1、4 氣硬性膠凝材料膠凝材料的定義和分類膠凝材料的定義 能夠通過自身的物理化學作用，從漿體變成堅硬的固體，并能把散粒材料或塊狀材料膠結成為一個整體的材料。膠凝材料的分類膠凝材料無機膠凝材料有機膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等通稱為“水 泥”本章的重點將在第五章進行講解如瀝青、聚合物等二者有何區別氣硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，只能在空氣中凝結硬化，保持或發展其強度的膠凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、鎂質膠凝材料等。水硬性膠凝材料 加水拌合均勻后形成的漿體，不僅能在空氣中凝結硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并繼續發展其強度。通稱為“水泥”。4.1 石 灰4.1

2、.1石灰的原料及生產原材料 生產石灰的原材料包括天然石灰石和化工副產品。主要成分為CaCO3。生產工藝煅燒 石灰生產過程，是石灰石煅燒過程。根據煅燒程度可分為欠火石灰、正火石灰、過火石灰。 CaCO3 = CaO + CO2MgCO3= MgO + CO2900700生石灰石灰吟明.于謙千錘萬擊出深山烈火焚燒若等閑粉身碎骨全不怕要留清白在人間煅燒溫度過低、煅燒時間不足或料塊過大，石灰中含有未燒透的內核。出漿量少、粘結力不足。煅燒溫度過高、煅燒時間過長，易生成內部結構致密的過火石灰。水化作用十分緩慢，其中的細小顆粒可能在石灰漿硬化后才開始水化，產生體積膨脹，使已硬化的砂漿產生“崩裂、隆起”現象。

3、如何解決它的危害？4.1.2石灰的熟化生石灰的熟化熟化的過程 生石灰+水 熟石灰熟化的方式淋 灰生石灰粉（消石灰粉） 化 灰 熟石灰膏熟化過程的特點放出大量的熱；體積膨脹1.53.5倍。熟化過程的注意事項熟石灰在使用前必須陳伏兩周以上消除過火石灰的危害，保證石灰完全熟化；在化灰池表面保留一層水防止石灰碳化。 MgO + H2O = Mg（OH）2 CaO + H2O = Ca（OH）2 + 64.9kj4.1.3石灰的硬化 石灰的品種石灰的硬化干燥硬化和結晶硬化 石灰漿的干燥使Ca（OH）2顆粒相互搭接，形成一定強度；Ca（OH）2從飽和溶液中析出，晶體互相交叉連生，從而提高強度。 碳化硬化

4、Ca（OH）2空氣中的CO2發生化學反應，形成CaCO3使石灰的強度逐漸提高。石灰的品種按石灰中的氧化鎂含量的高低分按成品的加工方法分：塊狀生石灰、磨細生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰鈣質石灰鎂質石灰MgO5%MgO5%石灰巖生石灰塊消石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅燒加適量水熟化磨細加過量水進行陳伏加水稀釋多用來拌制灰土和三合土使用時可以不進行陳伏用來拌制砌筑砂漿或抹面砂漿粉刷墻壁常用建筑石灰的品種4.1.4石灰的技術要求和技術標準石灰的質量等級 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量，可分為優等品、一等品和合格品三個等級。具體指標見教材P28 表4-1、表4

5、-2 、表4-3 。石灰的技術要求4.1.5石灰的應用與儲存石灰的特性1.可塑性好；2.生石灰吸濕性強，保水性好；3.凝結硬化慢、強度低 ；4.硬化后體積收縮大，易開裂；5.耐水性差 。Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜生石灰可以用來做干燥劑石灰的應用 配制石灰砂漿和石灰乳； 配制三合土和灰土； 制作碳化石灰板； 生產硅酸鹽制品； 生產無熟料水泥。石灰硬化收縮產生的裂縫石灰的儲存生石灰的吸水、吸濕性強，應防潮存放；生石灰儲存時間不宜過長，一般不超過一個月。作到“隨到隨化”。不得與易燃、易爆等危險液體物品混合存放和混合運輸。熟石灰在使用前必須陳伏兩周以上，以防止過火石灰對建筑物產生的危害。4.2

6、 石 膏4.2.1建筑石膏的原料及生產 石膏膠凝材料的生產通常是把二水石膏在一定的溫度和壓力下，經過煅燒、脫水，再經磨細而成。 在不同的煅燒溫度下，得到的產品是不同的。具體過程如下所示：CaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加熱、脫水125 0.13MPa蒸壓鍋170360加熱、脫水400750800型高強石膏可溶性石膏不溶性石膏高溫煅燒石膏在建筑工程中常用建筑石膏；高強石膏用于生產建筑石膏制品。CaSO42H2O 石膏膠凝材料的生產通常是把二水石膏(天然或化工副產品)在一定的溫度和壓力下，經過煅燒、脫水，再經磨細而成。 在不同的煅燒溫度和

7、壓力下，得到的產品是不同的：1.建筑石膏2.高強石膏型半水石膏型半水石膏 型半水石膏的晶粒較粗，比表面積較小，因此需水量較小，加水硬化后，具有較高的密實度和強度，3小時的抗壓強度即可達到924MPa，7天抗壓強度可達15-40MPa，因此，將之稱為高強石膏。 一般用于高級抹灰，制作裝飾制品、石膏板和模型等。型半水石膏的晶體較細，因此需水量也比型半水石膏的需水量大，導致建筑石膏的孔隙率大，強度較低。 在實際生產與工程中，建筑石膏的應用更廣泛一些，如用于抹灰。4.2.2建筑石膏的水化硬化建筑石膏加水后，與水發生的化學反應如下：建筑石膏的凝結硬化過程可以表示如下：建筑石膏凝結過程，是一個溶解、反應、

8、沉淀、結晶的過程；硬化過程則是二水石膏晶體之間，結晶結構網的形成過程。晶體之間互相交叉連生，形成網狀結構；隨著反應的繼續進行，結晶結構網逐漸密實，從而使石膏晶體逐漸硬化。干燥硬化和結晶硬化兩個過程交錯進行建筑石膏+水漿 體凝 結硬 化4.2.3技術性質及特性建筑石膏技術性質 根據國標建筑石膏(GB9776-88)規定，按其細度、強度、凝結時間等指標，劃分為優等品、一等品、合格品三個等級。具體指標見下表：技術指標名稱優等品一等品合格品強度抗折強度2.52.11.8抗壓強度4.93.92.9細度（0.2mm方孔篩篩余）5.010.015.0凝結時間初凝不小于6min，終凝不小于30min表中強度以

9、2h強度為標準建筑石膏的特性凝結硬化快；凝結時體積產生微膨脹；孔隙率大，表觀密度小，強度較低；有良好的保溫隔熱和吸聲性；具有一定的調節溫度和濕度性能；具有較好的防火性能，但耐火性差；耐水性差；良好的裝飾性和可加工性。4.2.4建筑石膏的應用室內抹灰與粉刷生產建筑石膏制品(石膏板材、裝飾件、雕塑等)生產水泥時作為緩凝劑加入水泥中紙面石膏板紙面石膏板裝飾石膏板吸聲用穿孔石膏板石膏藝術制品 4.3 水玻璃 水玻璃俗稱泡花堿，是由堿金屬氧化物和二氧化硅結合而成的一種能夠溶解于水的堿金屬硅酸鹽材料(R2OSiO2)。一、水玻璃的生產 生產水玻璃的方法分為濕法和干法兩種： 濕法生產硅酸鈉水玻璃是將石英砂和

10、苛性鈉溶液在壓蒸鍋內用蒸汽加熱，直接反應生液體水玻璃。 干法生產硅酸鈉水玻璃是將石英砂和碳酸鈉磨細拌勻，在熔爐中于13001400C溫度下熔化，按下式反應生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而生成液體水玻璃。其反應式為：二、水玻璃的硬化 液體水玻璃吸收空氣中的二氧化碳，形成無定型硅酸凝膠，并逐漸干燥硬化，具體反應式如下： Na2OnSiO2+ CO2+mH2ONa2CO3 + nSiO2mH20 由于空氣中CO2濃度較低，這個過程進行的很慢，為了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸鈉Na2SiF6作為促硬劑，促使硅酸凝膠加速析出。氟硅酸鈉的適宜用量為水玻璃重量的12。 三、水玻璃的性

11、質粘結力強。 水玻璃硬化后具有較高的粘結強度、抗拉強度和抗壓強度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝膠還有堵塞毛細孔隙而防止水分滲透的作用。耐酸性好。 硬化后的水玻璃，其主要成分是iO2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多數無機酸和有機酸的作用。但其不耐堿性介質侵蝕。耐熱性高。水玻璃不燃燒，硬化后形成iO2空間網狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干燥得更加強烈，強度并不降低，甚至有所增加。四、水玻璃的應用涂刷或浸漬材料；加固地基；修補裂縫、堵漏；配制防水砂漿和防水混凝土；配制耐酸砂漿和耐酸混凝土；配制耐熱砂漿和耐熱混凝土。注意不能涂刷石膏制品表面，因反應生成體積膨脹的硫酸鈉晶體水玻璃與氯化鈣溶液交替灌入地基中，兩

12、者反應后析出硅酸膠體，起到膠結和填充土壤空隙的作用本章小結膠凝材料的定義和分類；石灰、石膏、水玻璃都是氣硬性膠凝材料，在現代建筑中的應用是很常見的建筑材料。（1）石灰品種很多，各種石灰產品都統稱石灰。石灰的強度很低，主要來源于Ca（OH）2的結晶和碳化。利用石灰的特性可將其用于拌制砂漿、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸鹽制品等。（2）石膏的品種很多，不同品種的石膏，其生產條件不同，且性能及應用各異。建筑石膏是建筑工程中應用最多的一種石膏產品，建筑石膏凝結硬化速度很快，其技術性質要求主要表現在強度、細度、凝結時間三方面，利用它的特性可用于建筑室內抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。例3-1

13、 某單位宿舍樓的內墻使用石灰砂漿抹面。數月后，墻面上出現了許多不規則的網狀裂紋。同時在個別部位還發現了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現象產生的原因。解 石灰砂漿抹面的墻面上出現不規則的網狀裂紋，引發的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過程中，蒸發大量的游離水而引起體積收縮的結果。墻面上個別部位出現凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續熟化，造成體積膨脹。從而出現上述現象。例3-2 既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位？解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘