土木工程材料材料

1、第2章 氣硬性膠凝材料 膠凝材料（結(jié)合料） 經(jīng)物理、化學(xué)作用，能將散粒 狀或塊狀材料粘結(jié)為整體的材料。 氣硬性膠凝材料 只在空氣中硬化只在空氣中硬化 （石灰、石膏） 無機膠凝材料 （以無機化合物為基本成分） 按凝結(jié)硬化 條件分類 水硬性膠凝材料 空氣、水中皆可硬化 空氣、水中皆可硬化 （水泥） 有機膠凝材料 （天然的或合成的有機 高分子化合物為基本成分） （瀝青、樹脂） ? 只能在空氣中硬化、保持或繼續(xù)發(fā)展強度 的無機膠凝材料稱為氣硬性無機膠凝材料。 不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬 化、保持或繼續(xù)發(fā)展強度的無機膠凝材料 稱為水硬性無機膠凝材料。 土木工程中常用的氣硬性無機膠凝 材料主要有

2、：石灰、石膏、菱苦土和水玻 璃。 石灰的生產(chǎn) 1.原料 以CaCO 3為主要成分的巖石 (石灰石、白堊等 2.1 石灰 天然碳酸巖類巖石天然碳酸巖類巖石（石灰石、 白云石）經(jīng)高溫煅燒，其主要成分白云石）經(jīng)高溫煅燒，其主要成分CaCOCaCO3 分解為以CaOCaO為主要成分的生石灰，其化為主要成分的生石灰，其化 學(xué)反應(yīng)可表示如下： 2 900 3 COCaOCaCO C ? ? 生石灰（堆積密度為8008001000 kg/m1000 kg/m3 ) ) 一般為白色或黃灰色塊灰，塊灰碾碎 磨細(xì)即為生石灰粉。 一. .石灰的消化和硬化 1.石灰的熟化和“陳伏” ? 工地上使用石灰時，通常將生石灰

3、加水， 使之消解為消（熟）石灰 氫氧化鈣， 這個過程稱為石灰的“消化”，又稱 “熟化”： ? mKJOHCaOHCaO/85.64)( 22 ? 生石灰燒制過程中，往往由于石灰石原料 的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因，生 石灰中殘留有未燒透的的內(nèi)核，這種石灰 稱為“欠火石灰”。 ? 第二種情況是由于燒制的溫度過高或 時間過長，使得石灰表面出現(xiàn)裂縫或 玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色 呈灰黑色，這種石灰稱為“過火石 灰”。過火石灰表面常被粘土雜質(zhì)融 化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。 當(dāng)石灰已經(jīng)硬化后，過火石灰才開始 熟化，并產(chǎn)生體積膨漲，引起隆起鼓 包和開裂。 ? 為了消除過火石灰的危害，生石

4、灰為了消除過火石灰的危害，生石灰 熟化形成的石灰漿應(yīng)在儲灰坑中放熟化形成的石灰漿應(yīng)在儲灰坑中放 置兩周以上，這一過程稱為石灰的置兩周以上，這一過程稱為石灰的 “陳伏”。“陳伏陳伏”期間，石灰漿期間，石灰漿 表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕，表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕， 以免碳化。以免碳化。 欠火石灰：欠火石灰： 溫度過低 /時間不夠 /石灰石不能充分燒透 , 存在硬心 過火石灰：溫度過高/時間過長/顏色深（褐、黑） 注意 過火石灰可以使用，但應(yīng)陳伏半個月 ? 2.2. 石灰的硬化石灰的硬化 ? 石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下 面兩個同時進行的過程來完成的：面兩個同時進行的過程來完成的： ?

5、 (1)游離水分蒸發(fā) ? （2 2）結(jié)晶作用）結(jié)晶作用 氫氧化鈣逐漸從飽和氫氧化鈣逐漸從飽和 溶液中結(jié)晶。 ? （3）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(jié)晶，釋出 水分并被蒸發(fā)： OHnCaCOOnHCOOHCa 23222 ) 1()(? ? ? 碳化 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(yīng)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。 ? 二.建筑石灰的技術(shù)指標(biāo) ? 建筑石灰的技術(shù)指標(biāo)有 細(xì)度、CaO+MgO含量、 CO2含量和體積安定性 等。并按技術(shù)指標(biāo)分 為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。具 體技術(shù)要求見手冊： ? JC/T479-19

6、92 建筑生石灰（P48 表3-2）、 ?JC/T480-1992 建筑生石灰粉(P48 表3-3） ?JC/T481-1992 建筑消石灰粉(P48 表3-34） 鈣質(zhì)生石灰 MgO5%；鈣質(zhì)消石灰粉 MgO4% 鎂質(zhì)生石灰 MgO5%；鎂質(zhì)消石灰粉 石灰分類 1.按MgO含量分類 鈣質(zhì)石灰（MgO5） 鎂質(zhì)石灰（MgO5） 特點：熟化較慢，但硬化強度稍高。 2.石灰的存在形成 ?塊狀生石灰 煅燒直接獲得 ?生石灰粉 塊狀生石灰磨細(xì) ?消石灰粉 生石灰消解 ?石灰膏/乳 生石灰+過量水 CaO Ca(OH) 2 項目 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

7、含量/% 908580858075 C02含量/% 5796810 未消化殘渣含量 （5mm圓孔篩余）圓孔篩余）/% 5101551015 產(chǎn)漿量/Lkg-1 -1 2.82.32.02.82.32.0 生石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 項目 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/% 858075807570 C02含量/% 791181012 細(xì) 度 0.90mm篩篩余/% 0.20.51.50.20.51.5 0.125mm篩篩余/% 7.012.018.07.012.018.0 生石灰粉的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 項目 鈣質(zhì)消石灰粉鎂質(zhì)消石灰粉白云石消石灰粉 優(yōu)等 品 一等 品

8、 合格 品 優(yōu)等 品 一等 品 合格 品 優(yōu)等 品 一等 品 合格 品 CaO+MgO含量/% 706560656055656055 游離水/%0.4 體積安定性合格合格合格合格合格合格 細(xì) 度 0.90mm篩 篩余/% 000.5000.5000.5 0.125mm篩 篩余% 310153101531015 消石灰粉的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)消石灰粉的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 路面基層用石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)路面基層用石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 項目 鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰鈣質(zhì)消石灰鎂質(zhì)消石灰 等級 CaO+MgO含量/% 85 80 75 80 75 70 65 60 55 60 55 50 未消化殘渣含量 /5mm圓孔篩余/% 711 17

9、 10 14 20 含水量/% 444444 細(xì) 度 0.71mm篩篩余 /% 1111 0.125mm篩篩余 % 13 20 13 20 MgO含量/%5 544 工程實例 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.檢測石灰中CaO和MgO的含量,二氧化碳的含量,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.根據(jù)表3.1判定該石灰的等級。 ? 三三. .石灰的技術(shù)性質(zhì)石灰的技術(shù)性質(zhì) ? （1）可塑性好 ?生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細(xì)生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細(xì) （直徑約為（直徑約為1 1）的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣，）

10、的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣， 表面吸附一層厚的水膜。因此用石灰調(diào)成的石 灰砂漿其突出的優(yōu)點是具有良好可塑性。在水灰砂漿其突出的優(yōu)點是具有良好可塑性。在水 泥砂漿中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。泥砂漿中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。 ? （2 2）硬化慢、強度低）硬化慢、強度低 ? 從石灰漿體的硬化過程可以看出， 由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化 甚為緩慢。而且表面碳化后，形 成緊密外殼，不利于碳化作用的 深入，也不利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)，深入，也不利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)， 因此石灰是硬化緩慢的材料。 同時，石灰的硬化只能在空氣中同時，石灰的硬化只能在空氣中 進行，硬化后的強

11、度也不高。受 潮后石灰溶解，強度更低，在水 中還會潰散。如石灰砂漿（1：3） 2828天強度僅為天強度僅為 0.2-0.5MPa0.2-0.5MPa。所以，。所以， 石灰不宜在潮濕的環(huán)境下作用， 也不宜用于重要建筑物基礎(chǔ)。也不宜用于重要建筑物基礎(chǔ)。 （3）硬化時體積收縮大 ? 石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游 離水而引起顯著的收縮，所以除調(diào) 成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨 使用。常在其中摻入砂、紙筋等以 減少收縮和節(jié)約石灰。 （4 4）耐水性差，不易貯存 ?塊狀類石灰放置太久，會吸收空氣中的 水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中 二氧化碳作用而還原為碳酸鈣，失

12、去膠結(jié) 能力。所以貯存生石灰，不但要防止受潮， 而且不宜貯存過久。最好運到后即熟化成而且不宜貯存過久。最好運到后即熟化成 石灰漿，將貯存期變?yōu)殛惙?。由于生?灰受潮熟化時放出大量的熱，而且體積膨 脹，所以，儲存和運輸生石灰時，還要注脹，所以，儲存和運輸生石灰時，還要注 意安全。 ? 四四. . 石灰的應(yīng)用石灰的應(yīng)用 ? （1 1）石灰乳和石灰砂漿）石灰乳和石灰砂漿 ? 將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的 水?dāng)嚢柘♂?，成為石灰乳，是一種廉價的水?dāng)嚢柘♂專蔀槭胰?，是一種廉價的 涂料，主要用于內(nèi)墻和天棚刷白，增加室 內(nèi)美觀和亮度。我國農(nóng)村也用于外墻。石內(nèi)美

13、觀和亮度。我國農(nóng)村也用于外墻。石 灰乳可加入各種耐堿顏料。調(diào)入少量水泥、 ?；郀t礦渣或粉煤灰，可提高其耐水性， 調(diào)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。按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿。 ? （2 2）石灰土（灰土）和三合土）石灰土（灰土）和三合土 ? 石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合使用， 制成石灰土或石灰與工業(yè)廢料的混合料， 加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實， 在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè) 廢料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，成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，

14、適于在潮濕環(huán)境中使用。如建筑物或道路 基礎(chǔ)中使用的石灰土，三合土，二灰土基礎(chǔ)中使用的石灰土，三合土，二灰土 （石灰、粉煤灰或爐灰），二灰碎石（石 灰、粉煤灰或爐灰、級配碎石）等?；?、粉煤灰或爐灰、級配碎石）等。 ? （3 3）灰砂磚和硅酸鹽制品）灰砂磚和硅酸鹽制品 ? 石灰與天然砂或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻，石灰與天然砂或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻， 加水?dāng)嚢杓铀當(dāng)嚢? , 經(jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。經(jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。 為使其獲早期強度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護為使其獲早期強度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護 或蒸壓，使石灰與硅鋁質(zhì)材料反應(yīng)速度顯著或蒸壓，使石灰與硅鋁質(zhì)材料反應(yīng)速度顯著 加快，使制

15、品產(chǎn)生較高的早期強度。如灰砂加快，使制品產(chǎn)生較高的早期強度。如灰砂 磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等。磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等。# # 2.2石 膏 石膏CaSO4為主要成分。 分為建筑石膏和高強度石膏兩種。 石膏的存在形式 天然二水石膏 化工石膏 天然無水石膏 建筑石膏 高強石膏 CaSO 42H2O CaSO4H2O與CaSO4混合廢渣 CaSO 4硬 -CaSO 41/2H2O -CaSO 41/2H2O ? 2.2 建筑石膏建筑石膏 ? 石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物， 當(dāng)石膏中含有結(jié)晶水不同時可形成當(dāng)石膏中含有結(jié)晶水不同時可形成 多種性能不同的石膏。多種性能不同的石膏。 ?

16、2.1 石膏的原料、分類及生產(chǎn) ?根據(jù)石膏中含有結(jié)晶水的多少根據(jù)石膏中含有結(jié)晶水的多少 不同可分為： ? （1 1）無水石膏（）無水石膏（ aSO4 4）：也稱硬）：也稱硬 石膏，它結(jié)晶緊密，質(zhì)地較硬，是 生產(chǎn)硬石膏水泥的原料。 ? （2 2）天然石膏（）天然石膏（ aSOaSO42H2H2O O）：也稱）：也稱 生石膏或二水石膏，大部分自然石膏礦生石膏或二水石膏，大部分自然石膏礦 為生石膏，是生產(chǎn)建筑石膏的主要原料。 ? （）建筑石膏（）建筑石膏（ aSOaSO41/21/2 H H2O O） 也稱熟石膏或半水石膏。它是由生石膏 加工而成的，根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同可分加工而成的，根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不

17、同可分 為為型半水石膏和型半水石膏和型半水石膏：型半水石膏： ? 建筑石膏通常是由天然石膏經(jīng)壓蒸或煅燒加熱 而成的。常壓下煅燒加熱到 107170，可 產(chǎn)生型建筑石膏： ? （二水石膏）（型半水石膏） ? 124條件下壓蒸（1.3大氣壓）加熱可產(chǎn)生 型建筑石膏： ? （二水石膏）（型半水石膏） OHOHCaSOOHCaSO CC 224 170107 24 2 1 1 2 1 2? 常壓 ? OHOHCaSOOHCaSO C 224 124 24 2 1 1 2 1 2? 壓蒸 ? ? 型半水石膏與型半水石膏相比， 結(jié)晶顆粒較粗，比表面積較小，強度 高，因此又稱為高強石膏。 ? 當(dāng)加熱溫度超過

18、 170時，可生成無 水石膏，只要溫度不超過 200，此 無水石膏就具有良好的凝結(jié)硬化性能。 ? 2.22.2 建筑石膏的水化與硬化建筑石膏的水化與硬化 ? 建筑石膏與適量水拌合后，能形成可建筑石膏與適量水拌合后，能形成可 塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反 應(yīng)，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝應(yīng)，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝 結(jié)，此后進一步產(chǎn)生和發(fā)展強度而硬結(jié)，此后進一步產(chǎn)生和發(fā)展強度而硬 化?；?。 ?建筑石膏與水之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的反 ? 應(yīng)式為： ? ?OHCaSOOHOHCaSO 24224 2 2 1 1 2 1 ?此反應(yīng)實際上也是半水石膏的溶解和 二水石膏沉

19、淀的可逆反應(yīng)，因為二水石 膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多， 所以此反應(yīng)總體表現(xiàn)為向右進行，二水 石膏以膠體微粒自水中析出。 ? 隨著二水石膏沉淀的不斷增加，就會產(chǎn)生 結(jié)晶，結(jié)晶體的不斷生成和長大，晶體顆 粒之間便產(chǎn)生了磨擦力和粘結(jié)力，造成漿 體的塑性開始下降，這一現(xiàn)象稱為石膏的 初凝；而后隨著晶體顆粒間磨擦力和粘結(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。 ? 石膏終凝后，其晶體顆粒仍在不斷長 大和連生，形成相互交錯且孔隙率逐 漸減小的結(jié)構(gòu)，其強度也會不斷增大， 直至水分完全蒸發(fā)，形成硬化后的石 膏結(jié)構(gòu)，這一過程稱為石膏的硬化。 石膏漿體的凝結(jié)和硬化，實際上是交 叉進

20、行的。 ? 2.32.3 建筑石膏的技術(shù)要求建筑石膏的技術(shù)要求 ? 建筑石膏的技術(shù)要求有強度、細(xì)度和建筑石膏的技術(shù)要求有強度、細(xì)度和 凝結(jié)時間。并按強度和細(xì)度分為優(yōu)等凝結(jié)時間。并按強度和細(xì)度分為優(yōu)等 品、一等品和合格品。具體技術(shù)要求 見見 GB9776-1988GB9776-1988。 ” 土土 木木 工工 程程 材材 料料 “P45表3-1） ? 2.42.4 建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)建筑石膏的技術(shù)性質(zhì) ? （）凝結(jié)硬化速度快 ?建筑石膏的漿體，凝結(jié)硬化速度很快。建筑石膏的漿體，凝結(jié)硬化速度很快。 一般石膏的初凝時間僅為一般石膏的初凝時間僅為 10min10min左右，終左右，終 凝時間不超過 3

21、0min，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，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、可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動物膠、 亞硫酸鹽酒精廢液等。亞硫酸鹽酒精廢液等。 ? （）凝結(jié)硬化時的膨脹性（）凝結(jié)硬化時的膨脹性 ?建筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶建筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶 水后的結(jié)晶過程，其體積不僅不會收縮，水后的結(jié)晶過程，其體積不僅不會收縮， 而且還稍有膨脹（而且還稍有膨脹（0.2%0.2% 1.5%1.5%），這種膨），這種膨 脹不會對石膏造成危害，還能使石膏的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、

22、避表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避 免了普通材料干燥時的開裂。免了普通材料干燥時的開裂。 ? （）硬化后的多孔性，重量輕，但（）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(nèi)部的大 量微孔，使其重量減輕，但是抗壓強量微孔，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度也因此下降。通常石膏硬化后的表 觀密度約為觀密度約為00kg00kg3 3

23、10001000 kg 3 3，抗壓強度約為Pa5 5Pa。 ? （）良好的隔熱和吸音和（）良好的隔熱和吸音和“呼吸呼吸”功能功能 ( (調(diào)濕調(diào)溫作用調(diào)濕調(diào)溫作用) ) ? 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(dǎo) 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(jié)構(gòu)， 使石膏具有呼吸水蒸氣的功能。 ? （）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(dāng)受到高溫作用時或遇火后會脫出 21% 左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成 水蒸氣幕，可有效

24、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(jié)力，遇水后粒子間連接點的 粘結(jié)力可能被削弱。部分二水石膏溶 解而產(chǎn)生局部潰散，所以建筑石膏硬 化體的耐水性較差。 ? （6 6）有良好的裝飾性和可加工性）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(xì)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。具有 良好的可加工性。良好的可加工性。 ? 2.52.5 建筑石膏的應(yīng)用 ? （1） 石膏砂漿及粉刷石膏 ? （2 2） 建筑石膏制品：石膏板、石膏建筑石膏制品：石膏板、石膏 砌塊等砌塊等 ? (3

25、） 制作建筑雕塑和模型制作建筑雕塑和模型# # ? 3.4 . 3.4 . 水玻璃水玻璃 ?水玻璃俗稱泡花堿，由堿金屬氧化物水玻璃俗稱泡花堿，由堿金屬氧化物 和二氧化硅組成，屬可溶性的硅酸鹽類。和二氧化硅組成，屬可溶性的硅酸鹽類。 ?根據(jù)堿金屬氧化物的不同，水玻璃有根據(jù)堿金屬氧化物的不同，水玻璃有: : 硅酸鈉水玻璃（硅酸鈉水玻璃（NaNa2 2O OSiOSiO2 2）、）、 硅酸鉀水玻璃硅酸鉀水玻璃2 2SiOSiO2 2）、）、 硅酸鋰水玻璃（硅酸鋰水玻璃（i i2 2O OSiOSiO2 2） 等品種，最常用的是等品種，最常用的是 硅酸鈉水玻璃硅酸鈉水玻璃。 ? （稱為水玻璃模數(shù)）稱為

26、水玻璃模數(shù)） ? 根據(jù)水玻璃模數(shù)的不同，又分為“堿性” 水玻璃（和水玻璃（和“中性中性”水玻璃（水玻璃（ 3）。實際上中性水玻璃和堿性水玻 璃的溶液都呈明顯的堿性反應(yīng)。璃的溶液都呈明顯的堿性反應(yīng)。 OR SiO n 2 2 ? ? 1.1. 水玻璃的生產(chǎn)水玻璃的生產(chǎn) ? 生產(chǎn)水玻璃的方法分為濕法和干法兩種。生產(chǎn)水玻璃的方法分為濕法和干法兩種。 濕法生產(chǎn)硅酸水玻璃是將石英砂和苛性鈉 溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱。直接反應(yīng)生溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱。直接反應(yīng)生 液體水玻璃。液體水玻璃。 干法生產(chǎn)硅酸鈉水玻璃是將干法生產(chǎn)硅酸鈉水玻璃是將 石英砂和碳酸鈉磨細(xì)拌勻，在熔爐中于石英砂和碳酸鈉磨細(xì)拌勻，在熔爐中

27、于 13001300 14001400?C C溫度下熔化，按下式反應(yīng)生成溫度下熔化，按下式反應(yīng)生成 固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解 而生成液體水玻璃。其反應(yīng)式為：而生成液體水玻璃。其反應(yīng)式為： ? 222232 COnSiOONanSiOCONa ? 2. 水玻璃的硬化水玻璃的硬化 ? 液體水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無定 形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化： ? 由于空氣中由于空氣中COCO2濃度較低，這個過程進行的很慢，濃度較低，這個過程進行的很慢， 為了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入 氟硅酸鈉Na2SiF6作為促硬劑，促使硅酸凝膠加 速析出。氟硅酸鈉的適宜用量為水玻璃重量的速析

28、出。氟硅酸鈉的適宜用量為水玻璃重量的 12。 OHSiOOHSiO OmHnSiOCONaOmHCOnSiOONa 2222 22322222 ? ? ? 3.3. 水玻璃的技術(shù)性質(zhì)水玻璃的技術(shù)性質(zhì) ? （）粘結(jié)力強。水玻璃硬化后具有較高的粘水玻璃硬化后具有較高的粘 結(jié)強度、抗拉強度和抗壓強度。另外，水玻璃硬結(jié)強度、抗拉強度和抗壓強度。另外，水玻璃硬 化析出的硅酸凝膠還有堵塞毛細(xì)孔隙而防止水分化析出的硅酸凝膠還有堵塞毛細(xì)孔隙而防止水分 滲透的作用。滲透的作用。 ? （）耐酸性好。硬化后的水玻璃，其主要成硬化后的水玻璃，其主要成 分是分是iOiO2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多，具有高度的耐酸

29、性能，能抵抗大多 數(shù)無機酸和有機酸的作用。但其不耐堿性介質(zhì)侵?jǐn)?shù)無機酸和有機酸的作用。但其不耐堿性介質(zhì)侵 蝕。蝕。 ? （）耐熱性高（）耐熱性高 水玻璃不燃燒，硬化后形成水玻璃不燃燒，硬化后形成 ? iOiO2空間網(wǎng)狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干燥得空間網(wǎng)狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干燥得 更加強烈，強度并不降低，甚至有所增加。更加強烈，強度并不降低，甚至有所增加。 ? 3. 水玻璃的應(yīng)用水玻璃的應(yīng)用 ? （）用作涂料，涂刷材料表面（）用作涂料，涂刷材料表面 ? 直接將液體水玻璃涂刷在建筑物表面，直接將液體水玻璃涂刷在建筑物表面， 或涂刷粘土磚、硅酸鹽制品、水泥混凝或涂刷粘土磚、硅酸鹽制品、水泥混凝 土

30、等多孔材料，可使材料的密實度、強 度、抗?jié)B性、耐水性均得到提高。度、抗?jié)B性、耐水性均得到提高。 ? 這是因為水玻璃與材料中的 a（OH） 2 2 反應(yīng)生成硅酸鈣凝膠，填充了材料間孔反應(yīng)生成硅酸鈣凝膠，填充了材料間孔 隙。 OHSiOCaOSiOnONa OHCanSiOONa 2222 222 ) 1( )( ? ? ?同時硅酸鈉本身硬化所析出的硅同時硅酸鈉本身硬化所析出的硅 酸凝膠也有利于材料保護。選用不酸凝膠也有利于材料保護。選用不 同的耐火填料，還可配制不同耐熱同的耐火填料，還可配制不同耐熱 度的水玻璃耐熱涂料。度的水玻璃耐熱涂料。 反應(yīng)式為：反應(yīng)式為： ? （2 2）配制防水劑）配制防

31、水劑 ?以水玻璃為基料，配制防水劑。例如：以水玻璃為基料，配制防水劑。例如： 四礬防水劑是以藍(lán)礬 (硫酸銅)、明礬（鉀 鋁礬）、紅礬（重鉻酸鉀）和紫礬（鉻礬）鋁礬）、紅礬（重鉻酸鉀）和紫礬（鉻礬） 各份，溶于各份，溶于 6060份的沸水中，降溫至份的沸水中，降溫至 ，投入400份水玻璃溶液中，攪拌均勻而 成的。這種防水劑可以在成的。這種防水劑可以在 1min1min內(nèi)凝結(jié)內(nèi)凝結(jié), , 適適 用于堵塞漏洞、縫隙等局部搶修。用于堵塞漏洞、縫隙等局部搶修。 ? （3 3）加固土壤）加固土壤 ? 將模數(shù)為將模數(shù)為 . .的液體水玻璃和氯的液體水玻璃和氯 化鈣溶液通過金屬管交替向地層壓入， 兩種溶液發(fā)生

32、化學(xué)反應(yīng)，可析出吸水膨兩種溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可析出吸水膨 脹的硅酸膠體，包裹土壤顆粒并填充其 空隙，阻止水分滲透并使土壤固結(jié)。用空隙，阻止水分滲透并使土壤固結(jié)。用 這種方法加固的砂土，抗壓強度可達這種方法加固的砂土，抗壓強度可達 ? 。 ? ( ( 4 4 ) ) 配制水玻璃砂漿。配制水玻璃砂漿。 ? 將水玻璃、礦渣粉、砂和氟硅酸鈉按一 定比例配合成砂漿定比例配合成砂漿, ,可用于修補墻體裂縫?？捎糜谛扪a墻體裂縫。 ? （）配制耐酸砂漿、耐酸混凝土、（）配制耐酸砂漿、耐酸混凝土、 耐熱混凝土耐熱混凝土 ? 用水玻璃作為膠凝材料，選擇耐用水玻璃作為膠凝材料，選擇耐 酸骨料，可配制滿足耐酸工程要求

33、酸骨料，可配制滿足耐酸工程要求 的耐酸砂漿、耐酸混凝土。選擇不的耐酸砂漿、耐酸混凝土。選擇不 同的耐熱骨料，可配制不同耐熱度同的耐熱骨料，可配制不同耐熱度 的水玻璃耐熱混凝土。的水玻璃耐熱混凝土。# # ? ? 3.43.4菱苦土菱苦土 （氯氧鎂水泥）（氯氧鎂水泥） ? 菱苦土是一種鎂質(zhì)膠凝材料。其主要成分菱苦土是一種鎂質(zhì)膠凝材料。其主要成分 是gO。 ? 1.1. 原料及生產(chǎn)原料及生產(chǎn) ?菱苦土的主要原料是天然菱鎂礦。其 主要成分是主要成分是gCOgCO3 3。 ?菱苦土材料一般是將菱鎂礦經(jīng)煅燒磨菱苦土材料一般是將菱鎂礦經(jīng)煅燒磨 細(xì)而制成的。要求的細(xì)度為 4900孔/cm2 2的 篩余量不大

34、于篩余量不大于2525: : 其化學(xué)反應(yīng)可表示如其化學(xué)反應(yīng)可表示如 下：下： （菱苦土）（菱苦土） ? 2 850800 3 COMgOMgCO C ? 2、菱苦土的水化、硬化 ? 試驗證明，用水調(diào)拌菱苦土?xí)r將生成 Mg(OH)2，漿體凝結(jié)很慢，硬化后強度很 低。若以氯化鎂水溶液來調(diào)制 gO時，可以加速其水化反應(yīng)，并且能 形成新的水化產(chǎn)物。這種新的水化產(chǎn)物 硬化后的強度較高（ 4060Pa）。水 化反應(yīng)如下： 22 2222 ) (OH MgOHMgO OzHyMgCIxMgOOzHyMgCIxMgO ? ? ?水化產(chǎn)物中水化產(chǎn)物中 x x、y y、z z的大小與煅燒的大小與煅燒 溫度、MgC

35、l2 2溶液用量、初始配比、 養(yǎng)護條件有關(guān)。養(yǎng)護條件有關(guān)。 ?水化產(chǎn)物是針狀結(jié)晶，彼此機 械咬合，并相互連生、長大，形成 致密的結(jié)構(gòu)，使?jié){體凝結(jié)硬化。 ? 3.3.菱苦土的應(yīng)用菱苦土的應(yīng)用 ? 菱苦土與植物纖維能很好粘接，而且堿性 較弱，不會腐蝕纖維。建筑工程中常用來較弱，不會腐蝕纖維。建筑工程中常用來 配制菱苦土木屑漿和菱苦土木屑砂漿。前配制菱苦土木屑漿和菱苦土木屑砂漿。前 者可膠結(jié)為菱苦土木屑板，用于內(nèi)墻、天 花板和地面。也可壓制成各種零件用作窗花板和地面。也可壓制成各種零件用作窗 臺板、門窗框、樓梯扶手等。后者摻加砂臺板、門窗框、樓梯扶手等。后者摻加砂 子可作為地坪耐磨面層。用膨脹珍珠巖

36、代 替木屑可制成輕質(zhì)、阻燃型的室內(nèi)裝飾板替木屑可制成輕質(zhì)、阻燃型的室內(nèi)裝飾板 材。以菱苦土為膠結(jié)料，以玻璃纖維為增材。以菱苦土為膠結(jié)料，以玻璃纖維為增 強材料，添加改性劑，可制成管材產(chǎn)品。強材料，添加改性劑，可制成管材產(chǎn)品。 ? 菱苦土的不足之處是硬化后易吸潮 反鹵、耐水性差，其原因是硬化產(chǎn) 物具有較高的溶解度，遇水會溶解。 為提高耐水性，可采用外加劑，或 改用硫酸鎂作為拌合水溶液，降低 吸濕性、改進耐水性。# ? 例3-1 某單位宿舍樓的內(nèi)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(chǎn)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(jié)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3-2 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？ ? 解：石灰土或三合土