05第3章 无机气硬性胶凝材料

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1、1第三章第三章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料2n在工程上常常需要将在工程上常常需要将散粒材料散粒材料（如沙和石（如沙和石子）或子）或块状材料块状材料（烧结砖和石材）（烧结砖和石材）结合成结合成整体整体（如混凝土构件、砖石砌体等）（如混凝土构件、砖石砌体等）n具有这种具有这种粘结作用粘结作用的材料称为胶凝材料。的材料称为胶凝材料。n例如：水泥，石灰，沥青。例如：水泥，石灰，沥青。n补充定义补充定义 凡能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固凡能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。统称

2、为胶凝材料。基本概念：胶凝材料基本概念：胶凝材料3气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料胶凝材料胶凝材料有机胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料无机胶凝材料(按硬化条件按硬化条件)水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料n胶凝材料的分类胶凝材料的分类只能在只能在空气空气中硬中硬化，也只能在空化，也只能在空气中保持或发展气中保持或发展强度强度不仅能在不仅能在空气空气中中硬化，也能很好硬化，也能很好的在的在水中水中硬化，硬化，保持或发展强度保持或发展强度4n有机胶凝材料：有机胶凝材料：以高分子化合物为基本组成的胶凝材料（如沥青、以高分子化合物为基本组成的胶凝材料（如沥青、树脂等）。树脂等）。n无机胶凝材料：无机胶凝材料：以

3、无机化合物为主要成分，形成水溶液后发生一以无机化合物为主要成分，形成水溶液后发生一系列物理、化学反应而产生强度和粘结力的胶凝材料（如水泥、系列物理、化学反应而产生强度和粘结力的胶凝材料（如水泥、石灰等）。石灰等）。n气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料：仅能在空气中硬化并发展强度的胶凝材料仅能在空气中硬化并发展强度的胶凝材料（如石灰等）。（如石灰等）。n水硬性胶凝材料：水硬性胶凝材料：既能在空气中，又能更好地在水中硬化并发展既能在空气中，又能更好地在水中硬化并发展强度的胶凝材料（如水泥）。强度的胶凝材料（如水泥）。5 3.1 3.1 石石 膏膏 石膏是以硫酸钙为主要化学组成的气硬性胶凝材料。由于石膏及

4、其制品资源丰富，具由于石膏及其制品资源丰富，具有有轻质轻质、高强高强、隔热隔热、防火防火、吸声吸声、容易加工容易加工等一系列优点，其得到广等一系列优点，其得到广泛应用，各种石膏制品应运而生，泛应用，各种石膏制品应运而生，生产和应用迅速发展。生产和应用迅速发展。63.1.1 石膏的原料、生产及品种石膏的原料、生产及品种n石膏的原料为天然石膏，或称石膏的原料为天然石膏，或称生石膏生石膏，属，属沉积岩，其化学式为沉积岩，其化学式为CaSO42H2O，故也故也称称二水石膏二水石膏。n石膏类产品的生产通常是把石膏类产品的生产通常是把二水石膏二水石膏在一在一定的定的温度温度和和压力压力下，经过下，经过煅烧

5、、脱水，再煅烧、脱水，再经磨细经磨细而成。在不同的煅烧环境下，得到而成。在不同的煅烧环境下，得到的产品是不同的。具体过程如下框架图所的产品是不同的。具体过程如下框架图所示。示。7二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加热、脱水124 0.13MPa蒸压锅320390加热、脱水400750超过800型建筑石膏型高强度石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏磨 细模型石膏低温低温煅煅烧石膏烧石膏高温高温煅煅烧石膏烧石膏8n低温段烧石膏低温段烧石膏n建筑石膏建筑石膏 是天然石膏在回转窑或砂锅中煅烧后经磨细所得的产品。煅烧时加

6、热是天然石膏在回转窑或砂锅中煅烧后经磨细所得的产品。煅烧时加热设备与大气相通，原料中的水分成蒸汽排出，生成的石灰是细小的晶设备与大气相通，原料中的水分成蒸汽排出，生成的石灰是细小的晶体，称为体，称为型半水石膏型半水石膏。建筑上应用最多的石膏品种，故称建筑石膏。建筑上应用最多的石膏品种，故称建筑石膏。n高强度石膏高强度石膏 是以高品位的天然石膏为原料，用高压釜于蒸汽介质（是以高品位的天然石膏为原料，用高压釜于蒸汽介质（124，1.3个个大气压）中蒸炼而成。这样的半水石膏晶体粗大而密实，称为大气压）中蒸炼而成。这样的半水石膏晶体粗大而密实，称为型半型半水石膏。水石膏。它与它与型半水石膏比较，调拌混

7、凝土时所用的型半水石膏比较，调拌混凝土时所用的水量少水量少，这就决定了，这就决定了型半水石膏硬化后具有型半水石膏硬化后具有密实密实的结构，抗压强度高（可达的结构，抗压强度高（可达15-25MPa15-25MPa）注：建筑行业中使用的石膏主要指注：建筑行业中使用的石膏主要指建筑石膏（即建筑石膏（即型半水石膏）型半水石膏）、高强度石膏高强度石膏。其中以建筑石膏用途最广，用量也最大。实际使用的建筑石膏多呈其中以建筑石膏用途最广，用量也最大。实际使用的建筑石膏多呈粉末状粉末状。9高温煅烧石膏高温煅烧石膏n是天然石膏在是天然石膏在600-900下煅烧经磨细所得的产下煅烧经磨细所得的产品。品。高温下二水石

8、膏完全脱水为无水硫酸钙，并分解高温下二水石膏完全脱水为无水硫酸钙，并分解出少量的出少量的氧化钙氧化钙，它是无水石膏与水反应的，它是无水石膏与水反应的激发激发剂。剂。无水石膏的凝结硬化慢，耐水性和强度高，用其无水石膏的凝结硬化慢，耐水性和强度高，用其调制的砂浆或人造大理石可用于地面。调制的砂浆或人造大理石可用于地面。103.1.2 3.1.2 石膏的凝结与硬化石膏的凝结与硬化 建筑石膏（建筑石膏（CaSOCaSO4 41/2H1/2H2 2O O）与适量水）与适量水拌合后，最初是具有拌合后，最初是具有可塑性可塑性的均匀的浆体，的均匀的浆体，这时水与石膏发生这时水与石膏发生水化反应水化反应。随后浆

9、体逐渐。随后浆体逐渐变稠变稠失去可塑性失去可塑性，但尚无强度但尚无强度，此过程称为，此过程称为凝结凝结。以后浆体逐渐变成具有一定强度的固体，以后浆体逐渐变成具有一定强度的固体，此过程称为此过程称为硬化硬化。成为坚硬的固体。成为坚硬的固体（CaSOCaSO4 42H2H2 2O O）。）。11（一）石膏的水化（一）石膏的水化 建筑石膏的水化反应：建筑石膏的水化反应：CaSO4 41/2H2 2O3/2H2 2OCaSO4 42H2 2O 建筑石膏加水后，首先溶解于水，随后发生上述反应，生成建筑石膏加水后，首先溶解于水，随后发生上述反应，生成二水石膏。由于二水石膏的二水石膏。由于二水石膏的溶解度溶

10、解度较半水石膏的溶解度较半水石膏的溶解度小小很多，很多，所以二水石膏所以二水石膏不断不断从过饱和溶液中从过饱和溶液中析出析出，从而才促使上述反应，从而才促使上述反应不断进行，直至半水石膏全部转化为二水石膏为止。不断进行，直至半水石膏全部转化为二水石膏为止。12（二）建筑石膏的凝结与硬化（二）建筑石膏的凝结与硬化n凝结过程凝结过程 随着水化的进行，二水石膏胶体微粒不断增多，这些微粒随着水化的进行，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，可吸附很多的较原来的半水石膏更加细小，比表面积很大，可吸附很多的水分：同时浆体中的自由水分由于水化和蒸发而逐渐减少，水分：同时浆

11、体中的自由水分由于水化和蒸发而逐渐减少，浆体的浆体的稠度不断加大稠度不断加大，胶体微粒间的接触、粘结逐步加强，胶体微粒间的接触、粘结逐步加强，使浆体逐渐失去可塑性。使浆体逐渐失去可塑性。n硬化过程硬化过程 浆体变稠的同时，二水石膏胶体微粒凝聚并转变为晶体。浆体变稠的同时，二水石膏胶体微粒凝聚并转变为晶体。晶体颗粒逐渐长大、共生和相互交错搭接，使凝结的浆体逐晶体颗粒逐渐长大、共生和相互交错搭接，使凝结的浆体逐渐产生强度。随着继续干燥，渐产生强度。随着继续干燥，内部自由水排出内部自由水排出，晶体之间的，晶体之间的摩擦力、粘结力逐渐增大摩擦力、粘结力逐渐增大，石膏强度也随之增加，一直发展，石膏强度也

12、随之增加，一直发展到最大值到最大值。13n 建筑石膏建筑石膏过程，是一个溶解、反应、沉过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；淀、结晶的过程；n 过程则是二水石膏晶体之间结晶结构网过程则是二水石膏晶体之间结晶结构网的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化并具有强度。实，从而使石膏晶体逐渐硬化并具有强度。n石膏浆体的凝结硬化过程是连续进行的过程。石膏浆体的凝结硬化过程是连续进行的过程。从加水拌合一直到浆体从加水拌合一直到浆体刚开始失去可塑性刚

13、开始失去可塑性这段时这段时间称为间称为初凝时间初凝时间。从加水拌合到浆体。从加水拌合到浆体完全失去可完全失去可塑性塑性这段时间称为这段时间称为终凝时间终凝时间。143.1.3 3.1.3 石膏的性质、技术要求与应用石膏的性质、技术要求与应用（一）建筑石膏的性质（一）建筑石膏的性质 ：与水拌合后与水拌合后10 min即开始失去塑性，即开始失去塑性，30 min内内完全失去可塑性而产生强度。完全失去可塑性而产生强度。在室内自然干燥状态下约在室内自然干燥状态下约一周可完全一周可完全硬化硬化。由于初凝时间较短，为方便施工常掺加适量缓凝剂；。由于初凝时间较短，为方便施工常掺加适量缓凝剂；：一般胶凝材料硬

14、化时往往产生收缩，石膏一般胶凝材料硬化时往往产生收缩，石膏硬化时体硬化时体积膨胀约积膨胀约0.5 1%，利用此性能塑制的建筑装饰材料，其，利用此性能塑制的建筑装饰材料，其形体饱满密实、尺寸准确，表面光滑细腻，且干燥不产生开裂；形体饱满密实、尺寸准确，表面光滑细腻，且干燥不产生开裂；：实际用水量（实际用水量（6080%）比理论需水量（比理论需水量（18.6%）大）大得多，多余的水分蒸发后导致硬化体孔隙率高达得多，多余的水分蒸发后导致硬化体孔隙率高达4060%。因此，石膏制品有以下性质：因此，石膏制品有以下性质：15n体积密度小，体积密度小，绝热和吸声性能好绝热和吸声性能好。n因为存在大量的开口空

15、隙，当空气湿度大因为存在大量的开口空隙，当空气湿度大时可以吸收水分，空气干燥时能够放出水时可以吸收水分，空气干燥时能够放出水分，所以对空气分，所以对空气湿度湿度有一定的有一定的调节调节作用。作用。n由于是气硬性胶凝材料，其由于是气硬性胶凝材料，其耐水性差耐水性差，空，空隙为开口空隙，其吸水性大，因此抗渗性隙为开口空隙，其吸水性大，因此抗渗性及防冻性均较差。及防冻性均较差。16：石膏制品的石膏制品的导热系数小，传热慢导热系数小，传热慢，且二水石，且二水石膏受热脱水产生的水蒸气能阻止火势蔓延。膏受热脱水产生的水蒸气能阻止火势蔓延。但二水石膏但二水石膏脱水后强度下降，因而并脱水后强度下降，因而并不耐

16、火不耐火。：表面光滑饱满，颜色洁白，具有良表面光滑饱满，颜色洁白，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，且其硬度较低，好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，且其硬度较低，固便于加工。固便于加工。：一般不用于承重构件。一般不用于承重构件。17（二）建筑石膏的技术要求（二）建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求主要有建筑石膏的技术要求主要有强度强度、细度细度和和凝结凝结时间时间，并据此划分为优等品、一等品和合格品。，并据此划分为优等品、一等品和合格品。具体要求见下表（具体要求见下表（表中强度为表中强度为2h2h的强度值的强度值）技术指标技术指标优等品优等品一等品一等品合格品合格品强度强度（Mp

17、a）抗折强度抗折强度2.52.11.8抗压强度抗压强度4.93.92.9细度细度0.2mm方孔筛筛方孔筛筛余（余（%）5.010.015.0凝结时间凝结时间（min）初凝时间初凝时间6终凝时间终凝时间30建筑石膏等级标准（建筑石膏等级标准（GB9776-1988）18（三）建筑石膏的应用（三）建筑石膏的应用建筑石膏主要用于室内抹灰、粉刷和生产各种石膏板等建筑石膏主要用于室内抹灰、粉刷和生产各种石膏板等n：石膏浆、石膏砂浆石膏浆、石膏砂浆A纸面石膏板：普通型、耐水型、耐火型纸面石膏板：普通型、耐水型、耐火型 B纤维石膏板纤维石膏板 C装饰石膏板：平板、多孔板、浮雕板装饰石膏板：平板、多孔板、浮雕

18、板 D空心石膏板空心石膏板19 3.2 3.2 石石 灰灰 石灰是最早使用的气硬性胶凝材料之一，它是以石灰是最早使用的气硬性胶凝材料之一，它是以石灰石石灰石为原料为原料经煅烧而成的。由于生产石灰的原料广泛，工艺简单，成本低廉，经煅烧而成的。由于生产石灰的原料广泛，工艺简单，成本低廉，使用方便，所以至今仍被广泛应用于建筑工程中。使用方便，所以至今仍被广泛应用于建筑工程中。3.2.1 3.2.1 石灰的原料和生产石灰的原料和生产（a a）石灰的品种）石灰的品种 建筑用石灰：建筑用石灰：生石灰（块灰）、生石灰粉生石灰（块灰）、生石灰粉 熟石灰粉（消解石灰粉熟石灰粉（消解石灰粉 Ca(OH)Ca(OH

19、)2 2）石灰膏石灰膏 石灰乳石灰乳20生石灰生石灰：以以石灰岩、白垩等天然岩石石灰岩、白垩等天然岩石（主要成分是（主要成分是CaCO3）为原料，在高温下经）为原料，在高温下经适当煅烧适当煅烧而制得的而制得的白色白色或灰色块状材料或灰色块状材料（生石灰生石灰或或块灰块灰，主要成分为，主要成分为CaO、MgO）。）。生石灰粉生石灰粉：将块灰经粉碎、磨细而得到的细粉。将块灰经粉碎、磨细而得到的细粉。钙质生石灰：钙质生石灰：MgO含量含量5；镁质生石灰：镁质生石灰：MgO含量为含量为524 。21 熟石灰粉熟石灰粉：将块状生石灰用适量水熟化和干燥而得到的粉末，将块状生石灰用适量水熟化和干燥而得到的粉

20、末，又称又称消解石灰粉消解石灰粉（主要成分为（主要成分为Ca(OH)2）。石灰乳：石灰乳：将生石灰用较多的水熟化而成的一种乳状液体（主要将生石灰用较多的水熟化而成的一种乳状液体（主要成分为成分为Ca(OH)2和和H2O）。）。石灰膏石灰膏：将石灰乳沉淀后除去表层多余水分而得到的具有一定将石灰乳沉淀后除去表层多余水分而得到的具有一定稠度的膏状物（主要成分为稠度的膏状物（主要成分为Ca(OH)2和和H2O）。）。22（b b）石灰的生产）石灰的生产 煅烧化学反应煅烧化学反应过火石灰：过火石灰：煅烧煅烧温度过高温度过高时得到的石灰。该产物晶体时得到的石灰。该产物晶体粗大，孔隙率小、结构致密，遇水熟化

21、缓慢，容易使粗大，孔隙率小、结构致密，遇水熟化缓慢，容易使硬化的浆体产生隆起和开裂硬化的浆体产生隆起和开裂,影响工程质量。影响工程质量。欠火石灰：欠火石灰：煅烧煅烧温度较低温度较低，分解不完全的石灰。内部，分解不完全的石灰。内部含有未分解的碳酸钙，该产物使用时粘结力小，产浆含有未分解的碳酸钙，该产物使用时粘结力小，产浆量较低。欠火石灰降低了石灰的质量，也影响了石灰量较低。欠火石灰降低了石灰的质量，也影响了石灰石的产量。石的产量。注：石灰石煅烧时温度不宜太高，也不宜太低。注：石灰石煅烧时温度不宜太高，也不宜太低。入窑的石灰石块力求均匀，不宜过大。以免产生入窑的石灰石块力求均匀，不宜过大。以免产生

22、“过过火石灰火石灰”和和“欠火石灰欠火石灰”。CaCO3 CaO CO2MgCO3 MgO CO2900-1100700石灰的主石灰的主要成分要成分煅烧温度不同，产物的形煅烧温度不同，产物的形态也不尽相同。态也不尽相同。233.2.2 3.2.2 石灰的熟化和硬化石灰的熟化和硬化（a a）石灰的熟化）石灰的熟化 生石灰可以直接磨细成生石灰粉使用，一般将生石灰熟化成生石灰可以直接磨细成生石灰粉使用，一般将生石灰熟化成熟石灰熟石灰或或石灰膏石灰膏后再使用。后再使用。石灰的石灰的熟化（消解）熟化（消解）是指生石灰加水进行水化（发生水化反应是指生石灰加水进行水化（发生水化反应生成氢氧化钙生成氢氧化钙的

23、过程。）的过程。）反应方程式如下：反应方程式如下：熟化特点：熟化特点：上述反应为放热反应，且放热量较其他胶凝材料大得多。上述反应为放热反应，且放热量较其他胶凝材料大得多。熟化后体积熟化后体积增大约增大约1 11.51.5倍。倍。反应产物称为熟石灰或消石灰反应产物称为熟石灰或消石灰24两种熟化方法和使用形式两种熟化方法和使用形式熟化方法：熟化方法：（1）化）化灰法灰法 石灰膏石灰膏 生石灰在生石灰在化灰池化灰池中需用大量的水（生石灰的中需用大量的水（生石灰的3-4倍）熟化成石灰乳，通倍）熟化成石灰乳，通过筛网流入储灰坑，经沉淀去多余水分得到的膏状物即为过筛网流入储灰坑，经沉淀去多余水分得到的膏状

24、物即为石灰膏石灰膏。石灰膏。石灰膏含水约含水约50。生石灰中的欠火石灰不能完全熟化，将降低石灰浆的产量。过火石灰生石灰中的欠火石灰不能完全熟化，将降低石灰浆的产量。过火石灰熟化极慢，当石灰使用后已经硬化，它才开始熟化，产生体积膨胀，引起熟化极慢，当石灰使用后已经硬化，它才开始熟化，产生体积膨胀，引起已经变硬的石灰（石灰砂浆）起鼓和开裂。已经变硬的石灰（石灰砂浆）起鼓和开裂。“陈伏陈伏”工艺：工艺：为了消除过火石灰在使用过程中造成的危害，石灰加水搅为了消除过火石灰在使用过程中造成的危害，石灰加水搅拌后形成的石灰膏（乳）通常须在储灰池中拌后形成的石灰膏（乳）通常须在储灰池中存放两周以上存放两周以上

25、，然后方可使用。，然后方可使用。注：注：陈伏期间，石灰膏表面应保留一薄层水，以隔绝空气，防止表层陈伏期间，石灰膏表面应保留一薄层水，以隔绝空气，防止表层熟石灰熟石灰碳化碳化。25（2）淋淋灰法灰法 熟石灰熟石灰 熟石灰是生石灰熟化成的粉状熟石灰。淋灰法：即没堆放半米高的生石灰，淋以6080的水，直至数层。淋水量必须控制好，以能充分熟化而又不过湿成团为度26（b b）石灰的硬化）石灰的硬化 石灰的硬化石灰的硬化即石灰从起初的可塑状态，经过复杂物理、化学即石灰从起初的可塑状态，经过复杂物理、化学过程逐渐转变成固态并具有一定强度的过程。过程逐渐转变成固态并具有一定强度的过程。石灰浆体的硬化按其作用分

26、为石灰浆体的硬化按其作用分为干燥作用干燥作用和和碳化作用。碳化作用。硬化过程硬化过程 （1 1）干燥硬化：干燥硬化：石灰浆体在干燥过程中，石灰浆体在干燥过程中，毛细空隙失水毛细空隙失水。由水的表面张力作用，毛细孔。由水的表面张力作用，毛细孔隙中的水面呈弯月面，从而产生毛细管压力，使得氢氧化钙颗粒间的接触紧密，隙中的水面呈弯月面，从而产生毛细管压力，使得氢氧化钙颗粒间的接触紧密，产生一定的强度。这种强度类似粘土失水后所获得的强度，其值不大，产生一定的强度。这种强度类似粘土失水后所获得的强度，其值不大，遇水时遇水时又会消失。又会消失。在干燥过程中，因水分蒸发，氢氧化钙从过饱和溶液中呈晶体析出，但在

27、干燥过程中，因水分蒸发，氢氧化钙从过饱和溶液中呈晶体析出，但数量较少且溶于水，故强度不高，遇水还会丧失。数量较少且溶于水，故强度不高，遇水还会丧失。27（2）碳化硬化：碳化硬化：氢氧化钙与空气中的氢氧化钙与空气中的CO2作用生成碳酸钙晶体，并释放出作用生成碳酸钙晶体，并释放出水分，称为水分，称为碳化碳化。生成的碳酸钙晶体具有较高的强度，生成的碳酸钙晶体具有较高的强度，且不溶于水且不溶于水。碳化作。碳化作用实际上是用实际上是CO2与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。钙。如果含水量较小，处于干燥状态时，碳化反应几乎停止。如果含水量较小，处于干燥状态时

28、，碳化反应几乎停止。如果若含水量过多，空隙中几乎充满水，如果若含水量过多，空隙中几乎充满水，CO2极难向内部极难向内部渗透，碳化作用仅限于表面。渗透，碳化作用仅限于表面。当表面生成的碳酸钙达到一定的厚度时，碳化作用也会极当表面生成的碳酸钙达到一定的厚度时，碳化作用也会极度缓慢，并且阻碍内部水分的蒸发，使得干燥硬化难以进行。度缓慢，并且阻碍内部水分的蒸发，使得干燥硬化难以进行。石灰是以干燥硬化为主，碳化作用只限于表面。石灰是以干燥硬化为主，碳化作用只限于表面。Ca(OH)2CO2nH2O CaCO3(n+1)H2O 28 注：注：上述硬化过程并非各自独立的，而是同时进行上述硬化过程并非各自独立的

29、，而是同时进行的；的；对强度增长起主导作用的是干燥硬化对强度增长起主导作用的是干燥硬化 表层碳化作用可加快强度发展，但进行缓慢；表层碳化作用可加快强度发展，但进行缓慢；从石灰的硬化过程可知，石灰浆体硬化慢、强从石灰的硬化过程可知，石灰浆体硬化慢、强度低、不耐水，不宜用于潮湿环境或水中；度低、不耐水，不宜用于潮湿环境或水中；为了缓和收缩开裂，使用时常掺入纤维材料，为了缓和收缩开裂，使用时常掺入纤维材料，如石灰纸筋灰等。如石灰纸筋灰等。29A部分过火石灰在石灰部分过火石灰在石灰砂浆制作时未水化完全砂浆制作时未水化完全B因石灰砂浆在硬化过因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致程中干燥收缩所致石灰砂浆裂纹

30、石灰砂浆裂纹图图30 石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，制使其中部分过火石灰在石灰砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。石灰砂浆B为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。尤其是水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。31n(1)内外墙粉刷层爆裂内外墙粉刷层爆裂 上海某新村四幢六层楼1989年911月进行内外墙粉刷，1990年4月交付甲方使用。此后陆续发现内外墙粉刷层发生爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平方米。爆裂源为微黄色粉粒或粉料。该内外墙粉刷用的“水灰”，系宝山某厂自办的

31、“三产”性质的部门供应，该部门由个人承包。经了解，粉刷过程已发现有“水灰”中有一些粗颗粒。对爆裂采集的微黄色爆裂物作X射线衍射分析，证实除含石英、长石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，还含有较多的MgO、Mg(OH)2以及少量白云石。该“水灰“含有相当数量的粗颗粒，相当部分为CaO与MgO，这些未充分消解的CaO和MgO在潮湿的环境下缓慢水化，分别生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，固相体积膨胀约2倍，从而产生爆裂破坏。还需说明的是，MgO的水化速度更慢，更易造成危害。使用劣质建材，就是给工程埋下定时炸弹，危害人民利益。32(2)石灰的选用石灰的选用n 某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石

32、灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。n 该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。因工程时间多，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉因工程时间多，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。消石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，或生石灰粉。消石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟化时造成的体积

33、安定性不良的危害。故克服了过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。故可不必陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放出的热可大大加可不必陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬化后的砂浆强度亦较快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬化后的砂浆强度亦较高。高。333.1.3 3.1.3 石灰的性质、技术性质要求和应用石灰的性质、技术性质要求和应用（a a）石灰的性质）石灰的性质 良好的保水性：良好的保水性：熟石灰粉或石灰膏与水拌合后，保水性好，熟石灰粉或石灰膏与水拌合后，保水性好，可减少泌水，改善工作性。可减少泌水，改善工作性。凝结硬化慢，强度低凝结硬化慢，强度低

34、吸湿性强，耐水性差：吸湿性强，耐水性差：不宜用于潮湿环境或作为结构材料。不宜用于潮湿环境或作为结构材料。可作为干燥剂；构件易开裂。可作为干燥剂；构件易开裂。干燥收缩大：干燥收缩大：干燥硬化过程中，蒸发大量水分，由于毛细干燥硬化过程中，蒸发大量水分，由于毛细空隙失水引起体积收缩，导致已硬化的石灰浆体开裂。使用时空隙失水引起体积收缩，导致已硬化的石灰浆体开裂。使用时掺入砂或麻刀、纸筋抵抗收缩引起的开裂。掺入砂或麻刀、纸筋抵抗收缩引起的开裂。化学稳定性差：化学稳定性差：不宜用于有酸性介质存在的环境。不宜用于有酸性介质存在的环境。34（b）石灰的技术要求）石灰的技术要求 生石灰、熟石灰以及石灰膏等产品

35、的质量，生石灰、熟石灰以及石灰膏等产品的质量，生石灰（包括块灰和生石灰粉）的质量要求以其中生石灰（包括块灰和生石灰粉）的质量要求以其中有有效氧化钙含量和有效氧化镁含量、未消化残渣含量（即过效氧化钙含量和有效氧化镁含量、未消化残渣含量（即过（欠）火石灰及其他杂质的含量）、（欠）火石灰及其他杂质的含量）、COCO2含量以及产浆量含量以及产浆量作为质量评价的主要指标。并依此分为作为质量评价的主要指标。并依此分为优等品优等品、一等品一等品和和合格品合格品（详见教材（详见教材P P4343表表3-23-2）。）。35（C）石灰的应用）石灰的应用n 石灰膏用于制作石灰乳涂料和配制混合石灰膏用于制作石灰乳涂

36、料和配制混合砂浆砂浆n 配制配制灰土、三合土灰土、三合土等复合材料等复合材料n 磨细生石灰粉用于生产水泥、硅酸盐制磨细生石灰粉用于生产水泥、硅酸盐制品品三合土筑造的建筑物三合土筑造的建筑物36生石灰的储存生石灰的储存n生石灰必须在干燥的条件下运输和存储，且不宜生石灰必须在干燥的条件下运输和存储，且不宜存放太久。因为在存放过程中，生石灰会吸收空存放太久。因为在存放过程中，生石灰会吸收空气中的气中的水分而熟化水分而熟化成熟石灰，再与空气中的成熟石灰，再与空气中的二氧二氧化碳作用而成为碳酸钙化碳作用而成为碳酸钙，失去胶凝作用。，失去胶凝作用。n长期存放时应在密闭条件下存储，注意防潮、防长期存放时应在

37、密闭条件下存储，注意防潮、防水。水。37 3.3 3.3 水玻璃水玻璃 水玻璃又称泡花碱，水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。建筑上常用的水玻璃为硅酸钠（建筑上常用的水玻璃为硅酸钠（Na2O n SiO2）的水溶液，是无色或淡黄、灰白色粘稠液体。的水溶液，是无色或淡黄、灰白色粘稠液体。n n为为SiO2 与与Na2O摩尔数的比值，成为水玻璃的摩尔数的比值，成为水玻璃的模数模数。n值越大，粘结性、强度、耐酸性、耐热性也越值越大，粘结性、强度、耐酸性、耐热性也越高，但也越难溶于水，

38、且粘度太大也不利于施工。高，但也越难溶于水，且粘度太大也不利于施工。同一模数的水玻璃，其浓度（密度）越高，粘度同一模数的水玻璃，其浓度（密度）越高，粘度也越大，粘结性等性能也越高。也越大，粘结性等性能也越高。在建筑工程中常用以配制水玻璃胶泥、水玻璃砂在建筑工程中常用以配制水玻璃胶泥、水玻璃砂浆和水玻璃混凝土，以及作为配制涂料的原料。水浆和水玻璃混凝土，以及作为配制涂料的原料。水玻璃在防酸、耐热、耐腐蚀工程中的应用甚广。玻璃在防酸、耐热、耐腐蚀工程中的应用甚广。38水玻璃的硬化水玻璃的硬化 液体水玻璃液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳吸收空气中的二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，凝胶脱，析出二氧化硅凝胶，

39、凝胶脱水成为氧化硅而硬化。水成为氧化硅而硬化。具体反应式如下：具体反应式如下：Na2O nSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH2O由于空气中二氧化碳含量有限，上述过程进行的很缓慢。为加由于空气中二氧化碳含量有限，上述过程进行的很缓慢。为加速硬化，为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入速硬化，为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入1215%的的促促硬剂硬剂氟硅酸钠氟硅酸钠。393.3.2 3.3.2 水玻璃的性质与应用水玻璃的性质与应用（a a）水玻璃的技术性质）水玻璃的技术性质1粘结力强、强度较高：粘结力强、强度较高：水玻璃硬化过程中析出的硅酸凝胶表面积大，具水玻璃硬化过程中析出的硅

40、酸凝胶表面积大，具有很强的粘附性，粘结力一般随着模数、浓度或相对密度的增大而增大。有很强的粘附性，粘结力一般随着模数、浓度或相对密度的增大而增大。2耐酸性好：耐酸性好：硅酸凝胶一般不与酸性物质反应，因而水玻璃具有很好的耐酸硅酸凝胶一般不与酸性物质反应，因而水玻璃具有很好的耐酸性。性。3耐热性好：耐热性好：硬化后的硬化后的SiO2空间网状骨架，在高温下不分解，强度不下降，空间网状骨架，在高温下不分解，强度不下降，耐热度可达耐热度可达1000。4耐碱性差、耐水性差：耐碱性差、耐水性差：SiO2和残余的和残余的Na2OnSiO2均可溶于碱，故水玻均可溶于碱，故水玻璃不能在碱性环境中使用。一般可采用中

41、等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸洗璃不能在碱性环境中使用。一般可采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸洗处理，以提高耐水性。处理，以提高耐水性。40（b）水玻璃的应用）水玻璃的应用 用水玻璃可以配置如下材料用水玻璃可以配置如下材料 耐酸材料耐酸材料：硬化后的水玻璃主要成分是二氧化硅，几乎在所：硬化后的水玻璃主要成分是二氧化硅，几乎在所有的酸介质中都具有较高稳定性。有的酸介质中都具有较高稳定性。耐热材料：耐热材料：水玻璃硬化后形成二氧化硅空间网状骨架，具有良水玻璃硬化后形成二氧化硅空间网状骨架，具有良好的耐热性。耐热胶泥、耐热砂浆和耐热混凝土好的耐热性。耐热胶泥、耐热砂浆和耐热混凝土 抗风化涂料

42、：抗风化涂料：刷于材料表面会提高密实度、强度、抗渗性、抗刷于材料表面会提高密实度、强度、抗渗性、抗冻性以及耐水性；冻性以及耐水性；但不能用来涂刷石膏制品，硅酸钠会与硫酸钙反但不能用来涂刷石膏制品，硅酸钠会与硫酸钙反应其生成应其生成Na2SO4 灌浆材料：灌浆材料：用水玻璃与氯化钙交替注入土壤可加固土壤。用水玻璃与氯化钙交替注入土壤可加固土壤。配制速凝防水剂：配制速凝防水剂：与胆矾、红矾、明矾等制成速凝防水剂，与胆矾、红矾、明矾等制成速凝防水剂，四矾防水剂在一分钟内使用；四矾防水剂在一分钟内使用；41 3.4 菱苦土菱苦土n化学组成及原料化学组成及原料菱苦土是用菱镁矿（菱苦土是用菱镁矿（Mg2C

43、O3）在）在750850温度下煅烧后，温度下煅烧后，经磨细而成。菱苦土的主要成分是氧化镁（经磨细而成。菱苦土的主要成分是氧化镁（MgO）,也称镁也称镁氧凝胶材料氧凝胶材料n调拌溶液调拌溶液使用菱苦土是，如用水拌合凝结硬化很慢，通常用使用菱苦土是，如用水拌合凝结硬化很慢，通常用氯化镁氯化镁（MgCl2）水溶液）水溶液拌合。可加速水化，因而凝结硬化快，强拌合。可加速水化，因而凝结硬化快，强度也高。度也高。42n菱苦土性质的特点及应用菱苦土性质的特点及应用 菱苦土吸湿性大，耐水性差，易变形和在表面菱苦土吸湿性大，耐水性差，易变形和在表面泛霜，原因是氯盐吸湿性大。泛霜，原因是氯盐吸湿性大。为改善上述性

44、质，可在使用氯化镁的同时加入为改善上述性质，可在使用氯化镁的同时加入硫酸亚铁，或者改用硫酸镁来拌合，但强度有所下硫酸亚铁，或者改用硫酸镁来拌合，但强度有所下降。降。菱苦土的突出特点是能与植物纤维很好的结合，菱苦土的突出特点是能与植物纤维很好的结合，常与木丝、木屑、亚麻屑等结合成刨花板、木屑板、常与木丝、木屑、亚麻屑等结合成刨花板、木屑板、人造大理石及其他建筑制品。人造大理石及其他建筑制品。43本章小结气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料石石 灰灰石石 膏膏水玻璃水玻璃品种与生产品种与生产熟化和硬化熟化和硬化技术要求技术要求性质与应用性质与应用品种和生产品种和生产凝结与硬化凝结与硬化技术要求技术要求性质

45、和技术应用性质和技术应用应应 用用生产与组成生产与组成硬硬 化化性质与应用性质与应用44一、填空一、填空1 1、石灰的特性有：可塑性、硬化、硬化时体积、石灰的特性有：可塑性、硬化、硬化时体积和耐水性等。和耐水性等。2 2、建筑石膏具有以下特性：凝结硬化、孔隙率、建筑石膏具有以下特性：凝结硬化、孔隙率、表观密度，强度凝结硬化时体积、防火性能等。表观密度，强度凝结硬化时体积、防火性能等。1 1 好缓慢收缩大差好缓慢收缩大差2 2 快高小低略膨胀好快高小低略膨胀好451、无机胶凝材料；有机胶凝材料；、无机胶凝材料；有机胶凝材料；气硬性胶凝材料；水硬性胶凝材料气硬性胶凝材料；水硬性胶凝材料2、-CaS

46、O41/2H2O（型半水石膏）；型半水石膏）；-CaSO41/2H2O（型半水石膏）；型半水石膏）；CaSO4.2H2O3、消除过火石灰等有害成分的影响、消除过火石灰等有害成分的影响1、胶凝材料按照化学成分分为、胶凝材料按照化学成分分为 和和 两类。两类。无机胶凝材料按照硬化条件不同分为无机胶凝材料按照硬化条件不同分为 和和 两类。两类。2、建筑石膏的化学成分是、建筑石膏的化学成分是 ，高强石膏的化学成分为，高强石膏的化学成分为 ，生石膏的化学成分为生石膏的化学成分为 。3、石灰在使用前陈伏的目的是、石灰在使用前陈伏的目的是 。461、石灰膏应在储灰池中存放、石灰膏应在储灰池中存放 天以上才可

47、使用。天以上才可使用。A、3 B、7 C、14 D、282、石灰硬化的理想条件是、石灰硬化的理想条件是 环境。环境。A、自然、自然 B、干燥、干燥 C、潮湿、潮湿 D、水中、水中3、建筑石膏制品的主要缺点是、建筑石膏制品的主要缺点是 。A、保水性差、保水性差 B、耐水性差、耐水性差 C、耐火性差、耐火性差 D、自重大、自重大4、建筑石膏成型性好是因为其硬化时、建筑石膏成型性好是因为其硬化时 。A、体积不变、体积不变 B、体积微胀、体积微胀 C、体积微缩、体积微缩 D、体积膨胀、体积膨胀1、C；2、B；3、B；4、B；47三、是非判断题三、是非判断题1、石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用

48、。、石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用。2、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化。、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化。3、石灰浆体在空气中的碳化反应方程式是：、石灰浆体在空气中的碳化反应方程式是：Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O。4、建筑石膏板因为其强度高，所以在装修时可用于潮湿环境中。（、建筑石膏板因为其强度高，所以在装修时可用于潮湿环境中。（）5、建筑石膏制品有一定的防火性能。（、建筑石膏制品有一定的防火性能。（）6、建筑石膏制品可以长期在温度较高的环境中使用。（、建筑石膏制品可以长期在温度较高的环境中使用。（）1、

49、错错2、错；、错；3、对；、对；4、错；、错；5、对；、对；6、错、错48是非判断题是非判断题1 石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用。2 为加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸钠作为促硬剂，加入越多效果越好。3过火石灰用于建筑结构物中，使用时缺乏粘结力，但危害不大。49是非判断题是非判断题4气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化。5在空气中贮存过久的生石灰，不应照常使用。6生石灰中的二氧化碳含量越高，表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则（caomgo）含量相对降低，影响石灰的胶结性能。50问答题问答题1 为何石灰除粉刷外一般不单独使用石灰浆?2 在天然石材、粘土砖、混凝土和硅酸盐制品表面涂一层水玻璃，可提高制品表面的密实性和抗风化能力。水玻璃是否亦可涂于石膏制品表面？为什么？51问答题问答题1 为何石灰除粉刷外一般不单独使用石灰浆?答：因石灰的干燥收缩大，氢氧化钙颗粒可吸附大量水分，在凝结硬化中不断蒸发，并产生大的毛细管压力，使石灰浆体产生大的收缩而开裂。故除作薄层粉刷外，一般不单独使用石灰浆。2 在天然石材、粘土砖、混凝土和硅酸盐制品表面涂一层水玻璃，可提高制品表面的密实性和抗风化能力。水玻璃是否亦可涂于石膏制品表面？为什么？答：不可以。因石膏制品会与水玻璃反应生成体积膨胀的硫酸钠，使制品膨裂。52第三章第三章 结束结束