第五章氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料

第五章氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料膠凝材料：指經(jīng)過(guò)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、石子等）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。膠凝材料無(wú)機(jī)膠凝材料（按硬化條件）氣硬性：石灰、石膏、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）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。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。第一節(jié)建筑石膏建筑中使用最多的石膏膠凝材料建筑石膏高強(qiáng)石膏硬石膏水泥一、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的混合物的化工副產(chǎn)品。（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。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(kāi)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(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度，即終凝1/2h）——固體水化反應(yīng)式三、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)

（一）建筑石膏的等級(jí)及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)原則：按抗折、抗壓強(qiáng)度、細(xì)度分級(jí)：優(yōu)等品、一等品、合格品三個(gè)等級(jí)?？箟簭?qiáng)度：4.93.92.9MPa

抗折強(qiáng)度：2.52.11.8Mpa產(chǎn)品標(biāo)記：產(chǎn)品名稱、抗折強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)如：建筑石膏2.5GB9776。（二）建筑石膏的特性1.凝結(jié)硬化快初凝時(shí)間：不小于6min終凝時(shí)間：不大于30min一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、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%。3.建筑石膏硬化隔熱性和吸音性能良好，但耐水性較差。4.防火性能良好。5.建筑石膏硬化時(shí)體積略有膨脹。6.裝飾性好。7.硬化體的可加工性能好。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

2.石膏制品：紙面石膏板

石膏空心條板

纖維石膏板

裝飾石膏制品等3.裝飾制品石膏板石膏天花板

石膏第二節(jié)石灰石灰建筑上使用較早的礦物膠凝材料之一。優(yōu)點(diǎn)：①原料來(lái)源廣泛，②生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，③成本低廉，④膠接性能較好，至今仍廣泛應(yīng)用于建筑中。缺點(diǎn)：①其生產(chǎn)過(guò)程中排出大量的二氧化碳?xì)怏w，造成空氣污染（每生產(chǎn)1噸建筑石灰，要排放出1.18噸CO2），②礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境的破壞，所以從改善人文生存環(huán)境的角度及可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略考慮，要給與科學(xué)管理和宏觀調(diào)控。超細(xì)消石灰生石灰干燥劑石灰生石灰消石灰水硬性灰石一、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過(guò)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。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?！?.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。（4）石灰膏：將塊狀生石灰用過(guò)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(guò)程。特點(diǎn)：1.反應(yīng)可逆。2.水化熱大、水化速度快。3.水化過(guò)程體積增大。三、石灰漿的硬化由2個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)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。Ca(OH)2+nH2O晶化Ca(OH)2·nH2O2.碳化作用Ca(OH)2與空氣中的CO2和H2O化合成CaCO3

結(jié)晶。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.耐水性差五、石灰的應(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)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。一、水玻璃的生產(chǎn)1、定義：水玻璃俗稱“泡花堿”，是由堿金屬氧化物和二氧化硅組合而成的能容易水的一種金屬硅酸鹽物質(zhì)。建筑工程中常用的水玻璃是硅酸鈉的水溶液。其化學(xué)式為：Na2O·nSiO2

第三節(jié)水玻璃2、生產(chǎn)將石英砂或石英巖粉加入Na2CO2或Na2SO4，在玻璃熔爐內(nèi)融化，在1300-1400度溫度下得固態(tài)水玻璃。固態(tài)水玻璃在0.3-0.4MPa壓力的蒸汽鍋內(nèi)，融于水，呈粘稠狀的水玻璃溶液。

生產(chǎn)水玻璃的反應(yīng)式如下：nSiO2+Na2CO3=Na2O·nSiO2+CO2式中：

n為水玻璃模數(shù)，即二氧化硅與氧化鈉的摩爾數(shù)比。其溶解的難易程度與水玻璃模數(shù)n的大小有關(guān)。N值越大，水玻璃的粘度越大，粘結(jié)能力越強(qiáng)，越難溶解，但較易分解、硬化。建筑工程中常用水玻璃的

n值一般為2.5-2.8之間。

液體水玻璃常含雜質(zhì)而呈青灰色，綠色或微黃色，以無(wú)色透明的液體水玻璃為最好。液體水玻璃可以與水按任意比例配合。使用時(shí)仍然可以加水稀釋。二、水玻璃的硬化

水玻璃在空氣中與二氧化碳作用，析出二氧化硅凝膠，凝膠因干燥而逐漸硬化，其反應(yīng)式為：Na2?nSiO2+CO2+mH2O→nSiO2?mH2O+Na2CO3上述硬化過(guò)程很漫，為速硬化，可摻入適當(dāng)?shù)墓袒瘎绶杷徕c(Na2SiF6)或者氯化鈣(CaCl2),其反應(yīng)式如下：Na2?nSiO2+Na2SiF6+mH2O→(2n+1)SiO2?mH2O+6NaF氟硅酸鈉的適量摻量，為水玻璃重量的2-15%。加入氟硅酸鈉后，水玻璃的初凝時(shí)間可以縮短到30-60分鐘，終凝時(shí)間可以縮短到240-360分鐘，7天基本上達(dá)到最高強(qiáng)度。三、水玻璃的性質(zhì)1、粘結(jié)強(qiáng)度較高

水玻璃有良好的粘結(jié)能力，硬化時(shí)析出的硅酸凝膠，有堵塞毛細(xì)孔隙而防止水滲透的作用。2、耐熱性好水玻璃不燃燒，在高溫下硅酸凝膠干燥得更加強(qiáng)烈，強(qiáng)度并不降低，甚至有所增加。用于配置水玻璃耐熱混凝土，耐熱砂漿，耐熱膠泥等。3、耐酸性強(qiáng)水玻璃能經(jīng)受除氫氟酸、過(guò)熱(300攝氏度以上)磷酸、高級(jí)脂肪酸或油酸以外的幾乎所有的無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸的作用,用于配置水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂漿、耐酸膠泥等。

4、耐堿性、耐水性較差水玻璃加入氟硅酸鈉后，仍不能完全硬化，仍有一定量的水玻璃。由于水玻璃可溶于堿，且溶于水，所以水玻璃硬化后不耐堿、不耐水。為了提高耐水性，可以采用中等濃度的酸對(duì)已硬化的水玻璃進(jìn)行酸性處理。四、水玻璃的應(yīng)用1、配置快凝防水劑以水玻璃為防水基料，加入兩種、三種或者四種礬配置成兩礬、三礬、或四礬快凝防水劑。這種防水劑凝結(jié)速度一般不超過(guò)一分鐘。工程上利用它的速凝作用和粘附性，摻入水泥漿、砂漿或混凝土中，用于修補(bǔ)、堵漏、搶修、表面處理用。因?yàn)槟Y(jié)迅速，不宜伴制水泥防水砂漿，用作屋面或地面的剛性防水層。2、配置耐熱砂漿、耐熱混凝土或耐酸砂漿、耐酸混凝土,以水玻璃為膠凝材料，氟硅酸鈉做促凝劑，耐熱或耐酸粗細(xì)骨料按一定比例配置而成。水玻璃耐熱混凝土的極限使用溫度在1200攝氏度以下。水玻璃耐酸混凝土一般用于儲(chǔ)酸槽、酸洗槽、耐酸地平及耐酸器材等.3、涂刷建筑材料表面，可以提高材料的抗?jié)B和抗風(fēng)化能力。用水玻璃浸泡處理多孔材料時(shí)，可使其密度和強(qiáng)度提高。對(duì)粘土磚、硅酸鹽制品、水泥混凝土等，均有