第5讲 气硬性胶凝彩料

1、第四章 气硬性胶凝材料 一、胶凝材料的定义一、胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉 状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。 二、胶凝材料的分类二、胶凝材料的分类 胶凝材料 无机胶凝材料 有机胶凝材料 气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料 无机胶凝材料则以无机化合物为基本成分。(绝大多 数的无机化合物可以归入氧化物、酸、碱、盐四大 类) 有机胶凝材料以天然的或合成的有机高分子化合物 为基本成分，常用的有沥青、各种合成树脂等。 第一节第一节 绪绪 论论 （1）气硬性胶凝材料）气硬性胶凝材料： 只能在空气中（干燥条件下）硬化并保持和发展其强度的胶 凝材料，如石灰、石膏、

2、水玻璃； （2）水硬性胶凝材料）水硬性胶凝材料： 既能在地上或空气中硬化，又能在水中或地下硬化并保持和 发展其强度的胶凝材料，如水泥、混凝土； 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 第二节第二节 石石 灰灰 一、 石灰的原料及生产： （一）原料：（一）原料： 以碳酸钙为主要成分的天然岩石，常用 的有石灰石，白云石，贝壳等。 （二）生产工艺：（二）生产工艺： 欠火石灰 过火石灰 正火石灰 为了加速分解过程， 煅烧温度常提高至 10001100左右。 900 CaCO3 CaO+CO2 石灰岩石灰岩生石灰生石灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 欠火石灰：碳酸钙未完全分解，使用时缺乏粘结力； 过火石灰：结构致

3、密，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢。 二、二、 石灰的熟化石灰的熟化( (消化、工地称为消化、工地称为“淋灰淋灰” ) ) ： （一）石灰熟化原理：（一）石灰熟化原理： 注意： 1、 熟化反应是放热反应 2、 熟化反应过程体积膨胀0.5-1.5倍 （二）石灰的陈伏：（二）石灰的陈伏： 过火石灰熟化较慢，当石灰已经硬化后才开始熟化，引起隆起和开裂，为了消 除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中存放两周以上，使未曾熟化的石灰颗粒充 分熟化，这一过程叫做“陈伏”。 CaO + H2O=Ca(OH)2十64.9KJ 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 陈 伏 三、石灰的三、石灰的硬化

4、硬化 （一）干燥硬化（一）干燥硬化 浆体中大量水分蒸发，但尚留一部分游离水，水表面张力将石灰粒 子紧密连接到一起，具有一定的强度。 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 （二）结晶硬化（二）结晶硬化 Ca(OH)2从饱和溶液中析出，逐渐由胶体转变成晶体的过程，主 要作用力为分子力，晶体互相交叉连生，从而提高强度。 （三）碳化硬化三）碳化硬化 Ca(OH)2与空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。 （四）石灰（四）石灰的品种的品种 1）按石灰中的氧化镁含量的高低分 2）按成品的加工方法分 块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。 生石灰

5、钙质石灰 镁质石灰 MgO5% MgO5% 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 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 加水为石灰 质量的2.5- 3倍 沉淀除去表 层多余水分 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 （五）石灰（五）石灰的技术标准的技术标准 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO MgO 及杂质的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。 （六）石灰（六）石灰的应用及储存的应用及储存 1、石灰的特点 （1）良好的保水性； 熟化生成的氢氧化钙颗粒极其细小，比表面积（材料的总表 面积与其质量

6、的比值）很大，使得氢氧化钙颗粒表面吸附有一层 较厚的水膜，即石灰的保水性好。 （2）生石灰水化时水化热大，体积增大； （3）凝结硬化慢、强度低 ； 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 表表4.1 建筑生石灰的技术指标建筑生石灰的技术指标 项目 钙质生石灰镁质生石灰 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 CaO+MgO含量(%，不小 于） 908580858075 未消化残渣含量（5mm圆 孔筛筛余量）%，不大于 5101551015 产浆量，L/kg，不小于2.82.32.02.82.32.0 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 表表4.2 建

7、筑生石灰粉的技术要求建筑生石灰粉的技术要求 项目 钙质生石灰粉镁质生石灰粉 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 CaO+MgO含量(%，不小 于） 858075807570 细 度 0.90mm筛筛余(%， 不大于） 0.20.51.50.20.51.5 0.125mm筛筛余(%， 不大于） 7.012.018.07.012.018.0 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 表表4.3 建筑消石灰粉的技术要求建筑消石灰粉的技术要求 项目 钙质消石灰粉镁质消石灰粉 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 CaO+MgO含量(%，不小 于） 706560656

8、055 游离水，%0.42 0.420.420.420.420.42 细 度 0.90mm筛筛余(%， 不大于） 000.5000.5 0.125mm筛筛余(%， 不大于） 3101531015 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 （4）硬化后体积收缩大，易开裂； （5）耐水性差 ； （6）化学稳定性差。 2、石灰的应用 （1）配制石灰砂浆和石灰乳涂料 石灰砂浆由石灰膏和砂、水拌合而成，可用作内墙、顶棚的抹面。 石灰乳由石灰膏稀释而成，常用作内墙和顶棚的粉刷涂料。 （2）配制灰土和三合土 灰土：熟石灰粉+粘土。 三合土：熟石灰粉+粘土+砂、石或炉渣等填料。可广泛用作建 筑物

9、的基础、路面或地面的垫层。 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 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、道路的基层等潮湿部位？ (1) 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钙或水化铝酸钙，所以 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 湿环境中使用。 (2) 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，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰 土或三合土

10、可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。 思考 （3）制作碳化石灰板 碳化石灰板是将磨细生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质骨料 （如矿渣）搅拌、成型，然后经人工碳化而成的一种轻质板材，适宜作非承 重内墙板、天花板等。 （4）制作硅酸盐制品 磨细生石灰或消石灰粉与砂或粒化高炉矿渣、炉渣、粉煤灰等硅质 材 料经配料、混合、成型，再经常压或高压蒸汽养护，就可制得密实或多孔的 硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖及砌块、加气混凝土砌块等。 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 3、石灰的储存 （1）生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。 （2）生石灰不得与易燃、

11、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。 （3）熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。 工程实例 某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判该石灰的品质？ 1.检测石灰中CaO和MgO的含量,细度。 2.根据MgO含量，判定该石灰的类别(属钙质/镁质石灰) 3.查表判定该石灰的等级。 第二节第二节 石石 灰灰 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 一、建筑石膏的原料及生产一、建筑石膏的原料及生产 二水石膏 CaSO42H2O CaSO40.5H2O CaSO40.5H2O 107170 加热、脱水 125 0.13MPa 蒸压锅 型 建筑石膏 型 高强石膏 天然的原材料

12、（一）原材料 化学工业副产品 天然的二水石膏（软石膏） 磷石膏和盐田石膏 （二）生产过程 第第三三节节 石石 膏膏 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 oo 107 C170 C 42422 11 CaSO2H OCaSOH O+1H O 22 常压 生石膏生石膏 熟石膏熟石膏 天然石膏天然石膏建筑石膏建筑石膏 第第三三节节 石石 膏膏 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 二、建筑石膏的水化与硬化二、建筑石膏的水化与硬化 建筑石膏（半水石膏）重新水化放热生成二水石膏的化合反应过程 ： 建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；硬化 过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。 第第三三节节

13、 石石 膏膏 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 42242 11 CaSOH O+1 H OCaSO2H O 22 三、建筑石膏的技术三、建筑石膏的技术性质性质 （一）技术指标 建筑石膏色白，密度2.602.75g/cm3,堆积密度8001000kg/cm3,根 据国标建筑石膏的规定，按其凝结时间、细度及强度指标分为三级。 优等、一等和合格。 等级 指标 优等品一等品合格品 强度 （MPa） 抗折强度2.52.11.8 抗压强度4.93.92.9 细度 (以0. 2mm方孔筛筛余百分数计， 不大于） 5.010.015.0 凝结时间 (min) 初凝时间不小于6 终凝时间不大于30 表表2.4 建

14、筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求(GB 977688) （二）技术特性 1、强度低； 2、凝结硬化快，初凝6分，终凝30分； 3、孔隙率大（5060%），热导率小（0.1210.205W/(m.k)）； 4、凝结时体积产生微膨胀（0.05%0.15%）； 5、吸湿性强，耐水性差(软化系数为0.20.3)；6、具有较好的防火性能； 7、加工性能好；8、隔热、吸声性良好；9、具有一定的调温、调湿性。 四、建筑石膏的应用四、建筑石膏的应用 1、室内抹灰与粉刷； 2、生产建筑石膏制品 3、生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中 第第三三节节 石石 膏膏 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 第第三三节节 石石 膏膏

15、 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 五、高强石膏 2、高强石膏应用 （1）强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板 （2）掺入防水剂，可用于湿度较高的环境。 （3）做粘结剂，须加入聚乙烯醇水溶液。其特点是无收缩。 第第三三节节 石石 膏膏 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 1、高强石膏特点 由于高强石膏晶体较粗大，比表面积小(1g固体所占有的总表 面积) ，拌制石膏浆时，需水量（需水量约为35%-45%）比建筑石 膏（需水量高达60%-70%）小，故硬化后有较高的强度，7天的抗 压强度可达15-40MPa。 一、水玻璃（泡花碱）的原料及生产一、水玻璃（泡花碱）的原料及生产 是一种碱金属气硬性胶凝材料。

16、 （一）原料 石英砂、纯碱或含碳酸钠的原料 （二）生产 二、水玻璃的硬化二、水玻璃的硬化 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶， 并逐渐干燥硬化，速度较慢。具体反应式如下： Na2OnSiO2+ CO2+mH2ONa2CO3 + nSiO2mH20 13001400 Na2CO3+nSiO2 Na2OnSiO2+ CO2 第四节第四节 水玻璃（了解）水玻璃（了解） 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 第四节第四节 水玻璃（了解）水玻璃（了解） 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%-15%的促硬剂氟硅酸钠或加热以 加快其硬化。 三、水玻璃的性质三、水玻璃

17、的性质 1、粘结力强 2、耐酸性好 3、耐热性好 四、水玻璃的用途四、水玻璃的用途 1、涂刷或浸渍材料（除浸渍石膏之外，因会生成硫酸钠晶体，体积膨胀， 产生破坏），可增加材料的密实度和强度，增强抗风化能力。 2、加固地基；将水玻璃和氯化钠溶液交替灌入土壤中，发生化学反应，析 出硅酸胶体，起到胶结和填充土壤的作用，并可以阻止水渗入，增加土壤的密实度 和强度。 3、修补裂缝、堵漏；将水玻璃溶液掺入砂浆或混凝土中，可使其急速凝结 硬化。 4、配制耐酸砂浆和耐酸混凝土； 5、配制耐热砂浆和耐热混凝土。 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？ 建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建

18、筑石膏及其制品在凝结硬 化后具有以下的优良性质： （1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜 料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较 为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好； （2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好； 第四节第四节 水玻璃（了解）水玻璃（了解） 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 （3）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21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可 有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。 （4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可 调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。在室外使用建筑石膏 制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性 差，且其吸水率高，抗渗性差、 抗冻性差, 所以不适用于室外使用 。 第四节第四节 水玻璃（了解）水玻璃（了解） 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 某单位宿舍楼