1、氣硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料第一節第一節 概概 述述 本章重點v膠凝材料的定義、分類。v建筑石灰的熟化和硬化過程；石灰的性質與應用。v石膏的石膏的凝結、硬化、技術要求；石膏的性質與應用。v了解水玻璃的性能及應用 第一節第一節 概概 述述 膠凝材料是指能將其他材料膠結成整體，并具有一定強度的材料。膠凝材料通常分為有機膠凝材料和無機膠凝材料兩大類。 1.有機膠凝材料:是指以天然或人工合成高分子化合物為基本組成的一類膠凝材料。如：瀝青、樹脂等。2.無機膠凝材料:是指以無機氧化物或礦物為主要組成的一類膠凝材料。最常用的有石灰、石膏、水玻璃、菱苦土和各種水泥。 根據凝結硬化條件和使用特性，無機膠凝材料通

2、常又分為氣硬性和水硬性兩類。氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結硬化并保持和發展強度的材料。水硬性膠凝材料不僅能在空氣中，而且能更好地在水中凝結硬化并保持和發展強度的材料。 第二節第二節 石石 灰灰 一、石灰的原材料一、石灰的原材料 石灰最主要的原材料是含碳酸鈣（CaCO3）的石灰石、白云石和白堊。一般要求原材料中粘土雜質含量小于8%。 石灰石石灰石白云石白云石 白堊礦白堊礦chalk ore 泥質石灰石泥質石灰石二、石灰的生產二、石灰的生產 1.正火石灰：呈白色或灰色的塊狀物質結構疏松，能在幾秒鐘內與水反應完畢，體積膨脹兩倍左右。 2.欠火石灰：呈青灰色，無膠結能力，降低產漿量。3.過火石灰：呈黃

3、褐色，結構緊密，晶粒粗大，與水反應熟化的速度較慢，往往要在石灰固化后才開始水化熟化，從而產生局部體積膨脹，影響工程質量。由于原料中常含有碳酸鎂（MgCO3），將MgO含量5%的稱為鈣質生石灰；MgO含量5%的稱為鎂質生石灰。同等級的鈣質石灰質量優于鎂質石灰。 212009003COCaOCaCOCC 正火石灰塊正火石灰塊 過火石灰塊過火石灰塊傳統石灰窯和現代石灰窯傳統石灰窯和現代石灰窯 土石灰窯對環境的破壞土石灰窯對環境的破壞現代石灰窯現代石灰窯三、石灰的熟化三、石灰的熟化 （一）熟化與熟石灰生石灰CaO加水反應生成Ca(OH)2的過程稱為熟化。生成物Ca(OH)2稱為熟石灰。熟化過程的特點：

4、1. 速度快。2. 體積膨脹。3. 放出大量的熱。kJOHCaOHCaO9 .64)(22石灰遇水熟化情景石灰遇水熟化情景石灰的“陳伏” ：為消除過火石灰的危害，石灰膏使用前應在化灰池中存放2周以上，使過火石灰充分熟化，這個過程稱為“陳伏”。未經“陳伏”的過火石灰硬化后再繼續熟化，則產生的體積膨脹將引起局部鼓泡、隆起和開裂。 過火石灰造成的過火石灰造成的凸凸出放射狀膨脹裂紋出放射狀膨脹裂紋四、石灰的凝結硬化四、石灰的凝結硬化 石灰在空氣中的凝結硬化主要包括結晶和碳化兩個過程。結晶作用指的是石灰漿中多余水分蒸發或被砌體吸收，使Ca(OH)2以晶體形態析出。碳化作用指的是空氣中的CO2遇水生成弱碳

5、酸，再與Ca(OH)2發生化學反應生成CaCO3晶體的過程。 OHnCaCOOnHCOOHCa23222) 1()(石灰凝結硬化過程的特點：1. 速度慢。 2. 放出大量水分。 3.體積收縮大。石灰砂漿干縮產生石灰砂漿干縮產生的平面網狀的平面網狀裂紋裂紋五、石灰的主要技術性質五、石灰的主要技術性質 (一)保水性與可塑性好；（二）凝結硬化慢、強度低；（三）耐水性差；（四）干燥收縮大。 六、石灰的應用六、石灰的應用（一）石灰乳涂料和抹面；（二）石灰混合砂漿；（三）石灰土和三合土；（四）用于生產硅酸鹽制品；（五）生產輕質碳酸鈣。 石灰乳石灰乳石灰膏石灰膏砌筑用水泥石灰混合砂漿砌筑用水泥石灰混合砂漿抹

6、面用石灰砂漿因大量空鼓被敲掉抹面用石灰砂漿因大量空鼓被敲掉因受潮而脫落的石灰砂漿抹面因受潮而脫落的石灰砂漿抹面三合土用作鋪筑步道磚的墊層三合土用作鋪筑步道磚的墊層灰灰土土樁樁三三合合土土樁樁蒸壓灰砂磚蒸壓灰砂磚蒸壓粉煤灰磚蒸壓粉煤灰磚蒸壓加氣混凝土砌塊蒸壓加氣混凝土砌塊蒸壓加氣混凝土板蒸壓加氣混凝土板輕質碳酸鈣輕質碳酸鈣七、石灰的技術標準七、石灰的技術標準 （一）建筑生石灰（建筑生石灰JC/T479-1992 ） 性能指標參見P28表2-1。 （二）建筑生石灰粉（建筑生石灰粉JC/T480-1992 ） 性能指標參見P28表2-。生石灰粉生石灰粉（三）建筑消石灰粉（建筑消石灰粉JC/T481-

7、1992 ） 性能指標參見P28表2-。消石灰粉消石灰粉第三節第三節 石石 膏膏 一、石膏的原材料一、石膏的原材料（一）生石膏：指天然二水石膏，分子式為CaSO4 2H2O，也稱為軟石膏。是生產建筑石膏最主要的原料。 （二）化工石膏：指含有二水硫酸鈣（CaSO4 2H2O）及CaSO4混合物的化工副產品。(三) 脫硫石膏：火力發電廠的煙氣的SO2與漿液中的CaCO3以及鼓入的強氧化空氣反應，生成二水硫酸鈣 （四）硬石膏：指天然無水石膏，分子式CaSO4。 天然石膏礦天然石膏礦纖維（雪花）軟石膏纖維（雪花）軟石膏硬石膏硬石膏磷石膏球磷石膏球磷石膏粉磷石膏粉芒芒硝硝石石膏膏氟氟石石膏膏寧波北侖電廠

8、脫硫石膏寧波北侖電廠脫硫石膏二、建筑石膏的生產二、建筑石膏的生產 將生石膏在107170條件下煅燒脫去部分結晶水而制得的半水石膏，稱為建筑石膏，又稱為熟石膏，分子式為CaSO4 1/2H2O。若將生石膏在125、0.13MPa壓力的蒸壓鍋內蒸煉，則生成 型半水石膏，其晶粒較粗，需水量較小，因此，硬化后強度較高，故稱為高強石膏。 OHOHCaSOOHCaSOCC2241701072423212OHOHCaSOOHCaSOMPaC22413. 0,1252423212建筑石膏粉建筑石膏粉當煅燒溫度升高到170300時，半水石膏繼續脫水，生成可溶性硬石膏（CaSO4-），凝結速度比半水石膏快，但需水

9、量大，強度低。溫度繼續升高到4001000，則生成慢溶性硬石膏（CaSO4-）。這種石膏難溶于水，只有當加入某些激發劑后，才具有水化硬化能力，但強度較高，耐磨性能較好。將CaSO4-與激發劑混磨后的產品稱為硬石膏水泥。 三、建筑石膏的凝結硬化三、建筑石膏的凝結硬化 （一）建筑石膏的水化建筑石膏加水拌合后，與水發生水化反應生成二水硫酸鈣的過程稱為水化。 （二）建筑石膏的凝結硬化 二水石膏微粒結晶長大，晶體顆粒逐漸互相搭接、交錯、共生，產生強度。 凝結硬化機理：二水石膏的溶解度比半水石膏小。 OHCaSOOHOHCaSO2422422321建筑石膏凝結硬化過程最顯著的特點為：1.速度快。水化過程一

10、般為712min，整個凝結硬化過程只需2030min。2.體積微膨脹。建筑石膏凝結硬化過程產生約1%左右的體積膨脹。這是其它膠凝材料所不具有的特性。速度快，作骨折固定材料速度快，作骨折固定材料微膨脹，作石膏模型微膨脹，作石膏模型四、建筑石膏的主要技術性質四、建筑石膏的主要技術性質（一）凝結硬化快；（二）強度較高；（三）體積微膨脹；（四）色白可加彩色；（五）保溫性能好；（六）耐水性差但具有一定的調濕功能；（七）防火性好。 五、建筑石膏的應用五、建筑石膏的應用 （一）室內抹灰及粉刷；（二）建筑裝飾制品；（三）石膏板；（四）其他用途。 石膏角線石膏角線 石膏線藝術造型石膏線藝術造型石膏角線安裝石膏角

11、線安裝紙面石膏板紙面石膏板普通普通防潮防潮防火防潮防火防潮防火防火輕鋼龍骨石膏板隔墻輕鋼龍骨石膏板隔墻石膏天花板石膏天花板輕鋼龍骨石膏板吊頂輕鋼龍骨石膏板吊頂石膏砌塊石膏砌塊石膏枕頭石膏枕頭六、建筑石膏的技術標準六、建筑石膏的技術標準 建筑石膏按照強度、細度和凝結時間劃分為優等品、一等品和合格品。其他性能指標要求可參見P30表3-4。 第四節第四節 水玻璃水玻璃 一、水玻璃的組成一、水玻璃的組成 水玻璃俗稱泡花堿。水玻璃通常采用石英粉（水玻璃俗稱泡花堿。水玻璃通常采用石英粉（ ）加上）加上純堿（純堿（ ），在），在1300130014001400的高溫下煅燒生成的高溫下煅燒生成固體固體( )(

12、 )，再在高溫或高溫高壓水中溶解，再在高溫或高溫高壓水中溶解，制得溶液狀水玻璃產品。制得溶液狀水玻璃產品。土木工程中主要使用鈉水玻璃。當工程技術要求較高時也土木工程中主要使用鈉水玻璃。當工程技術要求較高時也可采用鉀水玻璃可采用鉀水玻璃( )( )。優質純凈的水玻璃為。優質純凈的水玻璃為無色透明的粘稠液體，溶于水。當含有雜質時呈淡黃色無色透明的粘稠液體，溶于水。當含有雜質時呈淡黃色或青灰色。或青灰色。 2SiO2SiO32CONa22nSiOONa22nSiOOK鈉水玻璃分子式中 的n稱為水玻璃的模數，代表 和 的分子數比，n值越大，水玻璃的粘性和強度越高，但水中的溶解能力下降。土木工程中常用模

13、數n為2.62.8，既易溶于水又有較高的強度。水玻璃在水溶液中的含量（或稱濃度）常用密度或者波美度表示。土木工程中常用水玻璃的密度一般為1.361.50g/cm3，相當于波美度38.448.3。密度越大，水玻璃含量越高，相應的粘度也越大。 22nSiOONaONa2OH2二、水玻璃的凝結固化二、水玻璃的凝結固化 水玻璃在空氣中的凝結固化主要通過碳化和脫水結晶固結兩個過程來實現。凝結硬化過程特點是：1速度慢。2體積收縮。3強度低。 為加速水玻璃的凝結固化速度和提高強度，水玻璃使用時一般要求加入固化劑氟硅酸鈉，分子式為 。 氟硅酸鈉的摻量一般為12%15%。 OmHnSiOCONaCOOmHnSi

14、OONa2232222262SiFNa三、水玻璃的主要技術性質三、水玻璃的主要技術性質 （一）粘結力和強度較高； （二）耐酸性好； （三）耐熱性好； （四）耐堿性和耐水性差。 鉀水玻璃鉀水玻璃(KP1)防腐材料防腐材料水玻璃型耐酸水泥水玻璃型耐酸水泥四、水玻璃的應用四、水玻璃的應用 （一）涂刷材料表面，提高抗風化能力 ；（二）加固土壤 ；（三）配制速凝防水劑 ；（四）配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土 ；（五）配制耐熱膠凝、耐熱砂漿和耐熱混凝土 。第五節第五節 鎂質膠凝材料鎂質膠凝材料 一、原材料和生產一、原材料和生產 鎂質膠凝材料是指以MgO為主要成分的無機氣硬性膠凝材料，有時稱為菱苦土。它是以MgCO3為主要成分的菱鎂礦在800左右煅燒而得。塊狀MgO經磨細后，即成為白色或淺黃色粉末狀菱苦土。 28003COMgOMgCOC 菱鎂礦菱鎂礦蛇紋石蛇紋石 苦土粉苦土粉 二、鎂質膠凝材料的凝結硬化二、鎂質膠凝材料的凝結硬化鎂質膠凝材料與水拌合后的水化反應與石灰熟化相似。其特點是反應快（但比石灰熟化慢）、放出大量熱。但直接加水使用時凝結硬化速度慢；體積收縮大；而且強度很低。為了加速凝結硬化速度、提高制品強度，鎂質膠凝材料使用時均加入適量固化劑。最常用的固化劑為氯化鎂等鹽的溶液，摻量一般為鎂質膠凝材料的55%60%。 苦土粉、鹽鹵塊和苦土粉、鹽鹵塊和鹽鹵溶液鹽鹵