建筑材料7學(xué)習(xí)情境七

學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料建筑材料學(xué)習(xí)單元1選用建筑石膏的技術(shù)要求學(xué)習(xí)單元2選用石灰的技術(shù)要求學(xué)習(xí)單元3選用水玻璃的技術(shù)要求學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料學(xué)習(xí)單元1選用建筑石膏的技術(shù)要求

一、石膏的原料與生產(chǎn)生產(chǎn)石膏的原料主要為含硫酸鈣的天然二水石膏(又稱生石膏)或含硫酸鈣的化工副產(chǎn)品和廢渣(如磷石膏、氟石膏、硼石膏等)，化學(xué)式為CaSO4·2HO2，因含兩個結(jié)晶水而得名。又由于其質(zhì)地較軟，也被稱為軟石膏。天然二水石膏在不同的壓力和溫度下煅燒，可以得到結(jié)構(gòu)和性質(zhì)均不相同的石膏產(chǎn)品。

（一）建筑石膏建筑石膏是將二水石膏(生石膏)加熱至107℃～170℃時，部分結(jié)晶水脫出后得到半水石膏(熟石膏)，再經(jīng)磨細(xì)得到粉狀的建筑中常用的石膏品種，故稱“建筑石膏”。

反應(yīng)式如下：學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

（二）硬石膏繼續(xù)升溫煅燒二水石膏，還可以得到幾類不同的硬石膏(無水石膏)。當(dāng)溫度升至180℃～210℃時，半水石膏繼續(xù)脫水，得到脫水半水石膏。其結(jié)構(gòu)變化不大，仍具有凝結(jié)硬化性質(zhì)。當(dāng)煅燒溫度升至320℃～390℃時，得到可溶性硬石膏。其水化凝結(jié)速度較半水石膏快，但它的需水量大、硬化速度慢、強度低。

（三）高強度石膏將二水石膏置于蒸壓釜中，在127kPa的水蒸氣中(124℃)脫水，則得到晶粒比β型半水石膏粗大、使用時拌合用水量少的半水石膏，稱為α型半水石膏。將此熟石膏磨細(xì)得到的白色粉末稱為高強度石膏。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

二、建筑石膏的水化、凝結(jié)與硬化

（一）建筑石膏的水化建筑石膏與適量的水混合后，起初形成均勻的石膏漿體，但緊接著石膏漿體失去塑性，成為堅硬的固體。主要是建筑石膏加水拌和后，與水發(fā)生水化反應(yīng)，反應(yīng)式為：

（二）建筑石膏的凝結(jié)與硬化隨著水化的不斷進行，生成的二水石膏膠體微粒不斷增多，這些微粒較原來的半水石膏更加細(xì)小，比表面積很大，吸附著很多的水分；同時，漿體中的自由水分由于水化和蒸發(fā)而不斷減少，漿體的稠度不斷增加，膠體微粒間的接近及相互之間不斷增加的范德華力，使?jié){體逐漸失去可塑性，即漿體逐漸產(chǎn)生凝結(jié)。隨著水化的不斷進行，二水石膏膠體微粒凝聚并轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。晶體顆粒逐漸長大，且晶體顆粒學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料間相互搭接、交錯、共生(兩個以上晶粒生長在一起)，產(chǎn)生強度，即漿體逐漸硬化，如下圖所示。建筑石膏凝結(jié)硬化示意圖(a)膠化；(b)結(jié)晶開始；(c)結(jié)晶長大與交錯1—半水石膏；2—二水石膏膠體微粒；3—二水石膏晶體；4—交錯的晶體學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

三、建筑石膏的技術(shù)要求(1)組成。建筑石膏組成中β型半水硫酸鈣的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))應(yīng)不小于60.0%。(2)物理力學(xué)性能。建筑石膏的物理力學(xué)性能應(yīng)符合下表的要求。(3)放射性核素限量。工業(yè)副產(chǎn)建筑石膏的放射性核素限量應(yīng)符合《建筑材料放射性核素限量》(GB6566—2010)的要求。(4)限制成分。工業(yè)副產(chǎn)建筑石膏中限制成分氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鎂(MgO)、五氧化二磷(P2O5)和氟(F)的含量由供需雙方商定。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

四、建筑石膏的性質(zhì)（一）凝結(jié)硬化快（二）孔隙率大（三）凝固時體積微膨脹（四）具有一定的調(diào)溫、調(diào)濕性（五）耐水性、抗凍性差（六）防火性好、耐火性差學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

五、建筑石膏的應(yīng)用石膏是一種用途很廣的工業(yè)和建筑材料，可用于水泥緩凝劑、石膏建筑制品、模型制作等。建筑石膏在建筑工程中可用作室內(nèi)抹灰、粉刷、油漆打底等材料，還可以制造建筑裝飾制品和石膏板。

（一）室內(nèi)抹灰和粉刷

由于建筑石膏的優(yōu)良特性，常被用于室內(nèi)高級抹灰和粉刷。建筑石膏加水、砂及緩凝劑拌和成石膏砂漿，用于室內(nèi)抹灰或作為油漆打底使用。

（二）制造建筑裝飾制品以模型石膏為主要原料，摻加少量纖維增強材料和膠料，加水?dāng)嚢璩墒酀{體，將漿體注入各種各樣的金屬(或玻璃)模具中，就獲得了花樣、形狀不同的石膏裝飾制品，如平板、多孔板、花紋板、浮雕板等。

（三）制作石膏板學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料近年來，隨著框架輕板結(jié)構(gòu)的發(fā)展，石膏板的生產(chǎn)和應(yīng)用也迅速發(fā)展起來。石膏板具有輕質(zhì)、隔熱保溫、吸聲、防火、尺寸穩(wěn)定及施工方便等性能，在建筑中得到廣泛的應(yīng)用，是一種很有發(fā)展前途的新型建筑材料。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料學(xué)習(xí)單元2選用石灰的技術(shù)要求

一、石灰的原料與生產(chǎn)

（一）石灰的原料石灰的原料主要是以碳酸鈣(CaCO3)為主要成分的天然巖石，如石灰?guī)r及白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r等，經(jīng)適當(dāng)煅燒、分解、排出二氧化碳(CO2)而制得的塊狀材料。其主要成分為氧化鈣(CaO)，其次為氧化鎂(MgO)，通常把這種白色輕質(zhì)的塊狀物質(zhì)稱為塊灰；以塊灰為原料經(jīng)粉碎、磨細(xì)制成的生石灰，稱為磨細(xì)生石灰粉或建筑生石灰粉。

（二）石灰的生產(chǎn)石灰?guī)r煅燒即成生石灰。煅燒時，石灰?guī)r中碳酸鈣和少量碳酸鎂分解，生成氧化鈣、氧化鎂和二氧化碳?xì)怏w。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料CaCO3CaO+CO2↑ MgCO3MgO+CO2↑ 碳酸鈣煅燒溫度達到900℃時，分解速度開始加快。但在實際生產(chǎn)中，由于石灰石致密程度、雜質(zhì)含量及塊度大小不同，并考慮到煅燒中的熱損失，實際的煅燒溫度為1000℃～1200℃或者更高。當(dāng)煅燒溫度達到700℃時，石灰?guī)r中的次要成分碳酸鎂開始分解為氧化鎂。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

二、石灰的熟化與硬化

(一)石灰的熟化石灰的熟化是指生石灰(CaO)與水發(fā)生作用生成熟石灰［Ca(OH)2］的過程。其反應(yīng)式如下：

(二)石灰的硬化石灰漿體的硬化過程包括干燥硬化、結(jié)晶硬化和碳化硬化。1.干燥硬化石灰漿體在干燥過程中，毛細(xì)孔隙失水，漿體中大量水分向外蒸發(fā)，或為附著基面吸收，使?jié){體中形成大量彼此相通的孔隙網(wǎng)，尚留于孔隙內(nèi)的自由水，由于水的表面張力，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使石灰粒子更加緊密，因而獲得強度，同時也產(chǎn)生明顯的體積收縮。漿體進一步干燥時，這種作用也隨之加強。但這種由于干燥獲得學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料的強度類似于黏土干燥后的強度，其強度值不高，而且再遇到水時，其強度又會喪失。2.結(jié)晶硬化石灰漿體中高度分散的膠體粒子，為粒子間的擴散水層所隔開。當(dāng)水分逐漸減少時，擴散水層逐漸減薄，因而膠體粒子在分子力的作用下互相黏結(jié)，形成凝聚結(jié)構(gòu)的空間網(wǎng)，從而獲得強度。存在水分的情況下，由于氫氧化鈣能溶解于水，故膠體凝聚結(jié)構(gòu)逐漸通過由膠體逐漸變?yōu)榫w的過程，轉(zhuǎn)變?yōu)檩^粗晶粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，從而使強度提高。但是，由于這種結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的接觸點溶解度較高，故再遇到水時會引起強度降低。3.碳化硬化氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣晶體的過程稱為碳化。反應(yīng)式如下：學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

三、石灰的技術(shù)要求（一）建筑生石灰的技術(shù)要求建筑生石灰按化學(xué)成分分為鈣質(zhì)生石灰(氧化鎂含量小于等于5％)和鎂質(zhì)生石灰(氧化鎂含量大于5％)。建筑生石灰的技術(shù)要求包括有效氧化鈣和有效氧化鎂含量、未消化殘渣含量(即欠火石灰、過火石灰及雜質(zhì)的含量)、二氧化碳含量(欠火石灰含量)及產(chǎn)漿量(指1kg生石灰制得石灰膏的體積數(shù))，并由此劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。

（二）建筑生石灰粉的技術(shù)要求建筑生石灰粉按化學(xué)成分可分為鈣質(zhì)生石灰粉和鎂質(zhì)生石灰粉。鈣質(zhì)生石灰粉氧化鎂含量小于等于5％；鎂質(zhì)生石灰粉氧化鎂含量大于5％。建筑生石灰粉的技術(shù)要求包括有效氧化鈣和有效氧化鎂含量、二氧化碳含量及細(xì)度，并由此劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

（三）建筑消石灰粉的技術(shù)要求建筑消石灰(熟石灰)粉按氧化鎂含量分為鈣質(zhì)消石灰粉、鎂質(zhì)消石灰粉和白云石消石灰粉等，其分類界限見下表。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

四、石灰的性質(zhì)石灰與其他膠凝材料相比具有以下特性：

（一）良好的保水性與可塑性石灰加水拌和后，具有較強的保水性(即材料保持水分不泌出的能力)。這是由于生石灰熟化為石灰漿時，氫氧化鈣粒子呈膠體分散狀態(tài)。熟化生成的氫氧化鈣顆粒極其細(xì)小，比表面積(材料的總表面積與其質(zhì)量的比值)很大，使氫氧化鈣顆粒表面吸附有一層較厚的水膜，即石灰的保水性好。由于顆粒間的水膜較厚，顆粒間的滑移較易進行，即可塑性好。

（二）凝結(jié)硬化慢、強度低由于空氣中的CO2含量低，而且碳化后形成的碳酸鈣硬殼阻止CO2向內(nèi)部滲透，阻止水分向外蒸發(fā)，石灰的凝結(jié)硬化很慢，且硬化后的強度很低。如1∶3的石灰砂漿，28d時的抗壓強度僅為0.2～0.5MPa。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

（三）耐水性差若石灰漿體尚未硬化，則在潮濕環(huán)境中不會產(chǎn)生凝結(jié)硬化。硬化后的石灰漿體的主要成分為Ca(OH)，僅有少量的CaCO。由于Ca(OH)可微溶于水，所以石灰的耐水性很差。

（四）吸濕性強生石灰是傳統(tǒng)的干燥劑，其吸濕性強、保水性佳。

（五）體積干燥收縮大石灰漿體中氫氧化鈣顆粒吸附的大量水分，在石灰漿體凝結(jié)硬化過程中不斷蒸發(fā)，由于毛細(xì)管失水收縮，而使石灰漿體產(chǎn)生很大的收縮而開裂。因此，石灰除粉刷外不宜單獨使用，常摻入砂子、麻刀、紙筋等。

（六）化學(xué)穩(wěn)定性較差由于石灰是堿性材料，與酸性物質(zhì)接觸時，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新物質(zhì)。而石灰及含石灰的材料長期處于潮濕空氣中，容易與二氧化碳作用生成碳酸鈣。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

五、石灰的應(yīng)用建筑石灰的應(yīng)用，主要有三個方面：一是工程現(xiàn)場直接使用，如配制石灰土和石灰砂漿等；二是生產(chǎn)石灰碳化制品和硅酸鹽制品的主要原料；三是作為某些保溫材料、無熟料水泥的重要組成材料。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料學(xué)習(xí)單元3選用水玻璃的技術(shù)要求

一、水玻璃的組成二氧化硅(SiO2)與氧化鈉(Na2O)的摩爾數(shù)的比值n，稱為水玻璃的模數(shù)。水玻璃的模數(shù)越高，越難溶于水，水玻璃的密度和黏度越大、硬化速度越快，硬化后的黏結(jié)力與強度、耐熱性與耐酸性越高，建筑中常用的水玻璃模數(shù)為2.6～3.0。水玻璃的濃度越高，則水玻璃的密度和黏度越大、硬化速度越快，硬化后的黏結(jié)力與強度、耐熱性與耐酸性越高。但水玻璃的濃度太高，則黏度太大而不利于施工操作，難以保證施工質(zhì)量。水玻璃的濃度一般用密度來表示。常用水玻璃的密度為1.3～1.5g/cm3。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

二、水玻璃的硬化水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝膠，并逐漸干燥脫水成為二氧化硅而硬化。其反應(yīng)式為：硅膠(nSiO2·mH2O)脫水析出固態(tài)的SiO2。但這種反應(yīng)很緩慢，所以水玻璃在自然條件下凝結(jié)與硬化速度也緩慢。學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料

三、水玻璃的性質(zhì)水玻璃硬化后具有以下特性：

（一）黏結(jié)力強、強度較高水玻璃硬化后具有較高的黏結(jié)強度、抗拉強度和抗壓強度。水玻璃硬化后的強度與水玻璃模數(shù)、相對密度、固化劑用量及細(xì)度，以及填料、砂和石的用量及配合比等因素有關(guān)，同時還與配制、養(yǎng)護、酸化處理等施工質(zhì)量有關(guān)。

（二）耐酸性與耐熱性好由于水玻璃硬化后的主要成分為二氧化硅，其可以抵抗除氫氟酸、過熱磷酸以外的幾乎所有的無機酸和有機酸。水玻璃類材料不耐堿性介質(zhì)的侵蝕。硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強度下降不大?？捎糜谂渲扑Ａ蜔峄炷?、耐熱砂漿、耐熱膠泥。

學(xué)習(xí)情境七選用氣硬性膠凝材料（三）耐堿性和耐水性差水玻璃在加入氟硅酸鈉后仍不能完