第三章 氣硬性膠凝材料

第三章氣硬性膠凝材料膠凝材料：指經過自身的物理化學作用后，由液態(tài)或半固態(tài)變成堅硬的固態(tài)狀態(tài)，并能將散粒材料（如砂、石等）或塊狀材料（如磚、石塊等）粘結成為整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。氣硬性：石灰、石無機膠凝材料（按硬化條件）膏、水玻璃等。水硬性：水泥等。

有機膠凝材料：瀝青、樹脂、橡膠（天然或合成高分子）膠凝材料第三章氣硬性膠凝材料2.水硬性膠凝材料指不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和繼續(xù)發(fā)展其強度的膠凝材料。適宜：既適宜于地上，也可用于地下和水中環(huán)境。1.氣硬性膠凝材料指在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強度的膠凝材料。適合：地上和干燥環(huán)境。一、石灰的生產、化學成分與品種1.生產：石灰是以碳酸鈣為主要成分的石灰石、白云質石灰?guī)r、白堊等為原料，在一定燒結溫度下，煅燒所得的產物。其主要成分為氧化鈣（CaO).CaCO3——CaO+CO2MgCO3——MgO+CO2第一節(jié)石灰煅燒煅燒過火石灰：灰黑色，表面出現(xiàn)裂紋，有玻璃體的外殼。含SiO2、Al2O3雜質，塊體容重大，熟化慢。欠火石灰：未分解的石灰石，廢品，利用率很低，不能消化，降低石灰漿的產量。2.品種根據(jù)成品的加工方法的不同，有四種成品：（1）塊狀生石灰：由石灰石煅燒成的白色疏松結構的塊狀物

主要成分CaO（2）生石灰粉：由塊狀生石灰磨細而成。（3）消石灰粉：將生石灰用適量的水經消化和干燥而成的粉末，主要成分為Ca（OH）2。

亦稱為熟石灰。正火石灰：煅燒正常，質量輕，無裂縫，密度3.1-3.4g/cm3，表觀密度800-1000kg/m3。當MgO含量≤5%時稱為鈣質石灰。當MgO含量＞5%時稱為鎂質石灰。一、石灰的生產、化學成分與品種（4）石灰膏：將塊狀生石灰用過量水（約為生石灰體積的3—4倍）消化，或將消石灰粉和水拌合，所得的具一定稠度的膏狀物。主要成分為Ca（OH）2和水。二、生石灰的水化又稱熟化或消化。是指生石灰與水發(fā)生水化反應，生成Ca（OH）2的過程。其水化反應式如下：一、石灰的生產、化學成分與品種特點：1.反應可逆。2.水化熱大、水化速度快。3.水化過程體積增大。陳伏：為保證石灰完全熟化，石灰必須放入坑中以水覆蓋保存兩星期以上，這個過程稱為“陳伏”。否則，未水化的石灰顆粒將混砂漿中，在砂漿應用之后熟化，體積膨脹，致使已硬化的砂漿產生“崩裂”或“鼓包”現(xiàn)象，影響工程質量。二、生石灰的水化石灰的陳伏三、石灰的硬化由2個同時進行的過程完成。1.結晶作用游離水分蒸發(fā)——Ca（OH）2逐漸從飽和溶液中結晶析出。（干燥作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結晶。）2.碳化作用Ca（OH）2與空氣中的CO2和H2O化合成CaCO3結晶。碳化作用：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結晶，釋出水分并被蒸發(fā)：碳化作用實際是二氧化碳與水形成碳酸，然后與氫氧化鈣反應生成碳酸鈣。所以這個作用不能在沒有水分的全干狀態(tài)下進行。四、石灰的技術性質1.可塑性好2.硬化緩慢3.硬化后強度低4.硬化時體積收縮大5.耐水性差，在水中會潰散，不易貯存五、石灰的應用將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水攪拌稀釋，成為石灰乳，是一種廉價的涂料，主要用于內墻和天棚刷白，增加室內美觀和亮度。我國農村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐堿顏料。調入少量水泥、粒化高爐礦渣或粉煤灰，可提高其耐水性，調入氯化鈣或明礬，可減少涂層粉化現(xiàn)象。石灰砂漿是將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿。應用

1.廣泛應用于建筑室內粉刷——石灰乳2.大量用于拌制建筑砂漿

——石灰砂漿：石灰膏+砂+水

——混合砂漿：石灰砂漿+水泥用于抹灰、砌筑3.配制三合土和灰土三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子比例：1：2：3加水——拌合、夯實作基礎墊層

五、石灰的應用

灰土：生石灰粉、粘土

比例：1：2~1：4加水——拌合、夯實

用于建筑物的基礎、路面或地面的墊層4.加固軟土地基如：石灰樁——生石灰塊灌入軟土（高含水量、高孔隙比土）中，形成石灰樁。第二節(jié)建筑石膏一、建筑石膏的原料與生產：（一）建筑石膏的原料1、天然二水石膏

CaSO4.2H2O(生石膏）一等含量>95%

二等94~85%

三等84~75%

四等74~65%

五等64~55%2、化工石膏：含有二水硫酸鈣或CaSO4.2H2O和CaSO4的混合物。（二）建筑石膏的生產建筑石膏是以β型半水石膏為主要成分，不加任何外加劑的白色粉狀膠結料。由天然二水石膏經低溫煅燒、脫水、磨細而成。二、建筑石膏的水化與硬化

建筑石膏與適量的水相混合—二水石膏生成量增加，水分減小—可塑漿體——漿體開始失去塑性（初凝，約6min）——繼續(xù)變稠，產生凝結硬化（顆粒之間的摩擦力、粘結力增加，并開始產生強度，即終凝1/2h）——固體水化反應式：建筑石膏的技術特性

1.凝結硬化快初凝時間：不小于6min終凝時間：不大于30min1星期左右完全硬化，實際應用中加適量緩凝劑2.硬化后孔隙率大（達50%~60%），水化的理論需水量為18.6%，實際用水量為60%~80%，多余水分蒸發(fā)形成孔隙。故其強度較低。硬化后強度3~5MPa——隔墻、飾面存放三個月強度下降30%。建筑石膏的技術性質（１）凝結硬化速度快

建筑石膏的漿體，凝結硬化速度很快。一般石膏的初凝時間僅為10min左右，終凝時間不超過30min，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，可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動物膠、亞硫酸鹽酒精廢液等。（２）凝結硬化時的膨脹性

建筑石膏凝結硬化是石膏吸收結晶水后的結晶過程，其體積不僅不會收縮，而且還稍有膨脹（0.2%~1.5%），這種膨脹不會對石膏造成危害，還能使石膏的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥時的開裂。（３）硬化后的多孔性，重量輕，但強度低

建筑石膏在使用時，為獲得良好的流動性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化過程中由于水分的蒸發(fā)，使原來的充水部分空間形成孔隙，造成石膏內部的大量微孔，使其重量減輕，但是抗壓強度也因此下降。通常石膏硬化后的表觀密度約為８00kg／ｍ3～1000kg／ｍ3，抗壓強度約為３ＭPa～5ＭPa。（４）良好的隔熱和吸音和“呼吸”功能石膏硬化體中大量的微孔，使其傳熱性顯著下降，因此具有良好的絕熱能力；石膏的大量微孔，特別是表面微孔對聲音傳導或反射的能力也顯著下降，使其具有較強的吸聲能力。大熱容量和大的孔隙率及開口孔結構，使石膏具有呼吸水蒸氣的功能。（５）防火性好，但耐水性差

硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當受到高溫作用時或遇火后會脫出21%左右的結晶水，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，具有良好的防火效果。由于硬化石膏的強度來自于晶體粒子間的粘結力，遇水后粒子間連接點的粘結力可能被削弱。部分二水石膏溶解而產生局部潰散，所以建筑石膏硬化體的耐水性較差。（6）有良好的裝飾性和可加工性石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質地細膩，具有良好的裝飾性。微孔結構使其脆性有所改善，硬度也較低，所以硬化石膏可鋸、可刨、可釘。具有良好的可加工性。裝飾性好。可作吊頂和天花板。

四、建筑石膏的應用

1.用于室內抹灰、粉刷，做為裝飾材料，并可調節(jié)室內溫度和濕度。

2.石膏制品：紙面石膏板：內墻、隔墻、天花板石膏空心條板、纖維石膏板裝飾、石膏制品等

(3）制作建筑雕塑和模型石膏雕塑樣品習題例1某單位宿舍樓的內墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月后，墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現(xiàn)象產生的原因。解:石灰砂漿抹面的墻面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，引發(fā)的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結果。墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化，造成體積膨脹。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。例2建筑石膏及其制品為什么適用于室內，而不適用于室外使用？解：建筑石膏及其制品適用于室內裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結硬化后具有以下的優(yōu)良性質：（1）

石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質地細膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結硬化時產生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準確、細致，裝飾性好；（2）

硬化后的建筑石膏