建筑材料7学习情境七

学习情境七选用气硬性胶凝材料建筑材料学习单元1选用建筑石膏的技术要求学习单元2选用石灰的技术要求学习单元3选用水玻璃的技术要求学习情境七选用气硬性胶凝材料学习单元1选用建筑石膏的技术要求

一、石膏的原料与生产生产石膏的原料主要为含硫酸钙的天然二水石膏(又称生石膏)或含硫酸钙的化工副产品和废渣(如磷石膏、氟石膏、硼石膏等)，化学式为CaSO4·2HO2，因含两个结晶水而得名。又由于其质地较软，也被称为软石膏。天然二水石膏在不同的压力和温度下煅烧，可以得到结构和性质均不相同的石膏产品。

（一）建筑石膏建筑石膏是将二水石膏(生石膏)加热至107℃～170℃时，部分结晶水脱出后得到半水石膏(熟石膏)，再经磨细得到粉状的建筑中常用的石膏品种，故称“建筑石膏”。

反应式如下：学习情境七选用气硬性胶凝材料

（二）硬石膏继续升温煅烧二水石膏，还可以得到几类不同的硬石膏(无水石膏)。当温度升至180℃～210℃时，半水石膏继续脱水，得到脱水半水石膏。其结构变化不大，仍具有凝结硬化性质。当煅烧温度升至320℃～390℃时，得到可溶性硬石膏。其水化凝结速度较半水石膏快，但它的需水量大、硬化速度慢、强度低。

（三）高强度石膏将二水石膏置于蒸压釜中，在127kPa的水蒸气中(124℃)脱水，则得到晶粒比β型半水石膏粗大、使用时拌合用水量少的半水石膏，称为α型半水石膏。将此熟石膏磨细得到的白色粉末称为高强度石膏。学习情境七选用气硬性胶凝材料

二、建筑石膏的水化、凝结与硬化

（一）建筑石膏的水化建筑石膏与适量的水混合后，起初形成均匀的石膏浆体，但紧接着石膏浆体失去塑性，成为坚硬的固体。主要是建筑石膏加水拌和后，与水发生水化反应，反应式为：

（二）建筑石膏的凝结与硬化随着水化的不断进行，生成的二水石膏胶体微粒不断增多，这些微粒较原来的半水石膏更加细小，比表面积很大，吸附着很多的水分；同时，浆体中的自由水分由于水化和蒸发而不断减少，浆体的稠度不断增加，胶体微粒间的接近及相互之间不断增加的范德华力，使浆体逐渐失去可塑性，即浆体逐渐产生凝结。随着水化的不断进行，二水石膏胶体微粒凝聚并转变为晶体。晶体颗粒逐渐长大，且晶体颗粒学习情境七选用气硬性胶凝材料间相互搭接、交错、共生(两个以上晶粒生长在一起)，产生强度，即浆体逐渐硬化，如下图所示。建筑石膏凝结硬化示意图(a)胶化；(b)结晶开始；(c)结晶长大与交错1—半水石膏；2—二水石膏胶体微粒；3—二水石膏晶体；4—交错的晶体学习情境七选用气硬性胶凝材料

三、建筑石膏的技术要求(1)组成。建筑石膏组成中β型半水硫酸钙的含量(质量分数)应不小于60.0%。(2)物理力学性能。建筑石膏的物理力学性能应符合下表的要求。(3)放射性核素限量。工业副产建筑石膏的放射性核素限量应符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566—2010)的要求。(4)限制成分。工业副产建筑石膏中限制成分氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)、氧化镁(MgO)、五氧化二磷(P2O5)和氟(F)的含量由供需双方商定。学习情境七选用气硬性胶凝材料

四、建筑石膏的性质（一）凝结硬化快（二）孔隙率大（三）凝固时体积微膨胀（四）具有一定的调温、调湿性（五）耐水性、抗冻性差（六）防火性好、耐火性差学习情境七选用气硬性胶凝材料

五、建筑石膏的应用石膏是一种用途很广的工业和建筑材料，可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作等。建筑石膏在建筑工程中可用作室内抹灰、粉刷、油漆打底等材料，还可以制造建筑装饰制品和石膏板。

（一）室内抹灰和粉刷

由于建筑石膏的优良特性，常被用于室内高级抹灰和粉刷。建筑石膏加水、砂及缓凝剂拌和成石膏砂浆，用于室内抹灰或作为油漆打底使用。

（二）制造建筑装饰制品以模型石膏为主要原料，掺加少量纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体，将浆体注入各种各样的金属(或玻璃)模具中，就获得了花样、形状不同的石膏装饰制品，如平板、多孔板、花纹板、浮雕板等。

（三）制作石膏板学习情境七选用气硬性胶凝材料近年来，随着框架轻板结构的发展，石膏板的生产和应用也迅速发展起来。石膏板具有轻质、隔热保温、吸声、防火、尺寸稳定及施工方便等性能，在建筑中得到广泛的应用，是一种很有发展前途的新型建筑材料。学习情境七选用气硬性胶凝材料学习单元2选用石灰的技术要求

一、石灰的原料与生产

（一）石灰的原料石灰的原料主要是以碳酸钙(CaCO3)为主要成分的天然岩石，如石灰岩及白垩、白云质石灰岩等，经适当煅烧、分解、排出二氧化碳(CO2)而制得的块状材料。其主要成分为氧化钙(CaO)，其次为氧化镁(MgO)，通常把这种白色轻质的块状物质称为块灰；以块灰为原料经粉碎、磨细制成的生石灰，称为磨细生石灰粉或建筑生石灰粉。

（二）石灰的生产石灰岩煅烧即成生石灰。煅烧时，石灰岩中碳酸钙和少量碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳气体。学习情境七选用气硬性胶凝材料CaCO3CaO+CO2↑ MgCO3MgO+CO2↑ 碳酸钙煅烧温度达到900℃时，分解速度开始加快。但在实际生产中，由于石灰石致密程度、杂质含量及块度大小不同，并考虑到煅烧中的热损失，实际的煅烧温度为1000℃～1200℃或者更高。当煅烧温度达到700℃时，石灰岩中的次要成分碳酸镁开始分解为氧化镁。学习情境七选用气硬性胶凝材料

二、石灰的熟化与硬化

(一)石灰的熟化石灰的熟化是指生石灰(CaO)与水发生作用生成熟石灰［Ca(OH)2］的过程。其反应式如下：

(二)石灰的硬化石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化、结晶硬化和碳化硬化。1.干燥硬化石灰浆体在干燥过程中，毛细孔隙失水，浆体中大量水分向外蒸发，或为附着基面吸收，使浆体中形成大量彼此相通的孔隙网，尚留于孔隙内的自由水，由于水的表面张力，产生毛细管压力，使石灰粒子更加紧密，因而获得强度，同时也产生明显的体积收缩。浆体进一步干燥时，这种作用也随之加强。但这种由于干燥获得学习情境七选用气硬性胶凝材料的强度类似于黏土干燥后的强度，其强度值不高，而且再遇到水时，其强度又会丧失。2.结晶硬化石灰浆体中高度分散的胶体粒子，为粒子间的扩散水层所隔开。当水分逐渐减少时，扩散水层逐渐减薄，因而胶体粒子在分子力的作用下互相黏结，形成凝聚结构的空间网，从而获得强度。存在水分的情况下，由于氢氧化钙能溶解于水，故胶体凝聚结构逐渐通过由胶体逐渐变为晶体的过程，转变为较粗晶粒的结晶结构网，从而使强度提高。但是，由于这种结晶结构网的接触点溶解度较高，故再遇到水时会引起强度降低。3.碳化硬化氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体的过程称为碳化。反应式如下：学习情境七选用气硬性胶凝材料

三、石灰的技术要求（一）建筑生石灰的技术要求建筑生石灰按化学成分分为钙质生石灰(氧化镁含量小于等于5％)和镁质生石灰(氧化镁含量大于5％)。建筑生石灰的技术要求包括有效氧化钙和有效氧化镁含量、未消化残渣含量(即欠火石灰、过火石灰及杂质的含量)、二氧化碳含量(欠火石灰含量)及产浆量(指1kg生石灰制得石灰膏的体积数)，并由此划分为优等品、一等品和合格品。

（二）建筑生石灰粉的技术要求建筑生石灰粉按化学成分可分为钙质生石灰粉和镁质生石灰粉。钙质生石灰粉氧化镁含量小于等于5％；镁质生石灰粉氧化镁含量大于5％。建筑生石灰粉的技术要求包括有效氧化钙和有效氧化镁含量、二氧化碳含量及细度，并由此划分为优等品、一等品和合格品。学习情境七选用气硬性胶凝材料

（三）建筑消石灰粉的技术要求建筑消石灰(熟石灰)粉按氧化镁含量分为钙质消石灰粉、镁质消石灰粉和白云石消石灰粉等，其分类界限见下表。学习情境七选用气硬性胶凝材料

四、石灰的性质石灰与其他胶凝材料相比具有以下特性：

（一）良好的保水性与可塑性石灰加水拌和后，具有较强的保水性(即材料保持水分不泌出的能力)。这是由于生石灰熟化为石灰浆时，氢氧化钙粒子呈胶体分散状态。熟化生成的氢氧化钙颗粒极其细小，比表面积(材料的总表面积与其质量的比值)很大，使氢氧化钙颗粒表面吸附有一层较厚的水膜，即石灰的保水性好。由于颗粒间的水膜较厚，颗粒间的滑移较易进行，即可塑性好。

（二）凝结硬化慢、强度低由于空气中的CO2含量低，而且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止CO2向内部渗透，阻止水分向外蒸发，石灰的凝结硬化很慢，且硬化后的强度很低。如1∶3的石灰砂浆，28d时的抗压强度仅为0.2～0.5MPa。学习情境七选用气硬性胶凝材料

（三）耐水性差若石灰浆体尚未硬化，则在潮湿环境中不会产生凝结硬化。硬化后的石灰浆体的主要成分为Ca(OH)，仅有少量的CaCO。由于Ca(OH)可微溶于水，所以石灰的耐水性很差。

（四）吸湿性强生石灰是传统的干燥剂，其吸湿性强、保水性佳。

（五）体积干燥收缩大石灰浆体中氢氧化钙颗粒吸附的大量水分，在石灰浆体凝结硬化过程中不断蒸发，由于毛细管失水收缩，而使石灰浆体产生很大的收缩而开裂。因此，石灰除粉刷外不宜单独使用，常掺入砂子、麻刀、纸筋等。

（六）化学稳定性较差由于石灰是碱性材料，与酸性物质接触时，容易发生化学反应，生成新物质。而石灰及含石灰的材料长期处于潮湿空气中，容易与二氧化碳作用生成碳酸钙。学习情境七选用气硬性胶凝材料

五、石灰的应用建筑石灰的应用，主要有三个方面：一是工程现场直接使用，如配制石灰土和石灰砂浆等；二是生产石灰碳化制品和硅酸盐制品的主要原料；三是作为某些保温材料、无熟料水泥的重要组成材料。学习情境七选用气硬性胶凝材料学习单元3选用水玻璃的技术要求

一、水玻璃的组成二氧化硅(SiO2)与氧化钠(Na2O)的摩尔数的比值n，称为水玻璃的模数。水玻璃的模数越高，越难溶于水，水玻璃的密度和黏度越大、硬化速度越快，硬化后的黏结力与强度、耐热性与耐酸性越高，建筑中常用的水玻璃模数为2.6～3.0。水玻璃的浓度越高，则水玻璃的密度和黏度越大、硬化速度越快，硬化后的黏结力与强度、耐热性与耐酸性越高。但水玻璃的浓度太高，则黏度太大而不利于施工操作，难以保证施工质量。水玻璃的浓度一般用密度来表示。常用水玻璃的密度为1.3～1.5g/cm3。学习情境七选用气硬性胶凝材料

二、水玻璃的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二氧化硅而硬化。其反应式为：硅胶(nSiO2·mH2O)脱水析出固态的SiO2。但这种反应很缓慢，所以水玻璃在自然条件下凝结与硬化速度也缓慢。学习情境七选用气硬性胶凝材料

三、水玻璃的性质水玻璃硬化后具有以下特性：

（一）黏结力强、强度较高水玻璃硬化后具有较高的黏结强度、抗拉强度和抗压强度。水玻璃硬化后的强度与水玻璃模数、相对密度、固化剂用量及细度，以及填料、砂和石的用量及配合比等因素有关，同时还与配制、养护、酸化处理等施工质量有关。

（二）耐酸性与耐热性好由于水玻璃硬化后的主要成分为二氧化硅，其可以抵抗除氢氟酸、过热磷酸以外的几乎所有的无机酸和有机酸。水玻璃类材料不耐碱性介质的侵蚀。硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降不大。可用于配制水玻璃耐热混凝土、耐热砂浆、耐热胶泥。

学习情境七选用气硬性胶凝材料（三）耐碱性和耐水性差水玻璃在加入氟硅酸钠后仍不能完