1、3 3气硬性无机胶凝材料气硬性无机胶凝材料制作人制作人依巴丹依巴丹3 3 气硬性无机胶凝材料气硬性无机胶凝材料n掌握：掌握石灰胶凝材料的制备方法、硬化机理、化学及物理性质和各自的适用条件，以及它们在配制、储运和使用中应注意的问题。n熟悉：天然岩石的分类；应用要求、影响石材强度、耐久性的因素；n了解：天然石材的形成过程 n教学重点：n1、过火石灰：煅烧温度过高得到的石灰，此石灰结构致密，表面常被熔融的黏土杂质形成的玻璃物质所包覆，与水作用的速度很慢，对石灰的使用极为不利 n2、陈伏：时间为两周以上，目的是让生石灰完全熟化成熟石灰。n解决方法：n建议通过学习了解建筑石材、装饰石材在工程中的应用情况
2、；n理解天然石材在工程中的实用意义。n定义：定义：n胶凝材料胶凝材料在一定条件下经过在一定条件下经过自身的一系列物理化学作用后，自身的一系列物理化学作用后，能将散粒或块状材料粘结成为具能将散粒或块状材料粘结成为具有一定强度的整体的材料。有一定强度的整体的材料。分类：n n 气硬性无机胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃等n无机胶凝材料 n n 水硬性无机胶凝材料，如水泥n有机胶凝材料，如沥青、树脂、橡胶等n 气硬性无机胶凝材料n气硬性无机胶凝材料只能在空气中硬化并保持发展其强度。n水硬性无机胶凝材料既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。第一节 建筑石灰n一、生石灰的生产n原料：石
3、灰岩，主要含CaCO3，其次为MgCO3。n煅烧：CaCO3CaO+CO2nMgCO3MgO+CO2n煅烧的温度和时间很关键，若温度过低或时间不足，产生欠火石灰，即残留有未分解的CaCO3；相反，产生过火石灰，其质地密实，熟化缓慢。二、石灰的熟化（消解）nCaO+H2OCa(OH)2+Q（热量）n特点：（1）水化时放出大量的热；n （2）体积膨胀12.5倍。n工地上的熟化过程，称为陈伏。n陈伏生石灰加水在储灰池中存放两周以上。n原因：为了使过火石灰完全熟化，否则未熟化的石灰施工抹灰后，继续熟化，体积膨胀，使抹面层发生鼓起、开裂、爆花等现象。n注意：灰浆表面保留有一层水分，防止石灰碳化，即Ca(
4、OH)2+nH2OCaCO3+（n+1）H2O三、石灰的硬化n由结晶、碳化两个过程同时进行：n（一）结晶硬化：n水分减小，Ca(OH)2结晶析出，强度增加。n（二）碳化硬化：nCa(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+（n+1）H2OnCaCO3结晶析出，与Ca(OH)2晶体形成结晶网，强度提高。（三）石灰硬化的特点：n1、纯石灰的硬化过程很慢。因为碳化硬化只能在抹灰层表面进行，生成致密的CaCO3后，CO2不易进入，内部水分不易蒸发；n2、体积收缩严重。由于石灰浆中存在大量的游离水分，硬化时大量水分蒸发，导致内部毛细管失水紧缩，引起显著的体积收缩变形，使硬化的石灰浆体出现干缩裂纹。石灰硬化
5、的特点n3、硬化后强度低。生石灰消化时的理论用水量为生石灰质量的32.13，但为了使石灰浆具有一定的可塑性便于应用，同时考虑到平分水因消化时水化热大而被蒸发掉，故实际消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸发，将留下大量孔隙，因而硬化石灰体密实度小，强度低。n四、石灰的技术要求n见表3-1、3-2、3-3、3-4。n五、常用建筑石灰的品种n根据成品加工方法有：n1、生石灰块n2、磨细生石灰粉：n熟化速度提高3050倍，强度提高n2倍，成本高，不易贮存。n3、消石灰粉n4、石灰膏 5、石灰乳六、石灰的特性和应用n（一）石灰特性n1、良好的可塑性及保水性n生石灰熟化后形成颗粒极细（粒径为0.001mm）
6、呈胶体分散状态的Ca(OH)2粒子，颗粒表面能吸附一层较厚的水膜，因而使石灰具有良好的可塑性及保水性。n利用这一性质，在水泥砂浆中加入石灰，可明显提高砂浆的可塑性，改善砂浆的保水性。石灰特性n2、凝结硬化慢，强度低n3、耐水性差n由于石灰浆硬化慢、强度低，在石灰硬化体中，大部分仍是尚未碳化的Ca(OH)2，Ca(OH)2易溶于水，这会使得硬化石灰体遇水后产生溃散，故石灰不宜用于潮湿环境。石灰特性n4 4、体积收缩大、体积收缩大n石灰浆体在硬化过程中要蒸发大量的水，石灰浆体在硬化过程中要蒸发大量的水，使石灰内部毛细孔失水收缩，引起体积收使石灰内部毛细孔失水收缩，引起体积收缩。因此石灰除调制成石灰
7、乳作薄层涂刷缩。因此石灰除调制成石灰乳作薄层涂刷外，一般不单独使用，常在石灰中掺入砂、外，一般不单独使用，常在石灰中掺入砂、麻刀、纸筋等材料以减少收缩。麻刀、纸筋等材料以减少收缩。n5 5、吸湿性强、吸湿性强n生石灰吸湿性强，保水性好，可作干燥剂。生石灰吸湿性强，保水性好，可作干燥剂。（二）石灰的应用n1、拌制灰土或三合土n灰土即熟石灰粉和粘土按一定比例拌和均匀，夯实而成，常用有二八灰土及三七灰土；三合土即熟石灰粉、粘土、骨料按一定的比例混合均匀夯实。夯实后的灰土和三合土广泛用作建筑物的基础、路面或地面的垫层，其强度比石灰和粘土都高，其原因是粘土颗粒表面的少量活性SiO2、Al2O3与石灰起反
8、应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等不溶于水的水化矿物的缘故。石灰的应用n2、配制石灰砂浆和石灰乳n用于抹灰和粉刷。n3、生产硅酸盐制品n4、生产碳化石灰板n将磨细的生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质骨料按比例混合搅拌成型，再通入CO2进行人工碳化，可制成轻质板材。石灰的应用n5、加固含水的软土地基n在桩孔内灌入生石灰块，利用生石灰吸水熟化时体积膨胀的性能产生膨胀压力，从而使地基加固。工程实例n 石灰的选用：n某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰块可供选用。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，如图
9、，请分析原因。原因分析n该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。防治措施n 因工程时间紧，若无现成合格的石膏，可选因工程时间紧，若无现成合格的石膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。生石灰粉在磨细过程用消石灰粉或生石灰粉。生石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。熟化时造成的体积安定性不良的危害。n故可不必陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放故可不必陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较
10、少，硬化后的砂浆强度亦提高。较少，硬化后的砂浆强度亦提高。第二节 建筑石膏n一、石膏的生产与种类n（一）建筑石膏OHOHCaSOOHCaSOCC22417010724211)(21200型（二）高强石膏OHOHCaSOOHCaSOMPaC22413.0.12524211)(2120型高强石膏n高强石膏较建筑石膏晶体颗粒较粗，表面积小，高强石膏较建筑石膏晶体颗粒较粗，表面积小，拌制相同稠度时需水量比建筑石膏少，因此该拌制相同稠度时需水量比建筑石膏少，因此该石膏硬化后结构密实、强度高。高强石膏生产石膏硬化后结构密实、强度高。高强石膏生产成本较高，主要用于室内高级抹灰、装饰制品成本较高，主要用于室内
11、高级抹灰、装饰制品和石膏板等。和石膏板等。n此外，还有粉刷石膏、地板石膏等，建筑上应此外，还有粉刷石膏、地板石膏等，建筑上应用最广泛的为建筑石膏，本节主要介绍建筑石用最广泛的为建筑石膏，本节主要介绍建筑石膏的性质及应用。膏的性质及应用。二、建筑石膏的凝结与硬化n（一）建筑石膏的水化一）建筑石膏的水化n建筑石膏加水拌合后，与水发生化学反建筑石膏加水拌合后，与水发生化学反应（简称水化），其反应式如下：应（简称水化），其反应式如下：OHCaSOOHOHCaSO24224221121（二）建筑石膏的凝结硬化n凝结：随着浆体中自由水分的水化消耗、蒸发凝结：随着浆体中自由水分的水化消耗、蒸发及被水化产物吸
12、附，自由水不断减少，浆体逐及被水化产物吸附，自由水不断减少，浆体逐渐变稠而失去塑性这一过程称凝结。渐变稠而失去塑性这一过程称凝结。n硬化：在失去塑性的同时，二水石膏胶体微粒硬化：在失去塑性的同时，二水石膏胶体微粒逐渐变为晶体，晶体颗粒逐渐长大，且晶体颗逐渐变为晶体，晶体颗粒逐渐长大，且晶体颗粒间相互搭接、交错、共生，晶体之间摩擦力、粒间相互搭接、交错、共生，晶体之间摩擦力、粘结力逐渐增大，强度不断增大，这一过程称粘结力逐渐增大，强度不断增大，这一过程称为硬化。为硬化。三、建筑石膏的特性n（一）凝结硬化快一）凝结硬化快n建筑石膏加水拌合后，浆体几分钟后开始失去建筑石膏加水拌合后，浆体几分钟后开始
13、失去塑性，塑性，30min30min内完全失去可塑性而产生强度。内完全失去可塑性而产生强度。使用过程中，常掺入一些缓凝剂。使用过程中，常掺入一些缓凝剂。n（二）体积微膨胀性（二）体积微膨胀性n建筑石膏在硬化时却体积膨胀，膨胀率为建筑石膏在硬化时却体积膨胀，膨胀率为0.50.51 1。这一性质使石膏制品尺寸准确，形。这一性质使石膏制品尺寸准确，形体饱满，再加上石膏本身颜色洁白，质地细腻，体饱满，再加上石膏本身颜色洁白，质地细腻，因而特别适合制作建筑装饰制品。因而特别适合制作建筑装饰制品。建筑石膏的特性n（三）多孔性三）多孔性n为了使石膏浆体具有施工要求的可塑性，建筑为了使石膏浆体具有施工要求的可
14、塑性，建筑石膏在加水拌合时往往加入大量的水（约占建石膏在加水拌合时往往加入大量的水（约占建筑石膏质量的筑石膏质量的60608080），而建筑石膏理论），而建筑石膏理论需水量仅占需水量仅占18.618.6，这些多余的自由水蒸发后，这些多余的自由水蒸发后留下许多孔隙。因此石膏制品具有表观密度小，留下许多孔隙。因此石膏制品具有表观密度小，保温隔热性能好等优点，同时也带来强度低、保温隔热性能好等优点，同时也带来强度低、吸水率大、抗渗性差等缺点。吸水率大、抗渗性差等缺点。建筑石膏的特性n（四）防水性好，但耐火性差n建筑石膏硬化后主要成分为CaSO42H2O，当遇到火灾时，结晶水吸收大量热，蒸发变为水蒸气
15、，一方面延缓石膏表面温度的升高，另一方面水蒸气幕可有效地阻止火势蔓延，起到了防火作用。但二水脱水后，强度下降，因为耐火性差。建筑石膏的特性n（五）环境的调节性（五）环境的调节性n建筑石膏具有较强的吸湿性，热容量大、保温建筑石膏具有较强的吸湿性，热容量大、保温隔热性能好，能在一定程度上能调节环境的温、隔热性能好，能在一定程度上能调节环境的温、湿度。湿度。n（六）耐水性、抗冻性差（六）耐水性、抗冻性差n建筑石膏制品的孔隙率大，且二水石膏可微溶建筑石膏制品的孔隙率大，且二水石膏可微溶于水，遇水后强度大大降低，若石膏制品吸水于水，遇水后强度大大降低，若石膏制品吸水后受冻，会因孔隙中水分结冰膨胀而破坏。
16、因后受冻，会因孔隙中水分结冰膨胀而破坏。因此石膏制品不宜用在潮湿寒冷的环境中。此石膏制品不宜用在潮湿寒冷的环境中。四、建筑石膏的应用n建筑石膏的用途广泛，主要用于室内抹建筑石膏的用途广泛，主要用于室内抹灰、粉刷，生产各种石膏板及装饰制品，灰、粉刷，生产各种石膏板及装饰制品，作水泥原料中的缓凝剂和激发剂等。作水泥原料中的缓凝剂和激发剂等。n（一）室内抹灰和粉刷（一）室内抹灰和粉刷n（二）建筑石膏制品（二）建筑石膏制品n建筑石膏制品具有良好的装饰功能，不建筑石膏制品具有良好的装饰功能，不污染、不老化，对人体健康无害等优点，污染、不老化，对人体健康无害等优点，近年来倍受青睐。近年来倍受青睐。n1 1
17、、纸面石膏板、纸面石膏板n2 2、装饰石膏板、装饰石膏板n3 3、吸声穿孔石膏板、吸声穿孔石膏板n4 4、石膏艺术制品、石膏艺术制品 观察与讨论观察与讨论n建筑石膏粉的质量问题:请观察下图中的建筑石膏粉，请观察下图中的建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉作粘结并分析是否宜用此石膏粉作粘结材料或制作石膏制品。材料或制作石膏制品。讨论n从图中可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，从图中可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，对凝结硬化性能及强度均有影响，已不对凝结硬化性能及强度均有影响，已不宜使用。宜使用。n由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度，长期储存用时的凝结硬化性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉存贮时也会降低强度，因此建筑石膏粉存贮时必须防潮，储存时间不得过长，一般不必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超过三个月。得超过三个月。n 3 3气硬性无机胶凝材料气硬性无机胶凝材料n 内容结束。内容结束。
