第四講 氣硬性膠凝材料

氣硬性膠凝材料膠凝材料（結(jié)合料）

——經(jīng)物理、化學(xué)作用，能將散粒狀或塊狀材料粘結(jié)為整體的材料1無(wú)機(jī)膠凝材料（以無(wú)機(jī)化合物為基本成分）有機(jī)膠凝材料（天然的或合成的有機(jī)高分子化合物為基本成分）（瀝青、樹脂）

按凝結(jié)硬化條件分類

氣硬性膠凝材料——只在空氣中硬化

（石灰、石膏）

水硬性膠凝材料——空氣、水中皆可硬化（水泥）

膠凝材料分類:2石灰一、石灰的生產(chǎn)

1.原料

——以CaCO3為主要成分的巖石(石灰石、白堊等)

富含CaCO3

部分MgCO33

2.煅燒塊狀生石灰的特點(diǎn)：

CaO質(zhì)量幾乎下降一半,但體積縮小很少,故優(yōu)質(zhì)生石灰應(yīng)為白色疏松結(jié)構(gòu)。欠火石灰：溫度過(guò)低/時(shí)間不夠/石灰石不能充分燒透,存在硬心過(guò)火石灰：溫度過(guò)高/時(shí)間過(guò)長(zhǎng)/顏色深（褐、黑）塊狀生石灰過(guò)火石灰可以使用，但應(yīng)陳伏半個(gè)月注意4石灰石塊狀生石灰熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅燒加適量水熟化磨細(xì)加過(guò)量水進(jìn)行陳伏加水稀釋3.常用建筑石灰的產(chǎn)品生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳5

二、石灰的熟化與硬化

1.石灰的熟化（消化）

CaO+H2O——Ca(OH)2+Q（64.9KJ）注意：

消解安全措施：分層消解6

2.硬化

1）干燥結(jié)晶硬化：水分蒸發(fā)，氫氧化鈣過(guò)飽和析晶——結(jié)晶強(qiáng)度產(chǎn)生2種強(qiáng)度2）碳化：

Ca（OH）2＋CO2＋H2O——CaCO3

碳化強(qiáng)度水分蒸發(fā)，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，壓密石灰粒子——附加強(qiáng)度提供表面強(qiáng)度和后期強(qiáng)度7石灰的生產(chǎn)、消解、硬化小結(jié)過(guò)火石灰存在,陳伏半個(gè)月左右

——常見實(shí)例：陳伏時(shí)間不夠，引起房屋抹面層凸起開裂消解為石灰膏/乳的作用

——水層隔絕空氣，避免發(fā)生碳化消解安全

——分層消解，熱量較快散釋8三、石灰的技術(shù)要求

根據(jù)我國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T479-92《建筑生石灰》與JC/T480-92《建筑生石灰粉》、JC/T481-92《建筑消石灰粉》的規(guī)定，按照技術(shù)指標(biāo)分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個(gè)等級(jí)。

建筑工程中所使用的石灰通常分為三個(gè)品種：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。

橋涵用石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足建筑石灰的技術(shù)要求。

路面基層用石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足JTJ034-2000《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》要求。9表4.1生石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

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/%≮908580858075

C02含量/%≯

5796810未消化殘?jiān)浚?mm圓孔篩余）/%≯5101551015產(chǎn)漿量/L·kg-1≮

2.82.32.02.82.32.010表4.2生石灰粉的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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/%≮858075807570

C02含量/%≯

791181012細(xì)度0.90mm篩篩余/%≯0.20.51.50.20.51.50.125mm篩篩余/%≯7.012.018.07.012.018.011表4.3消石灰粉的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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/%≮706560656055656055游離水/%0.4～２體積安定性合格合格—合格合格—合格合格—細(xì)度0.90mm篩篩余/%≯000.5000.5000.50.125mm篩篩余%≯31015310153101512表4.4路面基層用石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰鈣質(zhì)消石灰鎂質(zhì)消石灰等級(jí)ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢCaO+MgO含量/%≮858075807570656055605550未消化殘?jiān)?5mm圓孔篩余/%≯71117101420含水量/%≯444444細(xì)度0.71mm篩篩余/%≯—11—110.125mm篩篩余%≯1320—1320—MgO含量/%≤5＞5≤4＞413四、石灰的主要技術(shù)特性1.良好的可塑性與保水性顆粒非常小，近1um5.耐水性差2.

生石灰水化時(shí)水化熱大，體積增大1.5倍以上3.凝結(jié)硬化緩慢碳化過(guò)程非常緩慢4.硬化后強(qiáng)度低14五、石灰的應(yīng)用三合土用作鋪筑步道磚的墊層三合土樁灰土樁（1）制作石灰乳涂料（2）配制砂漿（3）拌制石灰土和石灰三合土（4）生產(chǎn)硅酸鹽制品15石膏石膏是以硫酸鈣為主要成分，建筑中常用：建筑石膏、高強(qiáng)石膏、無(wú)水石膏水泥16一、石膏的分類及生產(chǎn)：天然二水石膏

（CaSO4·2H2O）礦石是生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要原料

化工石膏是指一些含有CaSO4·2H2O與CaSO4混合物的化工副產(chǎn)品及廢渣，也可作為生產(chǎn)石膏的原料

天然無(wú)水石膏（CaSO4）結(jié)晶緊密，結(jié)構(gòu)比天然二水石膏致密，質(zhì)地較硬，難溶于水，

原材料17天然二水石膏煅燒反應(yīng)式：（1）建筑石膏（2）高強(qiáng)石膏在過(guò)飽和蒸汽條件下生產(chǎn)，可獲得晶粒較粗、較致密的半水石膏，調(diào)制成漿體時(shí)需水量較小，α與β型石膏標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量差異近兩倍，所以α-型強(qiáng)度較高。

181.建筑石膏的水化特點(diǎn)：極快,全過(guò)程約7～12min。2.建筑石膏的凝結(jié)硬化

自由水水化和蒸發(fā)，石膏漿體可塑性減小，漿體變稠——凝結(jié)晶體逐漸長(zhǎng)大，漿體產(chǎn)生強(qiáng)度，直到干燥——硬化二、建筑石膏水化硬化19石膏凝結(jié)硬化示意圖

（1）二水石膏的溶解度約為半水石膏溶解度的1/5左右。（2）硬化過(guò)程中，水參與反應(yīng)并不斷蒸發(fā)。20石膏的SEM照片21三、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)與應(yīng)用（一）

技術(shù)指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度≥2.52.11.8抗壓強(qiáng)度≤4.93.92.9細(xì)度0.2mm方孔篩篩余(%)≤5.O10.O15.O凝結(jié)時(shí)間(min)初凝時(shí)間≥6終凝時(shí)間≤30建筑石膏技術(shù)要求

(引自

GB9776-88)22三、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)與應(yīng)用（二）白色粉末,密度約為

2.60∽2.75g/cm3,堆積密度約為

800∽100Okg/m3

凝結(jié)時(shí)間快：為便于使用,需降低其凝結(jié)速度,可加入緩凝劑。常用的緩凝劑有聚乙烯醇、骨膠等。

體積微膨脹：(膨脹量約

1%)

便于模型澆注

制品的孔隙率大,導(dǎo)熱系數(shù)小

吸聲性強(qiáng)

吸濕性大,可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度。

有一定的抗火性23三、建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)與應(yīng)用（三）紙面石膏板建筑石膏作為主要原料，摻入適量輕集料、纖維增強(qiáng)材料和外加劑構(gòu)成芯材，并與護(hù)面紙板牢固地粘結(jié)在一起的建筑板材。

（1）制備粉刷石膏（2）建筑石膏制品24紙面石膏板25裝飾石膏板26吸聲用穿孔石膏板27石膏藝術(shù)制品

28石膏線29石膏線模具30石膏板3132石膏板吊頂33儲(chǔ)運(yùn)運(yùn)輸及貯存時(shí)應(yīng)注意防潮,一般貯存3個(gè)月后,強(qiáng)度將降低

30%左右。所以貯存期超過(guò)3個(gè)月應(yīng)重新進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn),以確定其等級(jí)。

石膏粉吸潮結(jié)粒

34水玻璃俗稱泡花堿，一種可溶于水的硅酸鹽。

建筑常用的為：硅酸鈉(Na2O·nSiO2)

品質(zhì)較好的硅酸鉀(K2O·nSiO2)溶液水玻璃是一種具有膠體特征，又具有溶液特征的膠體溶液。n－稱為水玻璃的模數(shù)，隨n其密度和黏度越大，硬化速度越快，硬化后的黏結(jié)力與強(qiáng)度、耐熱性與耐酸性就越高但越難溶于水。建筑上通常用模數(shù)2.6～3.0、1.3～1.5g/cm3

。

水玻璃35水玻璃的硬化：Na2O·nSiO2+CO2+mH2O＝nSiO2·mH2O+Na2CO3

由于空氣中二氧化碳的濃度較低水化緩慢，一般用促凝劑硅氟酸鈉(Na2SiF6)2[Na20·nSi02]+Na2SiF6+mH20===6NaF+(2n+1)Si02·mH2036水玻璃的應(yīng)用A.涂刷材料表面B.加固土壤C.配制速凝防水劑、防腐膠泥、防腐砂漿D.修補(bǔ)磚墻裂縫但不能用于石膏制品水玻璃的技術(shù)性質(zhì)：黏結(jié)力強(qiáng)；耐酸性好；耐熱性好37把水玻璃涂在粘土磚表面，可以提高抗風(fēng)化能力；但涂在石膏制品表面則會(huì)使石膏制品破壞，請(qǐng)討論其原因。

水玻璃浸入粘土磚表面，可使材料更致密，提高風(fēng)化能力；但浸入石膏制品，水玻璃與石膏反應(yīng)