《建筑材料》第二章氣硬性無機(jī)膠凝材料

1、2 氣硬性無機(jī)膠凝材料氣硬性無機(jī)膠凝材料本章講述了建筑工程中常用的石灰、石膏本章講述了建筑工程中常用的石灰、石膏和水玻璃三種氣硬性膠凝材料。要求掌握各種和水玻璃三種氣硬性膠凝材料。要求掌握各種材料的特性及應(yīng)用，熟悉其生產(chǎn)、凝結(jié)硬化原材料的特性及應(yīng)用，熟悉其生產(chǎn)、凝結(jié)硬化原理以及儲運(yùn)、使用中應(yīng)注意的問題。理以及儲運(yùn)、使用中應(yīng)注意的問題。 本章提要本章提要膠凝材料是指在一定條件下通過自身的一系列變化，能把其他材料膠結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的材料，通常分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。 有機(jī)膠凝材料是指以天然的或人工合成的高分子化合物為基本組分的一類膠凝材料。無機(jī)膠凝材料是指以無機(jī)礦物為主要成分，當(dāng)其與水或水溶液

2、拌和后形成的漿體，經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化，而將其他材料膠結(jié)成具有強(qiáng)度的整體。無機(jī)膠凝材料根據(jù)硬化條件不同又分為氣硬性和水硬性兩種。氣硬性無機(jī)膠凝材料一般只能在空氣中硬化并保持其強(qiáng)度。如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性無機(jī)膠凝材料既能在空氣中硬化，又能在水中繼續(xù)硬化并保持和發(fā)展其強(qiáng)度。如各種水泥等。 本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容2.1石灰石灰2.2建筑石膏建筑石膏2.3 水玻璃水玻璃石灰吟石灰吟 于謙于謙 千錘萬鑿出深山，千錘萬鑿出深山， 烈火焚燒若等閑。烈火焚燒若等閑。 粉身碎骨渾不怕，粉身碎骨渾不怕， 要留清白在人間。要留清白在人間。經(jīng)過千錘萬鑿從深山開采出來的石頭，對烈火的焚燒看的平平常常，只要能把

3、自己的清白留在世界上，粉身碎骨也不怕。2.1 石灰石灰石灰是由石灰?guī)r煅燒而成。石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣(CaCO3)和碳酸鎂(MgCO3)。石灰?guī)r在適當(dāng)溫度(10001100)下煅燒，得到以CaO為主要成分的物質(zhì)即石灰，也叫生石灰(其中含一定量MgO)： 1 石灰的生產(chǎn)與品種石灰的生產(chǎn)與品種1000110032CaCOCaO()+CO-178kJ/mol 生石灰石灰石石灰石石灰石煅燒窯石灰石煅燒窯反應(yīng)的特點(diǎn)：體積縮小10%15%；吸收熱量；顏色及狀態(tài)：白色或略帶灰色的塊狀材料； 多孔、強(qiáng)度低。 鈣質(zhì)石灰石灰中 MgO5%；鎂質(zhì)石灰石灰中 MgO5%欠火石灰顏色發(fā)青，內(nèi)部有未燒透的內(nèi)核，部分碳酸

4、鈣尚未分解；過火石灰顏色呈灰黑色，表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，塊體密度大。石灰的分類根據(jù)加工方法不同，有：(1)塊狀生石灰(2)磨細(xì)生石灰粉 (3)消石灰粉 (4)石灰膏、石灰漿、石灰乳塊狀生石灰塊狀生石灰磨細(xì)生石灰粉磨細(xì)生石灰粉2 石灰的熟化與硬化石灰的熟化與硬化生石灰加水生成氫氧化鈣的過程，稱為石灰的熟化或消解過程。其反應(yīng)式如下：石灰熟化時放出大量的熱，其體積膨脹12.5倍，熟化后的產(chǎn)物Ca(OH)2稱熟石灰或消石灰。 為了消除過火石灰的危害，保證石灰充分熟化，必須將石灰膏在儲灰坑中存放兩星期以上，這一過程叫石灰的“陳伏”。 22CaO+H OCa(OH) +64.9kJ/mol表表2.1

5、 生石灰熟化速度分類生石灰熟化速度分類 石灰種類熟化時間 快熟石灰中熟石灰慢熟石灰 熟化速度在10min以內(nèi)熟化速度在1030min之間熟化速度在30min以上石灰根據(jù)熟化速度分為快熟石灰、中熟石灰和慢熟石灰，其熟化速度見表2.1。石灰的硬化包含下面兩個同時進(jìn)行的過程：結(jié)晶過程多余水分蒸發(fā)或被砌體吸收，Ca(OH) 2逐漸從飽和溶液中析出結(jié)晶。碳化過程Ca(OH) 2和空氣中的CO2化合，生成碳酸鈣晶體。反應(yīng)式如下： 22232Ca(OH) +CO +nH OCaCO +(n+1)H O根據(jù)規(guī)定，鈣質(zhì)生石灰和鎂質(zhì)生石灰各分為3個等級，各等級的質(zhì)量要求見表2.2、表2.3。 建筑消石灰粉按MgO

6、的含量分為鈣質(zhì)消石灰粉(MgO含量小于4%)、鎂質(zhì)消石灰粉(MgO含量在4%24%)和白云石消石灰粉(MgO含量在24%30%)，并按其技術(shù)要求分為優(yōu)等品、一等品和合格品。 3 石灰的技術(shù)要求和性質(zhì)石灰的技術(shù)要求和性質(zhì)1) 石灰的技術(shù)要求石灰的技術(shù)要求表表2.2 生石灰主要技術(shù)指標(biāo)生石灰主要技術(shù)指標(biāo)(JC/T 47992) 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(%，不小于)908580858075未消化殘渣含量(5mm圓孔篩篩余)(%，不大于)5101551015CO2(%，不大于)5796810產(chǎn)漿量(L/kg，不小于） 2.82.32.

7、02.82.32.0表表2.3 建筑石灰粉的技術(shù)要求建筑石灰粉的技術(shù)要求(JC/T 48092) 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(%，不小于）858075807570CO2含量(%，不大于）791181012細(xì)度0.90mm篩篩余(%，不大于）0.20.51.50.20.51.50.125mm篩篩余(%，不大于）7.012.018.07.012.018.0(1)可塑性好；（石灰砂漿具有良好的可塑性）(2)硬化慢、強(qiáng)度低；（不宜單獨(dú)用于建筑物的基礎(chǔ)）(3)硬化后體積收縮大；（不宜單獨(dú)使用，常在其中摻入砂、麻刀、紙筋等減少收縮）(4)耐水

8、性差；（不宜在潮濕的環(huán)境中使用）(5)吸濕性強(qiáng)。（常用作干燥劑）2) 石灰的性質(zhì)石灰的性質(zhì)（1）石灰乳：消石灰粉或石灰膏加大量的水?dāng)嚢柘♂?。廉價的涂料，用于簡易建筑物。（2）石灰砂漿（3）石灰土和三合土 石灰與粘土拌和后稱為灰土或石灰土；再加砂或爐渣、石屑等即成為三合土。二者主要用于建筑物的地基基礎(chǔ)和道路工程的基層、墊層。（4）制作硅酸鹽制品 常用有蒸壓灰砂磚、蒸壓加氣混凝土砌塊或板材等。4 石灰的應(yīng)用石灰的應(yīng)用5 石灰的存放石灰的存放磨細(xì)生石灰防水防潮；塊狀生石灰應(yīng)立即熟化成石灰漿，將儲存期變?yōu)殛惙凇?.2 建筑石膏建筑石膏我國的石膏資源極其豐富，分布很廣。有自然界存在的天然二水石膏(Ca

9、SO42H2O，又稱軟石膏或生石膏)、天然無水石膏(CaSO4，又稱硬石膏)和各種工業(yè)副產(chǎn)品或廢料化學(xué)石膏。石膏膠凝材料的生產(chǎn)，通常是用天然二水石膏經(jīng)低溫煅燒、脫水、磨細(xì)而成。 1 石膏的品種與生產(chǎn)石膏的品種與生產(chǎn)二水石膏在107170時激烈脫水，水分迅速蒸發(fā)，成為型半水石膏： 型半水石膏磨細(xì)即為建筑石膏。其中雜質(zhì)含量少、顏色潔白者稱模型石膏。 1071704242213CaSO2()CaSO22CH OH OH O 型二水石膏在0.13MPa壓力的蒸壓鍋內(nèi)蒸煉(溫度125)脫水，可制得型半水石膏： 型半水石膏漿體硬化后的強(qiáng)度較高，故又稱高強(qiáng)石膏。 125,0.134242213CaSO2()

10、CaSO22CMPaH OH OH O 型半水石膏遇水后將重新水化生成二水石膏： 隨著漿體中自由水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，漿體也逐漸變稠，這個過程稱為凝結(jié)過程。其后，二水石膏晶體繼續(xù)大量形成、長大，晶體之間互相交錯連生，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使?jié){體變硬，并形成具有強(qiáng)度的石膏制品。這個過程稱為硬化過程。 2 建筑石膏的凝結(jié)硬化建筑石膏的凝結(jié)硬化4224212CaSO32CaSO22H OH OH O（）1) 建筑石膏的技術(shù)要求建筑石膏的技術(shù)要求建筑石膏的密度為2.62.75g/cm3，堆積密度為8001000kg/m3。建筑石膏的技術(shù)要求主要有強(qiáng)度、細(xì)度和凝結(jié)時間。按強(qiáng)度和細(xì)度的差別，建筑石膏劃分為

11、優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級(見表2.4)。 3 建筑石膏的技術(shù)要求和性質(zhì)建筑石膏的技術(shù)要求和性質(zhì)等級指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度2.52.11.8抗壓強(qiáng)度4.93.92.9細(xì)度 (以0.2mm方孔篩篩余百分?jǐn)?shù)計，不大于） 5.010.015.0凝結(jié)時間(min) 初凝時間不小于6終凝時間不大于30 表表2.4 建筑石膏的技術(shù)要求建筑石膏的技術(shù)要求(GB 97761988) (1)凝結(jié)硬化快 (2)凝結(jié)硬化時體積微膨脹 (3)硬化后孔隙率大，表觀密度小，絕熱、吸聲性能好 (4)石膏制品具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性 (5)石膏制品防火性好，但耐火性差 (6)石膏制品耐水性和抗凍性差 2) 建筑石膏的性質(zhì)建筑石膏的性質(zhì)(1)制備石膏砂漿和粉刷石膏 (2)石膏板、裝飾石膏板等 (3) 石膏空心砌塊和石膏夾心砌塊 石膏還可用來生產(chǎn)各種浮雕和裝飾品。如浮雕飾線、藝術(shù)燈圈、角花等等。4 建筑石膏的用途建筑石膏的用途紙面石膏板紙面石膏板裝飾石膏板裝飾石膏板石膏板吊頂石膏板吊頂吸聲石膏板吸聲石膏板2.3 水玻璃水玻璃水玻璃俗稱泡花堿，是堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的能溶解于水的一種硅酸鹽材料。最常用的是硅酸鈉水玻璃(Na2OnSiO2)及硅酸鉀水玻璃(K2OnSiO2)。生產(chǎn)水玻璃的方法有濕法和干法兩種。水玻璃硬化是吸收