1、2022-11-271第二章第二章气硬性无机胶凝材料气硬性无机胶凝材料 主讲：卢春燕主讲：卢春燕广州城建职业学院广州城建职业学院2 一一三三熟悉：胶凝材料的定义和分类。熟悉：胶凝材料的定义和分类。二二学习任务学习任务广州城建职业学院广州城建职业学院3v第一节第一节 石石膏膏v第二节第二节 石灰石灰v第三节第三节 水玻璃水玻璃本章主要内容本章主要内容广州城建职业学院广州城建职业学院4l 胶凝材料：能通过自身的物理、化学作用，从浆体胶凝材料：能通过自身的物理、化学作用，从浆体变成坚硬的固体，并能将散粒状或块状材料粘结成变成坚硬的固体，并能将散粒状或块状材料粘结成为一个整体的材料。为一个整体的材料。
2、胶凝材料有机胶凝材料如沥青、树脂等无机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如石膏、石灰、水玻璃、菱苦土 各种水泥广州城建职业学院广州城建职业学院5气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料只能在空气中只能在空气中硬化，且只能在空硬化，且只能在空气中保持并发展其强度。气中保持并发展其强度。水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料不仅能在空气中不仅能在空气中，而且能，而且能更好地更好地在水中在水中硬化，保持并发展其强度。硬化，保持并发展其强度。石灰水泥广州城建职业学院广州城建职业学院6第一节第一节 石膏石膏广州城建职业学院广州城建职业学院7广州城建职业学院广州城建职业学院8 ，即硬石膏；天然无水石膏（，即软石膏；天然二水石
3、膏（)CaSO)OH2.CaSO424石膏雕像石膏雕像广州城建职业学院广州城建职业学院9一、石膏的生产一、石膏的生产（1）主要原料：）主要原料：天然石膏天然石膏21（2）主要成分：）主要成分：建筑石膏是指由天然二水石膏（建筑石膏是指由天然二水石膏（CaSOCaSO4 4.2H.2H2 2O)O)经过经过加工加工而成的半水石膏（而成的半水石膏（CaSOCaSO4 4.H.H2 2O O）故又称熟石）故又称熟石膏。膏。性性半半水水石石膏膏 煅烧、干燥煅烧、干燥广州城建职业学院广州城建职业学院10 天然二水石膏在加热过程中，随着天然二水石膏在加热过程中，随着加热温度加热温度和和加热方式加热方式的不同
4、，可以得到不同性质的石膏产品。的不同，可以得到不同性质的石膏产品。1071700 干燥干燥 （建筑石膏）（建筑石膏）OHCaSOOHOHCaSO24224221121 1250C，0.13MPa，蒸汽，蒸汽 （高强石膏）（高强石膏）OHOHCaSOOHCaSO22424211212 不不同同条条件件反反应应式式：天天然然二二水水石石膏膏广州城建职业学院广州城建职业学院11二、建筑石膏的水化、凝结和硬化二、建筑石膏的水化、凝结和硬化 石膏的水化就是半水石膏和水反应生成二水石膏并放出石膏的水化就是半水石膏和水反应生成二水石膏并放出热量的过程。热量的过程。由于半水石膏的溶解度比二水石膏要大（约四倍）
5、，所由于半水石膏的溶解度比二水石膏要大（约四倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶液中析晶，水解反应以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全部转变成二水石膏。不断右移，直至半水石膏全部转变成二水石膏。性性半半水水石石膏膏 广州城建职业学院广州城建职业学院12 硬化硬化：失去可塑性的凝结浆体逐渐变硬并产生强度，直至：失去可塑性的凝结浆体逐渐变硬并产生强度，直至 完全干燥的过程。完全干燥的过程。广州城建职业学院广州城建职业学院13三、建筑石膏的技术要求和特性三、建筑石膏的技术要求和特性1.1.技术要求：建筑石膏按细度、强度和凝结时间分为技术要求：建筑石膏按细
6、度、强度和凝结时间分为三级三级（按（按2h2h抗折强度将建筑石膏分为抗折强度将建筑石膏分为3.03.0、2.02.0、1.61.6三级）三级）。2.2.特点特点 ：凝结硬化快凝结硬化快 硬化体积微膨胀：石膏硬化过程中产生硬化体积微膨胀：石膏硬化过程中产生1%1%左右的膨胀左右的膨胀 孔隙率高：吸声性、吸湿性较强（调温孔隙率高：吸声性、吸湿性较强（调温调湿）调湿）强度低：早期强度发展快，但后期强度强度低：早期强度发展快，但后期强度并不高并不高 防火性能良好防火性能良好耐水性较差：石膏及制品只能在干燥环耐水性较差：石膏及制品只能在干燥环境中使用境中使用广州城建职业学院广州城建职业学院14四、建筑石
7、膏的应用四、建筑石膏的应用 广州城建职业学院广州城建职业学院15纸面石膏板纸面石膏板广州城建职业学院广州城建职业学院16石膏板吊顶石膏板吊顶广州城建职业学院广州城建职业学院17石膏板浮雕石膏板浮雕广州城建职业学院广州城建职业学院18广州城建职业学院广州城建职业学院19室内抹灰和粉刷室内抹灰和粉刷广州城建职业学院广州城建职业学院20第二节第二节 石灰石灰广州城建职业学院广州城建职业学院21 石灰吟石灰吟 明明 于谦于谦 千锤万凿出深山，千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。烈火焚烧若等闲。粉骨碎身浑不怕，粉骨碎身浑不怕，要留清白在人间。要留清白在人间。广州城建职业学院广州城建职业学院22一、石灰的生产
8、一、石灰的生产石灰广泛应用于建筑工程中。优点：（1）原材料丰富，分布广；（2）生产工艺简单，成本低。1.1.生产简介生产简介 主要原料是天然岩石（以碳酸钙为主要原料），常用的有石灰石，白云石等，经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。29003COCaOCaCOC块状块状生石灰生石灰广州城建职业学院广州城建职业学院23v 钙质生石灰：钙质生石灰：氧化镁（氧化镁（MgO)MgO)含量含量5%;5%;5%;广州城建职业学院广州城建职业学院24煅烧石灰石(内含CaCO3)正火石灰欠火石灰过火石灰广州城建职业学院广州城建职业学院25 即由天然岩石原料煅烧而得到的产品即由天然岩石原料煅烧而得到的产品
9、,主要成分是主要成分是CaOCaO；把块状生水灰磨细而得到的粉末材料，主要成分为把块状生水灰磨细而得到的粉末材料，主要成分为CaoCao 将生石灰加适量的水熟化而得到的粉末；将生石灰加适量的水熟化而得到的粉末；Ca(OH)Ca(OH)2 2;加多量的水（加多量的水（3434倍的水）而得的浆体倍的水）而得的浆体,主要成分为主要成分为Ca(OH)Ca(OH)2 2+水水广州城建职业学院广州城建职业学院26molKJOHCaOHCaO/9.64)(22块状石灰石块状石灰石生石灰粉生石灰粉消石灰粉消石灰粉石灰浆石灰浆广州城建职业学院广州城建职业学院271.1.石灰的消化石灰的消化 烧制成的生石灰，在使
10、用时必须加水使其烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“消化消化”成为成为“消石灰消石灰”，这一过程亦称，这一过程亦称“熟化熟化”或或“消消解解”，故消石灰亦称“熟石灰”。目的：使生石灰具有粘性和塑性。目的：使生石灰具有粘性和塑性。特点：放热特点：放热 膨胀（膨胀（1 12.52.5倍）倍）OnHOHCaOnHOHCa2222)()(晶化二、石灰的水化（熟化或消解）和硬化二、石灰的水化（熟化或消解）和硬化广州城建职业学院广州城建职业学院28熟化方法熟化方法 根据石灰熟化时加水量的不同，熟化方式分为根据石灰熟化时加水量的不同，熟化方式分为两种：两种：（1 1）熟化为熟石灰粉）熟化为熟石灰粉 将生石
11、灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。广州城建职业学院广州城建职业学院29（2 2）熟化为石灰膏：）熟化为石灰膏：将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。成石灰膏。为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成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置的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程，这一过程称为石灰的称为石灰的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层水石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。分，与空气
12、隔绝，以免碳化。广州城建职业学院广州城建职业学院30严格控制加水量和加水速度严格控制加水量和加水速度 不同品质的石灰熟化速度不同不同品质的石灰熟化速度不同 活泼性大的石灰：活泼性大的石灰：加水要快，水量充足，并加速加水要快，水量充足，并加速搅拌散热，否则已消化的石灰颗粒包围于未消化搅拌散热，否则已消化的石灰颗粒包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，称为颗粒周围，使内部石灰不易消化，称为“过烧过烧”现象；现象；活泼性小的石灰：活泼性小的石灰：加水要慢，水量少，如加水过加水要慢，水量少，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，称为称为“过
13、冷过冷”现象。现象。广州城建职业学院广州城建职业学院312.2.石灰的硬化石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的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：过程来完成的：石灰浆的干燥硬化（石灰浆的干燥硬化（结晶作用结晶作用）滞流在孔隙的游离水分蒸发或被周围砌体吸收，滞流在孔隙的游离水分蒸发或被周围砌体吸收，Ca(OH)Ca(OH)2 2溶液饱和，溶液饱和，Ca(OH)Ca(OH)2 2结晶析出，但数量少，强度不高结晶析出，但数量少，强度不高（缓慢）。（缓慢）。石灰浆的碳化（石灰浆的碳化（碳化作用碳化作用）氢氧化钙与潮湿空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙结晶氢
14、氧化钙与潮湿空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙结晶体，从而使石灰浆硬化。体，从而使石灰浆硬化。OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(碳化广州城建职业学院广州城建职业学院32 结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内部发生。部发生。由于空气中由于空气中COCO2 2含量稀薄，使碳化反应进展含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻止了阻止了COCO2 2的渗入，同时又使内部的水分无法向的渗入，同时
15、又使内部的水分无法向外蒸发，影响硬化过程的进行。外蒸发，影响硬化过程的进行。原因原因广州城建职业学院广州城建职业学院33 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。上述现象产生的原因。解：引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量解：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。的游离水而引起体积收缩的
16、结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是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。成体积膨胀。从而出现上述现象。【应用案例应用案例】广州城建职业学院广州城建职业学院34三、石灰的性质三、石灰的性质l1.1.保水性、可塑性好保水性、可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自
17、动形成颗粒极细的生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面能吸附一层较厚的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面能吸附一层较厚的水膜，因而保水性好，水分不易秘出，颗粒间摩擦力水膜，因而保水性好，水分不易秘出，颗粒间摩擦力减小，故可塑性也好。减小，故可塑性也好。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。使可塑性显著提高。广州城建职业学院广州城建职业学院35l2.2.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，由于空气中二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，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢
18、。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此，石灰是硬化缓慢的材料，硬化后的分的蒸发，因此，石灰是硬化缓慢的材料，硬化后的强度也不高。如强度也不高。如1 1：3 3石灰砂浆石灰砂浆2828天抗压强度仅为天抗压强度仅为0.2-0.2-0.50.5MPaMPa。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基础。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基础。广州城建职业学院广州城建职业学院36l3.3.硬化时体积收缩大硬化时体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石
19、灰乳作薄层涂刷外，不宜单著的收缩，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独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。石灰。广州城建职业学院广州城建职业学院37l4.4.耐水性差耐水性差 氢氧化钙易溶于水，如果长期受潮或被水浸泡，氢氧化钙易溶于水，如果长期受潮或被水浸泡，会使已硬化的石灰溃散。若石灰浆体在完全硬化之前会使已硬化的石灰溃散。若石灰浆体在完全硬化之前就处于潮湿的环境中，石灰中的水分不能蒸发出去，就处于潮湿的环境中，石灰中的水分不能蒸发出去，其硬化就会被阻止，所以石灰不易在潮湿的环境中应其硬化就会被阻止，所以石灰不易在潮湿的环境中应用
20、。用。广州城建职业学院广州城建职业学院38四、石灰的应用和贮存四、石灰的应用和贮存l1.1.石灰的应用石灰的应用砌筑工程和抹面装饰工程砌筑工程和抹面装饰工程 将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为稀释，成为石灰乳石灰乳，是一种廉价的涂料，是一种廉价的涂料，主要用于内主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。石灰砂浆石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆分为砌筑砂浆和抹面砂浆。广州城建职业学院广州城建职业学院39灰砂砖和硅酸盐制品灰砂砖和
21、硅酸盐制品 石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌，经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使水搅拌，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或蒸压，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加快，使制品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。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅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。酸盐混凝土制品等。广州城建职业学院广州城建职业学院40加固软土地基加固软土地基 在软土地基中打入在软土地基中打入生石灰桩，可以利用生石灰，可以利用生石灰吸
22、水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到地基承载力的目的。从而达到地基承载力的目的。广州城建职业学院广州城建职业学院41用于道路工程的垫层用于道路工程的垫层 石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土石灰土，或与，或与粘土、砂石、矿渣制成三合土粘土、砂石、矿渣制成三合土，用于道路工程的垫，用于道路工程的垫层。层。广州城建职业学院广州城建职业学院42l 2.2.石灰的贮存石灰的贮存磨细的生石灰粉应贮存于磨细的生石灰粉应贮存于干燥干燥仓库内，
23、采取严格仓库内，采取严格防防水水措施。措施。块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨由于生石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，还要注意安全。胀，所以
24、，储存和运输生石灰时，还要注意安全。广州城建职业学院广州城建职业学院43第三节第三节 水玻璃水玻璃广州城建职业学院广州城建职业学院441.1.水玻璃的定义：水玻璃的定义：水玻璃是水玻璃是碱金属氧化物碱金属氧化物和和二氧化硅二氧化硅结合而成的能够溶结合而成的能够溶解于水的一种硅酸盐材料。解于水的一种硅酸盐材料。最常用的碱金属氧化物最常用的碱金属氧化物：NaNa2 2O,KO,K2 2O O 最常用的水玻璃最常用的水玻璃：硅酸钠硅酸钠 ：NaNa2 2O.nSiOO.nSiO2 2 硅酸钾硅酸钾 :K:K2 2O.nSiOO.nSiO2 2等等 其中其中n n称为水玻璃的称为水玻璃的模数模数，n=
25、1.53.5n=1.53.5广州城建职业学院广州城建职业学院45固体水玻璃颗粒固体水玻璃颗粒液体水玻璃液体水玻璃广州城建职业学院广州城建职业学院462.2.水玻璃的制备方法水玻璃的制备方法（1 1）湿法生产）湿法生产（2 2）干法生产）干法生产3.3.水玻璃硬化水玻璃硬化 水玻璃与空气中的水玻璃与空气中的CO2反应，生成无定型的硅酸凝胶，反应，生成无定型的硅酸凝胶，随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成SiO2而硬化。而硬化。l水玻璃的促硬剂水玻璃的促硬剂：氟硅酸钠：氟硅酸钠 其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和Si
26、O2的形成。的形成。广州城建职业学院广州城建职业学院474.4.水玻璃的特性水玻璃的特性（1 1）粘结性能较好）粘结性能较好 （2 2）耐热性好、不燃烧）耐热性好、不燃烧（3 3）较好的耐酸性能）较好的耐酸性能 （4 4）耐水性和耐碱性差）耐水性和耐碱性差广州城建职业学院广州城建职业学院485.5.水玻璃在建筑上应用水玻璃在建筑上应用 配制耐酸混凝土与砂浆配制耐酸混凝土与砂浆 配制耐热混凝土与砂浆配制耐热混凝土与砂浆 配制快凝防水剂配制快凝防水剂 加固地基基础加固地基基础广州城建职业学院广州城建职业学院49一、名词解释一、名词解释1、气硬性胶凝材料；、气硬性胶凝材料；2、过火石灰；、过火石灰；
27、3、陈伏；、陈伏；4、建筑石膏；、建筑石膏；5、水玻璃模数。、水玻璃模数。二、是非判断题二、是非判断题1、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中硬化（材料只能在水中硬化（）。）。2、生石灰熟化时，石灰浆流入储灰池中需要、生石灰熟化时，石灰浆流入储灰池中需要“陈伏陈伏”两周以上，其主要目的是为了制得和易性很好的石灰两周以上，其主要目的是为了制得和易性很好的石灰膏，以保证施工质量。膏，以保证施工质量。练习题练习题广州城建职业学院广州城建职业学院503 3、石灰可用来改善砂浆的保水性。（、石灰可用来改善砂浆的保水性。（）4 4、建筑石
28、膏技术性质之一是耐火性较好。（、建筑石膏技术性质之一是耐火性较好。（）5 5、石灰的技术性质之一是凝结硬化快，并且硬化时体、石灰的技术性质之一是凝结硬化快，并且硬化时体积收缩大。（积收缩大。（）6 6、生石灰块加水，经熟化就得到消石灰粉。（、生石灰块加水，经熟化就得到消石灰粉。（）7 7、生石灰在空气中受潮消解为消石灰，并不影响使用。、生石灰在空气中受潮消解为消石灰，并不影响使用。（）8 8、建筑石膏孔隙率高，因此它具有一定调温调湿性。、建筑石膏孔隙率高，因此它具有一定调温调湿性。（）9 9、建筑石膏板因为其强度高，所以在装修时可用于潮、建筑石膏板因为其强度高，所以在装修时可用于潮湿环境中。（湿环境中。（）1010、水玻璃硬化后耐水性好，因此可以涂刷在石膏制、水玻璃硬化后耐水性好，因此可以涂刷在石膏制品的表面，以提高石膏的耐久性。（品的表面，以提高石膏的耐久性。（）
