1第三章氣硬性膠凝材料2萬里長城萬里長城3古埃及金字塔4膠凝材料(BindingMaterial,CementingMaterial)

膠凝材料

1.定義---能將散粒材料或塊狀材料粘結成整體的材料

2.分類---無機膠凝材料、有機膠凝材料

5膠凝材料的分類

氣硬性膠凝材料：石灰、石膏等

無機膠凝材料（礦物膠凝材料）

水硬性膠凝材料：各種水泥

有機膠凝材料（瀝青材料及樹脂等）強度

耐水性抗滲、抗凍性

用途氣硬性

低

差

差地面以上、干燥環境水硬性

高

好

好干燥或潮濕環境、水中氣硬性與水硬性膠凝材料的差異只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或繼續發展強度不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化、保持或繼續發展強度6第三章氣硬性膠凝材料

第一節石灰7一、原料及生產以碳酸鈣為主的天然原料：石灰石（limestone）、白堊、白云質石灰巖、貝殼等。石灰石白云質石灰石白堊貝殼8一、原料及生產原料：石灰石、白堊等(CaCO3)生產：900℃CaCO3CaO+CO2↑

（塊狀生石灰）次品原因缺點欠火石灰溫度過低、時間不足、料塊太大有未分解、利用率低過火石灰溫度過高、時間太長、料塊太小石灰過燒、活性降低鈣質石灰（MgO≤5％）鎂質石灰（MgO>5％）特點：熟化較慢，但硬化強度稍高。分類：按MgO含量分類9石灰生產-石灰窯

土窯10石灰生產-石灰窯

立窯河北省唐山豐南石源冶金爐料公司2002年5月建成投產日產480噸的節能型石灰立窯11石灰生產-石灰窯

回轉窯武鋼烏龍泉礦日產600噸回轉窯12石灰生產-石灰窯

豎窯唐山三豐集團2003年10月建成投產4×140m3氣燒石灰豎窯13二、石灰的熟化（消解）與硬化

（Limeslaking）

1.熟化CaO+H2O→Ca(OH)2(熟石灰、消石灰)+64.9KJ

（

LimeHydrate，Slakedlime）

粉狀——消石灰：只用少量水（約70%）（理論值為32%）膏狀——石灰膏：加過量的水熟石灰14池中透明液體為Ca(OH)2飽和溶液,下部沉淀即為熟石灰將生石灰放入水中,注意水要過量過火石灰的危害：熟化緩慢，漿體硬化后仍在熟化，體積膨脹，導致硬化漿體開裂消除危害方法：“陳伏”兩星期15

2.硬化過程1）

結晶過程：

石灰漿：Ca(OH)2+H2O

析晶

蒸發(吸收)漿體中游離水的不斷損失，導致Ca(OH)2結晶；晶粒長大、交錯堆聚成晶粒結構網—硬化。2）

碳化過程

Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O

慢！Ca(OH)2與空氣中的CO2氣體反應，在表面形成CaCO3膜層。石灰硬化體由----表面CaCO3晶體、內部Ca(OH)2晶體組成硬化過程示意圖回顧：石灰石煅燒→生石灰加水熟化→硬化過程17三、石灰的技術性質1、質量評定指標18（1）可塑性好生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細（直徑約為1μm）的呈膠體分散狀態的氫氧化鈣，表面吸附一層厚的水膜。因此用石灰調成的石灰砂漿其突出的優點是具有良好可塑性。在水泥砂漿中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。（2）凝結硬化緩慢

從石灰漿體的硬化過程可以看出，由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化甚為緩慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于碳化作用的深入，也不利于內部水分的蒸發，因此石灰是硬化緩慢的材料。（3）強度低石灰的硬化只能在空氣中進行，硬化后的強度也不高。受潮后石灰溶解，強度更低，在水中還會潰散。如石灰砂漿（1:3）28天強度僅為0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮濕的環境下作用，也不宜用于重要建筑物基礎。2、石灰的技術性質19（4）硬化時體積收縮大石灰在硬化過程中，蒸發大量的游離水而引起顯著的收縮，所以除調成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨使用。常在其中摻入砂、紙筋等以減少收縮和節約石灰。（5）耐水性差，不易貯存

塊狀類石灰放置太久，會吸收空氣中的水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中二氧化碳作用而還原為碳酸鈣，失去膠結能力。所以貯存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜貯存過久。最好運到后即熟化成石灰漿，將貯存期變為陳伏期。由于生石灰受潮熟化時放出大量的熱，而且體積膨脹，所以，儲存和運輸生石灰時，還要注意安全。20（1）石灰乳和石灰砂漿將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水攪拌稀釋，成為石灰乳，是一種廉價的涂料，主要用于內墻和天棚刷白，增加室內美觀和亮度。我國農村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐堿顏料。調入少量水泥、粒化高爐礦渣或粉煤灰，可提高其耐水性，調入氯化鈣或明礬，可減少涂層粉化現象。石灰砂漿是將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿。四、石灰的應用21（2）石灰土（灰土）和三合土石灰與粘土混合使用，加適量的水充分拌合后，經碾壓或夯實，在潮濕環境中使石灰與粘土反應，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，適于在潮濕環境中使用?；彝猎偌尤肷白涌膳涑扇贤?，具有一定強度和耐水性，可用于建筑物的基礎和墊層。22（3）灰砂磚和硅酸鹽制品石灰與硅鋁質工業廢料混合均勻，加水攪拌,經壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強度，往往采用高溫高壓養護或蒸壓，使石灰與硅鋁質材料反應速度顯著加快，使制品產生較高的早期強度。如灰砂磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等。

砂灰砂磚石灰+

粉煤灰+水-----------

粉煤灰磚煤矸石煤矸石磚蒸壓23硅酸鹽砌塊24灰砂磚25第二節石膏石膏在我國儲量豐富，占世界首位石膏膠凝材料是以CaSO4為主要成分的無機氣硬性膠凝材料.主要有建筑石膏,高強度石膏,無水石膏一、石膏的原料

天然二水石膏CaSO4·2H2O（生石膏）二、石膏的生產加熱條件不同，得到的三種產物煅燒溫度107~170℃→β型半水石膏，建筑石膏蒸練125℃，1.3atm→α型半水石膏，高強度石膏600~800℃高溫下煅燒→不溶性無水石膏，硬度高28建筑石膏（β型半水石膏）主要是由天然二水石膏在107～170℃的干燥條件下加熱脫水而成的。二水石膏在溫度為65～75℃時脫水，至107～170℃時生成β型半水石膏（β-CaSO4·1/2H2O），其反應式為：

CaSO4·2H2O→β-CaSO4·1/2H2O＋3/2H2O

建筑石膏晶體較細，調制成一定稠度的漿體時，需水量較大，因而強度較低。主要用于制作石膏建筑制品。29高強石膏（α型半水石膏）若將二水石膏置于具有0.13MPa、125℃的過飽和蒸汽條件下蒸壓，或置于某些鹽溶液中沸煮，可獲得晶粒較粗、較致密的α型半水石膏（α-CaSO4·1/2H2O），這就是高強石膏。

CaSO4·2H2O→α-CaSO4·1/2H2O＋3/2H2O高強石膏晶粒粗大，調制成漿體時需水量較小，因而強度較高。適用于強度較高的抹灰工程、石膏制品和石膏板等30無水石膏將二水石膏600~800℃高溫下煅燒后所得的不溶性無水石膏，加入適量的催化劑，共同磨細而制得的氣硬性膠凝材料，稱為無水石膏。它具有較高的強度，可用于配制建筑砂漿、保溫混凝土、抹灰、制造石膏制品和石膏板等。三、石膏的硬化32

自由水水化和蒸發，石膏漿體可塑性減小，漿體變稠——凝結晶體逐漸長大，漿體產生強度，直到干燥——硬化33回顧：生石膏CaSO4·2H2O熟石膏CaSO4·1/2H2O成品CaSO4·2H2O晶體煅燒水化硬化35四、石膏的技術特性1.

水化作用快，凝結硬化快。需要加緩凝劑：骨膠、皮膠、紙漿廢液、硼砂等。2.孔隙率高理論需水量（用于水化）18.6%多余水分蒸發實際需水量（便于操作）35~80%內部留下孔隙3.微膨脹性石膏硬化過程中產生0.5-1%左右的膨脹364.早期強度發展快，但后期強度并不高。5.耐水性與抗凍性較差石膏及制品只能在干燥環境中使用（軟化系數0.2~0.3）6.防火性強7.絕熱性好8.可加工性好37技術要求等級2h強度細度0.2mm方孔篩篩余/%≯凝結時間/min抗壓抗折初凝終凝優等品4.92.55.0≮6≯30一等品3.92.110.0合格品2.91.815.038五、建筑石膏的應用

制備石膏砂漿和粉刷石膏——石膏表面堅硬、光滑細膩、不起灰，便于再裝飾，

常用于室內高級抹灰和粉刷。

石膏板及裝飾件——石膏板質輕、保溫隔熱、吸聲防火、尺寸穩定、便于施工，

廣泛用于高層建筑和大跨度建筑隔墻。常用制品：紙面石膏板、纖維石膏板、空心石膏板、穿孔石膏板、裝飾石膏板、石膏角線等裝飾件。394042第三節水玻璃一、水玻璃的組成和硬化

二、水玻璃的性質與應用43一、水玻璃的組成和硬化組成俗稱泡花堿，是一種可溶于水的硅酸鹽。建筑常用的水玻璃為硅酸鈉(Na2O·nSiO2)水溶液液體水玻璃是一種具有膠體特征，又具有溶液特征的膠體溶液。水玻璃的模數

n:氧化硅SiO2與堿金屬氧化物R2O的分子數比值模數對水玻璃性能的影響

模數越大，粘度與粘結力越大，耐水性越好44一、水玻璃的組成和硬化硬化水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝膠，并逐漸干燥脫水成為氧化硅而硬化。由于空氣中二氧化碳的濃度較低，為加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸鈉(Na2SiF6)作為促硬劑，加速二氧化硅凝膠的析出。45二、水玻璃的性質與應用水玻璃在凝結硬化后，黏結力強,強度較高,耐酸性好,耐熱性好,耐堿性和耐水