1、第3章无机胶凝材料无机胶凝材料 本章介绍建筑工程中常用的石膏、 石灰、水泥三种无机胶凝材料的原料、生产、硬化原理、技术性质及其在工程中的应用。 其中石膏、石灰、水泥的技术性质、影响因素、工程应用是学习的重点。 什么是胶凝材料什么是胶凝材料cementing materialcementing materiall又称胶结料。在物理、化学作用下，能又称胶结料。在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。分为体的物质。分为水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料和和气硬气硬性胶凝材料性胶凝
2、材料两大类。两大类。1 1、水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 和水成浆后，既能在空气中硬化，又能在水中硬和水成浆后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的胶凝材料。这类材料通称为化的胶凝材料。这类材料通称为水泥水泥，如硅酸盐，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。 2 2、气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料不能不能在水中硬化但能在空气中或其他条件下硬化在水中硬化但能在空气中或其他条件下硬化的胶凝材料。分为无机的（包括石灰、建筑石膏、的胶凝材料。分为无机的（包括石灰、建筑石膏、水玻璃和菱苦土）和有机的（如沥青、树脂等）水玻璃和菱苦土）和有机的（如沥青、树脂等）两种。一般用
3、途的有两种。一般用途的有石灰、石膏石灰、石膏等。等。无机凝胶材料的特点无机凝胶材料的特点:l原料丰富原料丰富,生产成本低生产成本低;耐久性好耐久性好,适应性强适应性强;耐火性好耐火性好;维护成本低维护成本低;组合或复合其它材料的能力强组合或复合其它材料的能力强;可有效的利用废渣可有效的利用废渣.3 3.1 .1 石石 膏膏 石膏是一种气硬性胶凝材料，只能在石膏是一种气硬性胶凝材料，只能在空气中凝结硬化，并在空气中保持和发空气中凝结硬化，并在空气中保持和发展其强度，不能再水中凝结硬化。展其强度，不能再水中凝结硬化。3 3.1.1.1.1石膏的生产石膏的生产 石膏石膏是以是以硫酸钙硫酸钙为主要成分
4、的矿物，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多种性能不同性能不同的石膏。的石膏。 存在于石膏矿和工业副产品。建筑石膏存在于石膏矿和工业副产品。建筑石膏只是其中一种只是其中一种 石膏矿资源遍布世界各地，探明储量大于石膏矿资源遍布世界各地，探明储量大于600亿吨，主要集亿吨，主要集中于亚洲、北美，以中国资源最为丰富。湖北、湖南两省都中于亚洲、北美，以中国资源最为丰富。湖北、湖南两省都是中国石膏矿的主要产区之一是中国石膏矿的主要产区之一 。1、盐类矿产盐类矿产石膏矿石膏矿露天石膏矿露天石膏矿盐类矿产盐类矿产石膏矿石膏矿l高温热液溶解石膏矿脉，在平静处比如
5、洞穴，水坑之类的地方，温度降低，压力减小，硫酸钙逐渐从中析出，渐渐长大。 硫酸钙的溶解度较大，所以石膏的生长速度也就比较快，形成结晶。l如：平邑石膏矿主要分布于第三系卞桥组地层中，为陆相湖泊沉积型。 2、工业副产石膏、工业副产石膏是某些化学工业的生产过程中，同时产生的以硫酸钙为是某些化学工业的生产过程中，同时产生的以硫酸钙为主要成分的副产品，可作为石膏胶凝材料的原料主要成分的副产品，可作为石膏胶凝材料的原料1.氟石膏氟石膏l氟石膏是氟石膏是制备氢氟酸制备氢氟酸生产过程中排除的废渣。萤石粉生产过程中排除的废渣。萤石粉（CaF2）和硫酸（）和硫酸（H2SO4）按一定比例配合经加热）按一定比例配合经
6、加热产生反应：产生反应：lCaF2+H2SO4=CaSO4+2HFlHF气体经冷凝收集成氢氟酸，气体经冷凝收集成氢氟酸，CaSO4残渣即氟石膏。残渣即氟石膏。氟石膏常残留一定数量的氟石膏常残留一定数量的酸酸，因此需用，因此需用石灰石灰进行进行中和中和。工业副产石膏工业副产石膏2、磷磷石膏石膏l磷石膏是磷石膏是洗衣粉洗衣粉厂和厂和磷肥磷肥厂等制造磷酸时的废渣，是厂等制造磷酸时的废渣，是磷灰石（或氟磷灰石）和硫酸反应生成磷酸及石膏。磷灰石（或氟磷灰石）和硫酸反应生成磷酸及石膏。反应如下：反应如下：lCa5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O=3H3PO4+5CaSO42H2O+HFl磷石膏主要
7、成分为磷石膏主要成分为二水石膏二水石膏，含量可达，含量可达85以上。常以上。常含有含有2左右的磷、氟、有机物等杂质。磷石膏的结左右的磷、氟、有机物等杂质。磷石膏的结晶与天然二水石膏很接近。多数呈菱形板状，部分呈晶与天然二水石膏很接近。多数呈菱形板状，部分呈长板状，少量为燕尾双晶。长板状，少量为燕尾双晶。3.1.2石膏的分类石膏的分类1）按形状石膏分按形状石膏分l石膏一般呈板状、叶片状、针状和纤维状形式石膏一般呈板状、叶片状、针状和纤维状形式进行结晶，少数呈柱状，有时也可见燕尾双晶进行结晶，少数呈柱状，有时也可见燕尾双晶形。所以，按形状石膏的种类可为形。所以，按形状石膏的种类可为透明石膏、透明石
8、膏、纤维石膏、雪花石膏、片状石膏和土石膏纤维石膏、雪花石膏、片状石膏和土石膏等。等。 l天然天然的石膏矿有二水石膏的石膏矿有二水石膏(CaSO4.2H2O)(CaSO4.2H2O)及无水石膏及无水石膏(CaSO4).(CaSO4).（1 1）无水石膏（）无水石膏（aSOaSO4 4）：也称）：也称硬石膏硬石膏，它，它结晶紧密，质地较硬结晶紧密，质地较硬，故又称为硬石膏，是故又称为硬石膏，是生产硬石膏水泥生产硬石膏水泥的原料。的原料。（2 2）天然石膏天然石膏（aSOaSO4 42H2H2 2O O）：也称）：也称生石膏生石膏或或二水石膏二水石膏，质地松，质地松软软, ,故又称为故又称为软石膏软
9、石膏. .大部分自然石膏矿为生石膏，是大部分自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石生产建筑石膏的主要原料膏的主要原料。（）（）建筑石膏建筑石膏 （aSOaSO4 41/2 H1/2 H2 2O O） 也称也称熟石膏熟石膏或半水石膏。是或半水石膏。是由由二水石膏加热二水石膏加热至一定的温度后至一定的温度后脱去部分的结晶水脱去部分的结晶水而得到的。根而得到的。根据其内部结构不同可分为据其内部结构不同可分为型半水石膏和型半水石膏和型半水石膏：型半水石膏：l天然硬石膏主要是由无水硫酸钙（天然硬石膏主要是由无水硫酸钙（CaSO4CaSO4）所组成的沉积石岩）所组成的沉积石岩。矿层一般位于二水石膏层的下面，通常
10、，硬石膏在矿物水作用下矿层一般位于二水石膏层的下面，通常，硬石膏在矿物水作用下可变成二水石膏。可变成二水石膏。2）根据结晶水的含量可分为）根据结晶水的含量可分为3.1.3石膏结构和性质石膏结构和性质1、硬石膏结构和性质、硬石膏结构和性质结构：硬石膏属斜方晶系。晶体呈柱状和厚板状，集合结构：硬石膏属斜方晶系。晶体呈柱状和厚板状，集合体常呈块状或粒状。纯净的硬石膏透明，无色或白色，体常呈块状或粒状。纯净的硬石膏透明，无色或白色，但含杂质时，就会呈灰白或灰黑色，有时微带红色或但含杂质时，就会呈灰白或灰黑色，有时微带红色或蓝色。蓝色。l硬石膏不同于二水石膏，它在三个互相垂直的方向上硬石膏不同于二水石膏
11、，它在三个互相垂直的方向上都具有完全的解理。折射率都具有完全的解理。折射率Ng1.614，Np1.57，纯的硬石膏与二水石膏相比，乃是一种比较致密的坚纯的硬石膏与二水石膏相比，乃是一种比较致密的坚硬岩石，密度大，硬岩石，密度大，在自然界中，在自然界中，二水石膏比硬石膏少二水石膏比硬石膏少的多。的多。3.1.3石膏结构和性质石膏结构和性质l硬石膏特性：硬石膏特性：它在4001180温度范围内是一个稳定相。它的晶粒大小、密度和连生程度与热处理温度有关。温度越高，结构越致密，密度一般为22003100kg/m3,在水中的溶解度较小，当温度3时为3.77gCaSO4/L，当温度50时为1.84gCaS
12、O4/L。 l半水石膏半水石膏（又名熟石膏）由于加热条件不同，形成了（又名熟石膏）由于加热条件不同，形成了型和型和型两种不同形态的半水石膏。型两种不同形态的半水石膏。l型半水石膏是用蒸压釜在型半水石膏是用蒸压釜在饱和水饱和水蒸汽的湿介质中蒸炼蒸汽的湿介质中蒸炼而成的，脱出的水是而成的，脱出的水是液体液体；而；而型半水石膏的脱水形成型半水石膏的脱水形成过程是在处于过程是在处于缺少水缺少水蒸汽的干燥环境中进行的，脱出蒸汽的干燥环境中进行的，脱出的水是的水是蒸汽蒸汽。l形成条件的差异，导致在结构、物理力学性能上的差形成条件的差异，导致在结构、物理力学性能上的差别：别：型半水石膏型半水石膏为菱形结晶体
13、，晶体尺寸大而完整，为菱形结晶体，晶体尺寸大而完整，晶形良好、密实，从建筑性质上可以把它称为晶形良好、密实，从建筑性质上可以把它称为高强建高强建筑石膏筑石膏；而；而型半水石膏型半水石膏呈细鳞片状集合体，晶体表面呈细鳞片状集合体，晶体表面有裂纹，结晶很细不规则，从建筑性质上把它称为有裂纹，结晶很细不规则，从建筑性质上把它称为普普通建筑石膏通建筑石膏。型半水石膏硬化浆体的强度比型半水石膏硬化浆体的强度比型半水型半水石膏硬化浆体的强度石膏硬化浆体的强度低低很多。很多。 3.1.3 石膏结构和性质石膏结构和性质2、半水石膏（建筑石膏）的结构与性质、半水石膏（建筑石膏）的结构与性质l当加热温度超过170
14、时，可生产无水石膏，只要温度不超过200，此无水石膏具有良好的凝结硬化性能。当加热温度超过800时，部分石膏会分解出CaO，经细磨后得到的石膏称为煅烧石膏。在凝结硬化过程中，由于CaO的作用，在和H2O混合后生成Ca(OH)2，Ca(OH)2和空气中的CO2作用形成坚硬的CaCO3，因此此种石膏也称地板石膏。3.1.3石膏结构和性质石膏结构和性质l水化是指物质与水所起化合作用的过程。即物质从无水化是指物质与水所起化合作用的过程。即物质从无水状态转变到含结合水状态的反应，包括水解和水合。水状态转变到含结合水状态的反应，包括水解和水合。l凝结是指物质加水后，开始变成流动性浆体，凝结是指物质加水后，
15、开始变成流动性浆体，浆体向浆体向固体固体发展形成了一定的结构，可以承受微弱的力量，发展形成了一定的结构，可以承受微弱的力量，但不能承受强大的力量的过程。但不能承受强大的力量的过程。l硬化是指浆体从失去流动性发展到能承受强大力量的硬化是指浆体从失去流动性发展到能承受强大力量的过程。此过程也可以认为是过程。此过程也可以认为是结晶结构网结晶结构网形成的过程。形成的过程。建筑的水化过程及机理建筑的水化过程及机理建筑石膏的水化和硬化建筑石膏的水化和硬化l建筑石膏加水后，很快发生建筑石膏加水后，很快发生水化反应水化反应，生成水化产物，生成水化产物aSOaSO4 42H2H2 2O O, ,随着水化的不断进
16、行，二水石膏胶体微随着水化的不断进行，二水石膏胶体微粒凝聚转变为晶体。晶体颗粒逐渐长大，且晶体颗粒粒凝聚转变为晶体。晶体颗粒逐渐长大，且晶体颗粒间间相互搭接、交错、共生相互搭接、交错、共生（两个以上晶粒生长在一（两个以上晶粒生长在一起），产生强度，即浆体产生了起），产生强度，即浆体产生了硬化硬化。这一过程不断。这一过程不断进行，直到浆体进行，直到浆体完全干燥完全干燥，强度不断增加，此时浆体，强度不断增加，此时浆体已硬化称为已硬化称为石膏制品石膏制品。3.1.3石膏的性能和结构石膏的性能和结构石膏胶凝材料的制备和石膏制品的制作本质上有何区别？石膏胶凝材料的制备和石膏制品的制作本质上有何区别？l石
17、膏凝胶材料的制备石膏凝胶材料的制备:将将二水石膏二水石膏为原料在一定条件下为原料在一定条件下进行热进行热处理脱水而制得处理脱水而制得。二水石膏受热脱水过程中，。二水石膏受热脱水过程中，根据不同条件，会得到各种根据不同条件，会得到各种半水和无水石膏变体半水和无水石膏变体，它，它们的结构和性质是有区别的。们的结构和性质是有区别的。 石膏制品的制备过程石膏制品的制备过程:将将半水石膏半水石膏(或脱水石膏或脱水石膏)与适当与适当的的水水溶液拌和称为膏浆溶液拌和称为膏浆,由于水化作用再生成二水石膏由于水化作用再生成二水石膏晶体晶体,从而得到一定形状的从而得到一定形状的石膏制品石膏制品.l石膏胶凝材料在水
18、化过程中，仅生成水化产物浆体并石膏胶凝材料在水化过程中，仅生成水化产物浆体并不一定不一定能形成具有强度的人造石，而只有当水化物晶能形成具有强度的人造石，而只有当水化物晶体互相连接生形成结晶结构网时，才能硬化并形成具体互相连接生形成结晶结构网时，才能硬化并形成具有强度的人造石。所以，可以认为，石膏浆体的硬化有强度的人造石。所以，可以认为，石膏浆体的硬化过程就是过程就是结晶结构网结晶结构网的形成过程，而浆体结晶结构网的形成过程，而浆体结晶结构网的形成过程又一定伴随着的形成过程又一定伴随着强度的发展强度的发展。 提高石膏硬化浆体抗水性的途径提高石膏硬化浆体抗水性的途径:l1)保证石膏硬化浆体结晶结构
19、的形成保证石膏硬化浆体结晶结构的形成;2)保证一定强度的条件下保证一定强度的条件下,减少接触点的数量减少接触点的数量;3)保证石膏浆体有较高的密实度保证石膏浆体有较高的密实度;4)加入一定量的硅酸盐水泥或其他含有活性二加入一定量的硅酸盐水泥或其他含有活性二氧化硅氧化硅,三氧化硅的氧化钙的外加剂三氧化硅的氧化钙的外加剂;5)用沥青用沥青-石蜡悬浮液以及其他水溶性聚合物石蜡悬浮液以及其他水溶性聚合物对石膏制品进行改性对石膏制品进行改性.3.1.4建筑石膏的建筑石膏的应用和性质应用和性质l在水泥工业中作为制造硅酸盐水泥的缓凝剂并增强水泥的强度，用量占水泥总成分的45。l在建筑业上将天然石膏矿烧到17
20、0时所得的灰泥石膏，用于涂抹天棚、木板和檐板等；煅烧到750并碾成粉末所得的地板石膏，用于制造印花墙板、窗框、窗台、台阶、地檐等建筑装饰材料。l适宜做绝热、保温、吸声和防火材料l在造纸和油漆工业中，石膏矿用作填充料；l在陶瓷上用作高级瓷器模型以及高级雕塑艺术品；l在外科医疗上，也均用到石膏矿。石膏的应用特点l1 1）凝结硬化快，强度较低；）凝结硬化快，强度较低；l2 2）孔隙率大）孔隙率大, ,体积密度小；体积密度小；l3 3）凝结硬化时体积膨胀；）凝结硬化时体积膨胀；l4 4）保温性和吸声性能好；）保温性和吸声性能好；l5 5）具有一定的调温和调湿性能；）具有一定的调温和调湿性能；l6 6）
21、防火性好，但耐火性较差；）防火性好，但耐火性较差；l7 7）耐水性，抗掺性，抗冻性差）耐水性，抗掺性，抗冻性差。凝结硬化快、强度较低，凝结硬化快、强度较低，孔隙率大孔隙率大, ,体积密度小体积密度小l一般石膏初凝时间仅为10min，终凝时间不超过30min.这对一般额施工十分合适。建筑石膏水化时，为了使浆体有一定的塑形，需要用较多的水拌和，硬化后多余的水分蒸发，使石膏内部形成大量空隙，因此强度较低。型半水石膏因为在水化过程中加水较少，硬化后比较密实，因此强度也较高。凝结时体积略有膨胀凝结时体积略有膨胀l建筑石膏浆体凝结硬化的过程实际是石膏吸收结晶水的过程，因此其体积略有膨胀，这种特性使石膏装饰
22、过程中不会产生裂缝，表面光滑饱满、棱角清晰。保温、吸声性能较好保温、吸声性能较好l建筑石膏凝结硬化后孔隙率大，使其传热性能显著下降，保温性能良好。特别是表面大量的微孔，使其具有良好的吸声性能。耐水性差、防火性良好耐水性差、防火性良好l建筑石膏硬化后呈多孔状态，且二水石膏微溶于水，具有很强的吸湿性和吸水性。因此石膏制品的耐水性差。担当二水石膏遇到火灾时，结晶水会变为水蒸气而蒸发，并能在石膏表面形成水蒸气幕，有效地阻止火势的蔓延。 由于建筑石膏的优良特性，常用于室内高级抹灰和由于建筑石膏的优良特性，常用于室内高级抹灰和粉刷。粉刷。 建筑石膏加砂、建筑石膏加砂、缓凝剂缓凝剂和水拌和成和水拌和成石膏砂
23、浆石膏砂浆，用于用于室内抹灰室内抹灰，其表面，其表面光滑、细腻、洁白、美观光滑、细腻、洁白、美观。石膏砂浆也作为石膏砂浆也作为腻子腻子，填平墙面的凹凸不平，填平墙面的凹凸不平。建筑。建筑石膏加缓凝剂和水拌和成石膏砂浆，可以作为室内石膏加缓凝剂和水拌和成石膏砂浆，可以作为室内粉刷的涂料。粉刷的涂料。建筑石膏的应用建筑石膏的应用1、室内抹灰及粉刷、室内抹灰及粉刷 1) 1)定义定义：是以是以半水石膏半水石膏和和护面纸护面纸为为胶凝材料胶凝材料，掺加适，掺加适量纤维、胶粘剂、促凝剂、缓凝剂，经料浆配制、成量纤维、胶粘剂、促凝剂、缓凝剂，经料浆配制、成型、切割、烘干而成的轻质薄板。型、切割、烘干而成的
24、轻质薄板。 2) 2)特点特点：具有质轻、保温、防火、吸声、抗冲击，调：具有质轻、保温、防火、吸声、抗冲击，调节室内温度湿度等性能，可锯、可钉、可钻，并可以节室内温度湿度等性能，可锯、可钉、可钻，并可以用钉子、螺栓和石膏为基材的粘结剂粘结。用钉子、螺栓和石膏为基材的粘结剂粘结。 3) 3)应用应用：价格低廉、现场加工简单、防火性能良好，：价格低廉、现场加工简单、防火性能良好，主要适用于室内主要适用于室内隔断和吊顶隔断和吊顶，而且要求，而且要求环境干燥环境干燥。不不适用于厨房、卫生间以及空气相对湿度大于适用于厨房、卫生间以及空气相对湿度大于70%70%的潮的潮湿环境。湿环境。2、普通纸面石膏板普
25、通纸面石膏板l图图4.14.1普通纸面石膏板的棱边普通纸面石膏板的棱边 1)1)定义定义：装饰石膏板装饰石膏板是是以建筑石膏为胶凝材料以建筑石膏为胶凝材料，加入适量的纤维，加入适量的纤维增强材料、胶粘剂、改性剂等辅料，与水拌和成料浆，经成型、增强材料、胶粘剂、改性剂等辅料，与水拌和成料浆，经成型、干燥而成的干燥而成的不带护面不带护面的装饰板材。所用的纤维材料为玻璃纤维，的装饰板材。所用的纤维材料为玻璃纤维，为了增强板的强度，也可以附加长纤维或玻璃长纤维捻成绳，在为了增强板的强度，也可以附加长纤维或玻璃长纤维捻成绳，在石膏板成型过程中，呈网格方式布置在板内。板面可制成石膏板成型过程中，呈网格方式
26、布置在板内。板面可制成平面型平面型的，也可以制成有的，也可以制成有浮雕图案浮雕图案或带有小孔洞的形状。或带有小孔洞的形状。 2)2)特点特点：它：它具有质轻、强度高、图案饱满、细腻、色泽柔和、美具有质轻、强度高、图案饱满、细腻、色泽柔和、美观、吸音、防火、隔热、变形小及可调节室内湿度等优点观、吸音、防火、隔热、变形小及可调节室内湿度等优点，并具，并具有施工方便，加工性能好，可锯、可钉、可刨、可粘贴等特点，有施工方便，加工性能好，可锯、可钉、可刨、可粘贴等特点，是是较理想的顶棚吸音板及墙面装饰板材较理想的顶棚吸音板及墙面装饰板材。3、装饰石膏板装饰石膏板3)3)应用应用：装饰石膏板装饰石膏板不需
27、作饰面处理不需作饰面处理。可以用于宾馆、。可以用于宾馆、商场、音乐厅、会议室、幼儿园、住宅等建筑的墙商场、音乐厅、会议室、幼儿园、住宅等建筑的墙面和吊顶装饰。面和吊顶装饰。 4)4)规格规格：l 装饰石膏板为正方形，其装饰石膏板为正方形，其棱边断面形式棱边断面形式有直角形有直角形和倒角形。和倒角形。l板材的规格板材的规格为为500mm500mm500mm500mm9mm9mm，600mm600mm600mm600mm11mm11mm。 1)1)定义定义：吸声用穿孔石膏板吸声用穿孔石膏板是以装饰石膏是以装饰石膏板、纸面石膏板为基板，在其上设置孔眼板、纸面石膏板为基板，在其上设置孔眼而成的轻质建筑
28、板材而成的轻质建筑板材 2)2)应用应用：吸声用穿孔石膏板主要用于音乐吸声用穿孔石膏板主要用于音乐厅、会议室以及厅、会议室以及对音质要求高的或对噪音对音质要求高的或对噪音限制较严的场所限制较严的场所，作为吊顶、墙面等等吸，作为吊顶、墙面等等吸声装饰材料。声装饰材料。4、吸声用穿孔石膏板吸声用穿孔石膏板3)3)规格规格：板材的：板材的规格尺寸规格尺寸分为分为500mm500mm500mm500mm和和600600mmmm600mm600mm两种，两种，厚度厚度分为分为9mm9mm和和12mm12mm两两种种l板面上开有板面上开有6 6， 8 8， 1010的的孔眼孔眼，孔眼垂直于板，孔眼垂直于板
29、面，面，孔距孔距的大小为的大小为181824mm24mm。孔径越小，孔距。孔径越小，孔距也越小。也越小。穿孔率穿孔率为为5.7%5.7%15.7%15.7%，孔眼呈正方，孔眼呈正方形或三角形排列。形或三角形排列。l除标准所列的孔形外，实际应用中还有其他孔除标准所列的孔形外，实际应用中还有其他孔形。形。 5.其他石膏制品其他石膏制品l包括石膏角线、石膏花角、石膏灯圈、石膏罗马柱等。l石膏角线多用高强石膏或加筋建筑石膏制作，用浇注法成型，其表面的雕花图案多种多样。石膏角线以其装饰性好、价格低廉而广泛应用于普通的家具和商业的天花角线装饰；石膏花角常用于天花平面四周角的粘贴装饰；石膏灯圈多为圆形或椭圆
30、形，结合吊灯的装饰，粘贴于天花平面中央；石膏罗马柱分上、中、下三部分，上为柱头、下为基座，中为方柱体或空心圆，常用于门面、厅堂和门窗洞口的装饰。3 3.2 .2 石石 灰灰天然的石灰石是天然的石灰石是沉积岩沉积岩，是由含碳酸钙成分的细，是由含碳酸钙成分的细小的生物残骸沉入海底，形成由贝壳、甲壳、骨骼等小的生物残骸沉入海底，形成由贝壳、甲壳、骨骼等组成的岩层，经相当年后，岩层逐渐致密而成为坚硬组成的岩层，经相当年后，岩层逐渐致密而成为坚硬的岩石。的岩石。 定义：由石灰石、白云岩、白垩、贝壳等碳酸盐含量定义：由石灰石、白云岩、白垩、贝壳等碳酸盐含量高的原料经高的原料经9001300煅烧，尽可能分解
31、和排出煅烧，尽可能分解和排出CO2而得到的产品，称而得到的产品，称生石灰生石灰。主要成分是。主要成分是CaO，呈，呈块状，色白或淡黄，有强烈的吸水性和吸湿性，易与块状，色白或淡黄，有强烈的吸水性和吸湿性，易与水作用生成水作用生成Ca(OH)2熟石灰熟石灰。在潮湿的状态下，进一。在潮湿的状态下，进一步吸收空气中的步吸收空气中的CO2，变成，变成CaCO3而硬化。而硬化。作为胶凝材料，兼有水硬性和气硬性，主要表现为作为胶凝材料，兼有水硬性和气硬性，主要表现为气气硬性硬性 。3.2.1石灰的原料石灰的原料普通石灰石、白云石、大理石、石灰华、贝壳石灰石、普通石灰石、白云石、大理石、石灰华、贝壳石灰石、
32、白垩白垩，以及工业废料，如电石渣、碱渣等。，以及工业废料，如电石渣、碱渣等。l普通石灰石，是煅烧石灰的主要原料，其结构致密，普通石灰石，是煅烧石灰的主要原料，其结构致密，CaCO3含量较高，一般超过含量较高，一般超过90。l大理石，是由大理石，是由石灰岩变质生成的石灰岩变质生成的，是是CaCO3含量最多含量最多的岩石，主要用作装饰工程。的岩石，主要用作装饰工程。只有那些不适宜作装饰只有那些不适宜作装饰材料的大理石以及大理石碎块，才用来烧制石灰；材料的大理石以及大理石碎块，才用来烧制石灰；l某些工业废料如有机合成工业中消化电石的电石渣某些工业废料如有机合成工业中消化电石的电石渣（主要成分为（主要
33、成分为Ca(OH)2）,用氨碱法制碱的残渣（主要用氨碱法制碱的残渣（主要成分为成分为CaCO3）等，也可用来生产石灰。）等，也可用来生产石灰。石灰石石灰石白垩白垩l石灰岩的一种，主要成分是碳酸钙(CaCO3)。是由古生物的残骸集聚形成的。白色，质软，分布很广，用作粉刷材料等。作为矿物的白垩一般用来制造粉笔等产品。3 3.2.2.2.2石灰石煅烧的化学反应及石灰的结构石灰石煅烧的化学反应及石灰的结构是碳酸钙为主的天然岩石是碳酸钙为主的天然岩石进行煅烧分解反应后得到的。进行煅烧分解反应后得到的。 CaCO3CaCO3CaO+COCaO+CO2 2（900-1300900-1300度）度）生石灰的性
34、能主要生石灰的性能主要取决于取决于石灰石的石灰石的煅烧条件煅烧条件，而石灰石由于地质形，而石灰石由于地质形成条件不同，在其化学和物理特点方面可能有较大的差异。经煅成条件不同，在其化学和物理特点方面可能有较大的差异。经煅烧后的生石灰可能出现以下三种情况：烧后的生石灰可能出现以下三种情况：1.正火石灰。即在正火石灰。即在低于烧结温度下煅烧低于烧结温度下煅烧，分解完全的石灰。色淡，分解完全的石灰。色淡，无明显烧结和体积收缩，无裂缝或微裂缝，无明显烧结和体积收缩，无裂缝或微裂缝，质量好质量好，主要成分是，主要成分是CaO，块体容重为，块体容重为2.22.5g/cm3。2.过火石灰，煅烧过火石灰，煅烧温
35、度高温度高、时间长时间长的石灰。表面出现裂缝或玻璃状的石灰。表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色灰黑色，块体容重大，块体容重大，CaO晶体晶体的尺寸一般大于的尺寸一般大于10m，水化很慢水化很慢。3.欠烧石灰欠烧石灰也可称为欠火石灰。即一种煅烧也可称为欠火石灰。即一种煅烧温度低温度低或煅烧或煅烧时间短时间短，没有烧透的石灰。内部有未分解的核，容重比较大，由于煅烧不没有烧透的石灰。内部有未分解的核，容重比较大，由于煅烧不充分，所以活性充分，所以活性CaO加加MgO总量低于总量低于60，难以水化难以水化。3 3.2.2.2.2.石灰的水化和硬化石灰的水
36、化和硬化1.1.石灰的熟（水）化石灰的熟（水）化 生石灰（氧化钙）与水发生作用生成熟石灰生石灰（氧化钙）与水发生作用生成熟石灰（氢氧化钙）的过程，称为石灰的（氢氧化钙）的过程，称为石灰的熟化熟化或或消解消解。 CaO+HCaO+H2 2O OCa(OH)Ca(OH)2 2 熟石灰又称消石灰，有两种熟化形式即：石灰熟石灰又称消石灰，有两种熟化形式即：石灰膏与消石灰（粉状）膏与消石灰（粉状）2. 2. 石灰的硬化石灰的硬化l石灰浆体的硬化过程包括石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化干燥硬化和和炭化硬化炭化硬化l机理机理: : 干燥硬化干燥硬化砌体吸水、空气砌体吸水、空气 碳化硬化碳化硬化碳化生成碳化生成
37、CaCOCaCO3 3l由于空气中的二氧化碳少由于空气中的二氧化碳少, ,且生成的碳酸钙负且生成的碳酸钙负在表面阻止反应的进行因此在表面阻止反应的进行因此石灰浆体硬化慢石灰浆体硬化慢, ,强度低强度低, ,也不耐水也不耐水. .3 3.2.3.2.3.石灰的特性、质量要求与应用石灰的特性、质量要求与应用1.1.石灰的特性石灰的特性: :la.a.保水性与可塑性好保水性与可塑性好 lb.b.凝结硬化慢凝结硬化慢, ,强度低强度低lc.c.耐水性差耐水性差 ld.d.干燥收缩大干燥收缩大a.良好的可塑性良好的可塑性l石灰熟化成石灰浆时，能自动形成颗粒极细的、呈胶体分散状态的氢氧化钙。因此石灰浆具有
38、良好的可塑性，在水泥砂浆中掺入石灰浆，能显著提高其可塑性。b.凝结硬化慢凝结硬化慢l石灰的凝结硬化只能在空气中进行，且硬化速度较慢，硬化后强度不高。c.耐水性差耐水性差l石灰硬化后受潮后石灰溶解，强度更低。因此石灰不适宜在潮湿环境下使用。d.干燥收缩大干燥收缩大l石灰在硬化过程中蒸发大量的水而引起显著的收缩，造成变形开裂，因此出来调成石灰乳作薄层涂饰外，不能单独使用。常掺入细砂、纸筋等以减少收缩2.2.石灰的的质量要求石灰的的质量要求l建筑生石灰建筑生石灰: :为为 有效氧化钙和有效氧化镁的含有效氧化钙和有效氧化镁的含量量, ,二氧化碳含量及细度并按此划分优等品二氧化碳含量及细度并按此划分优等
39、品, ,一一等品等品, ,合格品合格品. .l建筑消石灰建筑消石灰:为为有效氧化钙和有效氧化镁含量有效氧化钙和有效氧化镁含量, ,游离水含量游离水含量, ,体积安定性及细度体积安定性及细度, ,并由此划分优并由此划分优等品等品, ,一等品一等品, ,合格品合格品3 3.2.4 .2.4 石灰的应用石灰的应用土木工程中应用范围很广，品种主要有块状生石灰土木工程中应用范围很广，品种主要有块状生石灰（cao）、磨细生石灰）、磨细生石灰(cao)、消石灰粉、消石灰粉(Ca(OH)2)和和熟石灰膏熟石灰膏(Ca(OH)2)。除块状生石灰外，其它品种均。除块状生石灰外，其它品种均可在工程中直接使用：可在工
40、程中直接使用：l 1.1.拌制灰土或三合土（广泛用于基础、路面、地面拌制灰土或三合土（广泛用于基础、路面、地面等的垫层）等的垫层）; ;l 2. 2.配制水泥石灰砂浆、石灰砂浆（用石膏、水泥、配制水泥石灰砂浆、石灰砂浆（用石膏、水泥、砂配置的砂配置的混合砂浆混合砂浆，是目前用量做大、用途最广的砌，是目前用量做大、用途最广的砌筑砂浆机墙体找平砂浆）筑砂浆机墙体找平砂浆）; ;l 3. 3.制造加气混凝土砌块、粉煤灰砌块等（用生石灰制造加气混凝土砌块、粉煤灰砌块等（用生石灰和硅质材料（如石英砂、粉煤灰等）为原料加水搅拌，和硅质材料（如石英砂、粉煤灰等）为原料加水搅拌，经成型、蒸养而成的材料，常用于
41、墙体材料）。经成型、蒸养而成的材料，常用于墙体材料）。1.三合土三合土l是黄土、石灰和河沙三者的混合物。它的制作方法是将这三种原料按一定的是黄土、石灰和河沙三者的混合物。它的制作方法是将这三种原料按一定的比例混合后，用竹片或木槌不断地炼打、翻动，然后堆放停置一段时间使其比例混合后，用竹片或木槌不断地炼打、翻动，然后堆放停置一段时间使其融合、老化。特别是石灰和黄土都有一个从生到熟的演化过程。停置时间的融合、老化。特别是石灰和黄土都有一个从生到熟的演化过程。停置时间的长短应掌握在混合物未硬化之前，几天十几天不一，然后再次炼打、翻动。长短应掌握在混合物未硬化之前，几天十几天不一，然后再次炼打、翻动。
42、这样的炼打次数越多、越久则效果越好。而它的干湿度应掌握在用手捏可以这样的炼打次数越多、越久则效果越好。而它的干湿度应掌握在用手捏可以成团状，用手揉又会散开为适。成团状，用手揉又会散开为适。l这就是建筑上所用的这就是建筑上所用的“三合土三合土”。用这种。用这种“三合土三合土”夯打土楼的墙基是相当夯打土楼的墙基是相当坚实的。它既可以承载巨大的压力，又可以防止洪水、山水的冲刷和浸泡，坚实的。它既可以承载巨大的压力，又可以防止洪水、山水的冲刷和浸泡，而且有着坚不可摧的防御功能。而且有着坚不可摧的防御功能。l但由于这种但由于这种“三合土三合土”的成本高，制作也麻烦，时间又长。因此，在土楼的的成本高，制作
43、也麻烦，时间又长。因此，在土楼的建造中，人们只能将它用在墙基约一米半以下的高度上。除此，土楼的先民建造中，人们只能将它用在墙基约一米半以下的高度上。除此，土楼的先民们还把这种们还把这种“三合土三合土”广泛地运用到其他的一些建筑工程中去，比如楼廊、广泛地运用到其他的一些建筑工程中去，比如楼廊、凉亭、庵庙等公共场所。大凡在远古时代所修建的坟地、公墓也随处可以看凉亭、庵庙等公共场所。大凡在远古时代所修建的坟地、公墓也随处可以看到到“三合土三合土”的身影。的身影。广西上思三合土棺椁内发现黑色内棺广西上思三合土棺椁内发现黑色内棺(组图组图)l由于密封和保存如此完备的由于密封和保存如此完备的“三合土三合土
44、”棺椁在广西尚属首次发现，在国内亦属少见。所以专棺椁在广西尚属首次发现，在国内亦属少见。所以专家组中不仅包括来自了区内的考古专家，还邀请了北京、陕西、湖北等地的相关专家加入。家组中不仅包括来自了区内的考古专家，还邀请了北京、陕西、湖北等地的相关专家加入。l一大一小两副一大一小两副“三合土三合土”棺椁，由于较小的棺椁在从发现现场移动至上思县文管所过程中，棺椁，由于较小的棺椁在从发现现场移动至上思县文管所过程中，导致大量棕褐色的不明液体泄露，估计棺椁出现裂缝。专家推测，泄露的这些液体应该是土导致大量棕褐色的不明液体泄露，估计棺椁出现裂缝。专家推测，泄露的这些液体应该是土壤里渗透进棺椁的水分。但从这
45、些泄露的液体也透露出两个极其重要的信息：液体没有异味，壤里渗透进棺椁的水分。但从这些泄露的液体也透露出两个极其重要的信息：液体没有异味，要么里面的遗体依然保存完好，要么遗体已经完全腐烂。针对棺椁已经产生裂隙发生液体渗要么里面的遗体依然保存完好，要么遗体已经完全腐烂。针对棺椁已经产生裂隙发生液体渗漏的事实，就必须尽快进行抢救性保护，确保文物完好，因此需要尽快做好这幅棺椁的开棺漏的事实，就必须尽快进行抢救性保护，确保文物完好，因此需要尽快做好这幅棺椁的开棺工作。工作。 l此前，专家就已推定，这两具棺椁外面是以白石灰为主，此前，专家就已推定，这两具棺椁外面是以白石灰为主，粗砂、粘土等为辅制成的粗砂、
46、粘土等为辅制成的“三合土三合土”外椁，包裹着里面的木制棺椁。经过专家组对棺椁的测量、分析、研究，最终确定了开棺方外椁，包裹着里面的木制棺椁。经过专家组对棺椁的测量、分析、研究，最终确定了开棺方案：先在案：先在“三合土三合土”棺椁钻出探眼，对内棺里的气体进行取样，然后在外层棺椁一侧上方竖棺椁钻出探眼，对内棺里的气体进行取样，然后在外层棺椁一侧上方竖着切开两道探槽，通过探槽确定棺木的结构，为完整开棺做准备。相关专家告诉记者，对内着切开两道探槽，通过探槽确定棺木的结构，为完整开棺做准备。相关专家告诉记者，对内棺的气体取样分析，是为了了解棺内物品的保存状况。棺的气体取样分析，是为了了解棺内物品的保存状
47、况。l解剖解剖“三合土三合土”非常艰难非常艰难l1919日下午日下午4 4时时5050分，经过一个下午的努力，专家们利用现场的钻探设备，终于穿过厚厚的分，经过一个下午的努力，专家们利用现场的钻探设备，终于穿过厚厚的“三合土三合土”和棺木，钻通到了内棺。这一进展让在场的专家们都兴奋不已。负责对内棺气体和棺木，钻通到了内棺。这一进展让在场的专家们都兴奋不已。负责对内棺气体进行取样的专家立即找来了橡胶管和特大号的针筒，细心地把橡胶管塞到钻出来的小孔深处，进行取样的专家立即找来了橡胶管和特大号的针筒，细心地把橡胶管塞到钻出来的小孔深处，将内棺的气体收集在针筒，部分气体则充入气球内保存，准备对内棺的气体
48、进行下一步的化将内棺的气体收集在针筒，部分气体则充入气球内保存，准备对内棺的气体进行下一步的化验分析。验分析。“三合土三合土”内惊现内惊现“棺棺”中棺中棺l随着小型起吊工具的的启动，随着小型起吊工具的的启动，“三合土三合土”棺椁的上层慢慢移开，一副木制的盖板出现在专家组的眼棺椁的上层慢慢移开，一副木制的盖板出现在专家组的眼里。如何完好无损地打开顶盖成了专家们面临的又一个问题。经过对木制棺盖的测量，长约里。如何完好无损地打开顶盖成了专家们面临的又一个问题。经过对木制棺盖的测量，长约2.082.08米，米，宽约宽约0.60.6米。从色泽和质地来看，应该是由整块樟木制成，凑近仔细一闻，还有一股香味。
49、整个木制米。从色泽和质地来看，应该是由整块樟木制成，凑近仔细一闻，还有一股香味。整个木制盖板尽管已经历了数百年，除了表层已有腐烂的迹象外，还能清楚地看清楚树木的年轮。木棺顶盖盖板尽管已经历了数百年，除了表层已有腐烂的迹象外，还能清楚地看清楚树木的年轮。木棺顶盖是否是采用榫铆结构的？还是有铁钉或是木钉钉盖？在地下埋了数百年的木料又是否还经得起打木是否是采用榫铆结构的？还是有铁钉或是木钉钉盖？在地下埋了数百年的木料又是否还经得起打木楔子时产生的影响呢？楔子时产生的影响呢？l最终专家决定沿着木制的盖板切割，同样使用两端撬动侧面木楔的方法，让盖板与木棺主体分离。最终专家决定沿着木制的盖板切割，同样使用
50、两端撬动侧面木楔的方法，让盖板与木棺主体分离。2020日晚日晚8 8时许，随着棺盖的掀开，让在场的专家都难以置信，发出了一阵阵惊呼：在木制的时许，随着棺盖的掀开，让在场的专家都难以置信，发出了一阵阵惊呼：在木制的“棺棺”里里面，居然还保存着一幅黑色的内棺，内棺比外面的木椁稍小，外表有一层黑漆。除了内棺顶部有几面，居然还保存着一幅黑色的内棺，内棺比外面的木椁稍小，外表有一层黑漆。除了内棺顶部有几处细小裂纹外，总体保存完好。在灯光照射下，内棺仍发着黑色的幽光。处细小裂纹外，总体保存完好。在灯光照射下，内棺仍发着黑色的幽光。“太漂亮了。太漂亮了。”现场的一现场的一位专家情不自禁地发出赞叹。位专家情不
