工程建筑2-2.氣硬性膠凝材料

2.氣硬性膠凝材料學(xué)習(xí)知識點：

1.石膏：石膏的生產(chǎn)與品種，建筑石膏的凝結(jié)與硬化，建筑石膏的特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用；

2.石灰：石灰的原料與生產(chǎn)，石灰的熟化與硬化，石灰的特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用；3.水玻璃：水玻璃的組成、水玻璃的硬化、水玻璃的性質(zhì)、水玻璃的應(yīng)用。教學(xué)要求：了解石膏的原料及石膏品種；著重理解石膏的凝結(jié)、硬化過程及建筑石膏特性；掌握建筑石膏的質(zhì)量要求與應(yīng)用。了解石灰原料與生產(chǎn)；了解石灰的硬化；著重理解過火石灰的危害；掌握石灰的特性；掌握石灰質(zhì)量要求與應(yīng)用。了解水玻璃的組成，硬化及性質(zhì)、特點；了解水玻璃模數(shù)和密度對水玻璃性質(zhì)的影響。了解水玻璃的應(yīng)用。膠凝材料將散粒狀材料（砂、石等）或塊狀材料（磚、砌塊等）粘合為一個整體的材料，通稱為膠凝材料。2.氣硬性膠凝材料膠凝材料有機(jī)膠凝材料無機(jī)膠凝材料瀝青類－－石油瀝青、煤瀝青天然樹脂類－－松香、橡膠合成樹脂類－－塑料、涂料、膠粘劑氣硬性膠凝材料－－石灰、石膏、水玻璃等水硬性膠凝材料－－各種水泥氣硬性膠凝材料：只能在空氣中凝結(jié)硬化，也只能在空氣中保持并增長強(qiáng)度的材料，如石灰、石膏、水玻璃，適用于干燥環(huán)境。水硬性膠凝材料：既能在空氣中凝結(jié)硬化，又能在水中更好地凝結(jié)硬化，并保持和發(fā)展強(qiáng)度的材料，如水泥，適用于干燥和潮濕、水下環(huán)境。2.氣硬性膠凝材料膠凝材料凝結(jié)硬化機(jī)理是什么？土木工程對膠凝材料有哪些性能要求？怎樣正確選擇和使用膠凝材料？學(xué)習(xí)要求—三問？2.1建筑石膏一、石膏的生產(chǎn)與主要品種1、石膏的生產(chǎn)原料：含硫酸鈣的天然石膏（生石膏、石膏礦石）和化工石膏（含硫酸鈣的工業(yè)廢渣）。其化學(xué)式為CaSO4.2H2O，也稱二水石膏。2、石膏的生產(chǎn)工藝與品種：石膏破碎加熱磨細(xì)成品。（1）建筑石膏：加熱溫度在107－170℃，二水石膏脫水成為半水石膏（β型）。

白色或灰白色粉末，密度2.6－2.75g/cm3，堆積密度800－1000kg/m3。CaSO4.2H2O107-170℃CaSO4.H2O＋H2O121212.1建筑石膏（2）模型石膏：β型半水石膏，雜質(zhì)含量少，主要用于制作模型和裝飾浮雕。（3）高強(qiáng)度石膏：將二水石膏在0.13MPa大氣壓（124℃）的密閉壓蒸釜內(nèi)蒸煉脫水生成為α型半水石膏再經(jīng)磨細(xì)而成。物理性質(zhì)：白色或灰白色粉末，密度2.6－2.8g/cm3，堆積密度1000－1200kg/m3。高強(qiáng)度石膏用水量較建筑石膏少，凝結(jié)硬化后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，硬化7天的強(qiáng)度可達(dá)15－40MPa。主要用于高級抹灰和裝飾制品。2.1建筑石膏二、建筑石膏的凝結(jié)與硬化1、石膏的水化建筑石膏加水拌和后，與水發(fā)生水化反應(yīng)：半水石膏首先溶于水，然后發(fā)生水化反應(yīng)生產(chǎn)二水石膏，由于二水石膏的溶解度小于半水石膏，所以半水石膏的飽和溶液對于二水石膏來說成為過飽和溶液，因此二水石膏從溶液中以膠體微粒析出，二水石膏的析出促使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，直至半水石膏全部轉(zhuǎn)變?yōu)槎酁橹?。轉(zhuǎn)變過程大約需7－12min。半水石膏溶解二水石膏結(jié)晶交錯的晶體2、建筑石膏的凝結(jié)與硬化凝結(jié)硬化機(jī)理——“溶解－沉淀理論”凝結(jié)硬化：由漿體逐漸失去可塑性轉(zhuǎn)變?yōu)閳杂驳墓腆w的過程。初凝：漿體剛開始失去塑性的過程，對應(yīng)的這段時間稱為初凝時間。終凝：漿體完全失去塑性的過程，對應(yīng)的這段時間稱為終凝時間。2.1建筑石膏建筑石膏的技術(shù)要求（GB9776-88)技術(shù)指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品抗折強(qiáng)度（Mpa），≥2.52.11.8抗壓強(qiáng)度（Mpa），≥4.93.92.9細(xì)度（0.2mm方孔篩篩余，％），≤5.010.015.0凝結(jié)時間（min）初凝≥6終凝≤30三、建筑石膏的技術(shù)要求注：表中強(qiáng)度為2h強(qiáng)度值。四、建筑石膏及其制品的性質(zhì)1、凝結(jié)時間快：初凝時間為幾分鐘，30min完全失去塑性，2h強(qiáng)度可達(dá)3－6MPa，在室內(nèi)自然干燥條件下，達(dá)到完全硬化需1周時間。調(diào)節(jié)凝結(jié)時間可以加入緩凝劑，如亞硫酸鹽酒精廢液、硼砂、檸檬酸、動物骨膠、皮膠或蛋白膠等。2、凝結(jié)硬化時體積微膨脹：膨脹率0.5％－1.0％，使石膏制品表面光滑、尺寸準(zhǔn)確、形體飽滿、裝飾性好。3、孔隙率大、表觀密度小：建筑石膏在拌和時，為使?jié){體具有施工要求的可塑性，需加入石膏用量的60％－80％的水，水化反應(yīng)理論用水量為石膏質(zhì)量的18.6％，多余的水逐漸蒸發(fā)后，使硬化后的石膏留有大量的孔隙，孔隙率一般可達(dá)50％－60％，表觀密度為800－1000kg/m3。4、強(qiáng)度較低：早期強(qiáng)度增長較快，2h抗壓強(qiáng)度可達(dá)3－6MPa，7d抗壓強(qiáng)度可達(dá)8－12MPa（接近最高強(qiáng)度）。5、防火性好，耐火性差：建筑石膏導(dǎo)熱系數(shù)小，傳熱慢，且二水石膏在高溫脫水下生成半水石膏，釋放出的水蒸發(fā)帶走熱量，阻止火勢蔓延，起到防火作用。但石膏脫水后，強(qiáng)度降低。6、耐水性、抗凍性、抗?jié)B性差：石膏的軟化系數(shù)為0.2－0.3，遇水后強(qiáng)度大大降低，吸水后凍漲易產(chǎn)生裂紋破壞，不宜在室外使用。7、保溫性和吸聲性好：石膏的孔隙均為細(xì)微的毛細(xì)孔，導(dǎo)熱系數(shù)一般為0.12－0.20W/m.K，吸聲性能較好。2.1建筑石膏2.1建筑石膏五、建筑石膏及其制品的應(yīng)用1、室內(nèi)抹灰和粉刷。2、生產(chǎn)石膏制品：①、紙面石膏板。②、石膏裝飾板。③、纖維石膏板。3、裝飾制品。（三）石膏板

我國目前生產(chǎn)的石膏板，主要有紙面石膏板，石膏空心板，石膏裝飾板，纖維石膏板等。

（1）紙面石膏板它是石膏作芯材，兩面用紙做護(hù)面而制成的，主要用于內(nèi)墻，隔墻，無花板等處。

（2）石膏空心條板這種石膏板強(qiáng)度高，可用作住宅和公共建筑的內(nèi)墻和隔墻等，安裝時，不需要龍骨。

（3）石膏裝飾板石膏裝飾板有平板，多孔板，花紋板，浮雕板等多種，它尺寸精確，線條清晰，顏色鮮艷，造型美觀，品種多樣，施工簡單，主要用于公共建筑，可作為墻面和無花板等。

（4）纖維石膏板以建筑石膏為主要原料摻加適量的縣委增強(qiáng)材料而制成。這種板的抗彎強(qiáng)度高，可用于內(nèi)墻和隔墻，也可用來替代木材制作家具。

將玻璃纖維、紙筋或礦棉等纖維材料先在水中松解，然后與建筑石膏及適量的浸潤劑混合制成漿料，在長網(wǎng)成型機(jī)上經(jīng)鋪漿、脫水而制成纖維石膏板。它的抗折強(qiáng)度和彈性模量都高于紙面石膏板。纖維石膏板主要用于建筑物的內(nèi)隔墻和吊頂。

此外，還有石膏蜂窩板，防潮石膏板，石膏礦棉復(fù)合板等品種，可分別用做絕熱板，吸聲板，內(nèi)墻和隔墻板，天花板，地面基層板等。2.2石灰一、石灰的原料與生產(chǎn)1、原料：以CaCO3為主要成分的天然巖石，如：石灰石、白堊等。2、石灰的制備：石灰的生產(chǎn)采用立窯煅燒方法。石灰石的熱分解反應(yīng)：制備工藝：巖石破碎煅燒粉磨(消解)CaCO3CaO+CO2900-1100℃制備工藝與產(chǎn)品石灰石900～1100C磨細(xì)生石灰粉生石灰適量水熟石灰粉(水)化灰池石灰漿濃縮石灰膏陳伏煅燒溫度較低，時間較短時，

欠火石灰煅燒溫度較高，時間較長時，過火石灰減輕或消除過火石灰的危害2.2石灰二、石灰的分類1、按氧化鎂含量分為：鈣質(zhì)石灰－－氧化鎂含量≤5％，鎂質(zhì)石灰－－氧化鎂含量＞5％。2、欠火石灰與過火石灰：欠火石灰－煅燒溫度不高或煅燒時間短，內(nèi)部尚有部分石灰石未分解為石灰，不能產(chǎn)生水化反應(yīng)，降低石灰漿體的有效成分，使用時缺乏粘結(jié)力。過火石灰－煅燒溫度過高或煅燒時間過長，石灰產(chǎn)生熔融，得到的結(jié)構(gòu)密度大、表面被玻璃狀物質(zhì)包裹，使石灰與水的作用減慢，對工程質(zhì)量造成不良影響－石灰硬化體膨脹而引起崩裂或隆起。三、石灰的熟化與硬化1、石灰的熟化石灰的熟化，又稱消解，是生石灰與水作用生產(chǎn)熟石灰的過程。

石灰熟化過程中，體積迅速增大1-2.5倍，并放出大量的熱。石灰熟化產(chǎn)品有：(1)石灰膏：在化灰池中將石灰與過量的水（石灰質(zhì)量的3－4倍）進(jìn)行熟化反應(yīng)，形成石灰乳，經(jīng)過濾后放入儲灰池中沉淀。石灰膏含水約50％，體積密度1300－1400kg/m3，1kg生石灰可熟化成2－3L的石灰膏。(2)消石灰粉：生石灰中加入60％－80％的水，熟化后得到的粉狀物。

石灰的陳伏：為避免過火石灰對工程的危害，熟化時采用小于3mm孔徑的篩網(wǎng)濾去未熟化的顆粒，并使石灰膏在儲灰池中存放2周以上，使過火石灰充分熟化（罩面石灰膏存放時間不少于30天）。陳伏時為防止石灰碳化，石灰膏表面必須保存一層水。CaO+H2OCa(OH)2+64kJ2.2石灰2、石灰的硬化石灰漿體的硬化包括結(jié)晶硬化和碳化硬化。（1）結(jié)晶硬化：石灰漿中的水分逐漸蒸發(fā)或被砌體吸收，使Ca(OH)2溶液飽和而逐漸結(jié)晶析出，促使石灰漿體硬化，同時干燥使得漿體收縮而產(chǎn)生一定的強(qiáng)度但遇水后強(qiáng)度喪失。（2）碳化硬化：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳和水化合稱為碳酸鈣的過程。

由于空氣中的二氧化碳含量很低，碳化作用主要發(fā)生在與空氣接觸的表層上，形成的碳酸鈣結(jié)構(gòu)致密，阻止了空氣中二氧化碳進(jìn)一步深入，碳化過程極為緩慢。石灰干燥后，水分蒸發(fā)，碳化反應(yīng)因無水而中止。Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+H2O

石灰漿體硬化慢、強(qiáng)度低、不耐水。2.2石灰四、石灰的技術(shù)要求建筑生石灰的技術(shù)要求（JC/T479-92)項目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)石灰石優(yōu)等品優(yōu)等品合格品優(yōu)等品優(yōu)等品合格品CaO+MgO含量/%≥908580858075未消化殘渣含量（5mm圓孔篩篩余量，％）≤5101551015CO2含量（％）≤5796810產(chǎn)漿量（L/kg）≥2.82.32.02.82.32.02.2石灰建筑消石灰粉的技術(shù)要求（JC/T479-92)項目鈣質(zhì)生石灰粉鎂質(zhì)石灰石粉白云石質(zhì)消石灰粉優(yōu)等品優(yōu)等品合格品優(yōu)等品優(yōu)等品合格品優(yōu)等品優(yōu)等品合格品CaO+MgO含量/%≥706560656055656055游離水（％）≤0.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.0體積安定性合格合格－合格合格－合格合格－細(xì)度0.9mm篩余（％）≤000.5000.5000.50.125mm篩余（％）≤3101531015310152.2石灰五、石灰的性質(zhì)與應(yīng)用1、石灰的性質(zhì)①、保水性和可塑性好：摻入水泥砂漿中，提高砂漿的保水性。②、凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低：1：3石灰砂漿28d的強(qiáng)度只有0.2－0.5MPa，不宜用于建筑物的承重結(jié)構(gòu)。③、耐水性差：氫氧化鈣易溶于水，長期受潮或被水浸泡會使已硬化的石灰潰散，軟化系數(shù)接近于0，不宜用于潮濕和水下環(huán)境。④、干燥收縮大：石灰漿在硬化過程中，要蒸發(fā)大量的水，引起體積收縮，易產(chǎn)生干縮裂縫，一般不宜單獨使用，在使用時一般摻入砂、紙筋、麻刀，以減少收縮引起的開裂。2.2石灰2、石灰的應(yīng)用和保管①、調(diào)制石灰砂漿，用于砌筑和抹灰。②、拌制灰土或石灰三合土。③、制作硅酸鹽混凝土及其制品。

生石灰塊和生石灰粉應(yīng)在干燥環(huán)境中運輸和保存，應(yīng)與易燃物分開保管，防止石灰吸水后水化反應(yīng)放出大量的熱產(chǎn)生火災(zāi)。石灰膏存放時應(yīng)防止失水產(chǎn)生碳化反應(yīng)。2.3水玻璃一、水玻璃生產(chǎn)簡介水玻璃又稱泡花堿，是一種堿金屬氣硬性膠凝材料。建筑中常用來配制水玻璃水泥、水玻璃混凝土、水玻璃砂漿、水玻璃涂料。生產(chǎn)水玻璃的主要方法是以純堿和石英砂為原料，將其磨細(xì)拌勻后，在1300－1400℃的熔爐中熔融，經(jīng)冷卻后即成固體水玻璃。將固體水玻璃裝入蒸壓釜內(nèi)，通入水蒸氣使其溶于水得到液體水玻璃。NaCO3+nSiO2Na2O.nSiO2+CO2↑1300-1400℃水玻璃的組成中，氧化硅與氧化鈉的分子比n稱為水玻璃的模數(shù)，n值一般在1.5－3.5之間，模數(shù)越高，水玻璃的粘性越大，粘結(jié)力與強(qiáng)度、耐酸、耐熱性越高，但也愈難溶于水。2.3水玻璃二、水玻璃的硬化水玻璃在空氣中能與二氧化碳反應(yīng)，生成無定型二氧化硅凝膠（硅酸凝膠），凝膠脫水干燥轉(zhuǎn)變成二氧化硅而硬化。Na2O.nSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO