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1、第四章第四章 气硬性无机胶凝材料气硬性无机胶凝材料胶凝材料:能够将散粒材料或块体材料粘结成一个整体的材料.胶凝材料的分类气硬性胶凝材料： 水硬性胶凝材料： 第一节 石 膏 生石膏 CaSO42H2O 软石膏 CaSO42H2O 熟石膏 CaSO4H2O 硬石膏 CaSO4一、石膏的生产一、石膏的生产1、原料、原料 生石膏CaSO42H2O 2、生产工序、生产工序 P33图（1）建筑石膏）建筑石膏 CaSO4H2O 特点：特点：细小粉末状，制浆体需水量大，故其制品强度低。用途用途：用于普通建筑抹灰、粉刷、及各种石膏制品。（2）高强石膏）高强石膏 CaSO4H2O 特点：特点：比建筑石膏晶体粗大，
2、制浆体需水量小，只有前者的一半左右，故制品强度高。用途：用途：用于要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。（3）可溶性硬石膏）可溶性硬石膏CaSO4 特点：特点：晶体结构疏松，制浆体需水量大，且凝结很快。故制品强度低，不宜直接使用。储存一段时间后，使其转变为半水石膏，方可使用。（4） 不溶性石膏不溶性石膏CaSO4 特点：特点：难溶于水，失去凝结硬化能力，不能单独使用； 如果掺入适量激发剂（如石灰）和水泥混合磨细后，制成无水石膏水泥，可制造石膏板和其它制品。（5）高温锻烧石膏）高温锻烧石膏 当T 800时,部分石膏分解出CaO，故高温煅烧石膏实际是CaSO4+CaO的混合物。硬化后具有较高的强度
3、和耐磨性能，抗水性也好。当T 1600时，生石膏全部分解为CaO。二、建筑石膏（一）凝结硬化过程（一）凝结硬化过程建筑石膏 + 水 可塑性浆体 变成坚硬的固体.1、水化过程、水化过程 CaSO4H2O + H2O CaSO42H2O2、硬化过程、硬化过程二水石膏过饱和后沉积形成晶体并彼此连生,成为人造石材.石膏制品的主要成分为 CaSO42H2O 。（二）技术要求（二）技术要求据强度、细度和凝结时间，分为优等品、一等品和合格品。P34表4-1初凝时间：自加水拌和开始到浆体失去流动性和部分可塑性，但无强度所需时间。终凝时间：自加水拌和开始到浆体完全失去塑性，并具有一定强度所需的时间。（三）建筑石
4、膏的特性（三）建筑石膏的特性1、凝结硬化快（6-30min）。改善措施改善措施：加入适量（0.1-0.5%）的缓凝剂，使其凝结时间使其凝结时间控制在略大于控制在略大于1h，常用硼砂、酒精、柠檬酸等。2、凝结硬化时体积微膨胀制品表面光滑，细腻，尺寸准确，形体饱满，装饰性好。3、石膏制品的孔隙率大，使其具有多种用途：孔隙率大、体积密度小轻质材料；孔隙率大、吸声好吸声材料；孔隙率大、吸附空气中水蒸汽调节湿度。孔隙率大、保温性好隔热保温材料。缺点：孔隙率大，加上石膏微溶于水，故石膏制品耐水性、抗渗性、抗冻性差不适合室外。4、防火性好、耐火性差石膏制品导热系数小，传热慢，且受热脱水达21%，生成的水蒸汽
5、阻碍火势蔓延防火性好。石膏制品受热（650C）脱水生成硬石膏，强度下降 耐火性差。机理 CaSO42H2O CaSO4 + H2O 蒸汽阻火（四）应用（四）应用1、室内抹灰及粉刷、室内抹灰及粉刷（1）室内抹灰）室内抹灰：建筑石膏+水 + 砂+缓凝剂 石膏砂浆用于室内抹灰，具有良好的装饰效果；抹灰后的墙面、顶棚，可直接涂刷涂料、粘贴壁纸等.（2）粉刷）粉刷：建筑石膏 + 水 + 缓凝剂 石膏浆可作为室内粉刷涂料。2、制作石膏制品、制作石膏制品以建筑石膏为主要原料 + 适量纤维材料 + 水 + 缓凝剂 ，制成不同的石膏制品如纤维石膏板、石膏吸音板、石膏装饰板、雕塑制品等 ，用途不同。第二节 石 灰
6、熟石灰（消石灰）Ca(OH)2生石灰CaO 生石灰、消石灰统称石灰。一、生产（900-10000C） CaCO3 CaO + CO2 要求MgO5 生石灰（1）欠火石灰：由于锻烧温度低或时间短，生石灰内部留有未分解的内核。（2）过火石灰：由于锻烧温度过高或时间过长，生石灰变得密实，且表面有一层SiO2、Al2O3 的熔融物包裹，与水反应速度减慢。（3）正火石灰：质轻、颜色白、多孔，与水反应快。二、石灰的熟化、陈伏与硬化（一）熟化（也叫消化或消解）（一）熟化（也叫消化或消解）生石灰与水作用生成熟石灰的过程熟化 CaO + H2O Ca(OH)2 + 热 体积增大倍 （二）陈伏（二）陈伏用做普通胶
7、凝材料的石灰需陈伏2个星期；用于罩面的石灰需陈伏30d以上（示意图）。（三）硬化（三）硬化1、干燥硬化、干燥硬化:游离水分蒸发,颗粒间紧密接触,获得一定强度;2、结晶硬化、结晶硬化：熟石灰过饱和逐渐结晶成晶体,使强度增加；3、碳化硬化、碳化硬化：表面的石灰与空气中的CO2反应生成碳酸钙，具有相当高的强度。 Ca(OH)2 + CO2 + nH2O CaCO3 + (n+1)H2O4、石灰制品的成分、石灰制品的成分：内部Ca(OH)2 、表面CaCO3 。三、石灰的技术要求P37表4-2 四、石灰的性质1、石灰保水性好、可塑性好、石灰保水性好、可塑性好常用材料中保水性最好.2、凝结硬化慢、强度低
8、、凝结硬化慢、强度低不能承重。3、耐水性差、耐水性差含Ca(OH)2，不能用于潮湿的环境。4、体积收缩大，不能单独使用、体积收缩大，不能单独使用用作砌筑砂浆需加砂，以增加强度。用作抹面砂浆需加砂、麻刀、纸筋等纤维材料，以增加强度。五、石灰的应用五、石灰的应用 1、配制石灰乳、石灰砂浆、配制石灰乳、石灰砂浆（1）石灰乳）石灰乳：熟石灰 + 水 搅拌得稀浆。主要用于要求不高的内墙和天棚刷白。（2）石灰砂浆）石灰砂浆：石灰膏 + 砂 + 水 拌制而成砌筑砂浆不宜在潮湿环境、水中使用（石灰溶解）； 不宜用于重要建筑物基础（强度低）。抹面砂浆由于石灰干缩大，用于抹面时必须加入纤维材料，增加抗拉强度，不得
9、单独使用。2、制作人造石材、制作人造石材（1）碳化制品）碳化制品将磨细的生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质骨料（如矿渣）加水搅拌成型后，通入CO2进行人工碳化（约12-24h）形成的一种轻质板材。作用的机理：CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + CO2 + nH2O CaCO3 + (n+1)H2O碳化制品具有相当高的强度适合作非承重的内隔墙板、天花板等。（2）硅酸盐制品）硅酸盐制品 石灰与天然砂或粉煤灰、矿渣等工业废料混合均匀，经磨细、拌和、成型、高温高压养护等制成的人造石材。作用的机理作用的机理 CaO + H2O Ca(OH)2 SiO2 + Ca(OH) 2 +
10、H20 x CaOSiO2 mH20 Al2O3 yCaO Al2O3 nH20 天然砂、粉煤灰、矿渣 水硬性胶凝材料,强度较高3、配制、配制灰土、三合土灰土、三合土粘土 + 石灰粉 + 水 灰土；粘土 + 砂（或碎石、碎砖）+ 石灰粉 + 水 三合土；粉煤灰 + 砂（或碎石、碎砖）+ 石灰粉 + 水 粉煤灰土.夯实后用于建筑物基础、地面、路基、堤坝等工程。作用机理同上。作用机理同上。六、石灰的保管六、石灰的保管（1）一定在保质期内使用，否则影响工程质量。 原因：生石灰在空中自行潮解水化进而碳化失效。 CaO + H2O Ca(OH) 2 + 热热 Ca(OH) 2 + CO2 + nH2O
11、CaCO3 + (n+1)H2O（2）注意防雨、防潮：原因同上。（3）避免与易燃、易爆品一起运输存放。思考题：某楼内墙使用石灰砂浆抹面，数月后墙面上出现许多不规则的网状裂纹，个别部位呈现凸出的放射状裂纹 。 解释原因。第三节 水 玻 璃一、概述一、概述（1）常用品种钠水玻璃 Na20nSi02用于普通工程；钾水玻璃 k20nSi02 用于质量要求较高的工程。（2）影响因素 n水玻璃的摩尔数n增加，粘度、粘结力、强度、耐酸性、耐热性都增大 ，施工难度也增大。浓度 n相同，浓度增加，粘度、粘结力、强度、耐酸性、耐热性都增大 ，施工难度也增大。 建筑上n一般为，密度为3。二、水玻璃的生产二、水玻璃的
12、生产1、湿法生产、湿法生产石英砂、碳酸钠溶液在压蒸锅内加热，直接发生化学反应生成液体水玻璃。2、干法生产、干法生产（1）熔炉中熔化（1300-14000C）Na2CO3 + nSi02 Na20nSi02 + CO2碳酸钠 石英砂 水玻璃（固态） （2）在水中加热溶解得液体水玻璃。 加水量不同，浓度不同，水玻璃的性质不同。三、水玻璃的硬化三、水玻璃的硬化（1）自然硬化）自然硬化液体水玻璃在空气中吸收H20、CO2，形成凝胶。 Na20nSi02 + CO2 + mH20 Na2CO3 + Si02mH20 液态水玻璃 碳酸钠薄膜 二氧化硅凝胶其中一部分nSi02 mH20脱水形成固态的二氧化硅
13、。 nSi02 mH2 0 nSi02 + mH20 （2）人工促凝）人工促凝加入12-15%氟硅酸钠（Na2SiF6），可加速凝结硬化。Na2On SiO2 + Na2SiF6 + mH20 NaF + nSi02mH20（3）水玻璃硬化后的成分）水玻璃硬化后的成分（示意图）表面薄层碳酸钠薄膜；内部 固态的SiO2 固态的二氧化硅凝胶（nSi02mH20） 以及一定量的固态水玻璃Na2On SiO2四四 、水玻璃的性质及用途、水玻璃的性质及用途 1、粘结力强，抗压强度和抗拉强度都较高涂刷建筑材料表面，提高其抗风化能力。 。2、耐酸性好,制耐酸砂浆、耐酸混凝土用于耐酸工程.3、耐碱性、耐水性差
14、。 Na2On SiO2 既可溶于水，更可以与碱发生化学反应。4、耐热性好，配制耐热砂浆、耐热混凝土用于耐热工程。5、抗渗性好，因二氧化硅凝胶（ nSi02mH20 ）吸水无限肿胀，堵塞毛细孔隙，防止水分渗透用于防渗工程.6、加固地基，提高地基承载力。将水玻璃和CaCl2溶液交替压注到土壤中,二者反应生成凝胶（nSi02mH20）、硅酸钙凝胶（xCaOSiO2mH2O）,二者吸收土壤中的水分膨胀，使土壤固结，提高地基承载力。7、修补砖墙裂缝。将水玻璃、粒化高炉矿渣、砂、氟硅酸钠按适当的比例，直接压入砖墙裂缝，可以起到粘结和补强的作用。8、局部抢修。在水玻璃中加入矾类溶液，可配制成防水剂，凝结硬
15、化快，适用于堵漏填缝等局部抢修工程。第四节第四节 菱苦土菱苦土一、生产一、生产（1）用天然菱镁矿作原料，反应式为 MgCO3 MgO + CO2（2）白云石作原料，反应式为 CaMg(CO3 )2 MgCO3 + CaCO3 MgCO3 MgO + CO2二、使用二、使用（1）如果直接加水，则 MgO + H20 Mg(OH)2 + 热 Mg(OH) 2在水中溶解度小，生成后迅速沉淀，结构松散，胶凝性差，强度低不能直接用于工程。（2）改善的措施加入55-60%的氯化镁水溶液。机理：xMgO yMg Cl2 zH2O xMgOyMg Cl2nH20 MgO H20 Mg(OH)2氯氧化镁水化物是
16、针状晶体，彼此机械咬合，形成致密的结构，提高强度。三、用途三、用途能与植物纤维、矿物纤维很好的结合 制成刨花板、木丝板、木屑板等，用于内墙、隔墙、天花板等。与木屑、颜料等结合制成菱苦土地板，具有保温、防火性能。与泡沫结合 制成泡沫菱苦土，用作隔热保温材料。缺点缺点吸湿性大。因硬化产物xMgOyMg Cl2nH20 的含水量不定，可吸收周围水分产生变形、翘曲现象。耐水性差。因硬化产物xMgOyMg Cl2nH20 具有较高的溶解度，溶解后强度降低。第 四 章 结 束石灰熟化、陈伏示意图含50%水的石灰膏化灰池储灰池表面必须有一层水or湿沙or湿土覆盖，避免碳化3*3mm2筛网，去除欠火石灰、过火石灰CaO+H2OCa(OH)2Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+(n+1)H2O普通胶凝材料，陈伏2周以上；用于抹面材料，陈伏30天以上。石灰制品石灰制品石膏制品石膏制品表面CaCO3内部Ca(OH)2CaSO42H2O固态的SiO2二氧化硅凝胶（nSi02mH20）少量固态水玻璃Na2On SiO2表面薄层Na2CO3水玻璃制品水玻璃制品
