第三章-膠凝材料

第三章膠凝材料

在建筑工程中將能夠把散粒狀材料和塊狀材料（如粘結(jié)成為一個(gè)整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。

氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)硬化，保持和發(fā)展強(qiáng)度。水硬性膠凝材料既能在水中又能在空氣中凝結(jié)硬化，保持和發(fā)展強(qiáng)度。第三章膠凝材料一、石灰

（一）石灰的生產(chǎn)石灰是天然碳酸鈣類巖石（石灰石、白云石）經(jīng)高溫煅燒得到的。石灰主要成分是CaO

石灰在生產(chǎn)過程中應(yīng)控制煅燒溫度和時(shí)間，否則會(huì)生成過火石灰或欠火石灰，降低質(zhì)量。按照加工方法不同，石灰類型主要有：塊狀生石灰、生石灰粉、消石灰粉、石灰膏（漿）。

第一節(jié)氣硬性膠凝材料第三章膠凝材料按照石灰成品加工方法的不同，石灰類型主要有：

1、塊狀生石灰由原料煅燒而成的原產(chǎn)品，主要成分為CaO第三章膠凝材料2、生石灰粉塊狀生石灰經(jīng)磨細(xì)而成的粉狀產(chǎn)品，其主要成分為CaO3、消石灰粉將生石灰用適量的水消化而成的粉末，也稱熟石灰粉，其主要成分為Ca(OH)2

4、石灰膏（漿）

將生石灰加約為石灰體積3-4倍的水消化而成第三章膠凝材料（二）石灰的熟化和硬化熟化：生石灰與水發(fā)生反應(yīng)生成熟石灰的過程。熟化特點(diǎn)：放出大量的熱，且體積迅速膨脹1-2.5倍。

在工程中，生石灰必須經(jīng)充分熟化后方可使用。

硬化：包括干燥、結(jié)晶、碳化三個(gè)交錯(cuò)進(jìn)行過程。石灰硬化速度慢，硬化后強(qiáng)度低，耐水性差。

第三章膠凝材料

（三）石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)建材標(biāo)準(zhǔn)《建筑生石灰》、《建筑生石灰粉》《建筑消石灰粉》的規(guī)定，將生石灰、生石灰粉、消石灰粉分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)。其相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)見表3-1、表3-2、表2-3。表2-1建筑生石灰的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)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?jiān)浚?㎜圓孔篩余量）/%，不小于5101551015CO2/%，不大于5796810產(chǎn)漿量/（L/kg），不小于2.82.32.02.82.32.0第三章膠凝材料

表3-2建筑生石灰粉的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰粉鎂質(zhì)生石灰粉優(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0.90㎜篩篩余/%，不大于0.20.51.50.20.51.50.125㎜篩篩余/%，不大于7.012.018.07.012.018.0表3-3建筑消石灰粉的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目鈣質(zhì)消石灰粉鎂質(zhì)消石灰粉白云石消石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(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706560656055656055游離水/%0.4~2.00.4~2.00.4~2.0體積安定性合格合格—合格合格—合格合格—細(xì)度度0.90㎜篩篩余/%，不大于000.5000.5000.50.125㎜篩篩余/%，不大于310153101531015第三章膠凝材料

（四）石灰的技術(shù)性質(zhì)

1.可塑性、保水性好

2.凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低

3.體積收縮大

4.耐水性差

5.吸濕性強(qiáng)第三章膠凝材料

（五）石灰的應(yīng)用

1.配制石灰乳用消石灰粉或熟化好的石灰膏加水稀釋成為石灰乳涂料，可用于內(nèi)墻和天棚粉刷。

2.配制砂漿用石灰膏或生石灰粉配制的石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿，可用來砌筑墻體以及墻面、頂棚等的抹灰。

3.配制灰土和三合土消石灰粉和黏土按一定比例配合稱為灰土，再加入爐渣、砂、石等填料，即成三合土?；彝梁腿贤两?jīng)夯實(shí)后強(qiáng)度高、耐水性好，且操作簡單、價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于建筑物、道路等的墊層和基礎(chǔ)。第三章膠凝材料

4.制作硅酸鹽制品

將磨細(xì)生石灰或消石灰粉與硅質(zhì)材料（如粉煤灰、火山灰、爐渣等）按一定比例配合，經(jīng)成型、養(yǎng)護(hù)等工序制造的人造材料，稱為硅酸鹽制品。常用的有粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、灰砂磚、加氣混凝土砌塊等。

5.制作碳化石灰板將磨細(xì)生石灰、纖維狀填料或輕質(zhì)骨料和水按一定比例攪拌成型，然后通入高濃度二氧化碳經(jīng)人工碳化（12～24h）而成的輕質(zhì)板材稱為碳化石灰板。碳化石灰板主要用于非承重內(nèi)墻板、天花板等。

第三章膠凝材料(六)石灰的儲(chǔ)存和運(yùn)輸生石灰在運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)要防止受潮，且儲(chǔ)存時(shí)間不宜過長。否則生石灰會(huì)吸收空氣中的水分自行消化成消石灰粉，然后再與二氧化碳作用形成碳化層，失去膠凝能力。工地上一般將石灰的儲(chǔ)存期變?yōu)殛惙?，陳伏期間，石灰膏上部要覆蓋一層水，以防碳化。生石灰不宜與易燃、易爆品裝運(yùn)和存放在一起。這是因?yàn)閮?chǔ)運(yùn)中的生石灰受潮熟化要放出大量的熱且體積膨脹，會(huì)導(dǎo)致易燃、易爆品燃燒和爆炸。第三章膠凝材料

二、石膏

（一）石膏的生產(chǎn)

生產(chǎn)建筑石膏的主要原料是天然二水石膏礦石(又稱生石膏)或含有硫酸鈣的化工副產(chǎn)品。生產(chǎn)石膏的主要工序是破碎、加熱和磨細(xì)。由于加熱方式和溫度的不同，可生產(chǎn)出建筑石膏、高強(qiáng)石膏和硬石膏等不同的石膏產(chǎn)品。第三章膠凝材料

1.建筑石膏

將天然二水石膏在常壓下加熱到107℃-170℃時(shí)，可生產(chǎn)出生成β型半水石膏，再經(jīng)磨細(xì)得到的白色粉狀物，稱為建筑石膏。建筑石膏晶體較細(xì)，硬化后的建筑石膏制品孔隙率大，強(qiáng)度較低。

2.高強(qiáng)石膏

將天然二水石膏在124℃、0.13MPa壓力的條件下蒸煉脫水，可得到α型半水石膏,磨細(xì)即為高強(qiáng)石膏。高強(qiáng)石膏晶體粗大，硬化后具有較高的強(qiáng)度和密實(shí)度。高強(qiáng)石膏用于強(qiáng)度要求較高的抹灰工程、裝飾制品和石膏板。

3.硬石膏當(dāng)溫度高于800℃時(shí)，部分石膏會(huì)分解出，經(jīng)磨細(xì)后稱為硬石膏。由于其中的激發(fā)作用煅燒石膏經(jīng)水化后能獲得較高的強(qiáng)度、耐磨性和耐水性。第三章膠凝材料

（二）建筑石膏的水化硬化建筑石膏與適量的水相混合，最初成為可塑的漿體，但很快就失去塑性并產(chǎn)生強(qiáng)度，并發(fā)展成為堅(jiān)硬的固體。這一過程可從水化和硬化兩方面分別說明。

1．建筑石膏的水化建筑石膏加水后，首先溶解于水，由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多(僅為半水石膏溶解度的1／5)，半水石膏的飽和溶液對(duì)于二水石膏就成了過飽和溶液。所以，二水石膏以膠體大小微粒自水中析出，直到半水石膏全部耗盡。這一過程進(jìn)行得很快，大約需7～12min。

第三章膠凝材料2．建筑石膏的凝結(jié)硬化石膏漿體的凝結(jié)和硬化是一個(gè)連續(xù)的過程。石膏漿體中的自由水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，粒子總表面積增加，因而漿體可塑性逐漸減小，漿體漸漸變稠，這一過程稱為凝結(jié)。其后，漿體繼續(xù)變稠，逐漸凝聚成為晶體。晶體逐漸長大，共生和相互交錯(cuò)，漿體逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度，并不斷增長。晶體之間的摩擦力和粘結(jié)力不再增加，強(qiáng)度停止發(fā)展。這一過程稱為硬化。

石膏的凝結(jié)分為初凝和終凝兩個(gè)階段。將漿體開始失去可塑性的狀態(tài)稱為漿體初凝，從加水至初凝的這段時(shí)間稱為初凝時(shí)間；漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度稱為漿體終凝，從加水至終凝的時(shí)間稱為終凝時(shí)間。第三章膠凝材料

（三）建筑石膏的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和儲(chǔ)運(yùn)

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑石膏》（GB/T9776—2008），建筑石膏按原材料種類分為天然建筑石膏（代號(hào)N）、脫硫建筑石膏（代號(hào)S）、磷建筑石膏（代號(hào)P）三類；按照2h抗折強(qiáng)度分為3.0、2.0、1.6三個(gè)等級(jí)；建筑石膏組成中半水硫酸鈣（）的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）應(yīng)不小于60.0%。建筑石膏按產(chǎn)品名稱、代號(hào)、等級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)號(hào)的順序標(biāo)記。如等級(jí)為2.0的天然建筑石膏標(biāo)記如下：建筑石膏N2.0GB/T9776-2008。建筑石膏在運(yùn)輸與儲(chǔ)存時(shí)，不得受潮和混入雜質(zhì)。建筑石膏自生產(chǎn)之日起，在正常運(yùn)輸與儲(chǔ)存條件下，儲(chǔ)存期為三個(gè)月。第三章膠凝材料

（四）建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)

1.凝結(jié)硬化快

2.體積微膨脹、裝飾性好

3.孔隙率大、質(zhì)量輕

4.防火性好

5.隔熱、吸聲性好

6.具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性

7.可夾攻性好

8.耐水性和抗凍性差第三章膠凝材料

（五）建筑石膏的應(yīng)用

1.制備石膏砂漿和粉刷石膏

建筑石膏加水、砂拌和成石膏砂漿，可用于室內(nèi)抹灰。抹灰后的墻面光滑、細(xì)膩、潔白美觀，給人以舒適感。建筑石膏加水及緩凝劑，拌和成石膏漿體，可作為室內(nèi)的粉刷涂料。

2.制作石膏板和石膏裝飾件石膏板具有質(zhì)量輕、保溫、隔熱、吸聲、防火、調(diào)濕、尺寸穩(wěn)定、可加工性好、成本低等優(yōu)良性能，是一種很有發(fā)展前途的新型板材，是良好的室內(nèi)裝飾材料。石膏板可用于建筑物的內(nèi)墻、頂棚等部位，常用的石膏板有紙面石膏板、石膏纖維板、石膏刨花板、石膏板空心板等。

3.其他用途第三章膠凝材料石膏板裝飾石膏線腳、浮雕裝飾

三、水玻璃

（一）水玻璃的組成水玻璃俗稱泡花堿，是由不同比例的堿金屬氧化物和二氧化硅組成的能溶于水的硅酸鹽。硅酸鈉水玻璃最為常用。水玻璃分子式中的，即二氧化硅與堿金屬氧化物的摩爾比，稱為水玻璃的模數(shù)，一般在1.5～3.5之間，建筑工程中常用水玻璃的模數(shù)為2.6～2.8。水玻璃的模數(shù)越大，粘結(jié)力越強(qiáng)，越難溶于水。第三章膠凝材料

（二）水玻璃的性質(zhì)

1、粘結(jié)力強(qiáng)，強(qiáng)度高。水玻璃硬化后析出的硅酸凝膠能堵塞毛細(xì)孔，起到阻止水分滲透的作用，因而具有較高的粘結(jié)力和強(qiáng)度。

2、耐熱性好。水玻璃在高溫下不燃燒，不分解，強(qiáng)度不降低，甚至有所提高，具有良好的耐熱性。

3、耐酸性好。水玻璃有很強(qiáng)的耐酸性能，能抵抗多數(shù)有機(jī)酸和無機(jī)酸的作用。第三章膠凝材料

（三）水玻璃的應(yīng)用

1、涂刷材料表面，提高其耐久性。用水玻璃涂刷天然石材、黏土磚、混凝土等建筑材料表面，能提高材料的密實(shí)性、抗水性和抗風(fēng)化能力，增加材料的耐久性。

2、加固土壤。將液態(tài)水玻璃與氯化鈣溶