土木工程材料材料课件.ppt

1、第第2章章 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料胶凝材料（结合料）胶凝材料（结合料）经物理、化学作用，能将散粒经物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结为整体的材料。状或块状材料粘结为整体的材料。气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料只在空气中硬化只在空气中硬化 （石灰、石膏）（石灰、石膏）无机胶凝材料无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）（以无机化合物为基本成分）按凝结硬化按凝结硬化条件分类条件分类水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料空气、水中皆可硬化空气、水中皆可硬化（水泥）（水泥）有机胶凝材料有机胶凝材料 （天然的或合成的有机（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）高分子化合物为基本成分）（沥青（沥青、树脂）

2、树脂）只能在空气中硬化、保持或继续发展强度只能在空气中硬化、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。的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬不仅能在空气中，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化、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。称为水硬性无机胶凝材料。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。石灰的生产石灰的生产 1.1.原料原料 以以CaCOCaCO3 3为主要成分的岩石为主要成分的岩石(石灰石、白垩等

3、石灰石、白垩等2.1 2.1 石灰石灰天然碳酸岩类岩石天然碳酸岩类岩石（石灰石、（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分白云石）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，其化为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：学反应可表示如下：29003COCaOCaCOC 生石灰（堆积密度为生石灰（堆积密度为800800 1000 kg/m1000 kg/m3 3)一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。磨细即为生石灰粉。一一.石灰的消化和硬化石灰的消化和硬化1.1.石灰的熟化和石灰的熟化和“陈伏陈伏”工地上使

4、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，氢氧化钙，这个过程称为石灰的这个过程称为石灰的“消化消化”，又称，又称“熟化熟化”：molKJOHCaOHCaO/85.64)(22生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料生石灰烧制过程中，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，这种石灰石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为称为“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时间过长

5、，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为呈灰黑色，这种石灰称为“过火石过火石灰灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融。过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。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，引起隆起鼓熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。包和开裂。为了消除过火石灰的危害，生石灰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置两周以上，这一过程称为石

6、灰的“陈伏陈伏”。“陈伏陈伏”期间，石灰浆期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。以免碳化。欠火石灰欠火石灰：温度过低温度过低/时间不够时间不够/石灰石不能充分烧透石灰石不能充分烧透,存在硬心存在硬心过火石灰：过火石灰：温度过高温度过高/时间过长时间过长/颜色深（褐、黑）颜色深（褐、黑）注意注意过火石灰可以使用，但应陈伏过火石灰可以使用，但应陈伏半个月半个月 2.2.石灰的硬化石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下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：面两个同时进行的过程来完成的：(1)(1)游离水分蒸发游离水分蒸发（

7、2 2）结晶作用）结晶作用 氢氧化钙逐渐从饱和氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。溶液中结晶。（3 3）碳化作用）碳化作用 氢氧化钙与空气中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：水分并被蒸发：OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(碳化 碳化作用实际是二氧化碳与水形碳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碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。水分的全干状态下进行。二二.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建筑石灰的技

8、术指标有细度、细度、CaO+MgOCaO+MgO含量、含量、COCO2 2含量和体积安定性含量和体积安定性等。并按技术指标分等。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。具体技术要求见手册：体技术要求见手册：JC/T479-1992 JC/T479-1992 建筑生石灰（建筑生石灰（P48 P48 表表3-23-2）、）、JC/T480-1992 JC/T480-1992 建筑生石灰粉建筑生石灰粉(P48(P48 表表3-33-3）JC/T481-1992 JC/T481-1992 建筑消石灰粉建筑消石灰粉(P48(P48 表表3-343-34）钙质生

9、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%石灰分类石灰分类1.1.按按MgOMgO含量分类含量分类钙质石灰（钙质石灰（MgO5）镁质石灰（镁质石灰（MgO5）特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。2.2.石灰的存在形成石灰的存在形成v 块状生石灰块状生石灰 煅烧直接获得煅烧直接获得v 生石灰粉生石灰粉 块状生石灰磨细块状生石灰磨细v 消石灰粉消石灰粉 生石灰消解生石灰消解v 石灰膏石灰膏/乳乳 生石灰生石灰+过量水过量水CaOCaOC

10、a(OH)Ca(OH)2 2项项 目目钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 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 CaO+MgO含量含量/%/%908580858075 C0 C02 2含量含量/%/%57 79 968 81010未消化残渣含量未消化残渣含量 （5mm5mm圆孔筛余）圆孔筛余）/%/%510101515510101515 产浆量产浆量/L/Lkgkg-1-1 2.82.82.32.32.02.02.82.82.32.32.02.0生石灰的技术标准生石灰的技术标准项项 目目钙质生石灰钙质生石灰 镁质生石灰镁质生石灰 优等

11、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 CaO+MgO含量含量/%/%858080757580757570 C0 C02 2含量含量/%/%79 91111810101212细细度度0.90mm0.90mm筛筛余筛筛余/%/%0.20.50.51.51.50.20.50.51.51.50.125mm0.125mm筛筛余筛筛余/%/%7.012.012.0 18.018.07.012.012.0 18.018.0生石灰粉的技术标准生石灰粉的技术标准项项 目目钙质消石灰粉钙质消石灰粉 镁质消石灰粉镁质消石灰粉 白云石消石灰粉白云石消石灰粉优等优等品品一

12、等一等品品合格合格品品优等优等品品一等一等品品合格合格品品优等优等品品一等一等品品合格合格品品CaO+MgOCaO+MgO含量含量/%/%707065656060656560605555656560605555 游离水游离水/%/%0.40.4体积安定性体积安定性合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格细细度度0.90mm0.90mm筛筛筛余筛余/%/%0 00 00.50.50 00 00.50.50 00 00.50.50.125mm0.125mm筛筛筛余筛余%3 3101015153 3101015153 310101515消石灰粉的技术标准消石灰粉的技术标准路面基层用石灰的技术

13、标准路面基层用石灰的技术标准项项 目目钙质生石灰钙质生石灰镁质生石灰镁质生石灰 钙质消石灰钙质消石灰镁质消石灰镁质消石灰等等 级级 CaO+MgOCaO+MgO含量含量/%/%8585 8080 7575 8080 7575 7070 6565 6060 5555 6060 5555 5050未消化残渣含量未消化残渣含量 /5mm/5mm圆孔筛余圆孔筛余/%/%7 71111 1717 1010 1414 2020含水量含水量/%/%4 44 44 44 44 44 4细细度度0.71mm0.71mm筛筛余筛筛余/%/%1 11 11 11 10.125mm0.125mm筛筛余筛筛余%1313

14、 2020 1313 2020 MgOMgO含量含量/%/%555 5444 4工程实例工程实例 某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判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？该石灰的品质？1.1.检测石灰中检测石灰中CaOCaO和和MgOMgO的含量的含量,二氧化碳的含量二氧化碳的含量,细度。细度。2.2.根据根据MgOMgO含量，判定该石灰的类别含量，判定该石灰的类别(属钙质属钙质/镁质石灰镁质石灰)3.3.根据表根据表3.13.1判定该石灰的等级。判定该石灰的等级。三三.石灰的技术性质石灰的技术性质（1 1）可塑性好）可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗

15、粒极细生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为（直径约为11）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石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可塑性。在水灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。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，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，碳化由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利

16、于碳化作用的成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，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同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（中还会溃散。如石灰砂浆（1 1：3 3）2828天强度仅为天强度仅为0.2-0.5MPa0.2-0.5MPa。所以，。所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于重要建筑物基础。也不宜用于重要建筑物基础。（3）硬化时体积收缩大

17、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。（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，再与空气中水分而自动熟化成消石灰粉，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，不但要防止受潮，能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石石灰浆，将贮存

18、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，还要注胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。意安全。四四.石灰的应用石灰的应用（1 1）石灰乳和石灰砂浆）石灰乳和石灰砂浆 将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、灰乳可加入各种耐碱颜

19、料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。（2 2）石灰土（灰土）和三合土）石灰土（灰土）和三合土 石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中使石

20、灰与粘土或硅铝质工业在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生废料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，成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路适于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。（3 3）灰砂砖和硅酸盐制品）灰砂砖和硅酸盐制品 石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合

21、均匀，加水搅拌加水搅拌,经压振或压制，形成硅酸盐制品。经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。#2.22.2石石 膏膏 石膏石膏CaSOCaSO4 4为主要成分。为主要成分。分为建筑石膏和高强度石膏两种。分为建筑石膏和高强度石膏两种。石膏的存在形式石膏的存在形式天然二水石膏天然二水石膏化工石膏化工石膏天然无水石膏

22、天然无水石膏建筑石膏建筑石膏高强石膏高强石膏CaSOCaSO4 42H2H2 2O OCaSOCaSO4 4H H2 2O O与与CaSOCaSO4 4混合废渣混合废渣CaSOCaSO4 4硬硬-CaSO-CaSO4 41/2H1/2H2 2O O-CaSO-CaSO4 41/2H1/2H2 2O O 2.2 2.2 建筑石膏建筑石膏 石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，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时可形成当石膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。多种性能不同的石膏。2.1 2.1 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根据石膏中

23、含有结晶水的多少不同可分为：不同可分为：（1 1）无水石膏（）无水石膏（aSOaSO4 4）：也称硬）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬，是石膏，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。生产硬石膏水泥的原料。（2 2）天然石膏（）天然石膏（aSOaSO4 42H2H2 2O O）：也称）：也称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。（）建筑石膏（）建筑石膏 （aSOaSO4 41/2 H1/2 H2 2O O）也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，

24、根据其内部结构不同可分加工而成的，根据其内部结构不同可分为为型半水石膏和型半水石膏和型半水石膏：型半水石膏：建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅烧加热到而成的。常压下煅烧加热到107107170170，可，可产生产生型建筑石膏：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）加热可产生型建筑石膏：型建筑石膏：（二水石膏）（型半水石膏）OHOHCaSOOHCaSOCC22417010724211212常压OHOHCaSOOHCaSOC22412424211212压蒸 型半水

25、石膏与型半水石膏与型半水石膏相比，型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积较小，强度结晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，因此又称为高强石膏。高，因此又称为高强石膏。当加热温度超过当加热温度超过170170时，可生成无时，可生成无水石膏，只要温度不超过水石膏，只要温度不超过200200，此，此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。2.2 2.2 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

26、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。随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生随着二水石膏沉淀的不断增加，就

27、会产生结晶，结晶体的不断生成和长大，晶体颗结晶，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，造成浆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体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的初凝初凝；而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结；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，直至消力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的失，这种现象为石膏的终凝终凝。石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长石膏终凝后，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大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，渐减小的结构，其强度也

28、会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化。膏结构，这一过程称为石膏的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。叉进行的。2.3 2.3 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凝结时间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求品、一等品和合格品。具体技术要求见见GB9776-1988GB9776-1988。”土木工程材料土木工程材料“P45P45表表3-13-1）2.4 2.4 建筑石

29、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建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶

30、过程，其体积不仅不会收缩，水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（而且还稍有膨胀（0.2%0.2%1.5%1.5%），这种膨），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的胀不会对石膏造成危害，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裂。免了普通材料干燥时的开裂。（）硬化后的多孔性，重量轻，但（）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低强度低 建筑石膏在使用时，为获得良好建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水

31、分的蒸发，使原来的充水部中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强量微孔，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度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为观密度约为00kg00kg3 31000 kg1000 kg3 3，抗压强度约为，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(调湿调温作用调湿调温作用)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

32、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 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，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当受到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，水蒸气幕，可

33、有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。具有良好的防火效果。由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子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间的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。化体的耐水性较差。（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。微孔结构细腻，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，所使其脆性有所改善，硬度也

34、较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。良好的可加工性。2.5 2.5 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：石膏板、石膏建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等砌块等 (3(3）制作建筑雕塑和模型制作建筑雕塑和模型#3.4.3.4.水玻璃水玻璃 水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。和二氧化硅组成，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 2O OS

35、iOSiO2 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 2O OSiOSiO2 2）等品种，最常用的是等品种，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“碱性碱性”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水玻）。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。璃的溶液都呈明显的碱性反应。ORSiOn22 1.1.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

36、。湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和苛性钠湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生液体水玻璃。液体水玻璃。干法生产硅酸钠水玻璃是将干法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于石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 2.2.水玻璃的硬化水玻璃的硬化 液体水玻

37、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COCO2 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，促使硅酸凝胶加作为促硬剂，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 3.3.水玻

38、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，水玻璃硬结强度、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化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。渗透的作用。（）耐酸性好。（）耐酸性好。硬化后的水玻璃，其主要成硬化后的水玻璃，其主要成分是分是iOiO2 2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多，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数无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。蚀。（）耐热性高（）耐热性高 水玻璃不燃烧，硬化后形成

39、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。更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。3.3.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。这是因为水玻璃与材料中的这是因为水玻璃与材料中的a a（OHO

40、H）2 2反应生成硅酸钙凝胶，填充了材料间孔反应生成硅酸钙凝胶，填充了材料间孔隙。隙。OHSiOCaOSiOnONaOHCanSiOONa2222222)1()(|同时硅酸钠本身硬化所析出的硅同时硅酸钠本身硬化所析出的硅酸凝胶也有利于材料保护。选用不酸凝胶也有利于材料保护。选用不同的耐火填料，还可配制不同耐热同的耐火填料，还可配制不同耐热度的水玻璃耐热涂料。度的水玻璃耐热涂料。反应式为：反应式为：（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：以水玻璃为基料，配制防水剂。例如：四矾防水剂是以蓝矾四矾防水剂是以蓝矾(硫酸铜硫酸铜)、明矾（钾、明矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）和

41、紫矾（铬矾）铝矾）、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.的液体水玻璃和氯的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管交替向地层压入，化钙溶液通过金属管交替向地层压入，两种溶液发生化学反应，可析出吸水膨两种溶液发生化学反应，可析出吸水膨胀的硅酸胶体，包裹土壤颗粒并填充其胀的硅酸胶体，包裹土壤

42、颗粒并填充其空隙，阻止水分渗透并使土壤固结。用空隙，阻止水分渗透并使土壤固结。用这种方法加固的砂土，抗压强度可达这种方法加固的砂土，抗压强度可达。(4)(4)配制水玻璃砂浆。配制水玻璃砂浆。将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一定比例配合成砂浆定比例配合成砂浆,可用于修补墙体裂缝。可用于修补墙体裂缝。（）配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、（）配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热混凝土耐热混凝土 用水玻璃作为胶凝材料，选择耐用水玻璃作为胶凝材料，选择耐酸骨料，可配制满足耐酸工程要求酸骨料，可配制满足耐酸工程要求的耐酸砂浆、耐酸混凝土。选择不的耐酸砂浆、耐酸混凝土。选择不同的耐热骨

43、料，可配制不同耐热度同的耐热骨料，可配制不同耐热度的水玻璃耐热混凝土。的水玻璃耐热混凝土。#3.4 3.4 菱苦土菱苦土 （氯氧镁水泥）（氯氧镁水泥）菱苦土是一种镁质胶凝材料。其主要成分菱苦土是一种镁质胶凝材料。其主要成分是是gOgO。1.1.原料及生产原料及生产 菱苦土的主要原料是天然菱镁矿。其菱苦土的主要原料是天然菱镁矿。其主要成分是主要成分是gCOgCO3 3。菱苦土材料一般是将菱镁矿经煅烧磨菱苦土材料一般是将菱镁矿经煅烧磨细而制成的。要求的细度为细而制成的。要求的细度为49004900孔孔/cm/cm2 2的的筛余量不大于筛余量不大于2525:其化学反应可表示如其化学反应可表示如下：下

44、：（菱苦土）（菱苦土）28508003COMgOMgCOC2 2、菱苦土的水化、硬化、菱苦土的水化、硬化 试验证明，用水调拌菱苦土时将生成试验证明，用水调拌菱苦土时将生成Mg(OH)Mg(OH)2 2，浆体凝结很慢，硬化后强度很，浆体凝结很慢，硬化后强度很低。若以氯化镁水溶液来调制低。若以氯化镁水溶液来调制 gOgO时，可以加速其水化反应，并且能时，可以加速其水化反应，并且能形成新的水化产物。这种新的水化产物形成新的水化产物。这种新的水化产物硬化后的强度较高（硬化后的强度较高（40406060PaPa）。水）。水化反应如下：化反应如下：222222)(OHMgOHMgOOzHyMgCIxMgO

45、OzHyMgCIxMgO|水化产物中水化产物中x x、y y、z z的大小与煅烧的大小与煅烧温度、温度、MgClMgCl2 2溶液用量、初始配比、溶液用量、初始配比、养护条件有关。养护条件有关。|水化产物是针状结晶，彼此机水化产物是针状结晶，彼此机械咬合，并相互连生、长大，形成械咬合，并相互连生、长大，形成致密的结构，使浆体凝结硬化。致密的结构，使浆体凝结硬化。3.3.菱苦土的应用菱苦土的应用 菱苦土与植物纤维能很好粘接，而且碱性菱苦土与植物纤维能很好粘接，而且碱性较弱，不会腐蚀纤维。建筑工程中常用来较弱，不会腐蚀纤维。建筑工程中常用来配制菱苦土木屑浆和菱苦土木屑砂浆。前配制菱苦土木屑浆和菱苦

46、土木屑砂浆。前者可胶结为菱苦土木屑板，用于内墙、天者可胶结为菱苦土木屑板，用于内墙、天花板和地面。也可压制成各种零件用作窗花板和地面。也可压制成各种零件用作窗台板、门窗框、楼梯扶手等。后者掺加砂台板、门窗框、楼梯扶手等。后者掺加砂子可作为地坪耐磨面层。用膨胀珍珠岩代子可作为地坪耐磨面层。用膨胀珍珠岩代替木屑可制成轻质、阻燃型的室内装饰板替木屑可制成轻质、阻燃型的室内装饰板材。以菱苦土为胶结料，以玻璃纤维为增材。以菱苦土为胶结料，以玻璃纤维为增强材料，添加改性剂，可制成管材产品。强材料，添加改性剂，可制成管材产品。菱苦土的不足之处是硬化后易吸潮菱苦土的不足之处是硬化后易吸潮反卤、耐水性差，其原因

47、是硬化产反卤、耐水性差，其原因是硬化产物具有较高的溶解度，遇水会溶解。物具有较高的溶解度，遇水会溶解。为提高耐水性，可采用外加剂，或为提高耐水性，可采用外加剂，或改用硫酸镁作为拌合水溶液，降低改用硫酸镁作为拌合水溶液，降低吸湿性、改进耐水性。吸湿性、改进耐水性。#例3-1 某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。解 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是

48、由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。例3-2 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？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。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

49、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。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。例例3-3 3-3 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，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？而不适用于室外使用？解解建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：下的优良性质：（1 1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建

50、筑石膏在凝结硬化时产生具有各种色彩。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，装饰角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；性好；（2 2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，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。故其保温性、吸声性好。（3 3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，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当受到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延