乎有所截改善列，硬中度也驰较低合，所扇以硬蛾化石汁膏可提锯、蒙可刨蓄、可庸钉。撑具有剖良好茎的可川加工教性。2.4建筑哨石膏训的应壳用（1渗）坐石谋膏砂镇浆及柳粉刷究石膏（2车）弦建筑钥石膏响制品茂：石波膏板密、石甩膏砌泛块等(3纤）唤制作奏建筑搂雕塑似和模竞型4.最3.乓水津玻璃水玻书璃俗称京泡花漠碱，拨由碱玻金属堆氧化反物和度二氧隙化硅泊组成按，属数可溶遵性的暴硅酸仇盐类乎。根据揭碱金缴属氧栽化物早的不父同，瞒水玻挽璃有控:比硅潮酸钠石水玻绕璃（Na2O·ｎSi璃O2）、硅酸音钾水污玻璃策Ｋ2Ｏ·方ｎSi嫁O2）、硅酸沃锂水泼玻璃丑（Ｌi2O·ｎSi阳O2）等品化种，俗最常摧用的为是硅酸皂钠水馆玻璃。（称为荐水玻捕璃模握数）根据尤水玻扇璃模耀数的春不同育，又磨分为夜“碱责性”底水玻甲璃（姻ｎ＜特３和议“中酬性”零水玻移璃（爽ｎ≥嚼3）酒。实扎际上流中性酷水玻爷璃和签碱性浅水玻捷璃的趴溶液奴都呈奏明显亭的碱蕉性反创应。3.哨1绩水玻稿璃的绸生产生产沟水玻砖璃的纵方法垫分为误湿法辩和干等法两言种。碗湿杏法生汉产硅捆酸水袜玻璃嫂是将泳石英统砂和反苛性不钠溶米液在颈压蒸欧锅内拦用蒸愉汽加益热。歉直接停反应讨生液籍体水汽玻璃孔。遍干法肌生产条硅酸尿钠水践玻璃描是将风石英忽砂和户碳酸朝钠磨吸细拌钩匀，阿在熔气炉中冷于1形30台0~14亮00侨˚C温度葛下熔劝化，招按下拘式反茶应生走成固冤体水朽玻璃提。固着体水顺玻璃冶于水咐中加炼热溶年解而天生成禽液体摇水玻俘璃。葵其反旋应式浸为：3.胞2水壤玻璃执的硬况化液体士水玻步璃在绑空气帮中吸晚收二软氧化凤碳，雕形成椒无定触形硅志酸凝哪胶，赶并逐堡渐干迁燥而烤硬化找：由于夺空气愉中CO2浓度滚较低锋，这猛个过递程进矮行的耍很慢祝，为赵了加裤速硬丹化和减提高吉硬化闻后的广防水氏性，隶常加剂入氟截硅酸植钠Na2Si摇F6作为颤促硬轻剂，绒促使债硅酸绵凝胶飞加速戒析出篇。氟股硅酸鸦钠的使适宜蛋用量卡为水炭玻璃内重量捧的1秩2％哨～１超５％贺。3.鲁3籍水玻洒璃的剖技术铺性质（１逃）粘辉结力室强。燥水娇玻璃叛硬化溉后具筹有较珠高的油粘结蹲强度卧、抗淋拉强丧度和泽抗压倾强度惠。另小外，么水玻古璃硬劈燕化析赵出的捆硅酸鄙凝胶便还有佣堵塞国毛细敞孔隙证而防宋止水威分渗真透的彻作用口。（２纹）耐哨酸性距好。孝硬铸化后辛的水饱玻璃星，其浓主要跪成分巷是ＳiO2，具有泳高度济的耐般酸性蹈能，湿能抵贵抗大笨多数余无机顷酸和趟有机冰酸的莫作用裁。但壤其不清耐碱瓣性介摧质侵纵蚀。（３梯）耐御热性誓高拥水玻雅璃不血燃烧忆，硬宴化后货形成ＳiO2空间释网状派骨架迈，在携高温阶下硅黑酸凝茶胶干多燥得职更加村强烈锁，强俗度并差不降抹低，凳甚至番有所溜增加键。3.睁4陵水玻威璃的勤应用（１描）用敢作涂拿料，脉涂刷诸材料亿表面直接弃将液恩体水姥玻璃妹涂刷唯在建亩筑物达表面须，或咳涂刷薄粘土形砖、偷硅酸朱盐制冠品、逆水泥锈混凝敬土等什多孔朗材料辅，可每使材事料的燥密实遣度、仔强度暮、抗戏渗性陈、耐壶水性叹均得瓦到提炭高。这是裹因为归水玻延璃与横材料息中的截Ｃa（宣OH净）2反应笛生成塞硅酸经钙凝屈胶，俩填充百了材糠料间赢孔隙绳。反应嘱式为阳：同时览硅酸眉钠本浆身硬挺化所劫析出没的硅屑酸凝刮胶也旦有利于于材兼料保姐护。槽选用请不同受的耐爬火填瞒料，胆还可吊配制抚不同吐耐热屯度的紫水玻瓜璃耐泳热涂冒料。（2匀）配赠制防添水剂以水岂玻璃柴为基术料，慢配制德防水责剂。胞例如岭：四崖矾防揉水剂直是以尝蓝矾指(硫散酸铜差)、价明矾畏（钾鞋铝矾唯）、耕红矾阅（重夹铬酸客钾）返和紫厅矾（疑铬矾男）各门１份昆，溶庄于6搭0份券的沸榜水中沾，降沉温至仿５０显℃，他投入惠40躺0份穿水玻秤璃溶切液中跪，搅降拌均薄匀而存成的剥。这壶种防弯水剂薪可以摆在1mi强n内凝孔结,兆适若用于犯堵塞篮漏洞被、缝狡隙等扯局部帐抢修马。（3衔）加匙固土现壤将模金数为间２.缎５～升３的话液体层水玻配璃和倒氯化苍钙溶剃液通犯过金慌属管乔交替铜向地跪层压盘入，紫两种羡溶液裙发生炸化学规反应腾，可像析出挣吸水壁膨胀蹦的硅政酸胶支体，就包裹锤土壤扣颗粒降并填秀充其巡寿空隙医，阻旗止水炉分渗湾透并位使土本壤固页结。另用这丘种方糠法加纯固的肉砂土弃，抗药压强痰度可赏达３～住６Ｍ堆Ｐａ重。(净4拍)冰配制馆水玻耕璃砂腔浆。将水或玻璃夹、矿恨渣粉抱、砂浓和氟返硅酸铺钠按乐一定听比例怒配合迁成砂鲁浆,荣可用惑于修贡补墙坡体裂射缝。（５臭）配河制耐册酸砂象浆、伪耐酸素混凝共土、赵耐热鄙混凝德土用水变玻璃浊作为泉胶凝勿材料穴，选留择耐殖酸骨卷料，存可配何制满宜足耐悔酸工块程要趴求的息耐酸马砂浆御、耐惭酸混黑凝土文。选撇择不礼同的狐耐热饿骨料蹄，可色配制宜不同愉耐热躲度的愁水玻鸭璃耐升热混导凝土贺。例3逼-1某单扇位宿城舍楼少的内啊墙使截用石社灰砂魄浆抹屯面。兴数月营后，康墙面惕上出余现了漏许多驼不规全则的舍网状钞裂纹得。同枕时在站个别惊部位矛还发浇现了六部分短凸出念的放雾射状允裂纹吸。试叫分析蜓上述源现象萝产生定的原演因。例3耀-2既然扰石灰辫不耐苹水，撑为什汁么由侵它配笋制的井灰土厕或三是合土昂却可答以把用于句基础独的垫子层、初道路蒙的基放层等献潮湿盆部位草？例3消-3建筑级石膏怀及其市制品救为什断么适殿用于犹室内伙，而谷不适躲用于怖室外忽使用昏？例3完-4水玻票璃的安化学迫组成双是什钉么？柴水玻先璃的坊模数扩、密接度（袍浓度疫）对故水玻予璃的饲性能倒有什从么影妹响？例3划-1秩某祸单位煎宿舍猴楼的牵内墙饲使用至石灰期砂浆落抹面争。数恳月后爆，墙盈面上火出现差了许牙多不饮规则园的网西状裂含纹。伐同时础在个己别部宾位还迁发现字了部溜分凸买出的袄放射魂状裂线纹。傅试分休析上制述现样象产拣生的芽原因吉。解哗石灰凭砂浆青抹面恭的墙男面上戏出现肿不规耕则的壶网状燥裂纹某，引邪发的陵原因拆很多旺，但先最主共要的弄原因胸在于讯石灰大在硬奖化过知程中乳，蒸井发大啊量的趣游离河水而饶引起顿体积留收缩鞠的结肢果。队墙相面上塘个别透部位全出现钳凸出症的呈赔放射粱状的脆裂纹策，是晚由于菜配制启石灰据砂浆坊时所明用的乡丰石灰底中混尺入了棒过火姓石灰艘。这千部分鲜过火垒石灰部在消我解、辨陈伏丹阶段澡中未昂完全厚熟化惯，以秘致于概在砂俩浆硬恢化后墨，过晒火石鞭灰吸陈收空主气中毁的水孩蒸汽通继续其熟化纷，造但成体污积膨乓胀。换从而辰出现僚上述恩现象脑。例3弹-2偏既党然石竭灰不瞧耐水受，为侨什么铺由它况配制沾的灰场土或扭三合换土却互可以罢用浓于基膜础的就垫层桶、道法路的到基层浮等潮升湿部替位？解：港石灰酸土或促三合怠土是滋由消术石灰动粉和伞粘土捆等按驾比例旋配制姓而成俊的。补加适向量的秀水充液分拌却合后皂，经吼碾压搁或夯概实，垒在潮汉湿环啊境中笨石灰尾与粘另土表谣面的蛙活性截氧化污硅或泉氧化询铝反泻应，谦生成轧具有饲水硬厕性的己水化沙硅酸乐钙或择水化匹铝酸粉钙，敞所以拐灰土尖或三缝合土列的强丈度和涨耐水服性会魂随使缝用时糊间的罗延长店而逐醉渐提执高，揭适于日在潮拉湿环搜境中将使用娃。再者悟，由维于石疗灰的及可塑烟性好清，与诉粘土俩等拌狼合后京经压传实或莲夯实我，使杰灰土辱或三宾合土程的密密实度药大大鹿提高对，降达低了负孔隙垃率，某使水牌的侵捉入大她为减泰少。唯因此删灰土蒸或三善合土葡可以外用于饼基础社的垫经层、江道路弹的基倒层等血潮湿使部位拖。例3草-3奸建柏筑石浩膏及泛其制惑品为况什么在适用崭于室伴内，哭而不穷适用怕于室随外使竟用？解浴建筑圣石膏备及其堤制品随适用载于室腐内装缠修，衣主要镇是由权于建亏筑石傲膏及忙其制踪蝶品在贤凝结耻硬化稼后具饭有以物下的刚优良疯性质欲：垃（1芬）圾石亚膏表讨面光级滑饱仓满，种颜色梯洁白械，质垫地细史腻，谷具有芝良好小的装碎饰性继。加膀入颜忽料后信，可搜具有戏各种队色彩隔。建僻筑石甘膏在伟凝结准硬化吗时产者生微虏膨胀伪，故灰其制昏品的去表面窃较为衰光滑拾饱满童，棱眼角清在晰完鸦整，织形状劲、尺例寸准宁确、萌细致花，装埋饰性甩好；顿（毒2）婚硬化叉