任務(wù)2-2氣硬性膠凝材料1

第二章.無(wú)機(jī)膠凝材料

--氣硬性膠凝材料內(nèi)容：介紹石膏、石灰、水玻璃和菱苦土四種氣硬性無(wú)機(jī)材料的原料、生產(chǎn)、硬化原理、性質(zhì)及應(yīng)用。廣州城建學(xué)院學(xué)習(xí)目的和要求通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，熟悉四種氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料的性質(zhì)和應(yīng)用。以石膏、石灰為重點(diǎn)。要求了解原料、生產(chǎn)、硬化原理、技術(shù)要求，掌握其性質(zhì)及應(yīng)用；了解水玻璃和菱苦土的性質(zhì)和應(yīng)用。廣州城建學(xué)院膠凝材料：在土木工程材料中，凡是經(jīng)過(guò)一系列的物理、化學(xué)作用，能將散粒狀或塊狀材料粘結(jié)成整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料有機(jī)膠凝材料如瀝青、樹脂、橡膠等無(wú)機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料如石膏、石灰、菱苦土、水玻璃各種水泥引言硬化條件廣州城建學(xué)院氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，且只能在空氣中保持或發(fā)展其強(qiáng)度。特點(diǎn)：耐水性差，不適宜用于潮濕性環(huán)境。（石灰）水硬性膠凝材料不僅在空氣中，而且能更好的在水中硬化，并保持、發(fā)展其強(qiáng)度。

特點(diǎn)：耐水性好，適宜用于潮濕環(huán)境和水中。（水泥）石灰水泥廣州城建學(xué)院一、石灰石灰吟

[明]于謙

千錘萬(wàn)鑿出深山，

烈火焚燒若等閑。

粉骨碎身渾不怕，

要留清白在人間。

廣州城建學(xué)院石灰石廣州城建學(xué)院石灰廣州城建學(xué)院主要內(nèi)容石灰的原料與生產(chǎn)（簡(jiǎn)單了解）石灰的熟化和硬化（了解）石灰的技術(shù)要求（了解）石灰的性質(zhì)與應(yīng)用（重點(diǎn)）廣州城建學(xué)院1、石灰的生產(chǎn)工藝石灰是由富含碳酸鈣的巖石(如石灰石、白云石、白堊等)為主，亦可應(yīng)用含有氧化鈣和部分氧化鎂的巖石，經(jīng)過(guò)煅燒，逸出二氧化碳?xì)怏w后得到的塊狀材料。其內(nèi)部孔隙率大，體積密度小，與水作用快?；じ碑a(chǎn)品主要有電石渣(消化電石而得)等:塊狀生石灰熟石灰廣州城建學(xué)院煅燒石灰石(內(nèi)含CaCO3)溫度在900℃左右時(shí)溫度過(guò)高時(shí)溫度過(guò)低時(shí)正火石灰欠火石灰過(guò)火石灰欠火石灰：由于煅燒溫度過(guò)低，石灰顆粒內(nèi)部含有未分解的碳酸鈣內(nèi)核，它只是降低了石灰的利用率，無(wú)危害。過(guò)火石灰：由于煅燒溫度過(guò)高，石灰顆粒表面覆蓋一層結(jié)構(gòu)致密的熔融物，它的結(jié)構(gòu)致密，孔隙率小，體積密度大，與水作用速度慢，有危害（使硬化的漿體產(chǎn)生隆起、開裂等破壞）。廣州城建學(xué)院2、石灰的熟化與硬化（一)石灰的熟化1.石灰的熟化：生石灰（氧化鈣）與水發(fā)生作用生產(chǎn)熟石灰（氫氧化鈣）的過(guò)程。石灰的熟化特點(diǎn):（1）放熱；（2）體積增大2.石灰的熟化的兩種方式（加水量不同）：（1）石灰膏：石灰+大量的水石灰乳石灰（2）熟石灰：石灰淋水（60%-80%）石灰沉淀廣州城建學(xué)院2、石灰的熟化與硬化石灰膏的陳伏：生石灰在加水在儲(chǔ)灰池中存放兩周以上陳伏目的:為了消除過(guò)火石灰的危害。（二）石灰的硬化第一步：干燥硬化——?dú)溲趸}析晶

(析晶)第二步：碳化硬化——碳化生成碳酸鈣

(蒸發(fā))廣州城建學(xué)院3、石灰的技術(shù)要求（一）建筑生石灰的技術(shù)要求1、有效氧化鈣和氧化鎂含量2、未消化殘?jiān)浚辞坊鹗?、過(guò)火石灰及雜質(zhì)的含量）3、二氧化碳含量（即欠火石灰含量）4、產(chǎn)漿量（1kg生石灰生成石灰膏的升數(shù)L)(二）建筑生石灰粉的技術(shù)要求1、有效氧化鈣和氧化鎂含量2、二氧化碳含量3、細(xì)度（0.9mm篩，0.125mm篩）（三）建筑熟石灰粉的技術(shù)要求1、有效氧化鈣和氧化鎂的含量2、細(xì)度廣州城建學(xué)院2、石灰的品種（1）塊狀生石灰---CaO（2）生石灰粉---CaO（3）熟（消）石灰粉---Ca(OH)2（4）石灰漿（膏）---Ca(OH)2廣州城建學(xué)院塊狀生石灰廣州城建學(xué)院生石灰粉廣州城建學(xué)院熟（消）石灰粉廣州城建學(xué)院石灰漿廣州城建學(xué)院3、石灰的性能特點(diǎn)（1）保水性，可塑性好生石灰熟化為石灰漿時(shí)，能自動(dòng)形成顆粒極細(xì)的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附一層厚的水膜。因此用石灰調(diào)成的石灰砂漿其突出的優(yōu)點(diǎn)是具有良好可塑性。在水泥砂漿中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。廣州城建學(xué)院（2）硬化慢、強(qiáng)度低

從石灰漿體的硬化過(guò)程可以看出，由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化甚為緩慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于碳化作用的深入，也不利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)，因此，石灰是硬化緩慢的材料，硬化后的強(qiáng)度也不高。如1：3石灰砂漿28天抗壓強(qiáng)度僅為0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基礎(chǔ)。

廣州城建學(xué)院（3）硬化時(shí)體積收縮大石灰在硬化過(guò)程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起顯著的收縮，所以除調(diào)成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨(dú)使用。常在其中摻入砂、紙筋等以減少收縮和節(jié)約石灰。

廣州城建學(xué)院（4）耐水性差

氫氧化鈣易溶于水，如果長(zhǎng)期受潮或被水浸泡，會(huì)使已硬化的石灰潰散。若石灰漿體在完全硬化之前就處于潮濕的環(huán)境中，石灰中的水分不能蒸發(fā)出去，其硬化就會(huì)被阻止，所以石灰不易在潮濕的環(huán)境中應(yīng)用。

廣州城建學(xué)院（5）可與活性SIO2、活性AL2O3反應(yīng)可與活性SIO2、活性AL2O3反應(yīng)，生成具有水硬性的物質(zhì)，若用蒸汽或蒸壓養(yǎng)護(hù)，可與晶體SIO2反應(yīng)，生成具有水硬性物質(zhì)。廣州城建學(xué)院4、石灰的應(yīng)用1）．配制石灰乳涂料將熱化好的消石灰加入水稀釋，直接用于室內(nèi)墻壁和天棚的涂料?！尤敫鞣N耐堿顏料，可變成彩色涂料?！尤朊鞯\，氯化鈣，聚乙烯醇等減少涂層粉化。廣州城建學(xué)院石灰乳涂料

廣州城建學(xué)院2）．配制石灰砂漿與混合砂漿①石灰膏+砂+水+拌制，既可用作砌筑砂漿又可用作抹面。②石灰膏+纖維+水拌制，多用于抹面。廣州城建學(xué)院3）．配制石灰土和三合土石灰土（石灰+粘土）和三合土（石灰+粘土+砂堿炸渣等填料），多用于加固地面、密實(shí)地面，穩(wěn)定地基。

在夯實(shí)或壓實(shí)下，灰土和三合土的密實(shí)度增加可與粘土中的少量活性SIO2和活性AL2O3反應(yīng)生成水硬性物質(zhì)，從而提高了密實(shí)程度和強(qiáng)度。耐水性也得到了改善。廣州城建學(xué)院4）．配制硅酸鹽制品將石灰與硅質(zhì)材料磨細(xì)后，一起加壓成型，再經(jīng)過(guò)蒸汽養(yǎng)護(hù)，生成以水化硅酸鈣為主要產(chǎn)物的砼。反應(yīng)式如下：Ca(OH)2+SiO2+H2O→CaO·SiO2·H2O硅酸鹽砼制品有：灰砂磚、灰砂構(gòu)件、加氣砼砌塊等。以硅質(zhì)材料和鈣質(zhì)材料為主要原料摻加發(fā)氣劑，經(jīng)加水?dāng)嚵希苫瘜W(xué)反應(yīng)形成空隙，經(jīng)澆注成型、預(yù)養(yǎng)切割、蒸汽養(yǎng)護(hù)等工藝過(guò)程制成的多孔硅酸鹽砌塊稱為加氣砼砌塊，5）配制無(wú)熟料水泥：礦渣+石灰——磨細(xì)廣州城建學(xué)院灰砂磚廣州城建學(xué)院加氣砼砌塊廣州城建學(xué)院二、石膏我國(guó)的石膏資源極其豐富，分布很廣。有自然界存在的天然二水石膏(CaSO4·2H2O，又稱軟石膏或生石膏)、天然無(wú)水石膏(CaSO4，又稱硬石膏)和各種工業(yè)副產(chǎn)品或廢料——化學(xué)石膏。石膏膠凝材料的生產(chǎn)，通常是用天然二水石膏經(jīng)加熱煅燒、脫水、磨細(xì)而成。

廣州城建學(xué)院石膏和石灰廣州城建學(xué)院天然二水石膏（CaSO4·2H2O）廣州城建學(xué)院天然無(wú)水石膏（CaSO4）廣州城建學(xué)院1.建筑石膏原材料：天然二水石膏（)煅燒完后，需要磨細(xì)，這才稱之為建筑石膏。（一）、石膏的生產(chǎn)（了解）β型半水石膏廣州城建學(xué)院（二）、建筑石膏的凝結(jié)與硬化

建筑石膏的水化建筑石膏的凝結(jié)與硬化凝結(jié)與硬化過(guò)程：二水石膏、半石膏在水中的溶解度不同。（水量要比比例稍微大一些，這樣可使之有可塑性）廣州城建學(xué)院（三）、建筑石膏的技術(shù)要求主要有強(qiáng)度、細(xì)度和凝結(jié)時(shí)間要求。按照強(qiáng)度、細(xì)度和凝結(jié)時(shí)間劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。各等級(jí)建筑石膏的初凝時(shí)間不得小于6min，終凝時(shí)間不得大于30min。從加水開始攪拌一直到漿體剛開始失去可塑性的過(guò)程稱為漿體的初凝，對(duì)應(yīng)時(shí)間為初凝時(shí)間；從加水開始拌和一直到漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的過(guò)程稱為漿體的硬化，對(duì)應(yīng)的時(shí)間稱為終凝時(shí)間。廣州城建學(xué)院高強(qiáng)石膏（半水石膏）廣州城建學(xué)院建筑石膏廣州城建學(xué)院(四)、建筑石膏的性能特點(diǎn)凝結(jié)硬化快，使用時(shí)必須加緩凝劑；凝結(jié)硬化時(shí)體積微膨脹（區(qū)別于其他膠凝材料，成型豐滿，不需要加其他試劑，可單獨(dú)使用）孔隙率大，體積密度小，強(qiáng)度較低；保溫性和吸濕性好，具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性，吸聲性也很好；防火性能良好，但耐火性較差；耐水性、抗?jié)B性、抗凍性差（不適合用于室外）。廣州城建學(xué)院(五）、建筑石膏的應(yīng)用石膏砂漿：建筑石膏加水、沙子拌和成石膏砂漿石膏板（主要）：紙面石膏板、石膏纖維板、石膏空心板等藝術(shù)裝飾石膏制品

室內(nèi)抹灰和粉刷:加水拌和，適當(dāng)加一些緩凝劑廣州城建學(xué)院粉刷石膏廣州城建學(xué)院廣州城建學(xué)院廣州城建學(xué)院角花廣州城建學(xué)院浮雕藝術(shù)廣州城建學(xué)院三、水玻璃什么是水玻璃？堿金屬硅酸鹽的水溶液：

R2O·nSiO2+H2O其中R=Na＋、K＋n為水玻璃的模數(shù)水玻璃的模數(shù)和濃度對(duì)水玻璃的模數(shù)影響：

水玻璃的n值越大，則水玻璃的：粘度越大（不利于施工），粘結(jié)力越高，強(qiáng)度及耐酸性越高（二氧化硅含量高），耐熱性越高，越難溶于水中。

同一模數(shù)的水玻璃，其濃度（或密度）增加，則粘度增大，粘結(jié)力與強(qiáng)度及耐酸性、耐熱性均提高，但太大時(shí)則不利于施工。廣州城建學(xué)院

水玻璃的制備方法：

濕法：R2O＋nSiO2+H2O=水玻璃

干法：R2O＋nSiO2=R2O·nSiO2

R2O·nSiO2+H2O=水玻璃（二）、水玻璃的硬化

1、硬化速度慢2、加硬化劑：氟硅酸鈉廣州城建學(xué)院固體水玻璃廣州城建學(xué)院水玻璃溶液廣州城建學(xué)院1、水玻璃的特性粘結(jié)性能較好耐熱性好、不燃燒較好的耐酸性能耐水性和耐堿性差廣州城建學(xué)院2、水玻璃的應(yīng)用1.涂刷或浸漬材料。2.配制耐熱砂漿和耐熱混凝土。3.配制耐酸砂漿和耐酸混凝土。4.配制水玻璃礦渣砂漿。5．配制保溫絕熱材料。6．加固土壤。7．配制防水劑廣州城建學(xué)院粘土磚廣州城建學(xué)院耐熱砂漿廣州城建學(xué)院高爐外殼廣州城建學(xué)院儲(chǔ)酸槽廣州城建學(xué)院四、菱苦土（一）組成：菱苦土是一種白色或淺黃色的粉末，其主要成分是氧化鎂（MgO），又稱鎂質(zhì)膠凝材料或氯氧鎂水泥，菱苦土作為膠凝材料與石灰的原理不同，石灰的最終反應(yīng)化學(xué)原理是Ca(OH)2→CaCO3生成物要求是CaCO3,而菱苦土的反應(yīng)生成物是Mg(OH)2。（二）凝結(jié)與硬化：凝結(jié)與硬化的速度慢，常加水溶液拌制。廣州城建學(xué)院廣州城建學(xué)院廣州城建學(xué)院1、菱苦土原料（一）菱鎂礦（二）白云巖（三）蛇紋巖廣州城建學(xué)院菱鎂礦廣州城建學(xué)院白云巖廣州城建學(xué)院蛇紋巖廣州城建學(xué)院2、菱苦土的性能特點(diǎn)強(qiáng)度高吸濕性強(qiáng)耐水性差廣州城建學(xué)院3、菱苦土的應(yīng)用菱苦土硬化后與植物纖維的粘結(jié)性很好，且堿性較弱，對(duì)植物纖維腐蝕性也小，可以用做：（1）制作構(gòu)件。常將菱苦土與木纖維，如木屑、刨花、蘆葦、竹筋等制成一些板材及其他構(gòu)件。這些板材及構(gòu)件包括：刨花板、人造大理石、隔熱材料等。廣州城建學(xué)院（2）制作菱苦土木屑地面，此時(shí)可以再加入石棉、硅藻土、石英和顏料等。特點(diǎn)是強(qiáng)度較高，彈性好，不起灰，，放火、碰撞不起火花，但不常用于潮濕環(huán)境。（3）加入氣泡或泡沫后，制成保溫隔熱材料。（4）耐水性處理好的話，還可以用于浴缸等生活用具。廣州城建學(xué)院菱苦土木屑地面廣州城建學(xué)院菱苦土平瓦廣州城建學(xué)院菱苦土波瓦廣州城建學(xué)院菱苦土脊瓦廣州城建學(xué)院菱苦土復(fù)合板廣州城建學(xué)院小結(jié)1、根據(jù)膠凝材料的硬化條件分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料2、通過(guò)對(duì)建筑石膏的凝結(jié)硬化過(guò)程的學(xué)習(xí)，初步建立膠凝材料“凝結(jié)硬化”的概念。石膏的多孔性及晶體組成使得石膏制品具有輕質(zhì)、保溫、吸聲、防火、調(diào)溫。、調(diào)濕的性質(zhì)，但是同時(shí)也導(dǎo)致它的強(qiáng)度較低?？箖鲂?、抗?jié)B性及耐水性差。石膏在硬化時(shí)體積為膨脹，以及潔白的顏色，細(xì)膩的質(zhì)地使石膏稱為一種良好的室內(nèi)用裝飾材料。廣州城建學(xué)院3、石灰在消解過(guò)程中有大量熱放出及體積膨脹。欠火石灰、過(guò)火石灰都會(huì)給石灰的使用帶來(lái)不利。尤其是過(guò)火石灰，因?yàn)樗徛跐{體硬化、形成一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度后才開始水化，較大的膨脹會(huì)是已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)遭到破壞，所以石灰在使用前必須經(jīng)過(guò)“陳伏”。石灰的硬化過(guò)程很慢，是干燥、結(jié)晶和碳化的綜合過(guò)程。石灰在凝結(jié)硬化過(guò)程中收縮大，強(qiáng)度低，不耐水，但保水性好與可塑性好，且可與活性SIO2、活性AL2O3反應(yīng)，拌制石灰土和三合土，做道路的墊層或建筑物的基礎(chǔ)。廣州城建學(xué)院4、水玻璃模數(shù)和水玻璃的濃度大小決定了水玻璃的凝結(jié)硬化性質(zhì)。水玻璃模數(shù)值大或濃度大，則水玻璃的粘度大，粘結(jié)力、強(qiáng)度和耐酸耐堿耐熱性能均強(qiáng)。因水玻璃在空氣中硬化慢，常加硬化劑氟硅酸鈉來(lái)加速其凝結(jié)硬化。水玻璃硬化具有粘結(jié)力強(qiáng)，耐酸、耐高溫的特點(diǎn)，但耐堿性和耐水性差，水玻璃是耐酸防腐工程中常用的膠結(jié)料。5、菱苦土與水拌和后凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低，所以通常用氯化鎂溶液來(lái)調(diào)拌菱苦土。這樣可使菱苦土凝結(jié)硬化快、強(qiáng)度高。但制品易吸潮返鹵，表面返鹽酸，易變性翹曲，耐酸性差。廣州城建學(xué)院練習(xí)題1、選擇填空題1.在建筑上常用的建筑石膏是（）A、二水石膏B、型半水石膏C、型半水石膏

D、無(wú)水石膏2.高強(qiáng)石膏是（）A、二水石膏B、型半水石膏C、型半水石膏D、無(wú)水石膏3、石灰土（灰土）的組成（）A、生石灰和粘土B、消石灰粉（熟石灰）和粘土C、生石灰和爐渣D、消石灰粉（熟石灰）和爐渣4、水玻璃硬化后的主要特