第5講 氣硬性膠凝彩料

第四章氣硬性膠凝材料一、膠凝材料的定義

經(jīng)過(guò)一系列的物理和化學(xué)變化，能夠產(chǎn)生凝結(jié)硬化，將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來(lái)，形成為一個(gè)整體的材料。二、膠凝材料的分類膠凝材料無(wú)機(jī)膠凝材料有機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料無(wú)機(jī)膠凝材料則以無(wú)機(jī)化合物為基本成分。(絕大多數(shù)的無(wú)機(jī)化合物可以歸入氧化物、酸、堿、鹽四大類)

有機(jī)膠凝材料以天然的或合成的有機(jī)高分子化合物為基本成分，常用的有瀝青、各種合成樹脂等。第一節(jié)緒論

（1）氣硬性膠凝材料：

只能在空氣中（干燥條件下）硬化并保持和發(fā)展其強(qiáng)度的膠

凝材料，如石灰、石膏、水玻璃；

（2）水硬性膠凝材料：

既能在地上或空氣中硬化，又能在水中或地下硬化并保持和發(fā)展其強(qiáng)度的膠凝材料，如水泥、混凝土；氣硬性膠凝材料第二節(jié)石灰一、

石灰的原料及生產(chǎn)：（一）原料：

以碳酸鈣為主要成分的天然巖石，常用的有石灰石，白云石，貝殼等。（二）生產(chǎn)工藝：

欠火石灰過(guò)火石灰正火石灰為了加速分解過(guò)程，煅燒溫度常提高至1000~1100℃左右。

900℃CaCO3CaO+CO2石灰?guī)r生石灰氣硬性膠凝材料欠火石灰：碳酸鈣未完全分解，使用時(shí)缺乏粘結(jié)力；過(guò)火石灰：結(jié)構(gòu)致密，表面常包覆一層熔融物，熟化很慢。

二、

石灰的熟化(消化、工地稱為“淋灰”)：

（一）石灰熟化原理：

注意：1、熟化反應(yīng)是放熱反應(yīng)

2、熟化反應(yīng)過(guò)程體積膨脹0.5-1.5倍

（二）石灰的陳伏：

過(guò)火石灰熟化較慢，當(dāng)石灰已經(jīng)硬化后才開始熟化，引起隆起和開裂，為了消除過(guò)火石灰的危害，石灰漿應(yīng)在儲(chǔ)灰池中存放兩周以上，使未曾熟化的石灰顆粒充分熟化，這一過(guò)程叫做“陳伏”。CaO+H2O====Ca(OH)2十64.9KJ第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料陳伏三、石灰的硬化（一）干燥硬化

漿體中大量水分蒸發(fā)，但尚留一部分游離水，水表面張力將石灰粒子緊密連接到一起，具有一定的強(qiáng)度。第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料（二）結(jié)晶硬化

Ca(OH)2從飽和溶液中析出，逐漸由膠體轉(zhuǎn)變成晶體的過(guò)程，主要作用力為分子力，晶體互相交叉連生，從而提高強(qiáng)度。（三）碳化硬化

Ca(OH)2與空氣中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成CaCO3使石灰的強(qiáng)度逐漸提高。（四）石灰的品種1）按石灰中的氧化鎂含量的高低分2）按成品的加工方法分塊狀生石灰、磨細(xì)生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰鈣質(zhì)石灰鎂質(zhì)石灰MgO≤5%MgO＞5%第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料石灰石塊狀生石灰熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅燒加適量水熟化磨細(xì)加水為石灰質(zhì)量的2.5-3倍沉淀除去表層多余水分第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料（五）石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋

MgO及雜質(zhì)的含量，可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)。（六）石灰的應(yīng)用及儲(chǔ)存1、石灰的特點(diǎn)（1）良好的保水性；

熟化生成的氫氧化鈣顆粒極其細(xì)小，比表面積（材料的總表

面積與其質(zhì)量的比值）很大，使得氫氧化鈣顆粒表面吸附有一層

較厚的水膜，即石灰的保水性好。（2）生石灰水化時(shí)水化熱大，體積增大；（3）凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低；第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料表4.1建筑生石灰的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）908580858075未消化殘?jiān)浚?mm圓孔篩篩余量）%，不大于5101551015產(chǎn)漿量，L/kg，不小于2.82.32.02.82.32.0第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料表4.2建筑生石灰粉的技術(shù)要求項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰粉鎂質(zhì)生石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）858075807570細(xì)度0.90mm篩篩余(%，不大于）0.20.51.50.20.51.50.125mm篩篩余(%，不大于）7.012.018.07.012.018.0第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料表4.3建筑消石灰粉的技術(shù)要求項(xiàng)目鈣質(zhì)消石灰粉鎂質(zhì)消石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）706560656055游離水，%0.4~20.4~20.4~20.4~20.4~20.4~2細(xì)度0.90mm篩篩余(%，不大于）000.5000.50.125mm篩篩余(%，不大于）3101531015第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料（4）硬化后體積收縮大，易開裂；（5）耐水性差；（6）化學(xué)穩(wěn)定性差。2、石灰的應(yīng)用

（1）配制石灰砂漿和石灰乳涂料石灰砂漿由石灰膏和砂、水拌合而成，可用作內(nèi)墻、頂棚的抹面。

石灰乳由石灰膏稀釋而成，常用作內(nèi)墻和頂棚的粉刷涂料。

（2）配制灰土和三合土

灰土：熟石灰粉+粘土。

三合土：熟石灰粉+粘土+砂、石或爐渣等填料。可廣泛用作建

筑物的基礎(chǔ)、路面或地面的墊層。

第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料

既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位？

(1)

石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實(shí)，在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合土的強(qiáng)度和耐水性會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸提高，適于在潮濕環(huán)境中使用。

(2)由于石灰的可塑性好，與粘土等拌合后經(jīng)壓實(shí)或夯實(shí)，使灰土或三合土的密實(shí)度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位。思考

（3）制作碳化石灰板

碳化石灰板是將磨細(xì)生石灰、纖維狀填料（如玻璃纖維）或輕質(zhì)骨料

（如礦渣）攪拌、成型，然后經(jīng)人工碳化而成的一種輕質(zhì)板材，適宜作非承

重內(nèi)墻板、天花板等。

（4）制作硅酸鹽制品

磨細(xì)生石灰或消石灰粉與砂或?；郀t礦渣、爐渣、粉煤灰等硅質(zhì)材

料經(jīng)配料、混合、成型，再經(jīng)常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，就可制得密實(shí)或多孔的

硅酸鹽制品。如灰砂磚、粉煤灰磚及砌塊、加氣混凝土砌塊等。第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料3、石灰的儲(chǔ)存

（1）生石灰儲(chǔ)存時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，一般不超過(guò)一個(gè)月。作到“隨到隨化”。

（2）生石灰不得與易燃、易爆等危險(xiǎn)液體物品混合存放和混合運(yùn)輸。

（3）熟石灰在使用前必須陳伏15d以上，以防止過(guò)火石灰對(duì)建筑物產(chǎn)生的危害。工程實(shí)例

某工地要使用一種生石灰粉，現(xiàn)取試樣，應(yīng)如何判該石灰的品質(zhì)？

1.檢測(cè)石灰中CaO和MgO的含量,細(xì)度。

2.根據(jù)MgO含量，判定該石灰的類別(屬鈣質(zhì)/鎂質(zhì)石灰)

3.查表判定該石灰的等級(jí)。

第二節(jié)石灰氣硬性膠凝材料一、建筑石膏的原料及生產(chǎn)二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2O107～170℃加熱、脫水125℃0.13MPa蒸壓鍋β型建筑石膏α型高強(qiáng)石膏天然的原材料（一）原材料化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)品天然的二水石膏（軟石膏）磷石膏和鹽田石膏（二）生產(chǎn)過(guò)程第三節(jié)石膏氣硬性膠凝材料生石膏熟石膏天然石膏建筑石膏第三節(jié)石膏氣硬性膠凝材料二、建筑石膏的水化與硬化

建筑石膏（半水石膏）重新水化放熱生成二水石膏的化合反應(yīng)過(guò)程：建筑石膏凝結(jié)過(guò)程，是一個(gè)溶解、反應(yīng)、沉淀、結(jié)晶的過(guò)程；硬化過(guò)程則是二水石膏晶體之間，結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成過(guò)程。建筑石膏凝結(jié)硬化很快，一般初凝不小于6分鐘，終凝不超過(guò)30分鐘。第三節(jié)石膏氣硬性膠凝材料三、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)（一）技術(shù)指標(biāo)建筑石膏色白，密度2.60～2.75g/cm3,堆積密度800～1000kg/cm3,根據(jù)國(guó)標(biāo)《建筑石膏》的規(guī)定，按其凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度及強(qiáng)度指標(biāo)分為三級(jí)。優(yōu)等、一等和合格。等級(jí)指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度2.52.11.8抗壓強(qiáng)度4.93.92.9細(xì)度(以0.2mm方孔篩篩余百分?jǐn)?shù)計(jì)，不大于）5.010.015.0凝結(jié)時(shí)間(min)初凝時(shí)間不小于6終凝時(shí)間不大于30表2.4建筑石膏的技術(shù)要求(GB9776—88)

（二）技術(shù)特性1、強(qiáng)度低；

2、凝結(jié)硬化快，初凝6分，終凝30分；3、孔隙率大（50~60%），熱導(dǎo)率?。?.121~0.205W/(m.k)）；4、凝結(jié)時(shí)體積產(chǎn)生微膨脹（0.05%~0.15%）；5、吸濕性強(qiáng)，耐水性差(軟化系數(shù)為0.2~0.3)；6、具有較好的防火性能；7、加工性能好；8、隔熱、吸聲性良好；9、具有一定的調(diào)溫、調(diào)濕性。四、建筑石膏的應(yīng)用1、室內(nèi)抹灰與粉刷；2、生產(chǎn)建筑石膏制品3、生產(chǎn)水泥時(shí)作為緩凝劑加入水泥中第三節(jié)石膏氣硬性膠凝材料紙面石膏板裝飾石膏板吸聲用穿孔石膏板第三節(jié)石膏氣硬性膠凝材料五、高強(qiáng)石膏2、高強(qiáng)石膏應(yīng)用（1）強(qiáng)度要求較高的抹灰工程、裝飾制品和石膏板（2）摻入防水劑，可用于濕度較高的環(huán)境。（3）做粘結(jié)劑，須加入聚乙烯醇水溶液。其特點(diǎn)是無(wú)收縮。第三節(jié)石膏氣硬性膠凝材料1、高強(qiáng)石膏特點(diǎn)

由于高強(qiáng)石膏晶體較粗大，比表面積小(1g固體所占有的總表面積)，拌制石膏漿時(shí)，需水量（需水量約為35%-45%）比建筑石膏（需水量高達(dá)60%-70%）小，故硬化后有較高的強(qiáng)度，7天的抗壓強(qiáng)度可達(dá)15-40MPa。一、水玻璃（泡花堿）的原料及生產(chǎn)

是一種堿金屬氣硬性膠凝材料。（一）原料

石英砂、純堿或含碳酸鈉的原料（二）生產(chǎn)二、水玻璃的硬化

液體水玻璃吸收空氣中的二氧化碳，形成無(wú)定型硅酸凝膠，并逐漸干燥硬化，速度較慢。具體反應(yīng)式如下：

Na2O?nSiO2+CO2+mH2O＝Na2CO3+nSiO2?mH20

1300～1400℃Na2CO3+nSiO2

Na2O?nSiO2+CO2第四節(jié)水玻璃（了解）氣硬性膠凝材料第四節(jié)水玻璃（了解）氣硬性膠凝材料為了加速水玻璃的硬化，可加熱或摻入12%-15%的促硬劑氟硅酸鈉或加熱以加快其硬化。三、水玻璃的性質(zhì)

1、粘結(jié)力強(qiáng)2、耐酸性好3、耐熱性好四、水玻璃的用途

1、涂刷或浸漬材料（除浸漬石膏之外，因會(huì)生成硫酸鈉晶體，體積膨脹，產(chǎn)生破壞），可增加材料的密實(shí)度和強(qiáng)度，增強(qiáng)抗風(fēng)化能力。2、加固地基；將水玻璃和氯化鈉溶液交替灌入土壤中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，析出硅酸膠體，起到膠結(jié)和填充土壤的作用，并可以阻止水滲入，增加土壤的密實(shí)度和強(qiáng)度。3、修補(bǔ)裂縫、堵漏；將水玻璃溶液摻入砂漿或混凝土中，可使其急速凝結(jié)硬化。4、配制耐酸砂漿和耐酸混凝土；

5、配制耐熱砂漿和耐熱混凝土。

建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外使用？

建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性質(zhì)：

（1）石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩