第四章气硬性胶凝材料

《新编建筑工程常用材料手册》第四章气硬性胶凝材料第一节石灰第二节石膏一、建筑石膏二、高强度石膏三、无水石膏水泥四、高温煅烧石膏(地板石膏)五、模型石膏第三节水玻璃第四节菱苦土第一节石灰石灰是人类最早使用的建筑材料之一。由于生产石灰的原料分布广，生产工艺简单，使用方便，成本低廉，并且具有良好的建筑性能，所以目前仍广泛用于建筑工程中。石灰通常是生石灰和消石灰的统称。石灰在建筑上用途很广，常用于配制石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等，供砌筑和抹灰用。将石灰膏稀释成石灰乳，可用于粉刷墙面和天棚。另外，石灰、粘土或石灰、粘土、砂按一定的比例，可配制成灰土或三合土，广泛用于建筑物的基础垫层、室内地面垫层及道路路面的基层。石灰还是生产灰砂砖、粉煤灰砌块等硅酸盐建筑制品的主要原料。也是生产石灰矿渣水泥、石灰火山灰质水泥等无熟料水泥的主要原料。碳化石灰板是将磨细生石灰、纤维状填料(如玻璃纤维)或轻质骨料加水搅拌成型，然后再通入二氧化碳进行人工碳化(12～24h)而成的一种轻质板材。为了减轻容重和提高碳化效果，常做成空心板。石灰的技术性质有如下一些特点：1.良好的保水性石灰熟化为石灰浆时，生成的氢氧化钙颗粒极细，直径约1μm，其表面吸附一层厚的水膜，因此将石灰膏掺入水泥砂浆中，可以提高砂浆的保水能力，而且可塑性也好，便于施工。这是石灰的一个突出的优点。2.凝结硬化慢，强度低由于碳化过程十分缓慢，因此石灰是一种硬化很慢的材料，最终的强度也不高。据试验，1：3石灰砂浆28天抗压强度通常只有0.2～0.5MPa。3.耐水性差氢氧化钙易溶于水，长期受潮或受水浸泡会使已硬化的石灰溃散所以石灰不宜在潮湿环境中使用。4.体积收缩大石灰硬化过程中，蒸发出大量水分而引起体积收缩，除调成石灰乳作粉刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、麻刀、纸筋等以抵抗收缩引起的开裂。我国建筑石灰现行国家标准GB1594—79将生石灰和消石灰粉分为三等，其技术指标见表4-1和表4-2。表4-1生石灰主要指标(GB1594—79)项目钙质生石灰镁质生石灰一等二等三等一等二等三等有效氧化钙加有效氧化镁含量%(不小于)未消化残渣含量(5mm圆孔筛筛余)，%(不大于)85780117017801075146520注：硅、铝、铁氧化物含量之和大于5%的生石灰，有效氧化钙加氧化镁含量指标为：一等≥75%、二等≥70%、三等≥60%;未消化残渣含量指标与镁质生石灰同。表4-2消石灰粉主要指标(GB1594—79)项目钙质消石灰粉镁质消石灰粉一等二等三等一等二等三等有效氧化钙加有效氧化镁含量%(不小于)656055605550含水率%(不大于)444444细度0.71mm方孔筛的筛余，%(不大于)0110110.125mm方孔筛的累计筛余，%(不大于)1320—1320—注：凡达不到三等品中任一项指标者为等外品。现将石灰的主要技术指标分述如下：1.未消化残渣含量未消化残渣是石灰生产中重要的检测项目。未消化残渣中包括“生烧”石核，“死烧”灰核及煤瘤等杂物。根据其未消化残渣量的增减，可断定出窑炉热工程序是否正常等。未消化残渣含量也是建筑用户比较关注的指标，因为它和单位工程石灰耗用量，残渣外排量及施工环境污染程度密切相关。因此减少未消化残渣含量，可以降低工厂成本和满足用户要求。所以在标准中对生石灰的未消化残渣含量指标作了规定。2.镁质石灰和钙质石灰的(CaO+MgO)含量在各产品标准中镁质石灰的(CaO+MgO)含量比钙质石灰要求低，这是因为，镁质石灰原料中相对含有较多的氧化镁，在煅烧CaCO3时部分MgO被煅烧失去活性。此外，MgO的存在降低了各种钙盐的焙解温度，同时熔解大量的CaO，增加了CaO的损失，这是镁质石灰(CaO+MgO)含量减少的原因，所以对镁质石灰的(CaO+MgO)量要求低。3.CO2含量GB1594和《建筑生石灰粉》中增设了CO2指标，是为了控制石灰石生烧，造成产品中未分解完全的碳酸盐增多。CO2含量高，则未分解完全的碳酸盐含量高。(CaO+MgO)含量则降低，影响产品胶凝性能。4.石灰粉细度石灰粉细度是一项重要的技术指标，它与建筑使用质量密切相关。在标准中以筛余量来标定细度，把大于0.125mm的颗粒视为筛余物。其中包括消化过程中未消解的“死烧”石灰颗粒;含有大量的钙盐成分的石灰颗粒;“生烧”石粒，燃尽或未燃尽煤、灰渣等。筛余物过量存在下列危害：(1)大于0.125mm“死烧”石灰颗粒，在建筑使用前的处理过程中不可能消解，仍以颗粒状被抹到墙上，数日之后，因吸水逐渐消解，体积膨胀，这时在墙面上出现“麻点”破坏了墙面的平整美观。(2)筛余残渣中的不消化物，如石粒、煤、灰渣等的存在，影响产品的粘度和白度，降低了使用价值。(3)筛余物的增加，石灰中的(CaO+MgO)量相对降低，产品的胶凝作用减弱。筛余物的存在量极其有害的，因此要采取措施降低筛余量。5.消石灰粉游离水含量在消石灰粉的品质指标中，规定各类别、各等级游离水含量均为0.4～2%。这里所规定的游离水含量，指外在水分，不包括化学结合水部分。理论上，Ca(OH)2中结合水占24.32%，也就是说，氧化钙理论消化水量是氧化钙重量的24.32%。但是，由于消化是一放热反应，随反应过程从左向右进行，部分水被蒸发。所以，实际消化加水量是理论值的一倍左右。多加入水，受多种因素影响，难免有部分残留于氢氧化钙之中，残余水分过多蒸发后，留下孔隙，会加剧消石灰粉碳化现象的产生，而影响工程质量。另外，过多的残余水使包装袋不实，危害用户利益。考虑生产技术上的可行性和产品的使用质量，故标准中规定了游离水0.4～2%的限量。6.生石灰的产浆量在GB1594的技术要求中规定了建筑生石灰的产浆量，该指标与未消化残渣量是相关的，未消化残渣量越少，产浆量越高则生石灰质量越好，因此规定该指标可以更直接地反映生石灰的质量优劣。建筑生石灰的等级是根据(CaO+MgO)含量、未消化残渣含量及CO2含量、产浆量划分的。其各等级指标见表4-3。表4-3建筑石灰等级指标项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品(CaO+MgO)含量，%(不小于)908580858075未消化残渣含量(5mm圆孔筛筛余)，%(不大于)5101551015CO2，%(不大于)5796810产浆量，L/kg，(不小于)2.82.32.02.82.32.0建筑用消石灰粉的等级按(CaO+MgO)含量、游离水及细度划分，其指标见表4-4。表4-4消石灰等级指标项目钙质消石灰粉镁质消石灰粉白云石消石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品(CaO+MgO)，%(不大于)706560656055656055游离水，%0.4～20.4～20.4～2体积安定性合格合格—合格—细度0.9mm筛筛余，%(不大于)000.5000.5000.50.125mm筛筛余，%(不大于)310153101531015建筑用生石灰粉的等级按(CaO+MgO)含量、CO2含量及细度划分，其指标见表4-5。表4-5生石灰粉等级指标项目钙质生石灰粉镁质生石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO，%(不大于)858075807570续表4-5项目钙质生石灰粉镁质生石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品CO2，%(不大于)791181012细度0.9mm筛筛余，%(不大于)0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余，%(不大于)7.012.018.07.012.018.0石灰堆密度换算见表4-6。表4-6石灰堆密度换算表石灰组成(块：粉)在密实状态下每米3石灰重量kg每米3消石灰用生石灰数量kg每米3石灰膏用生石灰数量kg每1000kg生石灰消解后的体积m310：09：114701453355.4369.6——2.8142.7068：27：36：45：54：63：72：81439142614121395137913671354382.7399.2417.3434.0455.6475.5501.55716026366747167368202.6132.5052.3962.3042.1952.1031.9941：90：1013351320526.0557.7——1.9021.793作为气硬性胶凝材料的石灰在贮运中存在着遇水变质的共同问题。石灰遇水或吸潮再经空气中CO2的碳作用，生成不具有胶凝性的CaCO3;为此，保管时应注意防水防潮，并采取相应的保管措施。散装块灰一般在室外保管，磨细生石灰应在容器中保管，袋装灰应在库、棚内保管。保管生石灰的室外场地应平坦、不积水，石灰应尽量堆放成大堆，力求堆高，灰堆表面应拍打密实，或表面洒水拍打，使表面结成硬壳，以相应地减少石灰在保管期间的变质损失，也可减少雨淋损失和风吹散失等。生石灰遇水发生消化反应时，能够释放出大量的热量。因此，不得和易燃、易爆及液体物品混存、混运，以免引起火灾或爆炸事故。另外，生石灰和消石灰都有较强的腐蚀性，因此不得堆放在木地板上，同时还要防止和木柱、木栏杆等接触堆放。由于石灰在储运过程中易发生水化碳化反应而结硬失去活性，因此不宜长期存放，一般保管期不超过1个月。为防止石灰的变质损失，需长期放置的生石灰，可熟化成石灰浆存放。石灰浆在存放过程中，表面要经常保留水分。从大堆灰取用石灰时，应从一端按顺序进行，尽量少破坏已形成的防护硬壳，以减少损失。石灰碱性较强，对人有伤害，因此在装卸石灰时，要注意防护。第二节石膏一、建筑石膏二、高强度石膏三、无水石膏水泥四、高温煅烧石膏(地板石膏)五、模型石膏一、建筑石膏建筑石膏是天然二水石膏在107～170℃的温度下煅烧，再经磨细而成。其主要成分为CaSO4·1/2H2O。反应式为：建筑石膏强度不高，标准稠度的石膏浆硬化7d的抗压强度为7～10MPa(70～100kgf/cm2)。主要用于室内装饰、隔热保温、吸音防火。一般制成石膏砂浆、石膏建筑零件、石膏板或作粉刷材料。建筑石膏的技术标准如下：本标准适用于天然石膏石制得的建筑石膏。它是以β半水石膏(βCaSO4·1/2H2O)为主要成分，不预加任何外加剂的粉状胶结料，主要用于制作石膏建筑制品。建筑石膏的技术要求，现行国家标准GB9776—88规定：产品分为优等品、一等品和合格品三个等级。其技术指标见表4-7和表4-8。表4-7建筑石膏强度(GB9776—88)等级优等品一等品合格品抗折强度，MPa(kgf/cm2)2.5(25.0)2.1(21.0)1.8(18.0)抗压强度，MPa(kgf/cm2)4.9(50.0)3.9(40.0)2.9(30.0)表4-8建筑石膏细度(GB9776—88)等级优等品一等品合格品0.2mm方孔筛筛余，%5.010.015.0建筑石膏的初凝时间应不小于6min;终凝时间应不大于30min。二、高强度石膏高强度石膏是天然二水石膏在131kPa(1.3个大气压)、124℃的蒸压锅内蒸炼而得到的粉末状产品，其主要成分为：CaSO4·1/2H2O。该石膏调成的浆体需水量较少，因此用它制成的制品具有较高的紧密度及强度。其硬化7天的抗压强度为15～40MPa(150～400kgf/cm2)。高强度石膏主要用于要求较高的室内抹灰、装饰零件和石膏板，也可代替白色水泥使用于内部装修。为解决其不耐水的问题，常加入防水外加剂制成高强度抗水石膏。三、无水石膏水泥无水石膏水泥是天然二水石膏在600～700℃的温度下煅烧，与适量催化剂共同磨细而成。其主要成分为CaSO4。在600～700℃的温度下煅烧的石膏称“死烧”石膏，遇水不容易水化，为了促进它的水化，需要加催化剂。常用的催化添加剂有石灰、各种硫酸盐、煅烧过的白云石、碱性高炉矿渣等。无水石膏水泥有50、100、150、200、250、300等六个标号。其细度用4900孔/cm2标准筛确定，筛余不得超过15%;凝结时间，初凝不得早于30min，终凝不迟于12h;体积安定性，试体在115～120℃下加热2h，体积变化应均匀。主要用于地上工程、制造建筑砂浆、保温混凝土、普通混凝土