建筑材料课件：气硬性胶凝材料1

2023/7/30气硬性无机胶凝材料建筑材料

2023/7/28气硬性无机胶凝材料建筑材料1胶凝材料分类：根据其化学组成一般可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。无机胶凝材料又可分为水硬性胶凝材料和气硬性胶凝材料。水硬性胶凝材料：不仅能在空气中凝结和硬化，而且能在水中继续保持和增长强度。例如水泥。胶凝材料定义：在建筑工程中，能将散粒状材料（石子和砂子等）或块状材料（砖块和砌块等）粘结成整体的材料统称为胶凝材料。1气硬性无机胶凝材料气硬性胶凝材料：它能适用于地上，也能适用于潮湿环境和水中。例如：石灰、石膏、水玻璃等。胶凝材料分类：根据其化学组成一般可分为有机胶凝材料和无机胶凝22023/7/30目录石灰石灰的制备石灰的胶凝机理石灰的性质、技术要求和用途2023/7/28目录石灰石灰的制备石灰的胶凝机理石灰的性质3石灰的原料：主要原料是以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云石和白垩

，还含有少量的碳酸镁。原材料的产地不同会对石灰的性质产生影响。除天然原料外，还可以利用化学工业副产品（如电石渣）。2石灰的制备白云石方解石石灰的原料：主要原料是以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云石和白4石灰的生产工艺：3石灰的制备土窑竖窑立窑回转窑石灰的生产工艺：3石灰的制备土窑竖窑立窑回转窑52023/7/30石灰的制备4石灰石煅烧成生石灰的过程，实际上是碳酸钙的分解过程。氧化钙又称为生石灰，是一种白色或灰色的块状物质。生石灰的质量与氧化钙（或氧化镁）的含量有很大关系，还与煅烧温度和煅烧时间有直接关系。欠火石灰正火石灰过火石灰煅烧温度过低或时间不足。特点：残留有未烧透的内核。颜色呈灰青色，产浆量低。煅烧温度为1000—1100℃。特点：白色微黄，结构疏松，产浆量高。煅烧温度过高或时间过长。特点：石灰表面出现裂纹或玻璃状外壳。颜色呈灰黑，熟化慢，硬化后体积膨胀，出现裂纹或鼓包。2023/7/28石灰的制备4石灰石煅烧成生石灰的过程，实际62023/7/30石灰的制备5生石灰通过不同的加工可得到石灰的另外三种产品：生石灰粉：将生石灰磨细而得到的生石灰粉，主要成分为氧化钙（CaO）；消石灰粉：生石灰经适量水消化、干燥而得到的粉末，主要成分为氢氧化钙（Ca（OH）2），也称为熟石灰。石灰膏：将生石灰用过量水（约为生石灰体积的3-4倍）消化而得到的可塑性浆体，主要成分为氢氧化钙（Ca（OH）2）和水。2023/7/28石灰的制备5生石灰通过不同的加工可得到石灰7工程中熟化的方法有两种：熟化（或称为消化）是一种水化作用，是指生石灰（CaO）加水生成氢氧化钙（Ca（OH）2）的过程。6石灰的胶凝机理生石灰熟化的特点：速度快，放热量大；外观体积可增大1-2.5倍。淋灰法陈伏：减轻或消除过火石灰的危害。化灰法化灰池滤网储灰池排水口2）石灰膏（化灰法）：石灰在化灰池中熟化成石灰浆，通过筛网流入储灰坑，石灰浆在储灰坑中沉淀并除去上层水分后形成石灰膏。1）制消石灰粉：淋灰法。工程中熟化的方法有两种：熟化（或称为消化）是一种水化作用，是8碳化：氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙晶体，释放水分并被蒸发。石灰浆在空气中硬化包括结晶和碳化两个同时进行的过程：7石灰的胶凝机理结晶（干燥硬化）：游离水分蒸发或被砌体吸收；

以晶体形态析出；

浆体逐渐失去塑性；

Ca（OH）2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O碳化的实际上是二氧化碳与空气中水分生成碳酸后与氢氧化钙生成碳酸钙的过程，所以不能在没有水分的全干状态下进行。水分损失碳化氢氧化钙碳酸钙水分孔隙氢氧化钙碳酸钙孔隙石灰胶凝机理：碳化：氢氧化钙与空气中的二氧化石灰浆在空气中硬化包括结晶和碳9石灰性质1）可塑性和保水性好：生石灰熟化后的石灰浆是球状细颗粒高度分散的胶体，其表面吸附一层较厚的水膜，降低了颗粒之间的摩擦力，具有良好的可塑性，易摊铺成均匀薄层。8石灰的性质、技术要求和用途3）硬化慢，强度低，耐水性差：空气中二氧化碳稀薄，碳化过程缓慢，且生成的CaCO3和Ca（OH）2晶体量少且生成缓慢，硬化强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。因此，不宜在潮湿环境下使用，也不宜单独用于建筑物基础。2）硬化时体积收缩大：石灰在硬化过程中，水分大量蒸发，导致内部毛细管失水收缩，引起显著体积变化，使硬化的石灰浆出现干缩裂纹。通常施工中参入砂、纸筋等以节约石灰和减少收缩。石灰性质1）可塑性和保水性好：生石灰熟化后的石灰浆是球状细颗10石灰技术要求

根据我国建筑行业标准《建筑生石灰》（JC/T479—2013）的规定，钙质石灰和镁质石灰分根据化学成分的含量每类分为各个等级（见表2-1）。建筑生石灰的化学成分应符合表2-2的要求，物理性质应符合表2-3的要求。9石灰的性质、技术要求和用途

根据《建筑消石灰粉》（JC/T481—2013）的规定，按扣除游离水和结合水后氧化镁和氧化钙的百分含量，将消石灰分为钙质消石灰和镁质消石灰（见表2-4）。建筑消石灰的化学成分应符合表2-5的要求，物理性质应符合表2-6的要求。

注：JC/T479-2013代替了JC/T479-92《建筑生石灰》和JC/T480-92《建筑生石灰粉》，适用于建筑工程用的（气硬性）生石灰和生石灰粉，不包括水硬性生石灰，其它用途的生石灰也可参考使用。含义：

标记：生石灰的识别标志由产品

名称、加工情况和产品依据标准

编号组成。生石灰块在代号后加Q，生石灰粉在代号后加QP。

示例：符合JC/T479―2013的钙质生石灰

粉90，标记为CL90―QPJC/T479―2013说明：CL——钙质石灰；90——（CaO+MgO）百分含量；QP―粉状；JC/T479―2013——产品依据标准；标记：消石灰的识别标志由产品名称和产品依据标准编号组成。示例：符合JC/T481―2013的钙质消石灰90标记为HCL90JC/T481―2013说明：HCL——钙质消石灰；90——（CaO+MgO）百分含量；JC/T479―2013——产品依据标准；石灰技术要求根据我国建筑行业标准《建筑生石灰》（JC/T1110石灰的性质、技术要求和用途建筑生石灰的分类（JC/T479—2013）表2-1类别名称代号

钙质石灰钙质石灰90CL90钙质石灰85CL85钙质石灰75CL75镁质石灰镁质石灰85ML85镁质石灰80ML80产品名称（氧化钙+氧化镁）（CaO+MgO）氧化镁(MgO）二氧化碳（CO2）三氧化硫（SO3）CL90―QCL90―QP≥90≤5≤4≤2CL85―QCL85―QP≥85≤5≤7≤2CL75―QCL75―QP≥75≤5≤12≤2ML85―QML85―QP≥85>5≤7≤2ML80―QML80―Q≥80>5≤7≤2建筑生石灰的化学成分（%）

表2-2名称产浆量dm3/10Kg细度0.2mm筛余量%90µm筛余量%CL90―QCL90―Q≥26――≤2―≤7CL85―QCL85―QP≥26――≤2―≤7CL75―QCL75―QP≥26――≤2―≤7ML85―QML85―QP――≤2―≤7ML80―QML80―Q――≤7―≤2建筑生石灰的物理成分（%）

表2-310石灰的性质、技术要求和用途建筑生石灰的分类（JC/T1211石灰的性质、技术要求和用途建筑消石灰的技术指标（JC/T480—2013）表2-4类别名称代号

钙质石灰钙质消石灰90HCL90钙质消石灰85HCL85钙质消石灰75HCL75镁质石灰镁质消石灰85HML85镁质消石灰80HML80产品名称（氧化钙+氧化镁）（CaO+MgO）氧化镁(MgO）三氧化硫（SO3）HCL90HCL85HCL75≥90≥85≥75

≤5

≤2

HML85HML80≥85≥80>5≤2注：表中数值以试样扣除游离水和结合水后的干基为基准。建筑消石灰的化学成分（%）

（JC/T481—2013）表2-5名称游离水%细度安定性

0.2mm筛余量%90µm筛余量%HCL90

≤2

≤2

≤7

合格HCL85HCL80HML85HML80建筑消石灰的物理性（JC/T481—2013）

表2-611石灰的性质、技术要求和用途建筑消石灰的技术指标（JC/T13石灰的用途12石灰的性质、技术要求和用途

消石灰粉或熟化好的石灰膏（1）砂浆和石灰乳注：1）调入少量水泥，粒化高炉矿渣或粉

煤灰，可提高石灰乳耐水性。2）调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。3）加入纸筋、麻刀等

纤维物质，可克服

抹面砂浆的收缩性。

石灰膏

石灰膏（2）石灰土和三合土消石灰粉消石灰粉注：1）石灰土和三合土在夯实或压实后，可用作墙体、

建筑物基础、路面和地面的垫层或简易地面。

2）石灰含量高，强度和耐水性将降低。水砂水泥混合砂浆（砌筑、抹面）水砂石灰砂浆（抹面）水石灰乳石灰土水粘土砂或炉渣粘土水三合土石灰的用途12石灰的性质、技术要求和用途消石灰粉或熟化好14石灰的用途13石灰的性质、技术要求和用途（3）硅酸盐制品

石灰磨细生石灰（或消石灰粉）和硅质材料（如粉煤灰、粒化高炉矿渣、煤矸石等）加水拌合，必要时加入少量石膏，经成型、蒸养或蒸压养护等工序而成的建筑材料，统称为硅酸盐制品。硅酸盐制品按其密实程度分为密实（有集料）和多孔（加气）两类，前者可生产墙板、砌块及砌墙砖（如灰砂砖），后者用于生产加气混凝土制品（如砌块）。（4）碳化石灰板为了减轻质量并提高碳化效果，多制成空心板或多孔板。该板材能锯、能钉，常用作建筑物的非承重内隔墙、天花板等。生石灰粉二氧化碳人工碳化12-24h硅酸盐制品水硅质材料天然砂碳化石灰板玻璃纤维或轻质骨料水石灰的用途13石灰的性质、技术要求和用途（3）硅酸盐制品石152023/7/30目录石膏石膏的制备建筑石膏的凝结硬化建筑石膏的技术要求和用途2023/7/28目录石膏石膏的制备建筑石膏的凝结硬化建筑石16石膏的原料：生产石膏胶凝材料的主要原料有天然二水石膏（又称生石膏、软石膏）、天然无水石膏，也可采用化工石膏（如磷石膏、氟石膏等）、脱硫石膏。

14石膏的制备生石膏脱硫石膏石膏的原料：生产石膏胶凝材料的主要原料有天然二水石膏（又称生17建筑石膏的生产：15石膏的制备（1）建筑石膏：在常压下温度达到107℃~170℃时，二水石膏脱水变成β型半水石膏（即建筑石膏，又称熟石膏）。（2）高强石膏（α型半水石膏）：二水石膏在0.13MPa蒸汽压和125℃条件下，制成晶体短粗、

需水量较小、强度较高的α型半水石膏，也称为高强石膏。（3）加热温度当高于400℃时，完全失去水分，形成水溶性硬石膏，也称为死烧石膏（CaSO4п）。（4）当温度高于800℃时，部分石膏分解出CaO，得到高温煅烧石膏，水化硬化后具有

较高强度和抗水性。建筑石膏的生产：15石膏的制备（1）建筑石膏：在常压下温度达18建筑石膏的凝结硬化：16建筑石膏的凝结硬化（1）水化：建筑石膏的水化是指建筑石膏加水拌合后与水反应生成二水硫酸钙的过程。=

（2）建筑石膏的凝结硬化1—半水石膏；2—二水石膏胶体微粒；3—二水石膏晶体；4—交错的晶体实际上，水化和凝结是相互交错而又连续进行的。建筑石膏凝结硬化过程中的显著特点：1）速度快2）体积微膨胀。3）硬化后孔隙率大，体积密度小，强度低。4）加工性能好。

石膏制品可锯、

可刨、可钉、可打眼。6）耐水性和抗冻性差。5）隔热、吸声性、防火性能良好。建筑石膏的凝结硬化：16建筑石膏的凝结硬化（1）水化：建筑石19建筑石膏的技术要求：17建筑石膏的技术要求和用途=

建筑石膏为白色粉末，密度为2.60~2.75g/cm3，堆积密度为800~1000kg/m3。技术要求主要有强度、细度和凝结时间。根据GB/T9776-2008，按2h强度（抗折强度）分为3.0,2.0和1.6三个等级，见表2-8。等

级3.02.01.62h强度（MPa）抗折强度，≥3.02.01.6抗压强度，≥6.04.03.0细度（％）0.2mm方孔筛筛余，≤10凝结时间（min）初凝时间，≥3终凝时间，≤30建筑石膏物理力学性能（GB/T9776-2008）

表2-8建筑石膏的技术要求：17建筑石膏的技术要求和用途=20建筑石膏的用途：18建筑石膏的技术要求和用途=

1）室内抹灰及粉刷。2）石膏板。3）建筑石膏制品。建筑石膏在运输和储存中，注意防雨、防潮，储存期一般不宜超过三个月，超过三个月，强度将会下降。纸面石膏板石膏砌块石膏雕塑石膏吊顶建筑石膏的用途：18建筑石膏的技术要求和用途=1）室212023/7/30目录水玻璃水玻璃的生产及凝结硬化水玻璃的性质及应用2023/7/28目录水玻璃水玻璃的生产及凝结硬化水玻璃的性22水玻璃通常采用石英粉（SiO2）加纯碱（Na2O）在1300-1400℃的高温下煅烧成固体水玻璃，然后在热水中溶解制得液体水玻璃产品

19水玻璃的制备

固体水玻璃水淬水玻璃水玻璃通常采用石英粉（SiO2）加纯碱（Na2O）在130023水玻璃在空气中吸收二氧化碳生成无定形硅胶，并逐渐脱水干燥硬化

20水玻璃的凝结固化

因空气中二氧化碳含量很低，凝结硬化过程缓慢，可加热水玻璃或在其中加入硅酸氟钠，加速硅酸凝胶的析出。硅酸凝胶的适用量为水玻璃质量的12％~15％。水玻璃在空气中吸收二氧化碳生成无定形硅胶，并逐渐脱水干燥硬化24水玻璃的性质：21水玻璃的性质及应用=

1）具有良好的粘结力。2）耐酸性、耐热性好。水玻璃可以抵抗除氢氟酸（HF）、

热磷酸和高级脂肪酸以外的几乎所有的有机酸和无

机酸。水玻璃的耐热性主要取决于骨料的

耐热度。3）耐碱性、耐水性差。不宜在碱

性环境下使用。水玻璃的应用：2）涂刷或浸渍材料表面，提高其抗风化能力。1）加固土壤。3）配置速凝防水剂。4）配制水玻璃砂浆。双液注浆耐酸胶泥耐酸水泥水玻璃的性质：21水玻璃的性质及应用=1）具有良好的252023/7/30目录菱苦土菱苦土的制备和凝结硬化菱苦土的技术要求及应用2023/7/28目录菱苦土菱苦土的制备和凝结硬化菱苦土的技26菱苦土的制备：菱苦土的主要成分是氧化镁（MgO）,是一种白色或浅黄色粉末。生产菱苦土的主要原材料有天然菱镁矿、蛇纹石和白云岩，也可以海水为原料提制菱苦土。菱苦土的主要生产工艺是煅烧，实际上是碳酸镁的分解过程。

22菱苦土的制备与凝结硬化

碳酸镁的实际煅烧温度为700~850℃，当温度达到1300℃时，生成死烧MgO,几乎丧失了凝胶性质。菱苦土的凝结硬化：菱苦土的凝结硬化机理与石灰很相似，但Mg（OH）2的过大相对饱和度会破坏硬化过程中形成的结构网。因此，菱苦土不能用水调和。常加入氯化镁，硫酸镁等固化剂，提