3.2-3.4石膏、水玻璃、镁质

单元3

气硬性胶凝材料胶凝材料：建筑工程中常常需要将散粒或块状材料粘结成整体，并使其具有一定的强度。具有这种粘接作用的材料，统称为胶凝材料或胶结材料，在建筑工程中应用极为广泛。

胶凝材料按化学性质分有机胶凝材料无机胶凝材料按硬化条件分气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料

气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃等。

水硬性胶凝材料：不仅能在空气中硬化,而且能在水中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料。如各类水泥。建筑工程中常用的气硬性胶凝材料有石灰、石膏和水玻璃。。

1.原料（1）天然二水石膏(CaSO4·2H2O)。2.2石膏一、石膏的生产（2）工业副产品石膏的另一来源是利用工业副产品。例如：脱硫建筑石膏（S）是以烟气脱硫石膏为原料制取的建筑石膏。磷建筑石膏（P）是以磷石膏为原料制取的建筑石膏。2.生产过程：

石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下所示：二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4ⅢCaSO4ⅡCaSO4Ⅰ107～170℃加热、脱水125℃0.13MPa蒸压锅170～360℃加热、脱水400～750℃800℃～1000℃β型建筑石膏α型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。1.石膏的水化二、石膏的凝结与硬化理论用水量为石膏用量的18.6%，但为了使石膏浆体达到施工要求的流动性，用水量往往达到60～80%。2.石膏的凝结硬化三、石膏的技术要求根据国家标准《建筑石膏》（GB9776-2008）规定，建筑石膏按原材料可分为三类：天然建筑石膏（N）、脱硫建筑石膏（S）、磷建筑石膏（P）；按2h抗折强度可分为3.0、2.0、1.6三个等级，各个等级的技术要求见表3-4。其中抗折强度和抗压强度为试样与水接触后2h测得的。等级细度（0.02mm方孔筛筛余）%凝结时间/min2h强度/MPa初凝终凝抗折抗压3.0≤10≥3≤30≥3.0≥6.02.0≥2.0≥4.01.6≥1.6≥3.0建筑石膏的技术指标

1.凝结硬化快

10分钟内可初凝，30分钟内可达终凝，室内自然干燥状态下，完全硬化约需要一周

2.微膨胀性

硬化时不出现裂缝，可以浇筑成型，制得尺寸准确、表面光滑的构件或装饰图案，可锯可钉

3.孔隙率大、强度低

建筑石膏质轻、隔热、吸声性好，且具有一定的调湿性，是良好的室内装饰材料。

四、建筑石膏的特性

4.耐水性和抗冻性差石膏硬化后在潮湿环境中，晶体间的粘结力会下降，从而引起强度的降低。石膏是亲水性材料，在水中晶体溶解而引起破坏，石膏软化系数为0.2～0.3，石膏制品中含有大量的开口孔隙，故抗冻性差，不宜用于室外。

5.防火性好

石膏制品为CaSO4·2H2O，遇火后，结晶水蒸发，吸收热量；形成的无水石膏为良好的绝热、阻燃材料。四、建筑石膏的特性五、建筑石膏的应用建筑石膏不仅具有如上所述的许多优良性能，而且它还具有无污染、保温绝热、吸声阻燃等方面的优点，一般做成石膏抹面灰浆、建筑装饰制品和石膏板等。

1、室内抹灰及粉刷建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，可用于室内抹灰，具有绝热、阻火、隔音、舒适、美观等特点。抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷油漆及粘贴墙纸。建筑石膏加水调成石膏浆体，掺入部分石灰可用室内粉刷涂料。粉刷后的墙面光滑、细腻、洁白美观。

2、装饰制品以石膏为主要原料，掺加少量的纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体，利用石膏硬化时体积微膨胀的性能，可制成各种石膏雕塑，饰面板及各种装饰品。

石膏艺术制品五、建筑石膏的应用

3、石膏板我国目前生产的石膏板，主要有纸面石膏板，石膏空心条板，石膏装饰板，纤维石膏板等。1）纸面石膏板主要用于内墙、隔墙、天花板等处；2）石膏空心条板强度高，可用作住宅和公共建筑的内墙和隔墙等，安装时不需龙骨3）石膏装饰版主要用于公共建筑，可作为墙面和天花板；4）纤维石膏板抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可用来代替木材制作家具。纸面石膏板石膏空心条板吸声用穿孔石膏板石膏装饰板纤维石膏板习题1、(12年高考题)建筑石膏不宜用于室外的原因是（

）A.有微膨胀B.孔隙率大C.耐水性差D抗火性好习题2、(11年高考题)结合工程实际及所学专业知识说明：建筑石膏及其制品为何在室内装饰中应用广泛？C

水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。最常用的是硅酸钠水玻璃(Na2O·nSiO2)，还有硅酸钾水玻璃(K2O·nSiO2)。2.3水玻璃（泡花碱）一、水玻璃的生产1.液体水玻璃

湿法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生液体水玻璃。其反应式如下：

2.固体水玻璃干法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于1300～1400˚C温度下熔化，按下式反应，冷却后生成固体水玻璃。其反应式为：所制成的为固体水玻璃。固体水玻璃装进蒸压釜内，通入水蒸汽加热使其溶解，可制成液体水玻璃。1.过程二、水玻璃的硬化水玻璃溶液在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化。2.特点

硬化速度很慢。为加速其硬化，常加入促硬剂—氟硅酸钠Na2SiF6(水玻璃用量的12～15%)，氟硅酸钠也能提高水玻璃的耐水性。三、水玻璃的性质※水玻璃的模数※Na2O·nSiO2式中氧化钠和氧化硅的分子比n，称为水玻璃的模数。水玻璃的模数在1.5～3.5之间，它的大小决定着水玻璃的性质及其应用。

模数低的水玻璃，较易溶于水，粘结能力差；模数高，粘度大，越难溶于水。相同模数的水玻璃，密度越大，粘度越大，粘结力越强。※在水玻璃中加入尿素，可在不改变粘度的条件下，提高粘结力。

建筑工程中常用水玻璃的模数为2.5～2.8。水玻璃硬化后，变为以SiO2为主要成分的人造石材，具有SiO2的许多优良的性质。

1.强度高水玻璃硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。

2.耐酸性好硬化后的水玻璃，其主要成分是SiO2，具有高度的耐酸性能，能经受除氢氟酸、过热（300摄氏度以上）磷酸、高级脂肪酸或油酸以外的几乎所有的无机酸和有机酸的作用，用于配置水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂浆、耐酸胶泥等。但其不耐碱性介质侵蚀。

3.耐热性高水玻璃不燃烧，硬化后形成ＳiO2空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。四、水玻璃的应用水玻璃具有粘结和成膜性好、不燃烧、不易腐蚀、价格便宜、原料易得等优点。1.涂料直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得到提高。这是因为水玻璃与材料中的Ca(OH)2

反应生成硅酸钙凝胶，填充了材料间孔隙。不可用水玻璃处理石膏制品。2.灌浆材料将模数为2.5～3的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管交替向地层压入，两种溶液发生化学反应，可析出吸水膨胀的硅酸凝胶，包裹土壤颗粒并填充其空隙，阻止水分渗透并使土壤固结。

因为石膏中的CaSO4会与水玻璃生成Na2SO4,具有结晶膨胀性，使材料破坏。3.耐酸材料以水玻璃为胶凝材料配制的耐酸胶泥、耐酸砂浆及耐酸混凝土广泛用于防腐工程中。4.耐热材科水玻璃耐高温性能良好，能长期承受一定高温作用而强度不降低，可配制成耐热混凝土和耐热砂浆。

5.防水堵漏材料将水玻璃溶液掺入砂浆或混凝土中，可使其急速凝结硬化，用于结构物的修补堵漏。另外，水玻璃加入各种矾的水溶液，可配制成水泥砂浆或混凝土的防水剂。

2.4镁质胶凝材料氯氧镁水泥磷酸镁水泥硫氧镁水泥轻烧氧化镁氯化镁溶液磷酸盐溶液硫酸镁溶液一、氯氧镁水泥

镁水泥主要包括氯氧镁水泥、磷酸镁水泥和硫氧镁水泥等，其特点是轻烧镁中必需加入某种盐溶液（也称调和剂）才能形成胶凝材料。镁质水泥具有许多独到的性能是硅酸盐水泥所不具备的，如早强、质轻、耐火、耐冲击、与有机材料结合性能好等特点，使其在装饰、节能和环保等方面拥有潜在的优势，是一种绿色环保建材，我国镁矿资源十分丰富，应加大研究、开发和利用。

将具有一定活性的MgO粉末与氯化镁溶液进行混合，经水化、凝结和硬化后所形成的一种气硬性胶凝材料。

氯氧镁水泥性能在很多方面要优于波特兰水泥。如优异的防火性和耐高温性、耐磨性好、粘结力高、导热系数小、较高的抗压强度和抗折强度，但是其容易吸潮返卤、泛霜、变形大、耐水性差。二、硫氧镁水泥

由轻烧MgO粉末与MgSO4溶液经化学反应后所形成的气硬性胶凝材料。硫氧