第二章 氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料==建筑材料2011

萬(wàn)里長(zhǎng)城總長(zhǎng)度大約有十萬(wàn)里以上！所用建筑材料：土、石、木料、磚、石灰關(guān)外有關(guān)、城外有城，其材料運(yùn)輸量之浩大、工程之艱巨世所罕見(jiàn)。體現(xiàn)我國(guó)古代建筑工程的高度成就，表現(xiàn)我國(guó)古代勞動(dòng)人民的聰明才智。羅馬斗獸場(chǎng)（70-80AC):石材、石灰砂漿胡夫金字塔，高146.59m,底部232m見(jiàn)方，用230多萬(wàn)塊、每塊重2.5T的巖石砌成。第2章氣硬性膠凝材料2.1石灰2.2石膏2.3水玻璃＞＞＞概述＞NaturalStone習(xí)題＞2.4鎂質(zhì)膠凝材料＞本章重點(diǎn)：1、了解石灰的技術(shù)性質(zhì)及其應(yīng)用；2、了解石膏的技術(shù)性質(zhì)及其應(yīng)用。（一）膠凝材料的定義

膠凝材料是能通過(guò)自身的物理、化學(xué)作用，從可塑性漿體變成堅(jiān)硬的固體，并能把散粒材料（砂、石子）或塊狀材料（磚、石塊）粘結(jié)成為整體的材料。

（二）膠凝材料的分類(lèi)膠凝材料無(wú)機(jī)膠凝材料（礦物膠凝材料）有機(jī)膠凝材料硬化條件不同氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料天然有機(jī)膠凝材料

如：瀝青、天然樹(shù)脂等合成有機(jī)膠凝材料

如：各種合成樹(shù)脂※氣硬性膠凝材料是只能在空氣中硬化，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，如石膏、石灰、水玻璃和菱苦土等。這類(lèi)材料只適用于地上或干燥環(huán)境，不宜用于潮濕環(huán)境，更不可用于水中。※水硬性膠凝材料是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，如各種水泥。水硬性膠凝材料既適用于地上，也可用于地下或水中環(huán)境。氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料的特點(diǎn)：2.1石灰Lime石灰是一種古老的建筑材料，由于其原料分布廣、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、使用方便，因此被廣泛用于建筑工程。石灰一般是不同化學(xué)組成和物理形態(tài)的生石灰、熟石灰、水硬性石灰的統(tǒng)稱(chēng)。2.1.1石灰生產(chǎn)簡(jiǎn)介生產(chǎn)簡(jiǎn)介：以碳酸鈣（碳酸鎂）為主要成分的原料900~1000co高溫煅燒得到塊狀生石灰—氧化鈣。塊狀生石灰加工得產(chǎn)品：生石灰粉（磨細(xì)生石灰）消（熟）石灰粉（加水消化干燥而成）石灰膏（加過(guò)量水消化成達(dá)一定稠度的膏體）燒成CaCO3

CaO+CO2

↑CaO+H2OCa(OH)2+64.9kJ（速度快、放熱大、體積膨脹1~2.5倍）石灰的水化（熟化、消解）：生石灰經(jīng)消化后成熟石灰（淋灰），其主要成分為氫氧化鈣：陳伏：欠火石灰的中心部分仍是碳酸鈣硬塊，不能熟化，形成渣子。過(guò)火石灰結(jié)構(gòu)緊密，且表面有一層深褐色的玻璃狀硬殼，故熟化很慢，當(dāng)被用于建筑物后，能繼續(xù)熟化產(chǎn)生體積膨脹，往往在已硬化后的制品中形成崩裂或“鼓泡”。為消除過(guò)火石灰的危害，石灰漿應(yīng)在消解坑中存放兩個(gè)星期以上使未熟化的顆粒充分熟化。“陳伏”期間，石灰漿表面應(yīng)覆蓋一層水膜，以免石灰漿碳化。欠火石灰過(guò)火石灰煅燒正常的石灰，疏松多孔，質(zhì)輕色勻，能充分發(fā)生水化反應(yīng)。正火石灰2.1.2石灰的硬化石灰漿體在空氣中會(huì)逐漸硬化包含了干燥、結(jié)晶和碳化三個(gè)交錯(cuò)進(jìn)行的過(guò)程：結(jié)晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣從飽和溶液中結(jié)晶析出。碳化作用：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳和水化合生成碳酸鈣，釋出水分并被蒸發(fā)。Ca(OH)2+CO2+nH2O→CaCO3+(n+1)H2O石灰硬化的特點(diǎn)：※必須在空氣中進(jìn)行；（石灰一般不用于與水接觸或潮濕環(huán)境下的建筑物。）※石灰漿體的碳化表面會(huì)阻礙碳化過(guò)程；（拌制灰漿時(shí)，加入少量水泥、石膏，可促使其快硬。）※純石灰漿在硬化時(shí)收縮較大；（料漿中須摻入骨料、纖維料，制成石灰麻刀灰、石灰紙筋灰等以防止硬化后收縮干裂。）※石灰砂漿中摻入的砂子除能構(gòu)成堅(jiān)固的骨架，以減少收縮并節(jié)約石灰外，還能形成一定的孔隙，使內(nèi)部水分易于蒸發(fā)，CO2易于透入，有利于硬化過(guò)程的進(jìn)行。2.1.3石灰的性質(zhì)與技術(shù)要求1.石灰的性質(zhì)

（1）可塑性好

（2）硬化較慢、強(qiáng)度低

（3）硬化時(shí)體積收縮大（不能單獨(dú)使用）（4）耐水性差

（5）生石灰吸濕性強(qiáng)

2.建筑石灰的技術(shù)要求鈣質(zhì)生石灰（MgO含量≤5％）；鎂質(zhì)生石灰（MgO含量＞5％）。鎂質(zhì)生石灰熟化較慢，但硬化后強(qiáng)度稍高。2.1.3石灰的性質(zhì)與技術(shù)要求2.1.4石灰的應(yīng)用建筑用石灰有：生石灰（塊灰）、生石灰粉、熟石灰粉和石灰膏等。建筑石灰的三個(gè)主要用途：①工程現(xiàn)場(chǎng)直接使用，配制石灰土和石灰砂漿等。石灰土（灰土）和三合土粘土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化鋁與氫氧化鈣起化學(xué)反應(yīng)，生成了不溶性水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，將粘土顆粒粘結(jié)起來(lái)，因而提高了粘土的強(qiáng)度和耐水性。②作為某些保溫材料、無(wú)熟料水泥的重要組成材料。③制造石灰碳化制品和硅酸鹽制品的主要原料。

石灰在運(yùn)輸時(shí)要防水、防潮，不準(zhǔn)與易燃、易爆及液體物品同時(shí)裝運(yùn)。3.2石膏gypsum石膏是一種以硫酸鈣（）為主要成分的氣硬性膠凝材料.石膏膠凝材料的原料※天然二水石膏（生石膏）※天然無(wú)水石膏（硬石膏）※工業(yè)副產(chǎn)石膏二水石膏加熱時(shí)的變化：SO4·2H2O至140℃的飽和水蒸氣條件下或某些鹽溶液中（高強(qiáng)度石膏）可溶性硬石膏220℃可溶性硬石膏320～360℃CaSO4不溶性硬石膏500～700℃107～170℃（建筑石膏）石膏膠凝材料的生產(chǎn)生產(chǎn)石膏的主要工序是煅燒和磨細(xì)。無(wú)水石膏建筑石膏的水化和硬化建筑石膏與適量的水相混后，最初為可塑的漿體，但很快就失去塑性而產(chǎn)生凝結(jié)硬化，繼而發(fā)展成為固體，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為石膏的水化與硬化過(guò)程。半水石膏水化生成二水石膏二水石膏從過(guò)飽和溶液中析出，并轉(zhuǎn)化為晶體失水，石膏凝結(jié)晶體長(zhǎng)大，石膏硬化硬化示意圖a膠化b結(jié)晶開(kāi)始c晶體成長(zhǎng)與交錯(cuò)半水石膏2二水石膏膠體微粒3

二水石膏晶體4交錯(cuò)的晶體建筑石膏凝結(jié)硬化1234建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)（一）凝結(jié)硬化快加水后6min既可凝結(jié)，終凝不超過(guò)30min，在室溫自然干燥條件下，約1周時(shí)間完全硬化。為施工方便，常摻加適量的緩凝劑，如硼砂、紙漿廢液、骨膠、皮膠等。（二）孔隙率大，表觀密度小，保溫、吸聲性能好硬化后的半水石膏，呈微孔構(gòu)造。半水石膏水化的理論用水量?jī)H為18.6%，實(shí)際用水量60%~80%，硬化體的孔隙率可達(dá)50%~60%。建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)（三）具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性多孔的石膏制品熱容量大，吸濕性強(qiáng)。（四）硬化初期有微膨脹性（可單獨(dú)使用）建筑石膏硬化后，體積膨脹達(dá)1%左右。不開(kāi)裂，充滿(mǎn)模型能力好。建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)（五）防火性能好因?yàn)橛不蟮亩嗟闹饕煞钟龌饡r(shí)結(jié)晶水蒸發(fā)能吸收熱量，表面生成的無(wú)水物，為良好的熱絕緣體。（六）耐水性、抗凍性差建筑石膏硬化后具有很強(qiáng)的吸濕性和吸水性，長(zhǎng)期在潮濕的環(huán)境中，晶體間的結(jié)合力會(huì)消弱。此外，建筑石膏的著色性很好。建筑石膏的技術(shù)要求建筑石膏的技術(shù)要求主要技術(shù)指標(biāo)：強(qiáng)度、細(xì)度和凝結(jié)時(shí)間。按強(qiáng)度、細(xì)度和凝結(jié)時(shí)間將建筑石膏分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個(gè)等級(jí)。

建筑石膏的技術(shù)要求★建筑石膏一般采用袋裝，不得受潮和混入雜物，不同等級(jí)的應(yīng)分別儲(chǔ)運(yùn)，不得混雜?！锝ㄖ嘧陨a(chǎn)之日算起，儲(chǔ)存期為3個(gè)月，3個(gè)月后應(yīng)重新進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，以確定其等級(jí)。建筑石膏的應(yīng)用制備粉刷石膏用于室內(nèi)抹灰、粉刷、油漆打底層等。建筑石膏制品石膏板材、建筑裝飾制件、空心砌塊、人造大理石等。石膏板石膏板具有輕質(zhì)、隔熱、保溫、吸音、不燃燒以及施工方便等性能，是一種有發(fā)展前途的新型材料。（一）紙面石膏板以建筑石膏為主要原料，摻入纖維和外加劑構(gòu)成芯板，并與護(hù)面紙牢固地結(jié)合在一起的建筑板材。主要用作隔墻和吊頂，有普通板、耐水板和耐火板三大類(lèi)。石膏板（二）裝飾石膏板以建筑石膏為主要原料，摻入適量纖維增強(qiáng)材料和外加劑構(gòu)成芯板，不帶護(hù)面紙的裝飾板材。按正面的形狀，分有平板、孔板和浮雕板三類(lèi)，其棱邊斷面形式有直角型和倒角型兩種。嵌裝式裝飾石膏板。（三）吸聲用穿孔石膏板2.3水玻璃SodiumSilicate水玻璃的特性俗稱(chēng)泡花堿，是一種水溶性的硅酸鹽，由不同比例堿金屬氧化物和二氧化硅組成。化學(xué)通式：R2O?nSiO2n—水玻璃模數(shù)，是二氧化硅與堿金屬氧化物間的分子比。一般在1.5~3.5之間，工程中常用2.5~2.8。n越小，水玻璃中晶體組分多，粘結(jié)力差；n越大,水玻璃中膠體成分增多，粘結(jié)力增大。n＝1溶于常溫水中n＝2～3溶于熱水中n3

溶于4個(gè)大氣壓的蒸氣中在空氣中硬化進(jìn)程緩慢，要加促硬劑（氟硅酸鈉）具有良好的粘結(jié)性能固體含量多時(shí)冰點(diǎn)降低，變脆，凍后加熱融化性能不變耐酸性能好耐高溫堵塞材料毛細(xì)孔，防水防滲2.3.2水玻璃的應(yīng)用1、涂刷在無(wú)機(jī)非金屬材料表面，提高材料的耐候性；（不能刷在石膏制品的表面—粉化）2、用于拌制耐酸砂漿、耐酸混凝土；3、與CaCl2交替灌溉，改善基礎(chǔ)承載力；4、用于拌制耐熱（高溫）砂漿和混凝土；5、用于配制快凝防水劑。3.4鎂質(zhì)膠凝材料鎂質(zhì)膠凝材料是以MgO為主要成分的氣硬性膠凝材料，如菱苦土、苛性白云石（MgCO3●CaCO3)等。

※菱苦土與木質(zhì)材料能很好地粘結(jié)，而且不會(huì)腐蝕木質(zhì)纖維，常用來(lái)制造木屑地板、木絲板、刨花板等。

※菱苦土木屑地板保溫性好、有彈性、防火、耐磨、無(wú)噪音、不起灰，宜作為紡織車(chē)間和民用建筑的地面材料。菱苦土制品吸濕性強(qiáng)、耐水性差，只能用于干燥環(huán)境中。習(xí)題1、膠凝材料按照化學(xué)成分分為（）和（）兩類(lèi)。無(wú)機(jī)膠凝材料按照硬化條件不同分為（）和（）兩類(lèi)。2、建筑石膏的化學(xué)成分是（），高強(qiáng)石膏的化學(xué)成分為（），生石膏的化學(xué)成分為（）。3、生石灰熟化放出大量的（），體積發(fā)生顯著（）；石灰硬化時(shí)放出大量（），體積產(chǎn)生明顯（）。一、填空習(xí)題1、膠凝材料按照化學(xué)成分分為（無(wú)機(jī)）和（有機(jī)）兩類(lèi)。無(wú)機(jī)膠凝材料按照硬化條件不同分為（氣硬性）和（水硬性）兩類(lèi)。2、建筑石膏的化學(xué)成分是（β型半水硫酸鈣），高強(qiáng)石膏的化學(xué)成分為（α型半水硫酸鈣），生石膏的化學(xué)成分為（二水硫酸鈣）。3、生石灰熟化放出大量的（熱），體積發(fā)生顯著（膨脹），；石灰硬化時(shí)放出大量（水），體積產(chǎn)生明顯（收縮）。一、填空4、生石灰按照煅燒程度不同可分為（）、（）和（）；按照MgO含量不同分為（）和（）。5、建筑石膏凝結(jié)硬化速度（），硬化時(shí)體積（），硬化后孔隙率（），表觀密度（），強(qiáng)度（），保溫性（），吸聲性能（），防火性（）。6、石灰按成品加工方法不同分為（）、（）、（）、（）、（）五種4、生石灰按照煅燒程度不同可分為（正火石灰）、（欠火石灰）和（過(guò)火石灰）；按照MgO含量不同分為（鎂質(zhì)石灰）和（鈣質(zhì)石灰）。5、建筑石膏凝結(jié)硬化速度（快），硬化時(shí)體積（膨脹），硬化后孔隙率（大），表觀密度（?。瑥?qiáng)度（低），保溫性（好），吸聲性能（好），防火性（好）。6、石灰按成品加工方法不同分為（建筑生石灰）、（消石灰粉）、（