土木工程材料 课件 3气硬性胶凝材料

土木工程材料CivilEngineeringMaterials【工程案例导入】从《石灰吟》看中国古代石灰工艺的发展与传承

明代政治家、文学家于谦，自幼勤奋好学，志向远大。一日，他漫步至一座石灰窑前，目睹了师傅们煅烧石灰的全过程。青黑色的山石在熊熊烈火中焚烧后，竟变成了洁白的石灰。这一幕深深触动了于谦，他略加思索，随即吟出了那首流传千古的《石灰吟》：石灰吟明·于谦千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间。【工程案例导入】从《石灰吟》看中国古代石灰工艺的发展与传承CONTENT石灰01石膏023.3其他气硬性胶凝材料03第三章气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料的概念

气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化和增长强度，所以只适用于地上和干燥环境中，不能用于潮湿环境，更不能用于水中。如建筑石膏、石灰、水玻璃和菱苦土等。01石

灰1.石灰

石灰是不同化学组成和物理形态的生石灰、消石灰的统称。

石灰的主要成分为氧化钙或氢氧化钙。

石灰是人类使用最早的无机胶凝材料之一，其原料分布广，生产工艺简单，成本低廉，因此在土木工程中应用广泛。2.石灰的生产2.石灰的生产

生产石灰的原料有石灰石、白云石、白垩、贝壳等。它们的主要成分是碳酸钙，经煅烧后，碳酸钙分解成为氧化钙，得到块状生石灰。

生石灰在常温下稳定，但受热后会迅速分解，放出大量的热量。它与水反应会生成氢氧化钙，这一反应过程称为石灰的熟化或消解。

石灰的硬化是指熟石灰浆体在空气中逐渐变得坚硬的过程。这个过程主要由两个同时进行的过程来完成：结晶过程和碳化过程。2.石灰的生产

生石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。

欠火石灰降低石灰的利用率。

过火石灰颜色较深，密度较大，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，其中过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起墙面隆起和开裂，影响工程质量。

为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中“陈伏”两星期以上。“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。2.石灰的生产

使用过火石灰的石灰砂浆作为内墙粉刷材料，过了一段时间后，造成起鼓开裂。3.建筑石灰的技术要求建筑生石灰：参考我国建材行业标准《建筑生石灰》（JC/T479-2013）规定3.建筑石灰的技术要求建筑消石灰：参考我国建材行业标准《建筑消石灰》（JC/T481-2013）规定4.石灰的特性1.保水性、可塑性好2.凝结硬化慢，强度低3.干燥收缩大4.耐水性差5.生石灰的储存观察与讨论石灰砂浆的裂纹请观察图中A、B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。

石灰砂浆A

石灰砂浆B图

两种石灰砂浆工程实例分析石灰的选用

某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰三种材料可供选用。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。

5.石灰的应用1.调制石灰乳涂料2.配制砂浆3.拌制灰土和三合土4.制作硅酸盐混凝土制品5.制作碳化石灰板6.配制无熟料水泥02石

膏1.石膏的种类

石膏胶凝材料是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料，属于单斜晶系，具有玻璃、绢丝或珍珠光泽，透明到半透明，颜色为白色或无色，含杂质时显黄色或红色。1.天然石膏2.建筑石膏3.高强石膏4.工业副产石膏天然二水石膏天然红石膏2.石膏的生产

天然石膏是建筑石膏生产的主要原料之一。

石膏胶凝材料的制备就是将原材料捣碎、加热与磨细生成成品的过程。由于加热温度和方式不同，可生产不同性质的石膏胶凝材料。1.生产建筑石膏（β型半水石膏）1.生产高强石膏（α型半水石膏）2.建筑石膏的水化硬化

建筑石膏与水混合后，半水石膏（CaSO4·1/2H2O）溶解于水中形成饱和溶液，随后发生水化反应，生成二水石膏（CaSO4·2H2O）。

终凝后，浆体中的二水石膏胶体微粒逐渐转变为晶体颗粒，这些晶体颗粒不断长大、连生、交错，使得浆体逐渐变硬并产生强度，这一过程即为硬化。3.建筑石膏的技术要求建筑石膏：参考我国建材行业标准《建筑石膏》（GB/T9776-2022）规定4.石膏的特性1.凝结硬化快2.凝结硬化时体积微膨胀3.防火性好，但耐火性差4.孔隙率大，表观密度小，强度低5.具有一定的调湿性6.保温性、吸声性好7.耐水性、抗冻性差8.建筑石膏的储存观察与讨论硬化石膏的结构与性能

请观察图3-5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。观察与讨论建筑石膏粉的质量问题请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉作粘结或制作石膏制品。图

石膏粉吸潮结粒工程实例分析石膏饰条粘贴失效

某工人用建筑石膏粉拌水，拌成一桶石膏浆，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。工程实例分析石膏制品发霉变形

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，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。请分析原因。5.石灰的应用1.调制粉刷石膏2.配制石膏砂浆3.制作石膏板4.制作石膏砌块5.制作石膏装饰制品03其他气硬性胶凝材料1.水玻璃

水玻璃俗称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的能溶解于水的一种硅酸盐材料。其化学通式为R₂O·nSiO₂。

根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有许多品种，最常用的是硅酸钠水玻璃。1.水玻璃水玻璃的生产

水玻璃的生产方法分干法和湿法两种。干法生产：水玻璃的硬化

液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：1.水玻璃水玻璃的性质（1）黏结力强，强度较高（2）耐酸性好（3）耐热性好（4）耐碱性、耐水性差水玻璃的用途（1）涂刷或浸渍材料（2）配制快凝堵漏防水剂（3）加固地基（4）配制耐热砂浆和耐热混凝土（5）配制耐酸砂浆和耐酸混凝土观察与讨论水玻璃与铝合金窗表面的斑迹

某些建筑物的室内墙面装修过程中我们可以观察到，使用以水玻璃为成膜物质的腻子作为底层涂料，施工过程往往散落到铝合金窗上，造成了铝合金窗外表形成有损美观的斑迹。试分析原因，应采取什么措施避免这类现象。2.菱苦土

菱苦土，又名苛性苦土、苦土粉，它的主要成分是氧化镁，是一种细粉状的气硬性胶结材料。菱苦土的颜色有纯白、灰白或近淡黄色，新鲜材料有闪烁的玻璃光泽。2.菱苦土菱苦土的生产

菱苦土通常是由含MgCO3为主的菱镁矿为原料，经煅烧、磨细而成。其煅烧时的反应式如下：菱苦土的硬化

通常用MgCl2、MgSO4、FeCl3或FeSO4等盐类的水溶液来拌合。2.菱苦土菱苦土的应用

菱苦土配以竹筋、苇筋制成混凝土，有较好的抗裂性能；可以胶结木屑、刨花等制成板材，代替木材制作家具、地板、墙体材料；加入泡沫剂或轻质骨料，可制保温材料。【创新思维培养】从梅雨季到低碳生活：LiCl复合石膏建材的除湿之路LiCl复合石膏建材的制备

在我国南方，梅雨季的潮湿气候常导致室内过度潮湿，为了寻求更加环保、节能的除湿方案，科研人员将目光转向了多孔装饰建材，如石膏、硅藻土等。LiCl复合石膏是一种具有物理吸附与化学吸收协同效应的LiCl复合石膏建材，可使室内的短时除湿能耗降低42%及以上。【工程素质培养】墙面膨胀性裂缝

某工地急需配制石灰砂浆。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。【材料与生态】生物质能在石灰行业低碳生产中的应用前景

生物质能的来源

生物质是地球上存