第三章无机胶凝材料

1、土木工程材料第三章第三章 无机胶凝材料无机胶凝材料学习指导v（1 1）理解气硬性胶凝材料及水硬性胶凝材料两个）理解气硬性胶凝材料及水硬性胶凝材料两个基本概念。基本概念。（2 2）掌握石膏、石灰及水玻璃等气硬性胶凝材料）掌握石膏、石灰及水玻璃等气硬性胶凝材料的硬化机理性质及使用要点，熟悉其主要用途。的硬化机理性质及使用要点，熟悉其主要用途。（3 3）熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解其硬化机）熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解其硬化机理，熟练掌握硅酸盐水泥等几种通用水泥的性能特理，熟练掌握硅酸盐水泥等几种通用水泥的性能特点，相应的检测方法及选用原则。点，相应的检测方法及选用原则。（4 4）与硅酸盐水泥性

2、能特点对照，了解特性水泥）与硅酸盐水泥性能特点对照，了解特性水泥和专用水泥的主要性能及使用特点。和专用水泥的主要性能及使用特点。（5 5）一般性了解其它无机胶凝材料。）一般性了解其它无机胶凝材料。v凡能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固凡能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。械强度的物质，统称为胶凝材料。 v只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。v不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬

3、化、不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为水保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为水硬性无机胶凝材料。硬性无机胶凝材料。土木工程中常用的气硬性无机胶凝土木工程中常用的气硬性无机胶凝材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻璃。璃。第一节第一节 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料石灰石灰一）一）石灰的生产石灰的生产: 天然碳酸岩类岩石天然碳酸岩类岩石（石（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分CaCOCaCO3 3分解为以分解为以CaOCaO为主要成分的生石灰，其化学反应为主要成分的生石灰，其化学反应

4、可表示如下：可表示如下：29003COCaOCaCOC 生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰欠火石灰”。第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为灰称为“过火石灰过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻。过

5、火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。 将煅烧成的块状生石灰经过不同加工，还可将煅烧成的块状生石灰经过不同加工，还可得到石灰的另外三种产品：得到石灰的另外三种产品： 生石灰粉：由块状生石灰磨细生成。生石灰粉：由块状生石灰磨细生成。消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2,Ca(OH)2,称为消石灰称为消石灰粉。粉

6、。石灰膏：将块状生石灰用过量水石灰膏：将块状生石灰用过量水( (约为生石约为生石灰体积的灰体积的3 34 4倍倍) )消化，或将消石灰粉和水拌消化，或将消石灰粉和水拌合，所得的一定稠度的膏状物，主要成份为合，所得的一定稠度的膏状物，主要成份为Ca(OH)2Ca(OH)2和水。和水。石灰石块状生石灰熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅烧加适量水熟化磨细加过量水进行陈伏加水稀释二）二）. .石灰的熟化和石灰的熟化和“陈伏陈伏” 工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰使之消解为消（熟）石灰氢氧化钙，这氢氧化钙，这个过程称为石灰的个过程称为石灰的“消化

7、消化”，又称，又称“熟熟化化”：molKJOHCaOHCaO/85.64)(22为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏陈伏”。“陈伏陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水期间，石灰浆表面应保有一层水分，分，与空气隔绝，以免碳化。与空气隔绝，以免碳化。v石灰的熟化过程会放出大量的热，熟化时体石灰的熟化过程会放出大量的热，熟化时体积增大积增大1 12.52.5倍。倍。当当547547上，反应向左进行，上，反应向左进行，同时其水蒸气分解压力可达同时其水蒸气分

8、解压力可达0.1MPa0.1MPa，为使石，为使石灰消化过程顺利进行，所以要加人大量的水，灰消化过程顺利进行，所以要加人大量的水，并不断搅拌散热，控制温度不致过高。并不断搅拌散热，控制温度不致过高。 v当石灰块太大时，表面生成的水化产物氢氧当石灰块太大时，表面生成的水化产物氢氧化钙层厚，易阻碍水分进入，故此时消解需化钙层厚，易阻碍水分进入，故此时消解需强烈搅拌。强烈搅拌。 v石灰的熟化通常有两种方式，即人工法和机石灰的熟化通常有两种方式，即人工法和机械法。械法。 v考虑到充分水化石灰，实际加水量要大于理考虑到充分水化石灰，实际加水量要大于理论加水量。论加水量。 三）三）. . 石灰的硬化石灰的

9、硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：进行的过程来完成的：（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。并伴随体积收缩。从饱和溶液中结晶。并伴随体积收缩。（）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳（）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：碳碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用

10、不能在没有水分的全干状态下进行。分的全干状态下进行。OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(碳化OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(碳化OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(碳化请观察图中请观察图中A A、B B两种已经硬化的石灰砂浆产生两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。的裂纹有何差别，并讨论其成因。 石灰砂浆石灰砂浆A A 石灰砂浆石灰砂浆B Bv石灰在制备过程中，得到块状的生石灰，反应式如下：石灰在制备过程中，得到块状的生石灰，反应式如下：CaCO3 CaO(CaCO3 CaO(生石灰生石灰)+CO2 )+CO2 在煅烧

11、过程中，若温度过低或煅烧时间不足，将在煅烧过程中，若温度过低或煅烧时间不足，将会生成会生成“欠火石灰欠火石灰”。如果煅烧时间过长或温度过高，。如果煅烧时间过长或温度过高，将生成致密的将生成致密的“过火石灰过火石灰”。过火石灰水化极慢，当。过火石灰水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，保持石灰膏表面有水的情况下，在贮存池中放置一周保持石灰膏表面有水的情况下，在贮存池中放置一周以上，陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空以上，陈伏期间，

12、石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止气，防止Ca(OH)2Ca(OH)2与与CO2CO2发生碳化反应。发生碳化反应。石灰砂浆石灰砂浆A A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，制使其中部分过火石灰在石浆砂浆的陈伏时间不足，制使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成成Ca(OH)2Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。石灰砂浆石灰砂浆B B为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致

13、。尤其是水灰比过大，石灰硬化过程中干燥收缩所致。尤其是水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。过多，易产生此类裂纹。 四）四）. .建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标有细度、建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgOCaO+MgO含量、含量、COCO2 2含量和体积安定性等。并按技术指标分含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。具为优等品、一等品和合格品三个等级。具体技术要求见：体技术要求见： JC/T479-1992 JC/T479-1992 建筑生石灰（建筑生石灰（P23 P23 表表3-13-1）、）、 JC/T480-1992 JC/T480

14、-1992 建筑生石灰粉建筑生石灰粉(P48 (P48 表表3-23-2） JC/T481-1992 JC/T481-1992 建筑消石灰粉建筑消石灰粉(P48 (P48 表表3-33-3） 钙质生石灰钙质生石灰 MgO5%MgO5%；钙质消石灰粉；钙质消石灰粉 MgO4%MgO4% 镁质生石灰镁质生石灰 MgOMgO5%5%；镁质消石灰粉；镁质消石灰粉 MgOMgO4%4% 五）五）. .石灰的技术性质石灰的技术性质（1 1）保水性好、可塑性好）保水性好、可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为细（直径约为11）的呈胶体分散状态的氢氧

15、）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好保调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好保水性，氢氧化钙粒子表面吸附的水膜也使得水性，氢氧化钙粒子表面吸附的水膜也使得颗粒间的摩擦力减小，因而可塑性好颗粒间的摩擦力减小，因而可塑性好 。在水。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。（2 2）硬化慢、强度低）硬化慢、强度低 从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面

16、碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。因此石灰是硬化缓慢的材料。 同时，石灰的硬化只能在空气中进行，同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后强度也不高。受潮后石灰溶解，硬化后强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（浆（1 1：3 3）2828天强度仅为天强度仅为0.2-0.5MPa0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮湿的环境下使用，所以，石灰不宜在潮湿的环境下使用，也不宜用于重要建筑物基础。也不宜用于重要

17、建筑物基础。（3 3）硬化时体积收缩大）硬化时体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。缩和节约石灰。 （4 4）耐水性差，不易贮存耐水性差，不易贮存 块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，

18、还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。 六）石灰的应用六）石灰的应用石灰在建筑上的用途很广，比如：制作石灰乳涂料；配制砂浆；拌制石灰土和石灰三合土；生产硅酸盐制品。(1) (1) 制作石灰乳涂料制作石灰乳涂料石灰乳由消石灰粉或消石灰浆掺大量水调制而成。可用于

19、建筑室内墙面和顶棚粉刷。但要掺入一定量的加劲材料或胶体。 (2) (2) 配制砂浆配制砂浆单独或与水泥一起配制成砂浆，用于墙体的砌筑和抹面。 (3) (3) 拌制石灰土和石灰三合土拌制石灰土和石灰三合土 消石灰粉与粘土的拌合物，称为灰土，若再加入砂（或碎石、炉渣等），即成三合土。三合土和灰土主要用于建筑物基础、路面和地面的垫层。(4) (4) 生产硅酸盐制品生产硅酸盐制品磨细生石灰(或消石灰粉)和砂(或粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉渣)等硅质材料加水拌和，经过成型、蒸养或蒸压处理等工序而成的建筑材料，统称为硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等。 三合土用作铺筑步道砖的垫层三合土用

20、作铺筑步道砖的垫层三三合合土土桩桩灰灰土土桩桩(1) 内外墙粉刷层爆裂 上海某新村四幢六层楼1989年911月进行内外墙粉刷，1990年4月交付甲方使用。此后陆续发现内外墙粉刷层发生爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平方米。爆裂源为微黄色粉粒或粉料。该内外墙粉刷用的“水灰”，系宝山某厂自办的“三产”性质的部门供应，该部门由个人承包。经了解，粉刷过程已发现有“水灰”中有一些粗颗粒。对爆裂采集的微黄色爆裂物作X射线衍射分析，证实除含石英、长石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，还含有较多的MgO、Mg(OH)2以及少量白云石。 (2) (2) 石灰的选用石灰的选用某工地急需配制

21、石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。 图图2 2 石灰砂浆的膨胀性裂缝石灰砂浆的膨胀性裂缝 v该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。v因工程时间不多，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。消石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。故可不必陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬化后的砂浆强度亦

22、较高。 例例3-1 3-1 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？潮湿部位？解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐钙或水化铝酸钙，所

23、以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。湿环境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。湿部位。建筑石膏建筑石膏 石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同

24、时可形成多种性能不膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。同的石膏。一）一） 石膏的原料、分类及生产石膏的原料、分类及生产 根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：（1 1）无水石膏（）无水石膏（aSOaSO4 4）：）：也称硬石膏，它也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。的原料。（2 2）天然石膏（）天然石膏（aSOaSO4 42H2H2 2O O）：）：也称生石膏或也称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是生产二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。纯净的天然二水

25、石膏矿石建筑石膏的主要原料。纯净的天然二水石膏矿石呈无色透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质呈无色透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质而呈灰色，褐色，黄色，红色，黑色等颜色。而呈灰色，褐色，黄色，红色，黑色等颜色。（）建筑石膏（）建筑石膏 （aSOaSO4 41/2 H1/2 H2 2O O） 也称熟石也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为其内部结构不同可分为型半水石膏和型半水石膏和型半水型半水石膏石膏. . 建筑石膏晶体较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，因而强度较低。 建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而

26、建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅烧加热到成的。常压下煅烧加热到107107170170，可产，可产生生型建筑石膏：型建筑石膏： （二水石膏）（型半水石膏）124124条件下压蒸（条件下压蒸（1.31.3大气压）加热可产生大气压）加热可产生型型建筑石膏：建筑石膏： （二水石膏）（型半水石膏）OHOHCaSOOHCaSOCC22417010724211212常压OHOHCaSOOHCaSOC22412424211212压蒸型半水石膏与型半水石膏与型半水石膏相比，结型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，因此又称为高强石膏。因此又

27、称为高强石膏。当加热温度超过当加热温度超过170170时，可生成无水时，可生成无水石膏，只要温度不超过石膏，只要温度不超过200200，此无，此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。水石膏就具有良好的凝结硬化性能。二）二） 建筑石膏的水化与硬化建筑石膏的水化与硬化建筑石膏与适量水拌合后，能形成可建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬结，此后进一步产生和发展强度而硬化。化。 建筑石膏与水之间产生化学反应的反建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：应

28、式为： OHCaSOOHOHCaSO24224221121|此反应实际上也是半水石膏的溶解和此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多，膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多，所以此反应总体表现为向右进行，二水所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。石膏以胶体微粒自水中析出。这一过程这一过程进行较快，大约需进行较快，大约需710min。 随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结晶体的不随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了磨擦力和粘结力，造

29、断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的初凝初凝；而后随；而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的直至消失，这种现象为石膏的终凝终凝。 半水石膏；半水石膏；二水石膏胶体微粒；二水石膏胶体微粒；二水石膏晶体；二水石膏晶体；交错的晶体交错的晶体 v石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强

30、度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化。化后的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。因为二者均是石膏水化和结晶的结果，因为二者均是石膏水化和结晶的结果，一般石膏一般石膏的成型应在其浆体初凝之前进行，表面修整应在的成型应在其浆体初凝之前进行，表面修整应在终凝前进行，石膏成品必须在硬化后方可运输和终凝前进行，石膏成品必须在硬化后方可运输和使用。使用。 v上述建筑石膏凝结硬化过程很快，其终凝时间不上述建筑石膏凝结硬化过程很快，其终凝时间不超过

31、超过30 min30 min，在室内自然干燥的条件下，一星期，在室内自然干燥的条件下，一星期左右完全硬化，所以施工时根据实际需要，往往左右完全硬化，所以施工时根据实际需要，往往加入适量的缓凝剂。加入适量的缓凝剂。 请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉作粘结或制作石膏制品 图图 石膏粉吸潮结粒石膏粉吸潮结粒 从图可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，对凝结硬化性能及从图可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，对凝结硬化性能及强度均有影响，已不宜使用。强度均有影响，已不宜使用。由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石硬化

32、性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉存贮时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超膏粉存贮时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超过三个月。过三个月。 (1)(1)建筑石膏与石灰的凝结硬化对比建筑石膏与石灰的凝结硬化对比请观察与对比经过半小时后的建筑石膏与石灰的凝结录像，并分析两者凝结硬化的差别。 点击图标观看石膏凝结录像点击图标观看石膏凝结录像 点击图标观看石灰凝结录像点击图标观看石灰凝结录像 请观察图中硬化石膏的结构特点，分析硬化石膏请观察图中硬化石膏的结构特点，分析硬化石膏的结构与性能的关联的结构与性能的关联 图图 建筑石膏制品建筑石膏制品 n可见建筑石膏制品的结构特点是多孔。

33、其隔热吸声性良好。因多封闭的细微孔，导热系数也就较低，且其大多是微孔，尤为表面微孔会使声音反射或传导的能力显著下降从而有好的吸声性能。防火性能好。具一定的阻湿阻温性。耐水性及防冻性差。加工性能好。 三）三） 建筑石膏的技术性质建筑石膏的技术性质（）凝结硬化速度快（）凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为一般石膏的初凝时间仅为10min10min左右，终左右，终凝时间不超过凝时间不超过30min30min，这对于普通工程施，这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓

34、凝剂，如硼砂、动物胶、可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等。亚硫酸盐酒精废液等。（）凝结硬化时的膨胀性）凝结硬化时的膨胀性 建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（有膨胀（0.2%0.2% 1.5%1.5%），这种膨胀不会对石膏），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。裂。这一性质使石膏可以单独使用这一性质使石膏可以单独使用

35、。（）硬化后的多孔性，重量轻，但强（）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低度低 建筑石膏在使用时，为获得良好的建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为密度约为00kg00kg3 31000 kg1000 kg3 3，抗压强

36、度约为抗压强度约为PaPa5 5PaPa。 （）良好的隔热和吸音和（）良好的隔热和吸音和“呼吸呼吸”功能功能 石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其具有较强或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构，口孔结构， 使石膏具有呼吸水蒸气的功能。使石膏具有呼吸水蒸气的功能。 （）防火性好，但耐水性差（）防火性好，但耐水性差

37、硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出受到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。好的防火效果。 由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。水性较差

38、。 某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作装饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，装饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。请但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。请分析原因分析原因 厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶品具有强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发霉。体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发霉。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用。建筑

39、石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用。欲提高其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水欲提高其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其它含活性泥或其它含活性SiO2、Al2O3及及CaO的材料。如粉的材料。如粉煤灰、石灰。掺入有机防水剂亦可改善石膏制品的煤灰、石灰。掺入有机防水剂亦可改善石膏制品的耐水性耐水性。 （6 6）有良好的装饰性和可加工性）有良好的装饰性和可加工性石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏可锯、可刨、

40、可钉。具有良好的可加工可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。性。 某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析原因。请分析原因。 原因原因:建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间

41、；或者分多次配制石膏浆，即配即用。制石膏浆，即配即用。在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者，在粘牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者，在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。四）四） 建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求见具体技术要求见GB9776-1988GB9776-1988。建筑石膏产品建筑石

42、膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值，标标记顺序为：产品名称，抗折强度值，标准号。例如，抗折强度为准号。例如，抗折强度为2.5 MPa2.5 MPa的建筑石的建筑石膏标记为：建筑石膏膏标记为：建筑石膏2.5GB97762.5GB9776。 五）五） 建筑石膏的应用建筑石膏的应用（1 1） 石膏砂浆及粉刷石膏石膏砂浆及粉刷石膏（2 2） 建筑石膏制品：建筑石膏制品：如纸面石膏板、空心石膏板、石膏砌块、如纸面石膏板、空心石膏板、石膏砌块、装饰石膏板、石膏角线、灯圈、罗马柱装饰石膏板、石膏角线、灯圈、罗马柱等，主要用于分室墙，内隔墙、吊顶及等，主要用于分室墙，内隔墙、吊顶及装饰。装饰。 (3(3）

43、 制作建筑雕塑和模型制作建筑雕塑和模型（4 4）石膏作为重要的外加剂，广泛应用于石膏作为重要的外加剂，广泛应用于水泥、水泥制品及硅酸盐制品水泥、水泥制品及硅酸盐制品 水玻璃水玻璃 水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。 根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有: : 硅酸钠水玻璃（硅酸钠水玻璃（NaNa2 2OOSiOSiO2 2）、）、硅酸钾水玻璃硅酸钾水玻璃2 2SiOSiO2 2）、）、硅酸锂水玻璃（硅酸锂水玻璃（i i2 2OOSiOSiO2 2）等品种，最常用的是

44、等品种，最常用的是硅酸钠水玻璃硅酸钠水玻璃。（ 称为水玻璃模数）称为水玻璃模数） 根据水玻璃模数的不同，又分为根据水玻璃模数的不同，又分为“碱碱性性”水玻璃（和水玻璃（和“中性中性”水玻璃水玻璃（33）。实际上中性水玻璃和碱性）。实际上中性水玻璃和碱性水玻璃的溶液都呈明显的碱性反应。水玻璃的溶液都呈明显的碱性反应。ORSiOn22一）一） 水玻璃的生产水玻璃的生产 生产水玻璃的方法分为湿法和干法两种。生产水玻璃的方法分为湿法和干法两种。 湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和钠溶液湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生成液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生成液体水玻璃。体水

45、玻璃。 干法生产硅酸钠水玻璃是将石干法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于13001300 14001400C C温度下熔化，按下式反应生成温度下熔化，按下式反应生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生成液体水玻璃。其反应式为：而生成液体水玻璃。其反应式为：222232COnSiOONanSiOCONa 二）水玻璃的硬化二）水玻璃的硬化 液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化： 由于空气中由于空气中COCO

46、2 2浓度较低，这个过程进行的很慢，浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠氟硅酸钠NaNa2 2SiFSiF6 6作为促硬剂，作为促硬剂，促使硅酸凝胶加促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的1212。OHSiOOHSiOOmHnSiOCONaOmHCOnSiOONa222222322222 三）三） 水玻璃的技术性质水玻璃的技术性质（）粘结力强。（）粘结力强。 水玻璃硬化后具有较高的粘结水玻璃硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬化强度、

47、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。透的作用。（）耐酸性好。（）耐酸性好。 硬化后的水玻璃，其主要成分硬化后的水玻璃，其主要成分是是iOiO2 2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。（）耐热性高（）耐热性高 水玻璃不燃烧，硬化后形成水玻璃不燃烧，硬化后形成iOiO2 2空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得更空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。加强

48、烈，强度并不降低，甚至有所增加。四）四） 水玻璃的应用水玻璃的应用 （）用作涂料，涂刷材料表面（）用作涂料，涂刷材料表面 直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面，直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密实度、强土等多孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得到提高。度、抗渗性、耐水性均得到提高。 这是因为水玻璃与空气中的二氧化碳反应这是因为水玻璃与空气中的二氧化碳反应生成硅酸凝胶生成硅酸凝胶, ,同时水玻璃与材料中的同时水玻璃与材料中的a a（OHOH）2 2反应生成硅酸钙凝胶，填充了材料反应生成硅酸钙凝

49、胶，填充了材料间孔隙。间孔隙。把水玻璃涂在粘土砖表面，可以提高抗风化能力；但涂在石膏制品表面则会使石膏制品破坏，请讨论其原因。 水玻璃浸入粘土砖表面，可使材料更致密，提高风化能力；但浸入石膏制品，水玻璃与石膏反应生成硫酸钠晶体，在制品孔隙内产生体积膨胀，使石膏制品破坏。 （2 2）配制防水剂）配制防水剂 以水玻璃为基料，配制防水剂。例如：四以水玻璃为基料，配制防水剂。例如：四矾防水剂是以蓝矾矾防水剂是以蓝矾( (硫酸铜硫酸铜) )、明矾（钾铝、明矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）和紫矾（铬矾）矾）、红矾（重铬酸钾）和紫矾（铬矾）各份，溶于各份，溶于6060份的沸水中，降温至份的沸水中，降温至，投入，投入400400份水玻璃溶液中，搅拌均匀而份水玻璃溶液中，搅拌均匀而成的。这种防水剂可以在成的。这种防水剂可以在1min1min内凝结内凝结, , 适适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。（3 3）加固土壤）加固土壤 将模数为将模数为. .的液体水玻璃和氯化的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管交替向地层压入，两钙溶液通过金属管