第二章 气硬性无机胶凝材料==建筑材料2011

万里长城总长度大约有十万里以上！所用建筑材料：土、石、木料、砖、石灰关外有关、城外有城，其材料运输量之浩大、工程之艰巨世所罕见。体现我国古代建筑工程的高度成就，表现我国古代劳动人民的聪明才智。罗马斗兽场（70-80AC):石材、石灰砂浆胡夫金字塔，高146.59m,底部232m见方，用230多万块、每块重2.5T的岩石砌成。第2章气硬性胶凝材料2.1石灰2.2石膏2.3水玻璃＞＞＞概述＞NaturalStone习题＞2.4镁质胶凝材料＞本章重点：1、了解石灰的技术性质及其应用；2、了解石膏的技术性质及其应用。（一）胶凝材料的定义

胶凝材料是能通过自身的物理、化学作用，从可塑性浆体变成坚硬的固体，并能把散粒材料（砂、石子）或块状材料（砖、石块）粘结成为整体的材料。

（二）胶凝材料的分类胶凝材料无机胶凝材料（矿物胶凝材料）有机胶凝材料硬化条件不同气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料天然有机胶凝材料

如：沥青、天然树脂等合成有机胶凝材料

如：各种合成树脂※气硬性胶凝材料是只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料，如石膏、石灰、水玻璃和菱苦土等。这类材料只适用于地上或干燥环境，不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。※水硬性胶凝材料是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，如各种水泥。水硬性胶凝材料既适用于地上，也可用于地下或水中环境。气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料的特点：2.1石灰Lime石灰是一种古老的建筑材料，由于其原料分布广、生产工艺简单、成本低、使用方便，因此被广泛用于建筑工程。石灰一般是不同化学组成和物理形态的生石灰、熟石灰、水硬性石灰的统称。2.1.1石灰生产简介生产简介：以碳酸钙（碳酸镁）为主要成分的原料900~1000cº高温煅烧得到块状生石灰—氧化钙。块状生石灰加工得产品：生石灰粉（磨细生石灰）消（熟）石灰粉（加水消化干燥而成）石灰膏（加过量水消化成达一定稠度的膏体）烧成CaCO3

CaO+CO2

↑CaO+H2OCa(OH)2+64.9kJ（速度快、放热大、体积膨胀1~2.5倍）石灰的水化（熟化、消解）：生石灰经消化后成熟石灰（淋灰），其主要成分为氢氧化钙：陈伏：欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬块，不能熟化，形成渣子。过火石灰结构紧密，且表面有一层深褐色的玻璃状硬壳，故熟化很慢，当被用于建筑物后，能继续熟化产生体积膨胀，往往在已硬化后的制品中形成崩裂或“鼓泡”。为消除过火石灰的危害，石灰浆应在消解坑中存放两个星期以上使未熟化的颗粒充分熟化。“陈伏”期间，石灰浆表面应覆盖一层水膜，以免石灰浆碳化。欠火石灰过火石灰煅烧正常的石灰，疏松多孔，质轻色匀，能充分发生水化反应。正火石灰2.1.2石灰的硬化石灰浆体在空气中会逐渐硬化包含了干燥、结晶和碳化三个交错进行的过程：结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙从饱和溶液中结晶析出。碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳和水化合生成碳酸钙，释出水分并被蒸发。Ca(OH)2+CO2+nH2O→CaCO3+(n+1)H2O石灰硬化的特点：※必须在空气中进行；（石灰一般不用于与水接触或潮湿环境下的建筑物。）※石灰浆体的碳化表面会阻碍碳化过程；（拌制灰浆时，加入少量水泥、石膏，可促使其快硬。）※纯石灰浆在硬化时收缩较大；（料浆中须掺入骨料、纤维料，制成石灰麻刀灰、石灰纸筋灰等以防止硬化后收缩干裂。）※石灰砂浆中掺入的砂子除能构成坚固的骨架，以减少收缩并节约石灰外，还能形成一定的孔隙，使内部水分易于蒸发，CO2易于透入，有利于硬化过程的进行。2.1.3石灰的性质与技术要求1.石灰的性质

（1）可塑性好

（2）硬化较慢、强度低

（3）硬化时体积收缩大（不能单独使用）（4）耐水性差

（5）生石灰吸湿性强

2.建筑石灰的技术要求钙质生石灰（MgO含量≤5％）；镁质生石灰（MgO含量＞5％）。镁质生石灰熟化较慢，但硬化后强度稍高。2.1.3石灰的性质与技术要求2.1.4石灰的应用建筑用石灰有：生石灰（块灰）、生石灰粉、熟石灰粉和石灰膏等。建筑石灰的三个主要用途：①工程现场直接使用，配制石灰土和石灰砂浆等。石灰土（灰土）和三合土粘土颗粒表面的少量活性氧化硅和氧化铝与氢氧化钙起化学反应，生成了不溶性水化硅酸钙和水化铝酸钙，将粘土颗粒粘结起来，因而提高了粘土的强度和耐水性。②作为某些保温材料、无熟料水泥的重要组成材料。③制造石灰碳化制品和硅酸盐制品的主要原料。

石灰在运输时要防水、防潮，不准与易燃、易爆及液体物品同时装运。3.2石膏gypsum石膏是一种以硫酸钙（）为主要成分的气硬性胶凝材料.石膏胶凝材料的原料※天然二水石膏（生石膏）※天然无水石膏（硬石膏）※工业副产石膏二水石膏加热时的变化：SO4·2H2O至140℃的饱和水蒸气条件下或某些盐溶液中（高强度石膏）可溶性硬石膏220℃可溶性硬石膏320～360℃CaSO4不溶性硬石膏500～700℃107～170℃（建筑石膏）石膏胶凝材料的生产生产石膏的主要工序是煅烧和磨细。无水石膏建筑石膏的水化和硬化建筑石膏与适量的水相混后，最初为可塑的浆体，但很快就失去塑性而产生凝结硬化，继而发展成为固体，这个过程称为石膏的水化与硬化过程。半水石膏水化生成二水石膏二水石膏从过饱和溶液中析出，并转化为晶体失水，石膏凝结晶体长大，石膏硬化硬化示意图a胶化b结晶开始c晶体成长与交错半水石膏2二水石膏胶体微粒3

二水石膏晶体4交错的晶体建筑石膏凝结硬化1234建筑石膏的技术性质（一）凝结硬化快加水后6min既可凝结，终凝不超过30min，在室温自然干燥条件下，约1周时间完全硬化。为施工方便，常掺加适量的缓凝剂，如硼砂、纸浆废液、骨胶、皮胶等。（二）孔隙率大，表观密度小，保温、吸声性能好硬化后的半水石膏，呈微孔构造。半水石膏水化的理论用水量仅为18.6%，实际用水量60%~80%，硬化体的孔隙率可达50%~60%。建筑石膏的技术性质（三）具有一定的调温调湿性多孔的石膏制品热容量大，吸湿性强。（四）硬化初期有微膨胀性（可单独使用）建筑石膏硬化后，体积膨胀达1%左右。不开裂，充满模型能力好。建筑石膏的技术性质（五）防火性能好因为硬化后的二水石膏的主要成分遇火时结晶水蒸发能吸收热量，表面生成的无水物，为良好的热绝缘体。（六）耐水性、抗冻性差建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性和吸水性，长期在潮湿的环境中，晶体间的结合力会消弱。此外，建筑石膏的着色性很好。建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求主要技术指标：强度、细度和凝结时间。按强度、细度和凝结时间将建筑石膏分为优等品、一等品、合格品三个等级。

建筑石膏的技术要求★建筑石膏一般采用袋装，不得受潮和混入杂物，不同等级的应分别储运，不得混杂。★建筑石膏自生产之日算起，储存期为3个月，3个月后应重新进行质量检验，以确定其等级。建筑石膏的应用制备粉刷石膏用于室内抹灰、粉刷、油漆打底层等。建筑石膏制品石膏板材、建筑装饰制件、空心砌块、人造大理石等。石膏板石膏板具有轻质、隔热、保温、吸音、不燃烧以及施工方便等性能，是一种有发展前途的新型材料。（一）纸面石膏板以建筑石膏为主要原料，掺入纤维和外加剂构成芯板，并与护面纸牢固地结合在一起的建筑板材。主要用作隔墙和吊顶，有普通板、耐水板和耐火板三大类。石膏板（二）装饰石膏板以建筑石膏为主要原料，掺入适量纤维增强材料和外加剂构成芯板，不带护面纸的装饰板材。按正面的形状，分有平板、孔板和浮雕板三类，其棱边断面形式有直角型和倒角型两种。嵌装式装饰石膏板。（三）吸声用穿孔石膏板2.3水玻璃SodiumSilicate水玻璃的特性俗称泡花碱，是一种水溶性的硅酸盐，由不同比例碱金属氧化物和二氧化硅组成。化学通式：R2O•nSiO2n—水玻璃模数，是二氧化硅与碱金属氧化物间的分子比。一般在1.5~3.5之间，工程中常用2.5~2.8。n越小，水玻璃中晶体组分多，粘结力差；n越大,水玻璃中胶体成分增多，粘结力增大。n＝1溶于常温水中n＝2～3溶于热水中n3

溶于4个大气压的蒸气中在空气中硬化进程缓慢，要加促硬剂（氟硅酸钠）具有良好的粘结性能固体含量多时冰点降低，变脆，冻后加热融化性能不变耐酸性能好耐高温堵塞材料毛细孔，防水防渗2.3.2水玻璃的应用1、涂刷在无机非金属材料表面，提高材料的耐候性；（不能刷在石膏制品的表面—粉化）2、用于拌制耐酸砂浆、耐酸混凝土；3、与CaCl2交替灌溉，改善基础承载力；4、用于拌制耐热（高温）砂浆和混凝土；5、用于配制快凝防水剂。3.4镁质胶凝材料镁质胶凝材料是以MgO为主要成分的气硬性胶凝材料，如菱苦土、苛性白云石（MgCO3●CaCO3)等。

※菱苦土与木质材料能很好地粘结，而且不会腐蚀木质纤维，常用来制造木屑地板、木丝板、刨花板等。

※菱苦土木屑地板保温性好、有弹性、防火、耐磨、无噪音、不起灰，宜作为纺织车间和民用建筑的地面材料。菱苦土制品吸湿性强、耐水性差，只能用于干燥环境中。习题1、胶凝材料按照化学成分分为（）和（）两类。无机胶凝材料按照硬化条件不同分为（）和（）两类。2、建筑石膏的化学成分是（），高强石膏的化学成分为（），生石膏的化学成分为（）。3、生石灰熟化放出大量的（），体积发生显著（）；石灰硬化时放出大量（），体积产生明显（）。一、填空习题1、胶凝材料按照化学成分分为（无机）和（有机）两类。无机胶凝材料按照硬化条件不同分为（气硬性）和（水硬性）两类。2、建筑石膏的化学成分是（β型半水硫酸钙），高强石膏的化学成分为（α型半水硫酸钙），生石膏的化学成分为（二水硫酸钙）。3、生石灰熟化放出大量的（热），体积发生显著（膨胀），；石灰硬化时放出大量（水），体积产生明显（收缩）。一、填空4、生石灰按照煅烧程度不同可分为（）、（）和（）；按照MgO含量不同分为（）和（）。5、建筑石膏凝结硬化速度（），硬化时体积（），硬化后孔隙率（），表观密度（），强度（），保温性（），吸声性能（），防火性（）。6、石灰按成品加工方法不同分为（）、（）、（）、（）、（）五种4、生石灰按照煅烧程度不同可分为（正火石灰）、（欠火石灰）和（过火石灰）；按照MgO含量不同分为（镁质石灰）和（钙质石灰）。5、建筑石膏凝结硬化速度（快），硬化时体积（膨胀），硬化后孔隙率（大），表观密度（小），强度（低），保温性（好），吸声性能（好），防火性（好）。6、石灰按成品加工方法不同分为（建筑生石灰）、（消石灰粉）、（