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1、 第第2章章 无机胶凝材料无机胶凝材料无机气硬性历史回顾历史回顾 古埃及人发现尼罗河流域盛产的石膏可以做成很好的粘结材料。他们发现，把开采出来的石膏碾碎磨细，再加上少量粘土一起煅烧，就会失去一部分结晶水成为熟料。熟料中加水，调成糊状，过不了多久又会重新变硬，而且石膏糊粘性甚好。由此，埃及人发明了与水泥相似的石膏粘结剂，并用它创造了世界建筑史上的奇迹金字塔。这些金字塔是由巨大的石块以石膏复合胶凝材料粘结而成的具有良好的耐久性。金字塔使用的胶凝材料金字塔使用的胶凝材料 无机气硬性l胶凝材料：在土木工程材料中，凡是经过一系列的物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。 胶
2、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、菱苦土、水玻璃 各种水泥无机气硬性气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保材或发展其强度。水硬性不仅在空气中，而且能更好的在水中硬化，并保持、发展其强度。 石灰石灰水泥水泥无机气硬性 2.1 2.1 石石 灰灰 天然碳酸岩类岩石天然碳酸岩类岩石（石灰石、白云石）（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分经高温煅烧，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，其化学反应可表示如为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：下： 生石灰（堆积密度为生石灰（堆积密度为80080
3、0 1000 1000 kg/mkg/m3 3 ) )一一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。生石灰粉。无机气硬性一一. .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”|工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰解为消（熟）石灰氢氧化钙，这个过程称为石灰氢氧化钙，这个过程称为石灰的的“消化消化”，又称，又称“熟化熟化”：生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过生石灰烧制过程中，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，生石灰中残留有未烧大或窑
4、中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰欠火石灰”。无机气硬性|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玻时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为黑色，这种石灰称为“过火石灰过火石灰”。过。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻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。当石灰已经璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引
5、起隆起鼓包和开裂。体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。无机气硬性|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置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两周以上，这一过程称为石灰的“陈陈伏伏”。“陈伏陈伏”期间，石灰浆表面应期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。化。无机气硬性|. . 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：个同时进行的过程来完成的：|（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化（）结晶作用：游离水分蒸
6、发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。钙逐渐从饱和溶液中结晶。|（）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二（）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：蒸发：无机气硬性 碳化作用实际是二氧化碳与水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形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。在没有水分的全干状态下进行。无机气硬性|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细度、建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgOCaO+MgO含量、含量、
7、COCO2 2含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体技术要求见：一等品和合格品三个等级。具体技术要求见： P30P30 JC/T479-1992 JC/T479-1992 建筑生石灰建筑生石灰 JC/T480-1992 JC/T480-1992 建筑生石灰粉建筑生石灰粉 JC/T481-1992 JC/T481-1992 建筑消石灰粉建筑消石灰粉 钙质生石灰钙质生石灰 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 MgO5%MgO5% 镁质消石灰粉镁质消石灰粉 MgO4
8、%MgO4%无机气硬性|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，能自动形成生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为颗粒极细（直径约为1 1）的呈胶体分散的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出膜。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。在水泥砂浆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。中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。无机气硬性|(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，由于空气中二从石
9、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，形氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。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，因此石灰是硬化缓慢的材料。部水分的蒸发，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进行，硬化后的同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。还会溃散。如石灰砂浆（如石灰砂浆（1 1：3 3）2828天强度仅为天强度仅为0.2-0.2-0.50.5MPaMPa。
10、所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也所以，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。不宜用于重要建筑物基础。无机气硬性（3）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。无机气硬性（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，会吸收空气中的水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，再与空气中二氧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，失去胶结能力。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
11、防止受潮，而且不所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，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。由于生石灰受潮熟化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，而且体积膨胀，所以，储时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。存和运输生石灰时，还要注意安全。无机气硬性|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，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料
12、，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，量水泥、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，按其用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。途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。无机气硬性|（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
13、，制成石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，加适量的水充分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，在潮湿环境中使石灰与粘拌合后，经碾压或夯实，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土或硅铝质工业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，应，生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。如建筑物或道路基础中使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（石灰、粉煤灰或炉用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、
14、粉煤灰或炉灰、级配碎石）灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。等。无机气硬性无机气硬性三合土用作铺筑步道砖的垫层三合土用作铺筑步道砖的垫层无机气硬性|（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石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌均匀，加水搅拌, , 经压振或压制，形成经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅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，使制品产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、硅酸盐生较高的早期强
15、度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。砖、硅酸盐混凝土制品等。无机气硬性生产硅酸盐制品生产硅酸盐制品蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖蒸压加气砼砌块蒸压加气砼砌块无机气硬性 2.22.2建筑石膏建筑石膏|石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石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多种性能不同膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。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不同可分为：根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：|（1 1）无水石膏无水石膏（aSOaSO4 4）：）：也称硬石膏，也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬
16、，是生产硬石膏水泥它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。的原料。无机气硬性|（2 2）天然石膏天然石膏（aSOaSO4 42H2H2 2O O）：）：也也称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。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，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： 无机气硬性|建筑石膏
17、通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅烧加热到常压下煅烧加热到107107170170，可产生，可产生型建筑石膏：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型建筑石膏：膏：| （二水石膏）（型半水石膏）无机气硬性|型半水石膏与型半水石膏与型半水石膏型半水石膏相比，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，可生成时，可生成无水
18、石膏，只要温度不超过无水石膏，只要温度不超过200200，此无水石膏就具有良好的凝结硬化性此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。能。无机气硬性|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，随着石膏与水的可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。硬化。无机气硬性|建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：为：|此此反反应应实实际际上上也也是是半半水水石
19、石膏膏的的溶溶解解和和二二水水石石膏膏沉沉淀淀的的可可逆逆反反应应，因因为为二二水水石石膏膏溶溶解解度度比比半半水水石石膏膏的的溶溶解解度度小小得得多多，所所以以此此反反应应总总体体表表现现为为向向右右进进行行，二二水水石石膏膏以以胶胶体体微微粒粒自自水中析出。水中析出。 无机气硬性|随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了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，造成浆体的塑性开始下降，这一磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的现象称为石膏的初凝初凝；而后随着晶体颗粒
20、间磨擦力；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，直至消失，和粘结力的增大，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大和连生，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渐减小的结构，其强度也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，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石会不断增大，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。石膏浆体的凝膏结构，这一过程称为石膏的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。结和硬化，实际上是交叉进行的。无机气硬性|2.3 2
21、.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、建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按强度和细细度和凝结时间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。度分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求见具体技术要求见GB9776-1988GB9776-1988。”建筑材料建筑材料“P28P28表表4-44-4）无机气硬性建筑石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快。一般石膏的初凝时间仅为1010minmin左右，左右，终凝时间不超过终凝时间不超过3030
22、minmin，这对于普通工程这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等动物胶、亚硫酸盐酒精废液等无机气硬性（）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
23、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。无机气硬性（）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，为获得良好的流动建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压内部的大量微孔，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观密强度也因此下降
24、。通常石膏硬化后的表观密度约为度约为0000kgkg3 31000 1000 kgkg3 3，抗压强，抗压强度约为度约为PaPa5 5PaPa。无机气硬性（）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 石膏硬化体中大量的微孔，使其传热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；性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其音传导或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构，孔隙率及开口孔结构，
25、 使石膏具有呼吸使石膏具有呼吸水蒸气的功能。水蒸气的功能。无机气硬性（）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，当受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到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的结晶左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。地阻止火势的蔓延，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间的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粘结力可能粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解
26、而产生局部溃散，被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。无机气硬性（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。微孔结构使细腻，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，所以硬其脆性有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。可加工性。无机气硬性2.2.4 4 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
27、品：石膏板、石膏砌建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等块等 (3 (3） 制作建筑雕塑和模型制作建筑雕塑和模型无机气硬性无机气硬性无机气硬性无机气硬性无机气硬性石膏浮雕装饰制品石膏浮雕装饰制品石膏浮雕装饰制品是以石膏为基料和玻璃石膏浮雕装饰制品是以石膏为基料和玻璃纤维及添加剂加工制成各种平板、小方板、纤维及添加剂加工制成各种平板、小方板、墙身板、饰线、灯圈、浮雕、花角、圆柱、墙身板、饰线、灯圈、浮雕、花角、圆柱、方柱与数百种装饰件，用于室内装饰。方柱与数百种装饰件，用于室内装饰。 特点特点: : 加工性能好，能钉、锯、刨，可修补。加工性能好，能钉、锯、刨，可修补。完整性好，不变形，不开裂，无缝隙。
28、耐完整性好，不变形，不开裂，无缝隙。耐久性强，防蛀不腐，防火防潮，质轻吸音，久性强，防蛀不腐，防火防潮，质轻吸音，容易安装。容易安装。 无机气硬性无机气硬性无机气硬性无机气硬性石膏浮雕壁画石膏浮雕壁画石膏浮雕壁画有两种加工方法，一种是做石膏浮雕壁画有两种加工方法，一种是做石膏板，在板上放刀雕刻；而另一种方法石膏板，在板上放刀雕刻；而另一种方法是用泥做形，然后翻制成品。一般大型石是用泥做形，然后翻制成品。一般大型石膏壁画都是采用后者。膏壁画都是采用后者。 石膏板浮雕：此种方法与木浮雕相同，只石膏板浮雕：此种方法与木浮雕相同，只是材料上的不同，石膏板更容易制作，又是材料上的不同，石膏板更容易制作，
29、又不会出现开裂与木纹纤维方向的问题，所不会出现开裂与木纹纤维方向的问题，所以是一种性能较好的浮雕材料。以是一种性能较好的浮雕材料。无机气硬性无机气硬性 2.3. 2.3. 水玻璃水玻璃 水玻璃水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。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 2OOSiOSiO2 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 2OOSiOSiO2 2）等品种，最常
30、用的是等品种，最常用的是硅酸钠水玻璃硅酸钠水玻璃。无机气硬性（ 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）。实际上中性水玻璃和碱性水玻璃的溶液都呈明显的碱璃和碱性水玻璃的溶液都呈明显的碱性反应。性反应。无机气硬性3.1 3.1 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。 湿法湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅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。直接反应生液体水玻璃。内用蒸汽加
31、热。直接反应生液体水玻璃。 干法生干法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于熔炉中于13001300 14001400C C温度下熔化，按下式反应生温度下熔化，按下式反应生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生成成固体水玻璃。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：液体水玻璃。其反应式为：无机气硬性3.23.2水玻璃的硬化水玻璃的硬化 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
32、，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，常加入氟硅为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠酸钠NaNa2 2SiFSiF6 6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。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氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的1212。无机气硬性|3.3 3.3 水玻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结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，水玻璃硬化析强度、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渗透的出的
33、硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。作用。（）耐酸性好。（）耐酸性好。 硬化后的水玻璃，其主要成分硬化后的水玻璃，其主要成分是是iOiO2 2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无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蚀。机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。（）耐热性高（）耐热性高 水玻璃不燃烧，硬化后形成水玻璃不燃烧，硬化后形成iOiO2 2空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得更空间网状骨架，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。加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。无机气硬性|3.4 3.4 水玻璃的应用水玻璃的应用（）用
34、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，或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、水泥混凝土等多涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得到提高。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（OHOH）2 2反反应生成硅酸钙凝胶，填充了材料间孔隙。应生成硅酸钙凝胶，填充了材料间孔隙。无机气硬性反应式为：反应式为：|同同时时硅硅酸酸钠钠本本身身硬硬化化所所析析出出的的硅硅酸酸凝凝胶胶也也有有利利于于材材料料保保护护。选选
35、用用不不同同的的耐耐火火填填料料，还还可配制不同耐热度的水玻璃耐热涂料。可配制不同耐热度的水玻璃耐热涂料。无机气硬性|（2 2）配制防水剂）配制防水剂| 以水玻璃为基料，配制防水剂。例以水玻璃为基料，配制防水剂。例如：四矾防水剂是以蓝矾如：四矾防水剂是以蓝矾( (硫酸铜硫酸铜) )、明、明矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）和紫矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）和紫矾（铬矾）各份，溶于矾（铬矾）各份，溶于6060份的沸水中，份的沸水中，降温至降温至，投入，投入400400份水玻璃溶液中，份水玻璃溶液中，搅拌均匀而成的。这种防水剂可以在搅拌均匀而成的。这种防水剂可以在1 1minmin内凝结内凝结, ,
36、适用于堵塞漏洞、缝隙等适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。局部抢修。无机气硬性|（3 3）加固土壤）加固土壤 将模数为将模数为. .的液体水玻璃和氯化的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管交替向地层压入，两种溶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，可析出吸水膨胀的硅酸胶液发生化学反应，可析出吸水膨胀的硅酸胶体，包裹土壤颗粒并填充其空隙，阻止水分体，包裹土壤颗粒并填充其空隙，阻止水分渗透并使土壤固结。用这种方法加固的砂土，渗透并使土壤固结。用这种方法加固的砂土，抗压强度可达抗压强度可达|。|( 4 ) ( 4 ) 配制水玻璃砂浆。配制水玻璃砂浆。 将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一定将水
37、玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一定比例配合成砂浆比例配合成砂浆, ,可用于修补墙体裂缝。可用于修补墙体裂缝。无机气硬性（）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，选择耐酸骨料，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的耐酸砂浆、耐酸可配制满足耐酸工程要求的耐酸砂浆、耐酸混凝土。选择不同的耐热骨料，可配制不同混凝土。选择不同的耐热骨料，可配制不同耐热度的水玻璃耐热混凝土。耐热度的水玻璃耐热混凝土。无机气硬性第四节第四节 菱苦土菱苦土 （氯氧镁水泥）（氯氧镁水泥）菱苦土菱苦土是一种镁质胶凝材料。其主要成分是是一种镁质胶凝材
38、料。其主要成分是gOgO。4.1 4.1 原料及生产原料及生产 菱苦土的主要原料是天然菱镁矿。其主要成分是菱苦土的主要原料是天然菱镁矿。其主要成分是gCOgCO3 3。 菱菱苦苦土土材材料料一一般般是是将将菱菱镁镁矿矿经经煅煅烧烧磨磨细细而而制制成成的的。要要求求的的细细度度为为49004900孔孔/cm/cm2 2的的筛筛余余量量不不大大于于2525: : 其其化化学学反应可表示如下：反应可表示如下： （菱苦土）（菱苦土）无机气硬性4.24.2、菱苦土的水化、硬化、菱苦土的水化、硬化试试验验证证明明，用用水水调调拌拌菱菱苦苦土土时时将将生生成成Mg(OH)Mg(OH)2 2 ，浆浆体体凝凝结
39、结很很慢慢，硬硬化化后后强强度度很很低低。若若以以氯氯化化镁镁水水溶溶液液来调制来调制 gOgO时时，可可以以加加速速其其水水化化反反应应，并并且且能能形形成成新新的的水水化化产产物物。这这种种新新的的水水化化产产物物硬硬化化后后的的强强度度较较高高（40406060PaPa）。水化反应如下：）。水化反应如下： 无机气硬性4.3 4.3 菱苦土的应用菱苦土的应用菱菱苦苦土土与与植植物物纤纤维维能能很很好好粘粘接接，而而且且碱碱性性较较弱弱，不不会会腐腐蚀蚀纤纤维维。建建筑筑工工程程中中常常用用来来配配制制菱菱苦苦土土木木屑屑浆浆和和菱菱苦苦土土木木屑屑砂砂浆浆。前前者者可可胶胶结结为为菱菱苦苦
40、土土木木屑屑板板，用用于于内内墙墙、天天花花板板和和地地面面。也也可可压压制制成成各各种种零零件件用用作作窗窗台台板板、门门窗窗框框、楼楼梯梯扶扶手手等等。后后者者掺掺加加砂砂子子可可作作为为地地坪坪耐耐磨磨面面层层。用用膨膨胀胀珍珍珠珠岩岩代代替替木木屑屑可可制制成成轻轻质质、阻阻燃燃型型的的室室内内装装饰饰板板材材。以以菱菱苦苦土土为为胶胶结结料料，以以玻玻璃璃纤纤维维为为增增强强材材料料，添添加加改性剂，可制成管材产品。改性剂，可制成管材产品。无机气硬性菱菱苦苦土土的的不不足足之之处处是是硬硬化化后后易易吸吸潮潮反反卤卤、耐耐水水性性差差，其其原原因因是是硬硬化化产产物物具具有有较较高高的的溶溶解解度度，遇遇水水会会溶溶解解。为为提提高高耐耐水水性性，可可采采用用外外加加剂剂，或或改改用用硫硫酸酸镁镁作作为为拌拌合合水水溶溶液液，降降低低吸湿性、改进耐水性吸湿性、改进耐水性. .无机气硬性 工程应用案例无机气硬性
