建筑土木材料石膏與石灰

1、建筑土木材料石膏與石灰 第第4章章 石膏與石灰石膏與石灰 建筑土木材料石膏與石灰 本章提要本章提要 本章講述了建筑工程中常用的石膏、石灰這本章講述了建筑工程中常用的石膏、石灰這 兩種氣硬性膠凝材料。要求掌握各種材料的特性兩種氣硬性膠凝材料。要求掌握各種材料的特性 及應(yīng)用，熟悉其生產(chǎn)、凝結(jié)硬化原理以及儲運、及應(yīng)用，熟悉其生產(chǎn)、凝結(jié)硬化原理以及儲運、 使用中應(yīng)注意的問題。使用中應(yīng)注意的問題。 建筑土木材料石膏與石灰 膠凝材料基本概念膠凝材料基本概念 膠凝材料是指能夠?qū)⑸⒘２牧希ㄈ缟?、石子膠凝材料是指能夠?qū)⑸⒘２牧希ㄈ缟?、石?等）、塊狀材料（如磚、石塊等）或者纖維材料等）、塊狀材料（如磚、石塊等）

2、或者纖維材料 （如玻璃纖維、植物纖維等）粘結(jié)成為整體，并（如玻璃纖維、植物纖維等）粘結(jié)成為整體，并 經(jīng)過物理、化學(xué)作用后可由塑性漿體（液態(tài)、半經(jīng)過物理、化學(xué)作用后可由塑性漿體（液態(tài)、半 固態(tài)）逐漸硬化而成為人造石材（堅硬的固體狀固態(tài)）逐漸硬化而成為人造石材（堅硬的固體狀 態(tài)）的材料。態(tài)）的材料。 建筑土木材料石膏與石灰 膠凝材料的分類膠凝材料的分類 膠膠 凝凝 材材 料料 有機膠凝材料有機膠凝材料 無機膠凝材料無機膠凝材料 基本成分為天然的或合成的有機基本成分為天然的或合成的有機 高分子化合物，如瀝青、樹脂。高分子化合物，如瀝青、樹脂。 基本成分為無機化合物。基本成分為無機化合物。 氣硬性膠凝

3、材料氣硬性膠凝材料 水硬性膠凝材料水硬性膠凝材料 只能在空氣中硬化、保只能在空氣中硬化、保 持或發(fā)展強度如：石膏、持或發(fā)展強度如：石膏、 石灰、水玻璃等。耐水石灰、水玻璃等。耐水 性差。性差。 能在空氣和水中硬化、能在空氣和水中硬化、 保持和發(fā)展強度。如：保持和發(fā)展強度。如： 水泥。耐水性好。水泥。耐水性好。 建筑土木材料石膏與石灰 4.1 建筑石膏建筑石膏 石膏制品石膏制品 建筑土木材料石膏與石灰 歐式風(fēng)情建筑（哈爾濱中央大街） 建筑土木材料石膏與石灰 OHCaSO 24 2 4 CaSO OHCaSO 24 2 1 石膏的分類石膏的分類 天然石膏：天然石膏是以天然石材形式開采獲得的石膏天然

4、石膏：天然石膏是以天然石材形式開采獲得的石膏 礦物，又可分為天然二水石膏（礦物，又可分為天然二水石膏（ ）和天）和天 然硬石膏（然硬石膏（ ）。）。 化學(xué)石膏：化學(xué)石膏是指化工生產(chǎn)過程中所形成的以二化學(xué)石膏：化學(xué)石膏是指化工生產(chǎn)過程中所形成的以二 水石膏（水石膏（ ）和半水石膏（）和半水石膏（ ） 為主要成分的副產(chǎn)品。為主要成分的副產(chǎn)品。 OHCaSO 24 2 1 建筑土木材料石膏與石灰天然二水石膏天然二水石膏 建筑土木材料石膏與石灰 在在 系統(tǒng)中公認(rèn)的石膏相有系統(tǒng)中公認(rèn)的石膏相有5種形態(tài)、種形態(tài)、7個變種。個變種。OHCaSO 24 OHCaSO 24 2 OHCaSO 24 2 1 、

5、二水石膏二水石膏 型與型與型半水石膏型半水石膏 與與型硬石膏型硬石膏 型硬膏石型硬膏石 型硬石膏型硬石膏 、 4 CaSO 4 CaSO 4 CaSO，只在，只在1180以上才存在。以上才存在。 OHCaSO 24 2 1 為建筑石膏，又稱熟石膏。為建筑石膏，又稱熟石膏。 OHCaSO 24 2 1 為高強石膏。為高強石膏。 2 石膏的生產(chǎn)石膏的生產(chǎn) 建筑土木材料石膏與石灰 建筑石膏是以建筑石膏是以型半水石膏為主要成分，不加任何外加型半水石膏為主要成分，不加任何外加 劑的白色粉狀膠結(jié)料。由天然二水石膏經(jīng)低溫煅燒、脫水、劑的白色粉狀膠結(jié)料。由天然二水石膏經(jīng)低溫煅燒、脫水、 磨細而成。磨細而成。

6、（1）建筑石膏）建筑石膏 OHOHCaSOOHCaSO C 224 170110 24 2 1 1 2 1 2 （2）高強石膏）高強石膏 （3）硬石膏）硬石膏 主要成分為主要成分為型半水石膏。型半水石膏。 主要成分為無水石膏。主要成分為無水石膏。 建筑土木材料石膏與石灰 OHCaSOOHOHCaSO 24224 2 2 3 2 1 3 建筑石膏的凝結(jié)與硬化建筑石膏的凝結(jié)與硬化 建筑土木材料石膏與石灰 析出的二水石膏晶粒之間通過接觸點和化學(xué)鍵相互作析出的二水石膏晶粒之間通過接觸點和化學(xué)鍵相互作 用形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，漿體的塑性下降，這一現(xiàn)象稱為石膏的用形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，漿體的塑性下降，這一現(xiàn)象稱為石膏的

7、初凝；而后隨著晶粒間磨擦力和粘結(jié)力的增大，漿體的塑初凝；而后隨著晶粒間磨擦力和粘結(jié)力的增大，漿體的塑 性很快下降直至消失，這種現(xiàn)象為石膏的終凝。之后晶粒性很快下降直至消失，這種現(xiàn)象為石膏的終凝。之后晶粒 仍不斷長大并交錯共生直至水分完全蒸發(fā)，其強度不斷增仍不斷長大并交錯共生直至水分完全蒸發(fā)，其強度不斷增 大，這一過程稱為石膏的硬化。凝結(jié)和硬化交叉進行。大，這一過程稱為石膏的硬化。凝結(jié)和硬化交叉進行。 1半水石膏；半水石膏；2二水石膏膠粒；二水石膏膠粒；3二水石膏晶體；二水石膏晶體；4交錯的晶體交錯的晶體 膠化膠化 結(jié)晶開始結(jié)晶開始 結(jié)晶長大與交錯結(jié)晶長大與交錯 建筑土木材料石膏與石灰 4 建筑

8、石膏的技術(shù)性質(zhì)建筑石膏的技術(shù)性質(zhì) （1）建筑石膏的技術(shù)要求）建筑石膏的技術(shù)要求 建筑石膏按產(chǎn)品名稱、抗折強度及標(biāo)準(zhǔn)號的順序進建筑石膏按產(chǎn)品名稱、抗折強度及標(biāo)準(zhǔn)號的順序進 行產(chǎn)品標(biāo)記，例如，抗折強度為行產(chǎn)品標(biāo)記，例如，抗折強度為2.5MPa的建筑石膏表示的建筑石膏表示 為：建筑石膏為：建筑石膏2.5GB9776。 建筑石膏技術(shù)指標(biāo)建筑石膏技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)等品優(yōu)等品 一等品一等品 合格品合格品 抗折強度，抗折強度，MPa，2.52.11.8 抗壓強度，抗壓強度，MPa， 5.04.03.0 細度（細度（0.2mm方孔篩篩余，方孔篩篩余， %），）， 5.010.015.0 凝結(jié)時間凝結(jié)

9、時間 初凝時間初凝時間6min；終凝時間；終凝時間30min。 建筑土木材料石膏與石灰 凝結(jié)硬化快。常溫下完全水化的時間為凝結(jié)硬化快。常溫下完全水化的時間為712min，終凝時，終凝時 間不超過間不超過30min，7d左右完全硬化。這對于普通工程施工左右完全硬化。這對于普通工程施工 操作十分方便。有時需要操作時間較長，可加入適量的緩操作十分方便。有時需要操作時間較長，可加入適量的緩 凝劑，如硼砂、動物膠、亞硫酸鹽酒精廢液等。凝劑，如硼砂、動物膠、亞硫酸鹽酒精廢液等。 （2）建筑石膏的技術(shù)特性）建筑石膏的技術(shù)特性 硬化后孔隙率大強度較低。半水石膏水化，理論需水量硬化后孔隙率大強度較低。半水石膏水

10、化，理論需水量 18.6%，實際加水量約為，實際加水量約為6080%，多余水分硬化后蒸發(fā)，多余水分硬化后蒸發(fā)， 留下孔隙，孔隙率達到留下孔隙，孔隙率達到40%60%。因此硬化后，強度較。因此硬化后，強度較 低，表觀密度較小，導(dǎo)熱性較低，吸聲性較好。低，表觀密度較小，導(dǎo)熱性較低，吸聲性較好。 建筑土木材料石膏與石灰 體積穩(wěn)定。建筑石膏凝結(jié)硬化過程中，其體積會略有膨脹體積穩(wěn)定。建筑石膏凝結(jié)硬化過程中，其體積會略有膨脹 （0.05%0.15%），這種膨脹避免了普通材料干燥時的開），這種膨脹避免了普通材料干燥時的開 裂，使石膏制品表面較為光滑飽滿、尺寸精確，棱角清晰裂，使石膏制品表面較為光滑飽滿、尺寸

11、精確，棱角清晰 完整，從而制成圖案花型復(fù)雜的裝飾構(gòu)件、模型和雕塑。完整，從而制成圖案花型復(fù)雜的裝飾構(gòu)件、模型和雕塑。 有良好的裝飾性和可加工性。石膏表面光滑飽滿，顏色潔有良好的裝飾性和可加工性。石膏表面光滑飽滿，顏色潔 白，質(zhì)地細膩，具有良好的裝飾性。微孔結(jié)構(gòu)使其脆性有白，質(zhì)地細膩，具有良好的裝飾性。微孔結(jié)構(gòu)使其脆性有 所改善，硬度也較低，所以硬化石膏可鋸、可刨、可釘、所改善，硬度也較低，所以硬化石膏可鋸、可刨、可釘、 可鉆、可粘。具有良好的可加工性?？摄@、可粘。具有良好的可加工性。 建筑土木材料石膏與石灰 耐水性差。耐水性差。 潮濕條件潮濕條件晶粒間的結(jié)合力減弱，強度下降；晶粒間的結(jié)合力減弱

12、，強度下降； 水中浸泡水中浸泡水化物二水石膏晶體逐漸溶解而破壞；水化物二水石膏晶體逐漸溶解而破壞； 吸水受凍吸水受凍空隙中水分會結(jié)冰膨脹破壞?？障吨兴謺Y(jié)冰膨脹破壞。 提高石膏提高石膏 的耐水性的耐水性 加入水硬性材料，如水泥、礦渣。加入水硬性材料，如水泥、礦渣。 加入有機防水材料，如瀝青、石蠟加入有機防水材料，如瀝青、石蠟 防火性好。防火性好。受到高溫作用時或遇火后會脫出結(jié)晶水，并能受到高溫作用時或遇火后會脫出結(jié)晶水，并能 在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具 有良好的防火效果。有良好的防火效果。 建筑土木材料石膏與石灰 （1

13、）粉刷石膏）粉刷石膏 4 建筑石膏的應(yīng)用建筑石膏的應(yīng)用 粉刷石膏是由建筑石膏或由建筑石膏與無水石膏二者粉刷石膏是由建筑石膏或由建筑石膏與無水石膏二者 混合后，再摻入外加劑、填料等制成的氣硬性膠凝材料。混合后，再摻入外加劑、填料等制成的氣硬性膠凝材料。 按其用途不同可分為三種：面層粉刷石膏、底層粉刷石膏按其用途不同可分為三種：面層粉刷石膏、底層粉刷石膏 和保溫層粉刷石膏。和保溫層粉刷石膏。 （2）石膏板）石膏板 石膏板的品種很多，常見的有紙面石膏板、纖維石膏石膏板的品種很多，常見的有紙面石膏板、纖維石膏 板、石膏空心條板等。板、石膏空心條板等。 建筑土木材料石膏與石灰 紙面石膏條板 石膏空心條板

14、 纖維石膏板 建筑土木材料石膏與石灰 石膏板頂面裝飾石膏板頂面裝飾 （3）石膏裝飾品）石膏裝飾品 建筑土木材料石膏與石灰 石膏板用于墻面和頂面石膏板用于墻面和頂面 建筑土木材料石膏與石灰 石膏線角石膏線角 建筑土木材料石膏與石灰 石膏構(gòu)件石膏構(gòu)件 建筑土木材料石膏與石灰 建筑土木材料石膏與石灰 于謙于謙 明明 千錘萬擊出深山，烈火焚燒若等閑；千錘萬擊出深山，烈火焚燒若等閑； 粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間。粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間。 石灰吟石灰吟 4.1 建筑石灰建筑石灰 石灰是石灰石（主要成分是碳酸鈣）為原料，經(jīng)高溫石灰是石灰石（主要成分是碳酸鈣）為原料，經(jīng)高溫 煅燒所得的以氫氧化鈣為

15、主要成分的產(chǎn)品煅燒所得的以氫氧化鈣為主要成分的產(chǎn)品 建筑土木材料石膏與石灰 建筑土木材料石膏與石灰 2 1100C1000)(900 3 CaOCOCaCO C （實際），理論 1 石灰的生產(chǎn)石灰的生產(chǎn) 石灰石 白云質(zhì)石灰石 白 堊貝 殼 建筑土木材料石膏與石灰 土窯立窯 建筑土木材料石膏與石灰 溫度正常和煅燒時間正常溫度正常和煅燒時間正常正火石灰；正火石灰； 溫度過低或煅燒時間不足溫度過低或煅燒時間不足欠火石灰；欠火石灰； 煅燒時間過長或溫度過高煅燒時間過長或溫度過高過火石灰。過火石灰。 正火石灰：多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙率大，表觀密度小，晶粒正火石灰：多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙率大，表觀密度小，晶粒 細

16、小，與水反應(yīng)快。細小，與水反應(yīng)快。 欠火石灰：內(nèi)部有未分解的石灰石核心，與水反應(yīng)時僅表欠火石灰：內(nèi)部有未分解的石灰石核心，與水反應(yīng)時僅表 面水化，石灰石核不能水化。面水化，石灰石核不能水化。 過火石灰：因高溫?zé)Y(jié)收縮造成結(jié)構(gòu)致密，表面覆蓋玻璃過火石灰：因高溫?zé)Y(jié)收縮造成結(jié)構(gòu)致密，表面覆蓋玻璃 狀外殼或產(chǎn)生裂紋，與水反應(yīng)很慢。狀外殼或產(chǎn)生裂紋，與水反應(yīng)很慢。 建筑土木材料石膏與石灰 2 石灰的消化和硬化石灰的消化和硬化 （1）石灰的消化）石灰的消化 石灰的消化（熟化）是指生石灰加水后發(fā)生水化反石灰的消化（熟化）是指生石灰加水后發(fā)生水化反 應(yīng)，并自動松散為粉末或漿體的過程。經(jīng)過消化的石灰應(yīng)，并自動

17、松散為粉末或漿體的過程。經(jīng)過消化的石灰 稱為消石灰（熟石灰）。稱為消石灰（熟石灰）。 22 )(OHCaOHCaO 生生石灰的消化方法有人工消化和機械消化。石灰的消化方法有人工消化和機械消化。 為了保證為了保證石灰的充分消化，須將石灰漿在儲灰池中石灰的充分消化，須將石灰漿在儲灰池中 存儲兩周以上，這一個過程成為存儲兩周以上，這一個過程成為“陳伏陳伏”。 “陳伏陳伏”期期 間漿體表面應(yīng)覆蓋間漿體表面應(yīng)覆蓋2cm以上的隔離水層，避免消石灰與以上的隔離水層，避免消石灰與 空氣接觸而被碳化?？諝饨佑|而被碳化。 建筑土木材料石膏與石灰 石灰漿在干燥條件下會發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，從石灰漿在干燥條件下會發(fā)

18、生一系列物理化學(xué)變化，從 而產(chǎn)生凝結(jié)與硬化。石灰產(chǎn)生硬化的機理包括干燥硬化、而產(chǎn)生凝結(jié)與硬化。石灰產(chǎn)生硬化的機理包括干燥硬化、 結(jié)晶硬化和碳酸化硬化。結(jié)晶硬化和碳酸化硬化。 結(jié)晶硬化：石灰漿使用時游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣晶體結(jié)晶硬化：石灰漿使用時游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣晶體 從過飽和的石灰漿溶液析出。從過飽和的石灰漿溶液析出。 碳酸化硬化：石灰漿體與空氣中的二氧化碳化合生成碳碳酸化硬化：石灰漿體與空氣中的二氧化碳化合生成碳 酸鈣結(jié)晶，釋出水分并被蒸發(fā)。酸鈣結(jié)晶，釋出水分并被蒸發(fā)。 （2）石灰的硬化）石灰的硬化 OHnCaCOOnHCOOHCa 23222 ) 1()( 建筑土木材料石膏與石灰 Ca

19、CO3 碳酸鈣碳酸鈣 石灰石石灰石 Ca(OH)2 氫氧化鈣氫氧化鈣 熟石灰熟石灰 加高溫加高溫 加加CO2 加水加水 CaO 氧化鈣氧化鈣 生石灰生石灰 生熟石灰和石灰石的三角關(guān)系生熟石灰和石灰石的三角關(guān)系 建筑土木材料石膏與石灰 3 石灰的技術(shù)性質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)石灰的技術(shù)性質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn) 消化時放熱量大，體積膨脹大消化時放熱量大，體積膨脹大 kJOHCaOHCaO9 .64)( 22 生石灰消化時釋放大量熱量，其固體體積可增大生石灰消化時釋放大量熱量，其固體體積可增大1-2.5倍。倍。 消石灰漿中的氫氧化鈣為極細小的顆粒（直徑消石灰漿中的氫氧化鈣為極細小的顆粒（直徑11），呈），呈 膠體分散狀態(tài)，表面吸

20、附一層厚的水膜，顆粒間的摩擦力膠體分散狀態(tài)，表面吸附一層厚的水膜，顆粒間的摩擦力 較小。因此具有其突出的優(yōu)點是具有良好可塑性。可用于較小。因此具有其突出的優(yōu)點是具有良好可塑性?？捎糜?混合砂漿的增塑材料?；旌仙皾{的增塑材料。 保水性與可塑性好保水性與可塑性好 （1）石灰的技術(shù)性質(zhì)）石灰的技術(shù)性質(zhì) 建筑土木材料石膏與石灰 石灰的硬化很慢，終凝需要一天以上，基本硬化需要數(shù)天。石灰的硬化很慢，終凝需要一天以上，基本硬化需要數(shù)天。 石灰硬化時強度較低，如石灰砂漿（石灰硬化時強度較低，如石灰砂漿（1：3）28天強度僅為天強度僅為 0.2-0.5MPa。不適用作為承重材料。不適用作為承重材料。 硬化緩慢強

21、度低硬化緩慢強度低 耐水性差耐水性差 潮濕環(huán)境下石灰漿體不會凝結(jié)硬化，大部分尚未碳化的潮濕環(huán)境下石灰漿體不會凝結(jié)硬化，大部分尚未碳化的 氫氫 氧化鈣易溶于水，氧化鈣易溶于水， 硬化時體積收縮大易開裂硬化時體積收縮大易開裂 游離水分蒸發(fā)產(chǎn)生的毛細管力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的大量體積收縮。游離水分蒸發(fā)產(chǎn)生的毛細管力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的大量體積收縮。 收縮的不均勻性導(dǎo)致開裂。因此石灰漿不宜單獨使用，施收縮的不均勻性導(dǎo)致開裂。因此石灰漿不宜單獨使用，施 工時常加入骨料（如砂子）或纖維材料（如紙筋）。工時常加入骨料（如砂子）或纖維材料（如紙筋）。 建筑土木材料石膏與石灰 石灰的分類石灰的分類 按成品加工方法分按成品加工方法分:

22、 生石灰（塊灰）：石灰石煅燒而成。生石灰（塊灰）：石灰石煅燒而成。 生石灰粉（磨細生石灰）生石灰粉（磨細生石灰）:塊灰破碎、磨細而成。塊灰破碎、磨細而成。 消石灰粉（熟石灰）：塊灰淋水消解而得。消石灰粉（熟石灰）：塊灰淋水消解而得。 石灰漿：生石灰消化而得的漿體。石灰漿：生石灰消化而得的漿體。 按化學(xué)成分分（按化學(xué)成分分（MgO含量）：含量）： 鈣質(zhì)石灰：生石灰（小于鈣質(zhì)石灰：生石灰（小于5%），熟石灰（小于），熟石灰（小于4%）。）。 鎂質(zhì)石灰：生石灰（大于鎂質(zhì)石灰：生石灰（大于5%），熟石灰（大于），熟石灰（大于4%）。）。 （2）石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和性能要求）石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和性能要求 建筑土

23、木材料石膏與石灰 建筑生石灰建筑生石灰 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：建筑生石灰建筑生石灰（JC/T 479-92） 鈣質(zhì)生石灰（鈣質(zhì)生石灰（MgO5%），鎂質(zhì)生石灰（），鎂質(zhì)生石灰（MgO5%） 。 建筑生石灰的技術(shù)指標(biāo)建筑生石灰的技術(shù)指標(biāo) 項目項目 鈣質(zhì)生石灰鈣質(zhì)生石灰 鎂質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰 優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品 合格品合格品 優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品 CaO+MgO含量含量（%）908580858075 CO2含量含量（%）5796810 未消解殘渣含量（未消解殘渣含量（5mm 圓孔篩余）圓孔篩余） （%） 5101551015 產(chǎn)漿量產(chǎn)漿量 （L/kg）2.82.32.02.82.32.0 石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 建筑土木材料石膏與石灰 建筑生石灰粉建筑生石灰粉 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：建筑生石灰粉建筑生石灰粉（JC/T 480-92）；）； 分類：鈣質(zhì)生石灰粉（分類：鈣質(zhì)生石灰粉（MgO5%），鎂質(zhì)生石灰粉（），鎂質(zhì)生石灰粉（MgO 5%） 。 建筑生石灰粉的技術(shù)指標(biāo)建筑生石灰粉的技術(shù)指標(biāo) 項目項目 鈣質(zhì)生石灰鈣質(zhì)生石灰 粉粉鎂質(zhì)生石灰粉鎂質(zhì)生石灰粉 優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品優(yōu)等品優(yōu)等品一等品一等品合格品合格品 CaO+MgO含量含量,（%） 858070807570 CO2含量含量,（