第二章無機(jī)氣硬性膠凝材料

1、第二章第二章 無機(jī)氣硬性膠凝材料無機(jī)氣硬性膠凝材料一一. .概概 述述 二二. .石石 灰灰三三. .石石 膏膏 四四. .水玻璃水玻璃第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述膠凝材料：在一定條件膠凝材料：在一定條件 下，經(jīng)自身一系列的物理、化學(xué)作用后，能將散下，經(jīng)自身一系列的物理、化學(xué)作用后，能將散粒材料或塊狀材料粘結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的材。粒材料或塊狀材料粘結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的材。膠膠凝凝材材料料無機(jī)膠凝材料無機(jī)膠凝材料有機(jī)膠凝材料：瀝青、樹脂、橡膠有機(jī)膠凝材料：瀝青、樹脂、橡膠氣硬性膠凝材料：石膏、石灰、水玻璃氣硬性膠凝材料：石膏、石灰、水玻璃水硬性膠凝材料：各種水泥水硬性膠凝材料：各種水泥u 氣

2、硬性膠凝材料：只能在空氣中凝結(jié)硬化，保持和繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度氣硬性膠凝材料：只能在空氣中凝結(jié)硬化，保持和繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，在水中不能硬化，也就不具有強(qiáng)度。，在水中不能硬化，也就不具有強(qiáng)度。u 水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好地在水中硬化，保水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度。持并繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度。第二節(jié)第二節(jié) 石石 灰灰 生產(chǎn)石灰的生產(chǎn)石灰的原料原料主要是含碳酸鈣的石灰石、白云石和白堊。主要是含碳酸鈣的石灰石、白云石和白堊。 石灰的石灰的生產(chǎn)生產(chǎn)，實際上就是將石灰石在高溫下煅燒，使主要成分，實際上就是將石灰石在高溫下煅燒，使主要成分CaCO3分解為以

3、分解為以CaO為主要成分的生石灰和為主要成分的生石灰和CO2，CO2以氣體放出，以氣體放出，其化學(xué)反應(yīng)可表示如下：其化學(xué)反應(yīng)可表示如下： CaCO3CaO+CO2（9001200度）度） 生產(chǎn)所得的生石灰，其內(nèi)部孔隙大，晶粒小，體積密度小，與生產(chǎn)所得的生石灰，其內(nèi)部孔隙大，晶粒小，體積密度小，與水作用快。水作用快。u 欠火石灰：當(dāng)煅燒溫度過低或時間不足時，由于欠火石灰：當(dāng)煅燒溫度過低或時間不足時，由于CaCO3不能不能完全分解，亦即生石灰中含有石灰石完全分解，亦即生石灰中含有石灰石CaCO3 。它只是降低了石灰的。它只是降低了石灰的利用率，不會帶來危害。利用率，不會帶來危害。u 過火石灰：當(dāng)煅

4、燒溫度過高或時間過長時，部分塊狀石灰的過火石灰：當(dāng)煅燒溫度過高或時間過長時，部分塊狀石灰的表層會被煅燒成十分致密的釉狀物，表層會被煅燒成十分致密的釉狀物，一、石灰的生產(chǎn)一、石灰的生產(chǎn)第二節(jié)第二節(jié) 石石 灰灰二、石灰的熟化二、石灰的熟化 （一）石灰的熟化（一）石灰的熟化 生石灰（生石灰（CaO）與水發(fā)生作用生成熟石灰（）與水發(fā)生作用生成熟石灰（Ca(OH)2）的過程，）的過程，稱為石灰的熟化或消化。反應(yīng)式：稱為石灰的熟化或消化。反應(yīng)式： CaO+H2OCa(OH)2+64.5kJ/mol 熟化過程特點：速度快、體積膨脹、放出大量熱。熟化過程特點：速度快、體積膨脹、放出大量熱。 石灰熟化有兩種熟化

5、形式：石灰膏與消石灰石灰熟化有兩種熟化形式：石灰膏與消石灰 生石灰生石灰+大量大量H2O 石灰乳石灰乳 沉淀沉淀 石灰膏（漿狀）石灰膏（漿狀）生石灰生石灰 淋水（淋水（60%80%） 消石灰粉（粉狀）消石灰粉（粉狀） （二）石灰的（二）石灰的“陳伏陳伏” 為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰膏應(yīng)在化灰為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰膏應(yīng)在化灰池中放置兩周以上，使過火石灰充分熟化，這一過程稱為石灰的池中放置兩周以上，使過火石灰充分熟化，這一過程稱為石灰的“陳伏陳伏”?！瓣惙惙逼陂g，石灰漿表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔期間，石灰漿表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。絕，

6、以免碳化。OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(碳化三、石灰的凝結(jié)硬化三、石灰的凝結(jié)硬化u 拌制灰土或三合土；配制水泥石灰混合砂漿拌制灰土或三合土；配制水泥石灰混合砂漿u 生產(chǎn)硅酸鹽制品，包括：粉煤灰混凝土、粉煤灰磚、硅酸鹽砌塊、生產(chǎn)硅酸鹽制品，包括：粉煤灰混凝土、粉煤灰磚、硅酸鹽砌塊、灰砂磚、加氣混凝土等灰砂磚、加氣混凝土等u 配制無熟料水泥：礦渣石灰磨細(xì)配制無熟料水泥：礦渣石灰磨細(xì)四、石灰的主要技術(shù)性質(zhì)四、石灰的主要技術(shù)性質(zhì)l 建筑中常用來配制石灰，水泥混合砂漿，以改善水泥砂漿保水性和建筑中常用來配制石灰，水泥混合砂漿，以改善水泥砂漿保水性和可塑性差的缺陷；可塑性差的缺陷；

7、l 不宜用于承重結(jié)構(gòu)，通過人工碳化，提高強(qiáng)度；不宜用于承重結(jié)構(gòu)，通過人工碳化，提高強(qiáng)度；l 不宜長期用于潮濕環(huán)境和水中，經(jīng)人工碳化處理，提高耐水性；不宜長期用于潮濕環(huán)境和水中，經(jīng)人工碳化處理，提高耐水性；l 不宜單獨使用通常摻入砂子等以減少收縮，或提高抗裂能力。不宜單獨使用通常摻入砂子等以減少收縮，或提高抗裂能力。1.1.保水性與可塑性好保水性與可塑性好 2.2.凝結(jié)硬化，強(qiáng)度低凝結(jié)硬化，強(qiáng)度低3.3.耐水性差耐水性差 4.4.干燥收縮大干燥收縮大五、石灰的應(yīng)用五、石灰的應(yīng)用第三節(jié)第三節(jié) 石石 膏膏一、建筑石膏的生產(chǎn)一、建筑石膏的生產(chǎn) 生產(chǎn)方法：將原料生石膏（二水石膏生產(chǎn)方法：將原料生石膏（二

8、水石膏CaSO42H2O）在不同壓力）在不同壓力和溫度下煅燒、脫水，再經(jīng)磨細(xì)而成的。在不同的煅燒條件下，所得和溫度下煅燒、脫水，再經(jīng)磨細(xì)而成的。在不同的煅燒條件下，所得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途也各不相同。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途也各不相同。CaSO42H2O二水石膏二水石膏-CaSO41/2H2O（型半水石膏）建筑石膏型半水石膏）建筑石膏-CaSO41/2H2O（型半水石膏）型半水石膏） 高強(qiáng)石膏高強(qiáng)石膏CaSO4 可溶性石膏可溶性石膏CaSO4 慢溶性石膏慢溶性石膏1071701251703004001000加熱、脫水加熱、脫水0.13MP蒸壓條件蒸壓條件加熱、脫水加熱、脫水熟石膏熟石膏二、建筑

9、石膏的水化與硬化二、建筑石膏的水化與硬化 建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反應(yīng)，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝結(jié)，此后進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展強(qiáng)度而硬化。應(yīng)，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝結(jié)，此后進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展強(qiáng)度而硬化。 建筑石膏與水之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（水化）的反應(yīng)式為：建筑石膏與水之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（水化）的反應(yīng)式為： 此反應(yīng)實際上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反應(yīng)，因為二此反應(yīng)實際上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反應(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(jìn)行，水

10、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(jìn)行，二水石膏以膠體微粒自水中析出。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)象稱為石膏的現(xiàn)象稱為石膏的初凝初凝；而后隨著晶體顆粒間磨擦力和粘結(jié)力的增大，漿體的塑；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)象為石膏的性很快下降，直至消失，這種現(xiàn)象為石膏的

11、終凝終凝。OHCaSOOHOHCaSO24224221121l從加水開始拌和一直到漿體剛開始失去可塑性的過程稱為漿體的初從加水開始拌和一直到漿體剛開始失去可塑性的過程稱為漿體的初凝，對應(yīng)的時間為凝，對應(yīng)的時間為初凝時間初凝時間；l從加水開始拌和一直到漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的過從加水開始拌和一直到漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的過程稱為漿體的硬化，對應(yīng)的時間稱為程稱為漿體的硬化，對應(yīng)的時間稱為終凝時間終凝時間。這對于普通工程施工操作十分方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，可便。有時需要操作時間較長，可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動加入適量的緩凝劑，如硼砂、動物膠

12、、亞硫酸鹽酒精廢液等。物膠、亞硫酸鹽酒精廢液等。凝結(jié)硬化速度。一般石膏的初凝凝結(jié)硬化速度。一般石膏的初凝時間僅為時間僅為10min左右，終凝時間不左右，終凝時間不超過超過30min。（0.2%1.5%）建建筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶水筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶水后的結(jié)晶過程。后的結(jié)晶過程。這種膨脹不會對石膏造成危害，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，還能使石膏的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避免了普通材料棱角清晰完整、避免了普通材料干燥時的開裂。干燥時的開裂。 建筑石膏的技術(shù)要求有建筑石膏的技術(shù)要求有強(qiáng)度強(qiáng)度、細(xì)度細(xì)度和和凝結(jié)時間凝結(jié)時間。并按強(qiáng)度和細(xì)度。并按強(qiáng)度

13、和細(xì)度分為優(yōu)等品、一等品和合格品。具體技術(shù)要求見分為優(yōu)等品、一等品和合格品。具體技術(shù)要求見GB17669-2008GB17669-2008。（1）凝結(jié)硬化速度快）凝結(jié)硬化速度快 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10min左右，終凝時間不超過左右，終凝時間不超過30min，這對于普通工程施工操作十分，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以延長凝結(jié)時方便。有時需要操作時間較長，可加入適量的緩凝劑以延長凝結(jié)時間。間。（2）強(qiáng)度較高）強(qiáng)度較高 建筑石膏的強(qiáng)度發(fā)展很快，一般建筑石膏的強(qiáng)度發(fā)

14、展很快，一般7h即可達(dá)最大值?？箟簭?qiáng)度約為即可達(dá)最大值?？箟簭?qiáng)度約為812MP。（3）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)晶水后的結(jié)晶過程，其體積不僅建筑石膏凝結(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，而且還稍有膨脹（不會收縮，而且還稍有膨脹（0.2%1.5%），這種膨脹不會對石膏），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。了普通材料干燥時的開裂。（4）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，

15、質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝石膏表面光滑飽滿，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。膏可鋸、可刨、可釘。具有良好的可加工性。（5）保溫、隔聲性能好）保溫、隔聲性能好 石膏硬化體中大量的微孔，使其傳熱性顯著下降，因此具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(qiáng)的吸聲能力。傳導(dǎo)或反射的能力也顯著下降，使其具有較

16、強(qiáng)的吸聲能力。 第四節(jié)第四節(jié) 水玻璃水玻璃 品種品種: 硅酸鈉水玻璃（硅酸鈉水玻璃（Na2O.nSiO2） 硅酸鉀水玻璃（硅酸鉀水玻璃（ K2O.nSiO2 ） 硅酸鋰水玻璃（硅酸鋰水玻璃（ Li2O.nSiO2 ） 通式：通式：R2O.nSiO2 ， n-水玻璃模數(shù)，水玻璃模數(shù)，一、水玻璃的組成一、水玻璃的組成ORSiOn22 n值愈大，水玻璃的粘性和強(qiáng)度越高，但水中的溶解能力下降。當(dāng)值愈大，水玻璃的粘性和強(qiáng)度越高，但水中的溶解能力下降。當(dāng)n3.0時，時，只能溶于熱水中，給使用帶來不變。只能溶于熱水中，給使用帶來不變。n值越小，水玻璃的粘性和強(qiáng)度越低，越宜值越小，水玻璃的粘性和強(qiáng)度越低，越宜

17、溶于水。建筑工程中常用模數(shù)溶于水。建筑工程中常用模數(shù)n為為2.62.8，既易溶于水又有較高的強(qiáng)度。，既易溶于水又有較高的強(qiáng)度。 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：逐漸干燥而硬化： 由于空氣中由于空氣中CO2濃度較低，這個過程進(jìn)行的很慢，為了加速硬濃度較低，這個過程進(jìn)行的很慢，為了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸鈉氟硅酸鈉（Na2SiF6）作為促硬劑，）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促使硅酸凝膠加速析出。氟硅酸鈉的適宜用量為水玻璃重

18、量的1215。二、水玻璃的凝結(jié)固化二、水玻璃的凝結(jié)固化22222322Na O nSiOCOmH ONa COnSiOmH O1.粘結(jié)力和強(qiáng)度較高。水玻璃硬化后具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)粘結(jié)力和強(qiáng)度較高。水玻璃硬化后具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。度和抗壓強(qiáng)度。2.耐酸性好。硬化后的水玻璃，其主要成分是耐酸性好。硬化后的水玻璃，其主要成分是SiO2，具有高度的耐，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多數(shù)無機(jī)酸和有機(jī)酸的作用。酸性能，能抵抗大多數(shù)無機(jī)酸和有機(jī)酸的作用。3.耐熱性好。硬化后形成耐熱性好。硬化后形成SiO2空間網(wǎng)狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干空間網(wǎng)狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干燥得更加強(qiáng)烈，強(qiáng)度降低很小。燥得更加強(qiáng)烈，強(qiáng)度降低很小。4.耐堿性和耐水性差。耐堿性和耐水性差。SiO2和和Na2O.nSiO2均溶于堿，均溶于堿，Na2O.nSiO2、NaF、Na2CO3均溶于水。均溶于水。三、水玻璃的主要技術(shù)性質(zhì)三、水玻璃的主要技術(shù)性質(zhì)1.用作涂料，涂刷材料表面用作涂料，涂刷材料表面 同時硅酸鈉本身硬化所析出的硅酸凝膠也有利于材同時硅酸鈉本身硬化所析出的硅酸凝膠也有利于材