第三章 氣硬性膠凝材料

第三章氣硬性膠凝材料膠凝材料：指經(jīng)過自身的物理化學(xué)作用后，由液態(tài)或半固態(tài)變成堅(jiān)硬的固態(tài)狀態(tài)，并能將散粒材料（如砂、石等）或塊狀材料（如磚、石塊等）粘結(jié)成為整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。氣硬性：石灰、石無(wú)機(jī)膠凝材料（按硬化條件）膏、水玻璃等。水硬性：水泥等。

有機(jī)膠凝材料：瀝青、樹脂、橡膠（天然或合成高分子）膠凝材料第三章氣硬性膠凝材料2.水硬性膠凝材料指不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度的膠凝材料。適宜：既適宜于地上，也可用于地下和水中環(huán)境。1.氣硬性膠凝材料指在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度的膠凝材料。適合：地上和干燥環(huán)境。一、石灰的生產(chǎn)、化學(xué)成分與品種1.生產(chǎn)：石灰是以碳酸鈣為主要成分的石灰石、白云質(zhì)石灰?guī)r、白堊等為原料，在一定燒結(jié)溫度下，煅燒所得的產(chǎn)物。其主要成分為氧化鈣（CaO).CaCO3——CaO+CO2MgCO3——MgO+CO2第一節(jié)石灰煅燒煅燒過火石灰：灰黑色，表面出現(xiàn)裂紋，有玻璃體的外殼。含SiO2、Al2O3雜質(zhì)，塊體容重大，熟化慢。欠火石灰：未分解的石灰石，廢品，利用率很低，不能消化，降低石灰漿的產(chǎn)量。2.品種根據(jù)成品的加工方法的不同，有四種成品：（1）塊狀生石灰：由石灰石煅燒成的白色疏松結(jié)構(gòu)的塊狀物

主要成分CaO（2）生石灰粉：由塊狀生石灰磨細(xì)而成。（3）消石灰粉：將生石灰用適量的水經(jīng)消化和干燥而成的粉末，主要成分為Ca（OH）2。

亦稱為熟石灰。正火石灰：煅燒正常，質(zhì)量輕，無(wú)裂縫，密度3.1-3.4g/cm3，表觀密度800-1000kg/m3。當(dāng)MgO含量≤5%時(shí)稱為鈣質(zhì)石灰。當(dāng)MgO含量＞5%時(shí)稱為鎂質(zhì)石灰。一、石灰的生產(chǎn)、化學(xué)成分與品種（4）石灰膏：將塊狀生石灰用過量水（約為生石灰體積的3—4倍）消化，或?qū)⑾曳酆退韬?，所得的具一定稠度的膏狀物。主要成分為Ca（OH）2和水。二、生石灰的水化又稱熟化或消化。是指生石灰與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成Ca（OH）2的過程。其水化反應(yīng)式如下：一、石灰的生產(chǎn)、化學(xué)成分與品種特點(diǎn)：1.反應(yīng)可逆。2.水化熱大、水化速度快。3.水化過程體積增大。陳伏：為保證石灰完全熟化，石灰必須放入坑中以水覆蓋保存兩星期以上，這個(gè)過程稱為“陳伏”。否則，未水化的石灰顆粒將混砂漿中，在砂漿應(yīng)用之后熟化，體積膨脹，致使已硬化的砂漿產(chǎn)生“崩裂”或“鼓包”現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。二、生石灰的水化石灰的陳伏三、石灰的硬化由2個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程完成。1.結(jié)晶作用游離水分蒸發(fā)——Ca（OH）2逐漸從飽和溶液中結(jié)晶析出。（干燥作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。）2.碳化作用Ca（OH）2與空氣中的CO2和H2O化合成CaCO3結(jié)晶。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)：碳化作用實(shí)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(gè)作用不能在沒有水分的全干狀態(tài)下進(jìn)行。四、石灰的技術(shù)性質(zhì)1.可塑性好2.硬化緩慢3.硬化后強(qiáng)度低4.硬化時(shí)體積收縮大5.耐水性差，在水中會(huì)潰散，不易貯存五、石灰的應(yīng)用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(jià)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(guó)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。應(yīng)用

1.廣泛應(yīng)用于建筑室內(nèi)粉刷——石灰乳2.大量用于拌制建筑砂漿

——石灰砂漿：石灰膏+砂+水

——混合砂漿：石灰砂漿+水泥用于抹灰、砌筑3.配制三合土和灰土三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子比例：1：2：3加水——拌合、夯實(shí)作基礎(chǔ)墊層

五、石灰的應(yīng)用

灰土：生石灰粉、粘土

比例：1：2~1：4加水——拌合、夯實(shí)

用于建筑物的基礎(chǔ)、路面或地面的墊層4.加固軟土地基如：石灰樁——生石灰塊灌入軟土（高含水量、高孔隙比土）中，形成石灰樁。第二節(jié)建筑石膏一、建筑石膏的原料與生產(chǎn)：（一）建筑石膏的原料1、天然二水石膏

CaSO4.2H2O(生石膏）一等含量>95%

二等94~85%

三等84~75%

四等74~65%

五等64~55%2、化工石膏：含有二水硫酸鈣或CaSO4.2H2O和CaSO4的混合物。（二）建筑石膏的生產(chǎn)建筑石膏是以β型半水石膏為主要成分，不加任何外加劑的白色粉狀膠結(jié)料。由天然二水石膏經(jīng)低溫煅燒、脫水、磨細(xì)而成。二、建筑石膏的水化與硬化

建筑石膏與適量的水相混合—二水石膏生成量增加，水分減小—可塑漿體——漿體開始失去塑性（初凝，約6min）——繼續(xù)變稠，產(chǎn)生凝結(jié)硬化（顆粒之間的摩擦力、粘結(jié)力增加，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度，即終凝1/2h）——固體水化反應(yīng)式：建筑石膏的技術(shù)特性

1.凝結(jié)硬化快初凝時(shí)間：不小于6min終凝時(shí)間：不大于30min1星期左右完全硬化，實(shí)際應(yīng)用中加適量緩凝劑2.硬化后孔隙率大（達(dá)50%~60%），水化的理論需水量為18.6%，實(shí)際用水量為60%~80%，多余水分蒸發(fā)形成孔隙。故其強(qiáng)度較低。硬化后強(qiáng)度3~5MPa——隔墻、飾面存放三個(gè)月強(qiáng)度下降30%。建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)（１）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(shí)間僅為10min左右，終凝時(shí)間不超過30min，這對(duì)于普通工程施工操作十分方便。有時(shí)需要操作時(shí)間較長(zhǎng)，可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動(dòng)物膠、亞硫酸鹽酒精廢液等。（２）凝結(jié)硬化時(shí)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，其體積不僅不會(huì)收縮，而且還稍有膨脹（0.2%~1.5%），這種膨脹不會(huì)對(duì)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、避免了普通材料干燥時(shí)的開裂。（３）硬化后的多孔性，重量輕，但強(qiáng)度低

建筑石膏在使用時(shí)，為獲得良好的流動(dòng)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(qiáng)度也因此下降。通常石膏硬化后的表觀密度約為８00kg／ｍ3～1000kg／ｍ3，抗壓強(qiáng)度約為３ＭPa～5ＭPa。（４）良好的隔熱和吸音和“呼吸”功能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(duì)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。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。（５）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(shí)或遇火后會(huì)脫出21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢(shì)的蔓延，具有良好的防火效果。由于硬化石膏的強(qiáng)度來自于晶體粒子間的粘結(jié)力，遇水后粒子間連接點(diǎn)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）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。裝飾性好?？勺鞯蹴敽吞旎ò?。

四、建筑石膏的應(yīng)用

1.用于室內(nèi)抹灰、粉刷，做為裝飾材料，并可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度。

2.石膏制品：紙面石膏板：內(nèi)墻、隔墻、天花板石膏空心條板、纖維石膏板裝飾、石膏制品等

(3）制作建筑雕塑和模型石膏雕塑樣品習(xí)題例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(shí)在個(gè)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(gè)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(shí)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2建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外使用？解：建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性質(zhì)：（1）

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。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結(jié)硬化時(shí)產(chǎn)生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準(zhǔn)確、細(xì)致，裝飾性好；（2）

硬化后的建筑石膏