2气硬性胶凝材料详解

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1、第二章 气硬性胶凝材料胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。胶凝材料的分类如沥青、聚合物等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如：石灰、石膏、水玻璃等通称为“水 泥”无机胶凝材料气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化保持并发展其强度的胶凝材料。只适用于干燥环境。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。干燥和潮湿环境均适用。通称为“

2、水泥”。21 石 灰一、石灰的生产原材料 生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。生产工艺煅烧 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。CaCO3 =CaO +CO2MgCO3=MgO+CO2900700生石灰一、石灰的生产根据煅烧程度可分为：欠火石灰:煅烧温度过低或时间不足，石灰石分解不完全，胶凝能力差，降低了质量等级和石灰的使用率。正火石灰：正常温度下煅烧得到的石灰。多孔构造，孔隙率大，表观密度小，与水反应速度快。过火石灰：煅烧温度过高或时间过长。内部结构致密，晶粒粗大，熟化缓慢,通常在石灰使用之后熟化，体积膨胀，使得已经凝结硬化的砂浆产生“崩裂”、“鼓泡”（隆起、开裂）

3、现象，工程上称为爆灰“。二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种生石灰的熟化（消化）熟化的过程 生石灰+水 熟石灰熟化过程的特点反应速度快；放出大量的热；体积膨胀12.5倍。熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏15d以上防止过火石灰的危害；在化灰池表面保留一层水防止石灰碳化。MgO+H2O=Mg（OH）2 CaO +H2O=Ca（OH）2 +64.83kj二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种熟化方式 化 灰 熟石灰膏 在化灰池中，加水熟化成石灰乳，过筛后入储灰池，沉淀去除多余水分的膏状物。石灰膏要在储灰池中存放两周以上，即“陈伏”，陈伏期内，石灰膏表面要保持一定厚度的水层，隔绝空气，防止与空气中

4、二氧化碳发生碳化反应。淋 灰熟石灰粉（消石灰粉）将生石灰块分层堆放、淋水，水量以充分熟化又不过湿成团为度，熟化得到的粉状物为熟石灰粉。熟石灰粉在使用之前也要“陈伏”。二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种石灰的硬化 结晶过程：Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而产生并不断提高强度。碳化过程：Ca（OH）2与空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。碳化对强度和稳定十分有利。由于空气中CO2含量低，反应速度缓慢，表面形成碳化层以后，CO2不易进入内部，并且阻止了内部水分的蒸发，因此结晶和碳化过程比较缓慢。石灰耐水性差的原因：石灰浆硬化体表面是一层CaCO3外壳

5、，内部为未碳化的Ca（OH）2。二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种石灰的品种 按石灰中的氧化镁含量的高低分 按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。按生石灰熟化速度分快熟石灰、中熟石灰、慢熟石灰 按CaO+MgO含量分CaO+MgO含量越高，质量越好。建筑生石灰、生石灰粉、消石灰分别分为优等品、一等品、合格品生石灰钙质石灰镁质石灰MgO5%MgO5%二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种根据成品加工方法分类块灰：直接煅烧得到的块状石灰，主要成分CaO，块状石灰存放过久，会吸收空气中水分，熟化成熟石灰粉，再与空气中二氧化碳反应，生成碳酸钙，失去胶凝能力。磨细生石灰粉:

6、由块灰磨细而成。优点优点如下：细度高、表面积大、水化反应快，不用提前熟化,加水即可使用；磨细的过火石灰易熟化、欠火石灰混合均匀，提高质量和利用率；熟化与硬化同时进行，熟化放热加快硬化。消石灰粉：块状生石灰淋水熟化而成，主要成分Ca（OH）2。石灰膏：块状生石灰加过量水或消石灰粉加水拌制而成的膏状物。主要成分Ca（OH）2。石灰乳：块状生石灰加大量水拌制成的乳状物。主要成分Ca（OH）2。三、石灰的技术性质石灰的质量等级 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。石灰的特性1.可塑性好，保水性好；2.生石灰吸湿性强-传统的干燥剂；3.凝

7、结硬化慢、强度低；4.硬化后体积收缩大，易开裂；5.耐水性差。四、石灰的应用配制石灰砂浆和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；加固含水的软土地基；生产硅酸盐制品；生产无熟料水泥。四、石灰的储存生石灰需防潮，且储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”，变储存期为陈伏期。生石灰受潮熟化放出大量热，体积膨胀，故不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。22 石 膏一、石膏胶凝材料的生产 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。在不同的煅烧温度及压力下，得到的产品

8、是不同的。具体过程如下所示：二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加热、脱水125 0.13MPa蒸压锅170360加热、脱水400750800型建筑石膏型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在常温下不存在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。二、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏加水后，与水发生的水化反应如下：CaSO40.5H2O+1.5 H2O=CaSO42H2O建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下：建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程。水化生成二水石膏，溶解度远小于半水石膏，不断

9、析出；硬化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。建筑石膏+水浆 体凝 结硬 化二、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏凝结硬化凝结硬化是一个连续过程，既有物理又有化学变化。凝结分两个阶段：初凝：随水化的进行，二水石膏生成量不断增加，水分逐渐减少，浆体开始失去可塑性；终凝：浆体继续变稠，颗粒之间的摩擦力、粘结力增加，并开始产生强度。三、建筑石膏的等级与技术性质建筑石膏的质量等级 建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：技术指标名称优等品一等品合

10、格品强度抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度（0.2mm方孔筛筛余）5.010.015.0凝结时间初凝不早于6min，终凝不迟于30min四、建筑石膏的技术性质凝结硬化快 加水后6min初凝开始失去可塑性，30min终凝完全失去可塑性并开始产生强度。为施工方便，使用过程中，常掺入一些缓凝剂。凝固时体积微膨胀 硬化时体积微膨胀，膨胀率约0.51%。使得石膏制品表面光滑细腻、轮廓清晰、图案饱满。可不加填充材料，单独使用。孔隙率高 为满足施工要求，用水量超过理论用水量，多余水分蒸发形成较多孔隙。其制品特点:孔隙率大，表观密度小，质轻，保温隔热性能好，吸声性强等优点。但强度低。四、

11、建筑石膏的技术性质耐水性、抗冻性差 孔隙率大，且二水石膏微溶于水，长期在潮湿环境下，晶体粒子间结合力削弱，强度降低。负温下，孔隙中水变冰，体积膨胀破坏。石膏不宜用在潮湿寒冷环境中。环境调节性 有较强的吸湿性，热容量大，保温隔热性能好“呼吸”作用，调节温、湿度。防火性好，耐火性差 二水石膏遇火，结晶水蒸发，形成蒸汽雾，可延缓石膏表面温度升高，有效制止火势蔓延，起到防火作用。二水石膏脱水后，强度降低，所以耐火性差。五、建筑石膏的应用室内抹灰与粉刷石膏+砂+水=石膏砂浆，用于室内抹灰，处理过的墙面、顶棚可直接刷涂料和粘贴壁纸。建筑石膏（或+不溶性硬石膏）+外加剂+细骨料=粉刷石膏。粘结力强，不裂、不

12、起鼓，表面光洁。生产建筑石膏制品纸面石膏板、装饰石膏板、吸声用穿孔石膏板、石膏艺术制品。生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中六、建筑石膏的储运易吸湿受潮，储运时避免受潮。长期存放，强度会降低。通常，建筑石膏储存不超过三个月，否则，重新检验确定强度等级。23 水玻璃一、水玻璃的硬化和性质 水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。水玻璃的硬化 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH20 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺12%15%的促硬剂氟硅酸钠。掺

13、量少：硬化速度慢，强度降低，未反应的水玻璃易溶于水，即耐水性差。掺量多：凝结凝结过速，施工困难。一、水玻璃的硬化和性质水玻璃的性质粘结力强 硬化后粘结强度、抗拉强度、抗压强度较高。硬化后析出的硅酸凝胶堵塞毛细孔，防止水分渗透。耐酸性好 硬化后主要成分是硅酸凝胶。可抵抗大多数酸腐蚀，但不耐碱。可配制水玻璃耐酸混凝土和砂浆。耐热性好 高温强度不降低。用于配制水玻璃耐热混凝土和砂浆。二、水玻璃的应用涂刷或浸渍材料；加固地基；修补裂缝、堵漏；配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；配制耐热砂浆和耐热混凝土。24 镁质胶凝材料镁质胶凝材料菱苦土菱苦土的生产 镁质胶凝材料是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨细而制成。煅烧的菱苦

14、土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。菱苦土的水化硬化 一般与MgCl2溶液按一定比例混合，硬化快，强度高。但吸湿性强，耐水性差。形成的水化产物主要为氯氧化镁和氢氧化镁。菱苦土的应用 生产木屑地板、木丝板、刨花板等。菱苦土板材用于机械包装材料，可以节约大量木材。只能用于干燥状态下，而不能受潮、遇水或酸性介质侵蚀的部位。本章小结胶凝材料的定义和分类；石灰、石膏、镁质胶凝材料、水玻璃都是气硬性胶凝材料，在现代建筑中的应用是很常见的建筑材料。（1）石灰品种很多，各种石灰产品都统称石灰。石灰的强度很低，主要来源于Ca（OH）2的结晶和碳化。利用石灰的特性可将其用于拌制砂浆、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸盐制品等。（2）石膏的品种很多，不同品种的石膏，其生产条件不同，且性能及应用各异。建筑石膏是建筑工程中应用最多的一种石膏产品，建筑石膏凝结硬化速度很快，其技术性质要求主要表现在强度、细度、凝结时间三方面，利用它的特性可用于建筑室内抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。（3）简单了解镁质胶凝材料和水玻璃的特点与用途。