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4.1建筑石膏4.2建筑石灰4无机气硬性胶凝材料1、胶凝材料定义在土木工程材料中，凡是经过一系列的物理、化学作用，能将散粒状（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块等）粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。2.胶凝材料的分类胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料基本成分为天然的或合成的有机高分子化合物，如沥青、树脂。基本成分为无机化合物。气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料只能在空气中硬化、保持或发展强度如：石膏、石灰、水玻璃等。能在空气和水中硬化、保持和发展强度。如：水泥。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保持或发展其强度。水硬性胶凝材料不仅在空气中，而且能更好的在水中硬化，并保持、发展其强度。石灰水泥4.1建筑石膏4.1.1建筑石膏的原料与生产1、建筑石膏的原料天然的原材料原材料化学石膏天然的二水石膏（生石膏）和硬石膏磷石膏、脱硫石膏和盐石膏天然二水石膏：主要成分为含有两个结晶水的硫酸钙（CaSO4·2H2O），是生产石膏胶凝材料的主要原料。硬石膏:又称天然无水石膏，主要成分是无水硫酸钙（CaSO4），只可用于生产无水石膏水泥和高温煅烧石膏。天然二水石膏2、建筑石膏的生产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107℃～170℃，可产生β型建筑石膏：（二水石膏）（β型半水石膏）124℃条件下压蒸（0.13MPa大气压）加热可产生α型建筑石膏：（二水石膏）（α型半水石膏）OHOHCaSOOHCaSOMPaC22413.012524211212压蒸OHOHCaSOOHCaSOCC224170~10724211212常压在系统中公认的石膏相有5种形态、7个变种。OHCaSO24OHCaSO242OHCaSO2421、二水石膏α型与β型半水石膏α与βⅢ型硬石膏Ⅱ型硬膏石Ⅰ型硬石膏Ⅲ－－、4CaSOⅡ4CaSOⅠ4CaSO，只在1180℃以上才存在。OHCaSO2421为建筑石膏，又称熟石膏。OHCaSO2421为高强石膏。3.根据加热温度和方式不同，可得到不同类型石膏产品。生石膏天然石膏熟石膏建筑石膏4.石膏的脱水转变图试验室理想条件高温脱水难溶或者不溶工业生产条件4.1.2建筑石膏的水化与硬化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硬化。OHCaSOOHOHCaSO24224221121OHCaSO242的溶解度很小，约半水石膏的1/5，很快达到饱和析出晶体，晶体长大、连生、交错，并产生强度。建筑石膏凝结硬化示意图石膏缓凝剂：硼砂、酒石酸钾钠、柠檬酸、聚乙烯醇、石灰活化动物骨胶或皮胶等。作用：降低半水石膏的溶解度和溶解速度。1－半水石膏；2－二水石膏胶粒；3－二水石膏晶体；4－交错的晶体胶化结晶开始结晶长大与交错4.1.3建筑石膏的技术性质1.建筑石膏的等级及质量标准建筑石膏密度2.60～2.75g/cm3,堆积密度800～1000kg/cm3,根据国标《建筑石膏》的规定，按抗折、抗压强度和细度指标分为为优等品、一等品和合格品。技术要求等级优等品一等品合格品抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度(以0.2mm方孔筛筛余百分数计，不大于）5.010.015.0建筑石膏的质量指标2.建筑石膏的特性1、凝结硬化快，初凝6min，终凝30min；常温下完全水化的时间为5～15min，终凝时间不超过30min，7d左右完全硬化。2.硬化时体积微膨胀膨胀率约为(0.05-0.1)%；注模后能真实反映模子的细致纹理；石膏制品表面光滑饱满、棱角清晰，表面洁白细腻，适用于浇注各种建筑花饰和雕塑；干燥时不开裂。5.防火性好石膏制品遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，并在表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层。不宜长期靠近65℃以上高温的部位，以免脱水分解。3.孔隙率大，表观密度小，强度低。半水石膏水化，理论需水量18.6%，实际加水量约为60~80%，多余水分硬化后蒸发，留下孔隙。4.隔热、吸声性良好。孔隙率高，且为微细的毛细孔。7.耐水性和抗冻性差。潮湿条件→晶粒间的结合力减弱，强度下降；水中浸泡→水化物二水石膏晶体逐渐溶解而破坏；吸水受冻→空隙中水分会结冰膨胀破坏。提高石膏耐水性加入水硬性材料，如水泥、矿渣。加入水溶性树脂氨基、密胺、聚乙烯醇等加入有机乳液，如沥青、石蜡6.具有一定的调温调湿性。热容量大，吸湿性强，可以保持室内“小气候”均衡状态。8.加工性能好。可锯，可刨，可钉，可打眼。4.1.4建筑石膏的应用1.粉刷石膏用于室内抹灰与粉刷，按用途分类可分为：面层粉刷石膏地层粉刷石膏保温粉刷石膏2.建筑石膏用品装饰石膏板嵌装式装饰石膏板艺术装饰石膏制品,如装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品；装饰石膏板装饰石膏板吸声用穿孔石膏板石膏艺术制品4.2建筑石灰4.2.1石灰的生产、化学成分与品种（一）原料：以碳酸钙为主要成分的天然岩石，常用的有石灰石，白云石等，其主要成分为caco3，次要成分为mgco3。（二）生产工艺：210009003COCaOCaCOC煅烧石灰石温度在900℃-1000℃左右时温度过高时温度过低时正火石灰欠烧石灰过烧石灰欠烧石灰含较多未消化残渣，影响石灰的质量和产浆量；过烧石灰内部结构致密，CaO晶粒粗大，表面被一层玻璃釉状物包裹，与水反应极慢，会引起已硬化的石灰发生鼓包开裂破坏。石灰的陈伏（三）石灰种类：1、按氧化镁的含量分为：钙质建筑石灰和镁质建筑石灰2、按照加工方法分为：生石灰：石灰石煅烧成的白色或浅灰色疏松结构块状物，主要成分为CaO生石灰粉：由块状生石灰磨细而成。消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分是Ca(OH)2。石灰膏（浆）：将块状生石灰用过量水（约为生石灰体积的3到4倍）消化，或将消石灰粉和水拌和，得到一定稠度的膏状物，主成分是Ca(OH)2和水。石灰乳（石灰水）：石灰膏用水冲淡而成（浆液状）。产品名称物理状态有效成分主要用途生石灰灰白色块状物Cao+Mgo生产其它石灰产品生石灰粉白色或灰白色粉末Cao+Mgo生产石灰膏或硅酸盐制品消石灰粉白色粉末Ca(OH)2+Mg(OH)2制作石灰土、三合土、硅酸盐制品石灰浆白色浆体Ca(OH)2+Mg(OH)2抹面、砌筑不同石灰产品的状态、成分与用途石灰石熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅烧磨细加水为石灰质量的2.5-3倍沉淀除去表层多余水分块状生石灰4.2.2生石灰的水化（淋灰）一、水化原理将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰—氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”：molKJOHCaOHCaO/85.64)(22生石灰水化反应特点：1.反应可逆2.水化热大，水化速率快3.水化过程中体积增大工程中熟化的方法有两种1、熟化为熟石灰粉：将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。2、熟化为石灰膏：将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。熟化过程中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两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。熟化为石灰膏：将生石灰放入水中，注意水要过量池中透明液体为氢氧化钙饱和溶液，下部沉淀即为熟石灰4.2.3石灰浆的硬化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：1）石灰浆的干燥硬化（结晶作用）滞流在孔隙中的自由水蒸发或被周围环境吸收，使Ca(OH)2溶液饱和，析出结晶。2）石灰浆的碳化（碳化作用）氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体。只有在有水的条件下才能进行。OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(碳化4.2.4石灰的特性1.可塑性和保水性较好。高度分散的Ca(OH)2胶体表面吸附较厚水膜。表层以CaCO3为主，内层以Ca(OH)2晶体为主，内部水分脱出缓慢，因而石灰凝结硬化缓慢。结晶作用。水分蒸发，Ca(OH)2逐渐结晶析出。碳化作用。OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(2.硬化缓慢。石灰浆的硬化过程：3.硬化时体积收缩大。游离水分蒸发所致。除调成石灰乳做薄层粉刷外，不宜单独使用。施工时常加入骨料或纤维材料（如麻刀、纸筋）。石灰硬化收缩产生的裂缝5.耐水性差。大部分尚未碳化的Ca(OH)2易溶于水所制。石灰不宜用于潮湿环境。6.吸湿性强，是传统的干燥剂。4.硬化后强度低。生石灰消化理论需水量32.13%，实际消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸发留下大量孔隙。1:3石灰砂浆28d抗压强度只有0.2~0.5MPa。石灰砂浆墙面因受潮而脱落2.建筑石灰的技术要求建筑生石灰的技术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圆孔筛筛余量）%，不大于5101551015CO2含量/%,不大于5796810产浆量，L/kg，不小于2.82.32.02.82.32.01）.建筑生石灰的技术要求2）.建筑石灰粉的技术要求项目钙质生石灰粉镁质生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1．(CaO+Mgo)含量(％)不小于7065606560556560552．游离水(％)0.4—2.00.4—2.00.4—2.03．体积安定性合格合格--合格合格--合格合格--4.细度0.9mm筛筛余(％)不大于000.5000.5000.50.125mm筛余(％)不大于310153101531015建筑消石灰粉的技术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1.(CaO+Mg0)含量(％)不小于8580758075702.C02(％)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7.012.018.07.012.018.03）.建筑生石灰粉的技术要求建筑生石灰粉的技术指标4.2.5建筑石灰的应用1建筑室内粉刷2拌制建筑砂浆建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）3配置三合土和灰土用作铺筑步道砖的垫层用作土路面的基层4、加固含水软土基础在软土地基中打入生石灰桩，可以利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到提高地基承载力的目的。三合土桩灰土桩蒸压灰砂砖蒸压加气砼砌块5生石灰硅酸盐制品6磨制生石灰粉石灰石熟石灰粉石灰乳煅烧磨细加过量水进行陈伏加水稀释多用来拌制灰土和三合土用来拌制砌筑砂浆或抹面砂浆粉刷墙壁生石灰块石灰膏使用时可以不进行陈伏生石灰粉4.3水玻璃水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有：硅酸钠水玻璃（Na2O·ｎSiO2）、硅酸钾水玻璃Ｋ2Ｏ·ｎSiO2）、硅酸锂水玻璃（Ｌi2O·ｎSiO2）等品种，最常用的是硅酸钠水玻璃。4.3.1水玻璃的生产生产水玻璃的方法分为湿法和干法两种作业1.胶凝材料按照化学成分分为_______和________。2.名词解释：气硬性胶凝材料、水硬性胶凝材料。3.建筑石膏的分子式是_________，天然石膏的分子式_________4简述建筑石膏的特性。5生石灰的主要成分是_______和________。生石灰按照_________含量，分为________和________。6.石灰的煅烧温度对其质量有何影响？7.分析生石灰消解和硬化原理和过程。8为什么生石灰陈伏半个月为好？陈伏期间需注意什么9利用石灰砂浆抹面的内墙，使用一段时间后墙面出现许多不规则的网状裂纹，部分位置出现隆起和放射状裂纹，普遍出现鼓包开裂