第二章 气硬性胶凝材料

1、 ：经过一系列物理化学作用后，从浆体变为石状经过一系列物理化学作用后，从浆体变为石状体，并能将散粒状材料或块体材料固结成整体的物质。体，并能将散粒状材料或块体材料固结成整体的物质。有机胶凝材料有机胶凝材料沥青沥青树脂树脂各种水泥水硬性石灰石膏水玻璃菱苦土气硬性无机胶凝材料无机胶凝材料胶凝材料胶凝材料 无机胶凝材料按无机胶凝材料按不同分为：不同分为：只能在空气中硬化，并且只能在空气：只能在空气中硬化，并且只能在空气中保持和继续发展其强度。中保持和继续发展其强度。：不仅能在空气中硬化，而且能更好地：不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持及继续发展其强度。在水中硬化，并保持及继续发展其强

2、度。 实用意义：气硬性胶凝材料一般只适用于地上干燥环境，实用意义：气硬性胶凝材料一般只适用于地上干燥环境，不适宜用于潮湿环境，更不能用于水中。不适宜用于潮湿环境，更不能用于水中。 第一节第一节 建筑石灰建筑石灰 一、石灰的生产和产品种类一、石灰的生产和产品种类 主要成分为碳酸钙的天然岩石（石灰石、白云石、白垩、贝壳等）主要成分为碳酸钙的天然岩石（石灰石、白云石、白垩、贝壳等）经高温煅烧得到的，主要成分为经高温煅烧得到的，主要成分为CaO。次要成分为氧化镁。次要成分为氧化镁。 若温度过低或煅烧时间不足，使得若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完不能完全分解，呈青灰色，不能与水反应，产浆量

3、低。全分解，呈青灰色，不能与水反应，产浆量低。煅烧时间过长或温度过高，颜色较深，呈黄褐色，煅烧时间过长或温度过高，颜色较深，呈黄褐色，块体致密。过火石灰水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，块体致密。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，使已硬化石灰浆体产生隆起鼓包和开裂。为产生体积膨胀，使已硬化石灰浆体产生隆起鼓包和开裂。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，在贮存池中放置贮存池中放置15天以上，这一过程称为天以上，这一过程称为“陈伏陈伏”。 煅烧正常的生石灰，疏松多孔，白色微黄煅烧正常的生石灰，疏松多孔，白色微

4、黄。因石灰浆的陈伏时间不足，使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水因石灰浆的陈伏时间不足，使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，将导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成化，将导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从，产生体积膨胀，从而形成而形成凸出放射状膨胀裂纹凸出放射状膨胀裂纹。石灰产品的石灰产品的种类种类： 块状生石灰块状生石灰磨细制成生石灰粉磨细制成生石灰粉熟石灰粉熟石灰粉( (消石灰消石灰粉粉)(60)(608080水水) ) 石灰浆石灰浆( (膏膏)(3-4)(3-4倍水倍水) ) 石灰乳石灰乳块状生石灰：块状生石灰：原料经煅烧后即得到块状的生石灰。原料经煅

5、烧后即得到块状的生石灰。生石灰粉：生石灰粉：由块状生石灰磨细生成。由块状生石灰磨细生成。消石灰粉：消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)Ca(OH)2 2。石灰膏：石灰膏：将块状生石灰用过量水将块状生石灰用过量水( (约为生石灰体积的约为生石灰体积的3 34 4倍倍) )消化，或将消化，或将消石灰粉和水拌合，所得的一定稠度的膏状物，主要成份为消石灰粉和水拌合，所得的一定稠度的膏状物，主要成份为Ca(OH)Ca(OH)2 2和水。和水。建筑石灰的建筑石灰的技术要求：技术要求： 我国建材行业标准我国建材行业标准JC

6、/T479-92 JC/T479-92 建筑生石灰建筑生石灰、JC/T480-92JC/T480-92建筑生建筑生石灰粉石灰粉与与JC/T481-92 JC/T481-92 建筑消石灰粉建筑消石灰粉分别对生石灰、生石灰粉及消分别对生石灰、生石灰粉及消石灰粉的主要技术指标作出相关的规定。石灰粉的主要技术指标作出相关的规定。 建筑生石灰和生石灰粉按氧化镁含量分为：建筑生石灰和生石灰粉按氧化镁含量分为：钙质石灰钙质石灰（MgO5）和和 镁质石灰镁质石灰（MgO5）；各分为优等品、一等品和合格品三个等级。）；各分为优等品、一等品和合格品三个等级。建筑生石灰粉的技术指标（建筑生石灰粉的技术指标（JC/T

7、48092）项项 目目钙质生石灰粉钙质生石灰粉镁质生石灰粉镁质生石灰粉优等品优等品一等品一等品合格品合格品优等品优等品一等品一等品合格品合格品（CaO+MgO）含量，（）含量，（%），）， 858075807570CO2含量（含量（%），）， 791181012细度细度0.90mm筛余量（筛余量（%），）， 0.20.51.50.20.51.50.125mm筛余量（筛余量（%），）， 7.012.018.07.012.018.0 建筑消石灰粉按氧化镁含量分为钙质消石灰粉、镁质消石灰粉、建筑消石灰粉按氧化镁含量分为钙质消石灰粉、镁质消石灰粉、白云石消石灰粉；每种又有优等品、一等品和合格品三个等级

8、。白云石消石灰粉；每种又有优等品、一等品和合格品三个等级。二、生石灰的熟化和硬化二、生石灰的熟化和硬化1.生石灰的熟化：生石灰（生石灰的熟化：生石灰（CaO）与水反应生成氢氧）与水反应生成氢氧化钙的过程称为石灰的熟化。化钙的过程称为石灰的熟化。特点：特点：放出热量，体积膨胀放出热量，体积膨胀。质纯且煅烧良好的生石。质纯且煅烧良好的生石灰体积将膨胀灰体积将膨胀34倍，含杂质且煅烧不良的生石灰体倍，含杂质且煅烧不良的生石灰体积也有积也有1.52倍的膨胀值。倍的膨胀值。 2.石灰的硬化：石灰的硬化：由下面两个同时进行的过程来完成由下面两个同时进行的过程来完成 (1)结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐

9、渐从饱和溶结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶析出。液中结晶析出。(2)碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳和水化合碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳和水化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发。生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发。特点：特点：释放水分，体积收缩释放水分，体积收缩。 三、石灰的技术性质三、石灰的技术性质1.可塑性好：可塑性好：颗粒极细呈胶体分散状态的氢氧化钙粒子，表面吸附一颗粒极细呈胶体分散状态的氢氧化钙粒子，表面吸附一厚层的水膜，使颗粒间的摩擦力减小，因而可塑性好。厚层的水膜，使颗粒间的摩擦力减小，因而可塑性好。2.硬化缓慢：硬化缓慢：空气中空气中CO2含量少，碳

10、化作用进行缓慢，已硬化的表层对含量少，碳化作用进行缓慢，已硬化的表层对内部的硬化起阻碍作用，所以石灰浆的硬化过程缓慢。内部的硬化起阻碍作用，所以石灰浆的硬化过程缓慢。3.硬化后强度低：硬化后强度低：生石灰消化理论需水量为生石灰消化理论需水量为32.1，但实际用水量很，但实际用水量很大，多余水分蒸发留下大量孔隙，使石灰硬化体密实度小，强度低。例大，多余水分蒸发留下大量孔隙，使石灰硬化体密实度小，强度低。例如如1：3的石灰砂浆，其的石灰砂浆，其28d抗压强度只有抗压强度只有0.20.5MPa。4. .耐水性差：耐水性差：Ca(OH)2遇水易溶解，使硬化石灰体产生溃散，故石灰遇水易溶解，使硬化石灰体

11、产生溃散，故石灰不宜用于潮湿环境。不宜用于潮湿环境。5硬化时体积收缩大：硬化时体积收缩大：硬化时大量水分蒸发，导致内部毛细管失水硬化时大量水分蒸发，导致内部毛细管失水紧缩，引起体积收缩，紧缩，引起体积收缩， 使硬化石灰体产生裂纹，故石灰浆不宜单独使用，使硬化石灰体产生裂纹，故石灰浆不宜单独使用，通常工程施工时常掺入一定量的骨料通常工程施工时常掺入一定量的骨料(砂子砂子)或纤维材料或纤维材料(麻刀、纸筋等麻刀、纸筋等)。四、建筑石灰的用途四、建筑石灰的用途1室内粉刷室内粉刷 室内墙面和顶棚采用消石灰乳进行粉刷。室内墙面和顶棚采用消石灰乳进行粉刷。2拌制建筑砂浆拌制建筑砂浆 石灰砂浆可用作砖墙和混

12、凝土基层的抹灰，混合石灰砂浆可用作砖墙和混凝土基层的抹灰，混合砂浆则用于砌筑，也常用于抹灰。砂浆则用于砌筑，也常用于抹灰。3配制三合土和灰土配制三合土和灰土 三合土和灰土主要用于建筑物的基础、路面三合土和灰土主要用于建筑物的基础、路面或地面的垫层。三合土和灰土在强力夯打之下，密实度大大提高，而且或地面的垫层。三合土和灰土在强力夯打之下，密实度大大提高，而且可能是粘土中的少量活性氧化硅和氧化铝与石灰水化产物可能是粘土中的少量活性氧化硅和氧化铝与石灰水化产物Ca(OH)2 作用，作用，生成了水硬性矿物，因而具有一定强度和耐水性。生成了水硬性矿物，因而具有一定强度和耐水性。 4生产硅酸盐制品生产硅酸

13、盐制品 以石灰和硅质材料以石灰和硅质材料(如石英砂、粉煤灰等如石英砂、粉煤灰等)为原为原料，加水拌合，经成型，蒸养或蒸压处理等工序而成的建筑材料，统称料，加水拌合，经成型，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。为硅酸盐制品。储存和运输储存和运输 注意安全，不但要防止受潮，而且不宜储存过久。注意安全，不但要防止受潮，而且不宜储存过久。 第二节第二节 石膏石膏一、石膏的生产和产品种类一、石膏的生产和产品种类 将天然二水石膏或化工石膏经加热煅烧、脱水、磨细即制得石膏胶凝材料。将天然二水石膏或化工石膏经加热煅烧、脱水、磨细即制得石膏胶凝材料。随着加热温度和压力的不同，可生产出不同晶体结

14、构和性能的石膏胶凝材料。随着加热温度和压力的不同，可生产出不同晶体结构和性能的石膏胶凝材料。 1.建筑石膏：建筑石膏：由天然二水石膏在常压下加热到由天然二水石膏在常压下加热到107170条件下脱水条件下脱水而成的，生成而成的，生成型半水石膏（型半水石膏（-CaSO41/2H2O），其反应式为：），其反应式为：主要用于制作石膏建筑制品主要用于制作石膏建筑制品。2.高强石膏：高强石膏：将二水石膏置于具有将二水石膏置于具有0.13MPa、125的过饱和蒸汽条的过饱和蒸汽条件下蒸压，可获得晶粒较粗、较致密的件下蒸压，可获得晶粒较粗、较致密的型半水石膏（型半水石膏（-aSO41/2H2O）高）高强石膏需

15、水量较小（强石膏需水量较小（30一一40 ），因而强度较高，硬化后抗压强度可），因而强度较高，硬化后抗压强度可达达1040MPa。适用于强度要求较高的抺灰工程和石膏制品，也可用来适用于强度要求较高的抺灰工程和石膏制品，也可用来制作模型等。制作模型等。 3.地板石膏：地板石膏：温度高于温度高于800时，部分石膏分解出时，部分石膏分解出CaO，磨细后的产，磨细后的产品称为高温煅烧石膏，此时品称为高温煅烧石膏，此时CaO 起碱性激发剂的作用，硬化后有较高的起碱性激发剂的作用，硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性也较好，也称地板石膏。强度和耐磨性，抗水性也较好，也称地板石膏。 石膏浆体的水化、凝结硬化是

16、一连续的溶解、水化、石膏浆体的水化、凝结硬化是一连续的溶解、水化、胶化和结晶过程。胶化和结晶过程。 三、建筑石膏技术要求三、建筑石膏技术要求 建筑石膏色白，密度为建筑石膏色白，密度为2.602.75 g/cm3,堆积密度为堆积密度为8001 000 kg/m3。根据。根据GB/T 9776-2008的规定，建筑石膏分为的规定，建筑石膏分为天然天然(N)、脱硫、脱硫(S)、磷磷(P)三种类型，按其三种类型，按其2h抗折强度分为抗折强度分为3.0、2.0、1.6三个等级。三个等级。 等级等级 细度细度(0.2mm方孔筛筛余）方孔筛筛余）% 凝结时间凝结时间/min 2h强度强度/MPa 初凝初凝

17、终凝终凝 抗折抗折 抗压抗压 3.010 3 30 3.0 6.0 2.02.0 4.0 1.61.6 3.0 1.凝结硬化速度快凝结硬化速度快 初凝时间不小于初凝时间不小于6min，终凝时间不大于，终凝时间不大于30min，一星期左右完全硬化。由于凝结快，在实际工程使用时往往需要掺加适一星期左右完全硬化。由于凝结快，在实际工程使用时往往需要掺加适量缓凝剂。量缓凝剂。2.硬化时体积微膨胀硬化时体积微膨胀 膨胀率为膨胀率为0.050.15。 3.硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低 理论需水量为理论需水量为18.6。而实际加水量约为。而实际加水量约为6080。

18、孔隙率高达。孔隙率高达5060，故表观密，故表观密度小，强度低度小，强度低(抗压强度仅抗压强度仅35MPa )。4.保温隔热、吸声性良好，防火性能良好保温隔热、吸声性良好，防火性能良好 导热系数小导热系数小（0.1210.205），表面微孔使声音传导或反射的能力也显著下降，从而），表面微孔使声音传导或反射的能力也显著下降，从而具有较强的吸声能力。具有较强的吸声能力。 遇火时，二水石膏结晶水蒸发同时吸收热量，制遇火时，二水石膏结晶水蒸发同时吸收热量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延。品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延。四、建筑石膏技术性质四、建筑石膏技术性质5.具有一定的调温调湿性具有一

19、定的调温调湿性 建筑石膏的热容量大、吸湿性强，建筑石膏的热容量大、吸湿性强，故能对室内温度和湿度起到一定的调节作用。故能对室内温度和湿度起到一定的调节作用。 6.耐水性和抗冻性差耐水性和抗冻性差建筑石膏吸水性大，晶体粒子间粘合力会建筑石膏吸水性大，晶体粒子间粘合力会被削弱，在水中还会使二水石膏溶解而引起溃散，故耐水性差。另外，建被削弱，在水中还会使二水石膏溶解而引起溃散，故耐水性差。另外，建筑石膏中的水分受冻结冰后会产生崩裂，故抗冻性差。筑石膏中的水分受冻结冰后会产生崩裂，故抗冻性差。 7.石膏制品加工性能好石膏制品加工性能好石膏制品可锯，可刨，可钉，可打眼，石膏制品可锯，可刨，可钉，可打眼，

20、具有良好的可加工性能。具有良好的可加工性能。五、建筑石膏的应用五、建筑石膏的应用1.粉刷石膏粉刷石膏 是由建筑石膏或由建筑石膏和是由建筑石膏或由建筑石膏和CaSO4(400)(400)二者混合后再掺入外加剂、细骨料等而制成的气硬性胶凝材二者混合后再掺入外加剂、细骨料等而制成的气硬性胶凝材料。粉刷石膏按用途可分为面层粉刷石膏料。粉刷石膏按用途可分为面层粉刷石膏(M)、底层粉刷石底层粉刷石膏膏(D)和保温层粉刷石膏和保温层粉刷石膏(W)。粉刷石膏粘接力高、不裂、不。粉刷石膏粘接力高、不裂、不起鼓、表面光洁、防火、保温，并且施工方便，是一种高档起鼓、表面光洁、防火、保温，并且施工方便，是一种高档抹面

21、材料，可用于办公室、住宅等的墙面、顶棚等。抹面材料，可用于办公室、住宅等的墙面、顶棚等。2.石膏板：石膏板：主要有纸面石膏板、空心石膏条板、纤维石膏板、主要有纸面石膏板、空心石膏条板、纤维石膏板、装饰石膏板等。装饰石膏板等。3.石膏砌块：石膏砌块：以建筑石膏为主要原料，经加水搅拌、浇注成以建筑石膏为主要原料，经加水搅拌、浇注成型和干燥等工艺而制成的块状材料。型和干燥等工艺而制成的块状材料。 纸面石膏板与龙骨组成的轻质墙体，适合于作多层或高纸面石膏板与龙骨组成的轻质墙体，适合于作多层或高层建筑的内墙、隔墙，它是我国重点发展的新型轻质墙体材层建筑的内墙、隔墙，它是我国重点发展的新型轻质墙体材料之一

22、。料之一。 轻钢龙骨石膏板墙体体系轻钢龙骨石膏板墙体体系具有以下优点：具有以下优点：(1)质轻，强度较高质轻，强度较高(2)尺寸稳定尺寸稳定(3)抗震性好抗震性好 (4)自动调湿性好自动调湿性好(5)装饰方便装饰方便 (6)占地面积少占地面积少(7)便于管道及电线等埋设便于管道及电线等埋设(8)施工简便，进度快施工简便，进度快 在沿边龙骨上涂以密封胶（龙骨）沿顶龙骨安装后,再用一根竖向龙骨沿竖向龙骨方向每1.5m设一个可耐福安装龙骨将可耐福厚板水平向安装在C型竖向龙骨上在双层C型竖向龙骨间放置岩棉将另一侧的可耐福厚板水平向安装将可耐福石膏板安装在C型竖向龙骨上4.艺术装饰石膏制品艺术装饰石膏制

23、品 主要包括石膏浮雕艺术角线、线板、角花、灯圈、壁炉、主要包括石膏浮雕艺术角线、线板、角花、灯圈、壁炉、罗马柱、灯座、罗马柱、灯座、 雕塑等。这些制品均系采用优质建筑石膏雕塑等。这些制品均系采用优质建筑石膏为基料，配以纤维增强材料、胶粘剂等，与水拌制成料浆，为基料，配以纤维增强材料、胶粘剂等，与水拌制成料浆，经注模成型、硬化、干燥而成。这类石膏装饰件用于室内经注模成型、硬化、干燥而成。这类石膏装饰件用于室内顶棚和墙面。顶棚和墙面。 第三节第三节 水玻璃水玻璃 俗称俗称，溶解后是无色或略带色的透明或半透明粘稠液，溶解后是无色或略带色的透明或半透明粘稠液体。是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅化合

24、而成的一种可体。是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅化合而成的一种可溶于水的硅酸盐。溶于水的硅酸盐。建筑常用的为硅酸钠建筑常用的为硅酸钠(Na2OnSiO2)水溶液，又水溶液，又称钠水玻璃。二氧化硅称钠水玻璃。二氧化硅(SiO2)与氧化钠与氧化钠(Na2O)的摩尔数的比的摩尔数的比值值n，称为水玻璃的模数。模数越高，则水玻璃的黏结力越，称为水玻璃的模数。模数越高，则水玻璃的黏结力越大，越难溶于水。工程中常用的模数为大，越难溶于水。工程中常用的模数为。 水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，并逐渐干燥脱水成为氧化硅而硬化。硅凝胶，并逐渐干燥脱水成为氧化硅而硬化。 Na2OnSiO2+CO2+mH2OnSiO2mH2O+Na2CO3 由于空气中二氧化碳的浓度较低，为加速水玻璃的硬化，由于空气中二氧化碳的浓度较低，为加速水玻璃的硬化，常加入常加入氟硅酸钠氟硅酸钠(Na2SiF6)作为促硬剂，加速二氧化硅凝胶的作为促硬剂，加速二氧化硅凝胶的析出。析出。