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1、土木工程材料第第三三章章 无无机机胶胶凝凝材材料料第第三三章章 无无机机胶胶凝凝材材料料( (一一）气硬性胶胶凝凝材材料料|只只能能在在空空气气中中硬硬化化、保保持持或或继继续续发发展展强强度度的的无无机机胶胶凝凝材材料料称称为为气气硬硬性性无无机机胶胶凝凝材材料料。不不仅仅能能在在空空气气中中，而而且且能能更更好好地地在在水水中中硬硬化化、保保持持或或继继续续发发展展强强度度的的无无机机胶胶凝凝材材料料称为水硬性无机胶凝材料。称为水硬性无机胶凝材料。土木工程中常用的气硬性无机胶凝材土木工程中常用的气硬性无机胶凝材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻璃。料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻璃。第一
2、节第一节 石灰石灰天然碳酸岩类岩石天然碳酸岩类岩石（石灰石、白（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分云石）经高温煅烧，其主要成分CaCOCaCO3 3分分解为以解为以CaOCaO为主要成分的生石灰，其化学为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：反应可表示如下：生石灰（堆积密度为生石灰（堆积密度为800800 1000 kg/m1000 kg/m3 3 ) )一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。磨细即为生石灰粉。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”|工工地地上上使使用用石石灰灰时时，通通常常将将生
3、生石石灰灰加加水水，使使之之消消解解为为消消（熟熟）石石灰灰氢氢氧氧化化钙钙，这这个个过过程程称称为为石石灰灰的的“消消化化”，又又称称“熟化熟化”：| 生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料生石灰烧制过程中，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透的的内核，这种石灰石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为称为“欠火石灰欠火石灰”。|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，颜色玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑
4、色，这种石灰称为呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化。过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。形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。包和开裂。|为了消除过火石灰的危害，为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的这一过程称为石灰的“陈伏陈伏”。“陈伏陈伏”期间，石灰浆期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空表面应保有一层
5、水分，与空气隔绝，以免碳化。气隔绝，以免碳化。|2. 2. 石灰的硬化石灰的硬化|石石灰灰浆浆体体在在空空气气中中逐逐渐渐硬硬化化，是是由由下下面两个同时进行的过程来完成的：面两个同时进行的过程来完成的：|（）结结晶晶作作用用：游游离离水水分分蒸蒸发发，氢氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。|（）碳碳化化作作用用：氢氢氧氧化化钙钙与与空空气气中中的的二二氧氧化化碳碳化化合合生生成成碳碳酸酸钙钙结结晶晶，释释出水分并被蒸发：出水分并被蒸发： 碳化作用实际是二氧化碳与水形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生成成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作
6、用不能在没有碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。水分的全干状态下进行。|二二. .建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标|建建筑筑石石灰灰的的技技术术指指标标有有细细度度、CaO+MgOCaO+MgO含含量量、COCO2 2含含量量和和体体积积安安定定性性等等。并并按按技技术术指指标标分分为为优优等等品品、一一等等品品和和合合格格品品三三个个等等级级。具具体技术要求见：体技术要求见： | JC/T479-1992 JC/T479-1992 建筑生石灰（建筑生石灰（P48 P48 表表3-23-2）、）、| JC/T480-1992 JC/T480-1992 建筑生石灰粉建筑生石灰
7、粉(P48 (P48 表表3-33-3）| JC/T481-1992 JC/T481-1992 建筑消石灰粉建筑消石灰粉(P48 (P48 表表3-343-34） 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%MgO4%|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| 生生石石灰灰熟熟化化为为石石灰灰浆浆时时，能能自自动动形形成成颗颗粒粒极极细细（直直径径约约为为11）的的呈呈胶胶体体分分散散状状态态的的氢氢氧氧化化钙钙，表表面面吸吸附附
8、一一层层厚厚的的水水膜膜。因因此此用用石石灰灰调调成成的的石石灰灰砂砂浆浆其其突突出出的的优优点点是是具具有有良良好好可可塑塑性性。在在水水泥泥砂砂浆浆中中掺掺入入石石灰灰浆浆，可可使使可可塑塑性显著提高。性显著提高。|（2 2）硬化慢、强度低）硬化慢、强度低|从从石石灰灰浆浆体体的的硬硬化化过过程程可可以以看看出出，由由于于空空气气中中二二氧氧化化碳碳稀稀薄薄，碳碳化化甚甚为为缓缓慢慢。而而且且表表面面碳碳化化后后，形形成成紧紧密密外外壳壳，不不利利于于碳碳化化作作用用的的深深入入，也也不不利利于于内内部部水水分分的的蒸蒸发发，因此石灰是硬化缓慢的材料。因此石灰是硬化缓慢的材料。z同同时时，
9、石石灰灰的的硬硬化化只只能能在在空空气气中中进进行行，硬硬化化后后的的强强度度也也不不高高。受受潮潮后后石石灰灰溶溶解解，强强度度更更低低，在在水水中中还还会会溃溃散散。如如石石灰灰砂砂浆浆（1 1：3 3）2828天天强强度度仅仅为为MPaMPa。所所以以，石石灰灰不不宜宜在在潮潮湿湿的的环环境境下下作作用用，也也不宜用于重要建筑物基础。不宜用于重要建筑物基础。（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。（4 4）耐水性差，不易贮存）耐水性差，不易贮存| 块块状状类类石石灰
10、灰放放置置太太久久，会会吸吸收收空空气气中中的的水水分分而而自自动动熟熟化化成成消消石石灰灰粉粉，再再与与空空气气中中二二氧氧化化碳碳作作用用而而还还原原为为碳碳酸酸钙钙，失失去去胶胶结结能能力力。所所以以贮贮存存生生石石灰灰，不不但但要要防防止止受受潮潮，而而且且不不宜宜贮贮存存过过久久。最最好好运运到到后后即即熟熟化化成成石石灰灰浆浆，将将贮贮存存期期变变为为陈陈伏伏期期。由由于于生生石石灰灰受受潮潮熟熟化化时时放放出出大大量量的的热热，而而且且体体积积膨膨胀胀，所所以以，储储存存和和运运输输生生石石灰灰时时，还还要要注注意安全。意安全。|四四. . 石灰的应用石灰的应用|（1 1）石灰乳
11、和石灰砂浆）石灰乳和石灰砂浆|将将消消石石灰灰粉粉或或熟熟化化好好的的石石灰灰膏膏加加入入多多量量的的水水搅搅拌拌稀稀释释，成成为为石石灰灰乳乳，是是一一种种廉廉价价的的涂涂料料，主主要要用用于于内内墙墙和和天天棚棚刷刷白白，增增加加室室内内美美观观和和亮亮度度。我我国国农农村村也也用用于于外外墙墙。石石灰灰乳乳可可加加入入各各种种耐耐碱碱颜颜料料。调调入入少少量量水水泥泥、粒粒化化高高炉炉矿矿渣渣或或粉粉煤煤灰灰，可可提提高高其其耐耐水水性性，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。|石石灰灰砂砂浆浆是是将将石石灰灰膏膏、砂砂加加水水拌拌制制而而成成，按其
12、用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。|（2 2）石灰土（灰土）和三合土）石灰土（灰土）和三合土|石石灰灰与与粘粘土土或或硅硅铝铝质质工工业业废废料料混混合合使使用用，制制成成石石灰灰土土或或石石灰灰与与工工业业废废料料的的混混合合料料，加加适适量量的的水水充充分分拌拌合合后后，经经碾碾压压或或夯夯实实，在在潮潮湿湿环环境境中中使使石石灰灰与与粘粘土土或或硅硅铝铝质质工工业业废废料料表表面面的的活活性性氧氧化化硅硅或或氧氧化化铝铝反反应应，生生成成具具有有水水硬硬性性的的水水化化硅硅酸酸钙钙或或水水化化铝铝酸酸钙钙，适适于于在在潮潮湿湿环环境境中中使使用用。如如建建筑
13、筑物物或或道道路路基基础础中中使使用用的的石石灰灰土土，三三合合土土，二二灰灰土土（石石灰灰、粉粉煤煤灰灰或或炉炉灰灰），二二灰灰碎碎石石（石石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。|（3 3）灰砂砖和硅酸盐制品）灰砂砖和硅酸盐制品|石石灰灰与与天天然然砂砂或或硅硅铝铝质质工工业业废废料料混混合合均均匀匀，加加水水搅搅拌拌, , 经经压压振振或或压压制制，形形成成硅硅酸酸盐盐制制品品。为为使使其其获获早早期期强强度度，往往往往采采用用高高温温高高压压养养护护或或蒸蒸压压，使使石石灰灰与与硅硅铝铝质质材材料料反反应应速速度度显显著著加加快快，使使制制品品产产生生较较高高
14、的的早早期期强强度度。如如灰灰砂砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。# #|第二节第二节 建筑石膏建筑石膏|石石膏膏是是以以硫硫酸酸钙钙为为主主要要成成分分的的矿矿物物，当当石石膏膏中中含含有有结结晶晶水水不不同同时时可可形形成成多多种性能不同的石膏。种性能不同的石膏。|2.1 2.1 石膏的原料、分类及生产石膏的原料、分类及生产| 根根据据石石膏膏中中含含有有结结晶晶水水的的多多少少不同可分为：不同可分为：|（1 1）无无水水石石膏膏（aSOaSO4 4）：也也称称硬硬石石膏膏，它它结结晶晶紧紧密密，质质地地较较硬硬，是是生生产硬石膏水泥的原料。产硬石膏水泥
15、的原料。|（2 2）天天然然石石膏膏（aSOaSO4 42H2H2 2O O）：也也称称生生石石膏膏或或二二水水石石膏膏，大大部部分分自自然然石石膏膏矿矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。|（）建建筑筑石石膏膏 （aSOaSO4 41/2 1/2 H H2 2O O） 也也称称熟熟石石膏膏或或半半水水石石膏膏。它它是是由由生生石石膏膏加加工工而而成成的的，根根据据其其内内部部结结构构不不同同可可分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： |建建筑筑石石膏膏通通常常是是由由天天然然石石膏膏经经压压蒸蒸或或煅煅烧烧加加热热而而成成的的。常常压压下
16、下煅煅烧烧加加热热到到107107170170，可可产生产生型建筑石膏：型建筑石膏：| （二水石膏）（型半水石膏）|124124条条件件下下压压蒸蒸（大大气气压压）加加热热可可产产生生型型建筑石膏：建筑石膏：| （二水石膏）（型半水石膏）|型型半半水水石石膏膏与与型型半半水水石石膏膏相相比比，结结晶晶颗颗粒粒较较粗粗，比比表表面面积积较较小小，强强度度高，因此又称为高强石膏。高，因此又称为高强石膏。|当当加加热热温温度度超超过过170170时时，可可生生成成无无水水石石膏膏，只只要要温温度度不不超超过过200200，此此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。|2.
17、2 2.2 建筑石膏的水化与硬化建筑石膏的水化与硬化|建建筑筑石石膏膏与与适适量量水水拌拌合合后后，能能形形成成可可塑塑性性良良好好的的浆浆体体，随随着着石石膏膏与与水水的的反反应应，浆浆体体的的可可塑塑性性很很快快消消失失而而发发生生凝凝结结，此此后后进进一一步步产产生生和和发发展展强强度度而而硬硬化。化。| 建筑石膏与水之间产生化学反应的反建筑石膏与水之间产生化学反应的反|应式为：应式为：| |此此反反应应实实际际上上也也是是半半水水石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
18、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，二二水水石膏以胶体微粒自水中析出。石膏以胶体微粒自水中析出。|随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生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，晶体颗结晶，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，这一现象称为石膏的体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的初凝初凝；而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结；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，这种现象为石膏的失，这种现象为石膏的终凝终凝。
19、|石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长石膏终凝后，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，其强度也会不断增大，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。膏结构，这一过程称为石膏的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。叉进行的。|2.3 2.3 建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求|建建筑筑石石膏膏的的技技术术要要求求有有强强度度、细细度度和和凝凝结结时时间间。并并按按强强度度和和细细度度分分为为优优等等品品、一一
20、等等品品和和合合格格品品。具具体体技技术术要要求求见见 GB9776-1988GB9776-1988。 ”土土 木木 工工 程程 材材 料料“P45“P45表表3-13-1）|2.4 2.4 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| 建建筑筑石石膏膏的的浆浆体体，凝凝结结硬硬化化速速度度很很快快。一一般般石石膏膏的的初初凝凝时时间间仅仅为为10min10min左左右右，终终凝凝时时间间不不超超过过30min30min，这这对对于于普普通通工工程程施施工工操操作作十十分分方方便便。有有时时需需要要操操作作时时间间较较长长，可可加加入入适适量量的的缓缓凝凝剂剂，
21、如如硼硼砂砂、动动物物胶胶、亚亚硫酸盐酒精废液等。硫酸盐酒精废液等。|（）凝结硬化时的膨胀性（）凝结硬化时的膨胀性| 建建筑筑石石膏膏凝凝结结硬硬化化是是石石膏膏吸吸收收结结晶晶水水后后的的结结晶晶过过程程，其其体体积积不不仅仅不不会会收收缩缩，而而且且还还稍稍有有膨膨胀胀（0.2%0.2% 1.5%1.5%），这这种种膨膨胀胀不不会会对对石石膏膏造造成成危危害害，还还能能使使石石膏膏的的表表面面较较为为光光滑滑饱饱满满，棱棱角角清清晰晰完完整整、避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。|（）硬硬化化后后的的多多孔孔性性，重重量量轻轻，但但强度低强度低| 建建筑筑石石膏膏在在使
22、使用用时时，为为获获得得良良好好的的流流动动性性，常常加加入入的的水水分分要要比比水水化化所所需需的的水水量量多多，因因此此，石石膏膏在在硬硬化化过过程程中中由由于于水水分分的的蒸蒸发发，使使原原来来的的充充水水部部分分空空间间形形成成孔孔隙隙，造造成成石石膏膏内内部部的的大大量量微微孔孔，使使其其重重量量减减轻轻，但但是是抗抗压压强强度度也也因因此此下下降降。通通常常石石膏膏硬硬化化后后的的表表观观密密度度约约为为00kg00kg3 31000 1000 kgkg3 3，抗压强度约为，抗压强度约为PaPa5 5PaPa。|（）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|石石
23、膏膏硬硬化化体体中中大大量量的的微微孔孔，使使其其传传热热性性显显著著下下降降，因因此此具具有有良良好好的的绝绝热热能能力力；石石膏膏的的大大量量微微孔孔，特特别别是是表表面面微微孔孔对对声声音音传传导导或或反反射射的的能能力力也也显显著著下下降降，使使其其具具有有较较强强的的吸吸声声能能力力。大大热热容容量量和和大大的的孔孔隙隙率率及及开开口孔结构，口孔结构， 使石膏具有呼吸水蒸气的功能。使石膏具有呼吸水蒸气的功能。|（）防火性好，但耐水性差（）防火性好，但耐水性差| 硬硬化化后后石石膏膏的的主主要要成成分分是是二二水水石石膏膏，当当受受到到高高温温作作用用时时或或遇遇火火后后会会脱脱出出2
24、1%21%左左右右的的结结晶晶水水，并并能能在在表表面面蒸蒸发发形形成成水水蒸蒸气气幕幕，可可有有效效地地阻阻止止火火势势的的蔓蔓延延，具有良好的防火效果。具有良好的防火效果。|由由于于硬硬化化石石膏膏的的强强度度来来自自于于晶晶体体粒粒子子间间的的粘粘结结力力，遇遇水水后后粒粒子子间间连连接接点点的的粘粘结结力力可可能能被被削削弱弱。部部分分二二水水石石膏膏溶溶解解而而产产生生局局部部溃溃散散，所所以以建建筑筑石石膏膏硬硬化体的耐水性较差。化体的耐水性较差。 |（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|石石膏膏表表面面光光滑滑饱饱满满，颜颜色色洁洁白白，质质地地细细腻腻，
25、具具有有良良好好的的装装饰饰性性。微微孔孔结结构构使使其其脆脆性性有有所所改改善善，硬硬度度也也较较低低，所所以以硬硬化化石石膏膏可可锯锯、可可刨刨、可可钉钉。具具有有良好的可加工性。良好的可加工性。|2.5 2.5 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）建建筑筑石石膏膏制制品品：石石膏膏板板、石石膏膏砌块等砌块等| (3 (3） 制作建筑雕塑和模型制作建筑雕塑和模型# #|第三节第三节 . . 水玻璃水玻璃| 水水玻玻璃璃俗俗称称泡泡花花碱碱，由由碱碱金金属属氧氧化化物物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。
26、| 根根据据碱碱金金属属氧氧化化物物的的不不同同，水水玻玻璃璃有有: : 硅硅酸酸钠钠水水玻玻璃璃（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，最常用的是等品种，最常用的是硅酸钠水玻璃硅酸钠水玻璃。|（ 称为水玻璃模数）称为水玻璃模数）|根根据据水水玻玻璃璃模模数数的的不不同同，又又分分为为“碱碱性性”水水玻玻璃璃（和和“中中性性”水水玻玻璃璃（33）。实实际际上上中中性性水水玻玻璃璃和和碱碱性性水玻璃的溶液都呈明显的碱性反应。水玻璃的溶液都呈明显的碱性反应。|3.1
27、 3.1 水玻璃的生产水玻璃的生产|生生产产水水玻玻璃璃的的方方法法分分为为湿湿法法和和干干法法两两种种。 湿湿法法生生产产硅硅酸酸水水玻玻璃璃是是将将石石英英砂砂和和苛苛性性钠钠溶溶液液在在压压蒸蒸锅锅内内用用蒸蒸汽汽加加热热。直直接接反反应应生生液液体体水水玻玻璃璃。 干干法法生生产产硅硅酸酸钠钠水水玻玻璃璃是是将将石石英英砂砂和和碳碳酸酸钠钠磨磨细细拌拌匀匀，在在熔熔炉炉中中于于13001300 14001400C C温温度度下下熔熔化化，按按下下式式反反应应生生成成固固体体水水玻玻璃璃。固固体体水水玻玻璃璃于于水水中中加加热热溶溶解解而生成液体水玻璃。其反应式为：而生成液体水玻璃。其反
28、应式为：|水玻璃的硬化水玻璃的硬化|液液体体水水玻玻璃璃在在空空气气中中吸吸收收二二氧氧化化碳碳，形形成成无无定定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：|由由于于空空气气中中COCO2 2浓浓度度较较低低，这这个个过过程程进进行行的的很很慢慢，为为了了加加速速硬硬化化和和提提高高硬硬化化后后的的防防水水性性，常常加加入入氟氟硅硅酸酸钠钠NaNa2 2SiFSiF6 6作作为为促促硬硬剂剂，促促使使硅硅酸酸凝凝胶胶加加速速析析出出。氟氟硅硅酸酸钠钠的的适适宜宜用用量量为为水水玻玻璃璃重重量量的的1212。|3.3 3.3 水玻璃的技术性质水玻璃的技术性质|（）粘粘结结力力强
29、强。 水水玻玻璃璃硬硬化化后后具具有有较较高高的的粘粘结结强强度度、抗抗拉拉强强度度和和抗抗压压强强度度。另另外外，水水玻玻璃璃硬硬化化析析出出的的硅硅酸酸凝凝胶胶还还有有堵堵塞塞毛毛细细孔孔隙隙而而防防止止水水分分渗透的作用。渗透的作用。|（）耐耐酸酸性性好好。 硬硬化化后后的的水水玻玻璃璃，其其主主要要成成分分是是iOiO2 2，具具有有高高度度的的耐耐酸酸性性能能，能能抵抵抗抗大大多多数数无无机机酸酸和和有有机机酸酸的的作作用用。但但其其不不耐耐碱碱性性介介质质侵侵蚀。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空空间间网网状状骨骨架架
30、，在在高高温温下下硅硅酸酸凝凝胶胶干干燥燥得得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。|3.4 3.4 水玻璃的应用水玻璃的应用|（）用作涂料，涂刷材料表面（）用作涂料，涂刷材料表面| 直直接接将将液液体体水水玻玻璃璃涂涂刷刷在在建建筑筑物物表表面面，或或涂涂刷刷粘粘土土砖砖、硅硅酸酸盐盐制制品品、水水泥泥混混凝凝土土等等多多孔孔材材料料，可可使使材材料料的的密密实实度度、强强度、抗渗性、耐水性均得到提高。度、抗渗性、耐水性均得到提高。|这这是是因因为为水水玻玻璃璃与与材材料料中中的的a a（OHOH）2 2反反应应生生成成硅硅酸酸钙钙凝凝胶胶，填填充充了了
31、材材料料间间孔孔隙。隙。|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。选选用用不不同同的的耐耐火火填填料料，还还可可配配制制不不同同耐耐热热度的水玻璃耐热涂料。度的水玻璃耐热涂料。反应式为：反应式为：|（2 2）配制防水剂）配制防水剂| 以以水水玻玻璃璃为为基基料料，配配制制防防水水剂剂。例例如如：四四矾矾防防水水剂剂是是以以蓝蓝矾矾( (硫硫酸酸铜铜) )、明明矾矾（钾钾铝铝矾矾）、红红矾矾（重重铬铬酸酸钾钾）和和紫紫矾矾（铬铬矾矾）各各份份，溶溶于于6060份份的的沸沸水水中中，降降温温至至，投投入入400400份份水水玻玻璃璃溶溶
32、液液中中，搅搅拌拌均均匀匀而而成成的的。这这种种防防水水剂剂可可以以在在1min1min内内凝凝结结, , 适适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。|（3 3）加固土壤）加固土壤| 将将模模数数为为. .的的液液体体水水玻玻璃璃和和氯氯化化钙钙溶溶液液通通过过金金属属管管交交替替向向地地层层压压入入，两两种种溶溶液液发发生生化化学学反反应应，可可析析出出吸吸水水膨膨胀胀的的硅硅酸酸胶胶体体，包包裹裹土土壤壤颗颗粒粒并并填填充充其其空空隙隙，阻阻止止水水分分渗渗透透并并使使土土壤壤固固结结。用用这种方法加固的砂土，抗压强度可达这种方法加固的砂土，抗压强度可达|。|( 4
33、) ( 4 ) 配制水玻璃砂浆。配制水玻璃砂浆。 |将将水水玻玻璃璃、矿矿渣渣粉粉、砂砂和和氟氟硅硅酸酸钠钠按按一一定比例配合成砂浆定比例配合成砂浆, ,可用于修补墙体裂缝。可用于修补墙体裂缝。|（）配配制制耐耐酸酸砂砂浆浆、耐耐酸酸混混凝凝土土、耐热混凝土耐热混凝土| 用用水水玻玻璃璃作作为为胶胶凝凝材材料料，选选择择耐耐酸酸骨骨料料，可可配配制制满满足足耐耐酸酸工工程程要要求求的的耐耐酸酸砂砂浆浆、耐耐酸酸混混凝凝土土。选选择择不不同同的的耐耐热热骨骨料料，可可配配制制不不同同耐耐热热度度的水玻璃耐热混凝土。的水玻璃耐热混凝土。# #|第四节第四节 菱苦土菱苦土 （氯氧镁水泥）（氯氧镁水泥
34、）|菱菱苦苦土土是是一一种种镁镁质质胶胶凝凝材材料料。其其主主要要成成分分是是gOgO。|4.1 4.1 原料及生产原料及生产 | 菱菱苦苦土土的的主主要要原原料料是是天天然然菱菱镁镁矿矿。其其主要成分是主要成分是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: : 其其化化学学反反应应可可表表示示如如下：下： （菱苦土）（菱苦土）、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
35、Mg(OH)Mg(OH)2 2 ，浆浆体体凝凝结结很很慢慢，硬硬化化后后强强度度很很低。若以氯化镁水溶液来调制低。若以氯化镁水溶液来调制 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）。水水化反应如下：化反应如下：| |水水化化产产物物中中x x、y y、z z的的大大小小与与煅煅烧烧温温度度、MgClMgCl2 2溶溶液液用用量量、初初始始配配比比、养护条件有关。养护条件有关。| 水水化化产产物物是是针针状状结结晶晶，彼彼此此机机械械咬咬合合，并并相
36、相互互连连生生、长长大大，形形成致密的结构，使浆体凝结硬化。成致密的结构，使浆体凝结硬化。|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
37、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材料，添加改性剂，可制成管材产品。强材料，添加改性剂，可制成管材产品。|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。# #|例3-1 某单位宿舍楼的内墙使用石
38、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。试分析上述现象产生的原因。解 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，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。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。|例3-2 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以 用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？|解：石灰土或三合
39、土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土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，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。|再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。|例例3-3 3-3 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？而不适用于室外使用？解解建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要
40、是由建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：优良性质：（1 1） 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。加入颜料后，可具细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；（2 2） 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，硬化后的建筑石膏中
41、存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。故其保温性、吸声性好。 （3 3） 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，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当受到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。（4 4） 建筑石膏制品还具有较高的热容量和建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。改变室内的小气候。在室外使用建筑石膏制品时，必然
42、要受到在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、差，且其吸水率高，抗渗性差、 抗冻性差抗冻性差, , 所以不适用于室外使用所以不适用于室外使用. .|例例3-4 3-4 水玻璃的化学组成是什么？水玻璃水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响？什么影响？解解通常使用的水玻璃都是通常使用的水玻璃都是NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2的的水溶液，即液体水玻璃。水溶液，即液体水玻璃。| 一般而言，水玻璃的模数一般而言，水玻璃的
43、模数n n越大时，水越大时，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩越玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高、大，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性越好。其主耐水性越好、抗渗性及耐酸性越好。其主要原因是硬化时析出的硅酸凝胶要原因是硬化时析出的硅酸凝胶SiOSiO2 2mHmH2 2O O较多。较多。| 水玻璃的模数水玻璃的模数n n为氧化硅和氧化钠的为氧化硅和氧化钠的分子比。同一模数的水玻璃，密度越大，分子比。同一模数的水玻璃，密度越大，则其有效成分则其有效成分NaNa2 2OnSiOOnSiO2 2的含量越多，硬的含量越多，硬化时析出的硅酸凝胶也多，粘结力愈强。化时析出的硅酸凝胶也多，粘结力愈强。| 然而如果水玻璃的模数或密度太大，然而如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于粘度过大而影响到施工质量和硬往往由于粘度过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的性质，故不宜过大。化后水玻璃的性质，故不宜过大。
