單元3

氣硬性膠凝材料膠凝材料：建筑工程中常常需要將散粒或塊狀材料粘結(jié)成整體，并使其具有一定的強(qiáng)度。具有這種粘接作用的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料或膠結(jié)材料，在建筑工程中應(yīng)用極為廣泛。

膠凝材料按化學(xué)性質(zhì)分有機(jī)膠凝材料無機(jī)膠凝材料按硬化條件分氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料

氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化并保持或繼續(xù)提高其強(qiáng)度的膠凝材料。如石灰、石膏、水玻璃等。

水硬性膠凝材料：不僅能在空氣中硬化,而且能在水中硬化并保持或繼續(xù)提高其強(qiáng)度的膠凝材料。如各類水泥。建筑工程中常用的氣硬性膠凝材料有石灰、石膏和水玻璃。。

1.原料（1）天然二水石膏(CaSO4·2H2O)。2.2石膏一、石膏的生產(chǎn)（2）工業(yè)副產(chǎn)品石膏的另一來源是利用工業(yè)副產(chǎn)品。例如：脫硫建筑石膏（S）是以煙氣脫硫石膏為原料制取的建筑石膏。磷建筑石膏（P）是以磷石膏為原料制取的建筑石膏。2.生產(chǎn)過程：

石膏膠凝材料的生產(chǎn)通常是把二水石膏在一定的溫度和壓力下，經(jīng)過煅燒、脫水，再經(jīng)磨細(xì)而成。在不同的煅燒溫度下，得到的產(chǎn)品是不同的。具體過程如下所示：二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4ⅢCaSO4ⅡCaSO4Ⅰ107～170℃加熱、脫水125℃0.13MPa蒸壓鍋170～360℃加熱、脫水400～750℃800℃～1000℃β型建筑石膏α型高強(qiáng)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(qiáng)石膏用于生產(chǎn)建筑石膏制品。1.石膏的水化二、石膏的凝結(jié)與硬化理論用水量為石膏用量的18.6%，但為了使石膏漿體達(dá)到施工要求的流動性，用水量往往達(dá)到60～80%。2.石膏的凝結(jié)硬化三、石膏的技術(shù)要求根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑石膏》（GB9776-2008）規(guī)定，建筑石膏按原材料可分為三類：天然建筑石膏（N）、脫硫建筑石膏（S）、磷建筑石膏（P）；按2h抗折強(qiáng)度可分為3.0、2.0、1.6三個等級，各個等級的技術(shù)要求見表3-4。其中抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度為試樣與水接觸后2h測得的。等級細(xì)度（0.02mm方孔篩篩余）%凝結(jié)時間/min2h強(qiáng)度/MPa初凝終凝抗折抗壓3.0≤10≥3≤30≥3.0≥6.02.0≥2.0≥4.01.6≥1.6≥3.0建筑石膏的技術(shù)指標(biāo)

1.凝結(jié)硬化快

10分鐘內(nèi)可初凝，30分鐘內(nèi)可達(dá)終凝，室內(nèi)自然干燥狀態(tài)下，完全硬化約需要一周

2.微膨脹性

硬化時不出現(xiàn)裂縫，可以澆筑成型，制得尺寸準(zhǔn)確、表面光滑的構(gòu)件或裝飾圖案，可鋸可釘

3.孔隙率大、強(qiáng)度低

建筑石膏質(zhì)輕、隔熱、吸聲性好，且具有一定的調(diào)濕性，是良好的室內(nèi)裝飾材料。

四、建筑石膏的特性

4.耐水性和抗凍性差石膏硬化后在潮濕環(huán)境中，晶體間的粘結(jié)力會下降，從而引起強(qiáng)度的降低。石膏是親水性材料，在水中晶體溶解而引起破壞，石膏軟化系數(shù)為0.2～0.3，石膏制品中含有大量的開口孔隙，故抗凍性差，不宜用于室外。

5.防火性好

石膏制品為CaSO4·2H2O，遇火后，結(jié)晶水蒸發(fā)，吸收熱量；形成的無水石膏為良好的絕熱、阻燃材料。四、建筑石膏的特性五、建筑石膏的應(yīng)用建筑石膏不僅具有如上所述的許多優(yōu)良性能，而且它還具有無污染、保溫絕熱、吸聲阻燃等方面的優(yōu)點，一般做成石膏抹面灰漿、建筑裝飾制品和石膏板等。

1、室內(nèi)抹灰及粉刷建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂漿，可用于室內(nèi)抹灰，具有絕熱、阻火、隔音、舒適、美觀等特點。抹灰后的墻面和天棚還可以直接涂刷油漆及粘貼墻紙。建筑石膏加水調(diào)成石膏漿體，摻入部分石灰可用室內(nèi)粉刷涂料。粉刷后的墻面光滑、細(xì)膩、潔白美觀。

2、裝飾制品以石膏為主要原料，摻加少量的纖維增強(qiáng)材料和膠料，加水?dāng)嚢璩墒酀{體，利用石膏硬化時體積微膨脹的性能，可制成各種石膏雕塑，飾面板及各種裝飾品。

石膏藝術(shù)制品五、建筑石膏的應(yīng)用

3、石膏板我國目前生產(chǎn)的石膏板，主要有紙面石膏板，石膏空心條板，石膏裝飾板，纖維石膏板等。1）紙面石膏板主要用于內(nèi)墻、隔墻、天花板等處；2）石膏空心條板強(qiáng)度高，可用作住宅和公共建筑的內(nèi)墻和隔墻等，安裝時不需龍骨3）石膏裝飾版主要用于公共建筑，可作為墻面和天花板；4）纖維石膏板抗彎強(qiáng)度高，可用于內(nèi)墻和隔墻，也可用來代替木材制作家具。紙面石膏板石膏空心條板吸聲用穿孔石膏板石膏裝飾板纖維石膏板習(xí)題1、(12年高考題)建筑石膏不宜用于室外的原因是（

）A.有微膨脹B.孔隙率大C.耐水性差D抗火性好習(xí)題2、(11年高考題)結(jié)合工程實際及所學(xué)專業(yè)知識說明：建筑石膏及其制品為何在室內(nèi)裝飾中應(yīng)用廣泛？C

水玻璃俗稱泡花堿，由堿金屬氧化物和二氧化硅組成，屬可溶性的硅酸鹽類。最常用的是硅酸鈉水玻璃(Na2O·nSiO2)，還有硅酸鉀水玻璃(K2O·nSiO2)。2.3水玻璃（泡花堿）一、水玻璃的生產(chǎn)1.液體水玻璃

濕法生產(chǎn)硅酸鈉水玻璃是將石英砂和苛性鈉溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱。直接反應(yīng)生液體水玻璃。其反應(yīng)式如下：

2.固體水玻璃干法生產(chǎn)硅酸鈉水玻璃是將石英砂和碳酸鈉磨細(xì)拌勻，在熔爐中于1300～1400?C溫度下熔化，按下式反應(yīng)，冷卻后生成固體水玻璃。其反應(yīng)式為：所制成的為固體水玻璃。固體水玻璃裝進(jìn)蒸壓釜內(nèi)，通入水蒸汽加熱使其溶解，可制成液體水玻璃。1.過程二、水玻璃的硬化水玻璃溶液在空氣中吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化。2.特點

硬化速度很慢。為加速其硬化，常加入促硬劑—氟硅酸鈉Na2SiF6(水玻璃用量的12～15%)，氟硅酸鈉也能提高水玻璃的耐水性。三、水玻璃的性質(zhì)※水玻璃的模數(shù)※Na2O·nSiO2式中氧化鈉和氧化硅的分子比n，稱為水玻璃的模數(shù)。水玻璃的模數(shù)在1.5～3.5之間，它的大小決定著水玻璃的性質(zhì)及其應(yīng)用。

模數(shù)低的水玻璃，較易溶于水，粘結(jié)能力差；模數(shù)高，粘度大，越難溶于水。相同模數(shù)的水玻璃，密度越大，粘度越大，粘結(jié)力越強(qiáng)。※在水玻璃中加入尿素，可在不改變粘度的條件下，提高粘結(jié)力。

建筑工程中常用水玻璃的模數(shù)為2.5～2.8。水玻璃硬化后，變?yōu)橐許iO2為主要成分的人造石材，具有SiO2的許多優(yōu)良的性質(zhì)。

1.強(qiáng)度高水玻璃硬化后具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝膠還有堵塞毛細(xì)孔隙而防止水分滲透的作用。

2.耐酸性好硬化后的水玻璃，其主要成分是SiO2，具有高度的耐酸性能，能經(jīng)受除氫氟酸、過熱（300攝氏度以上）磷酸、高級脂肪酸或油酸以外的幾乎所有的無機(jī)酸和有機(jī)酸的作用，用于配置水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂漿、耐酸膠泥等。但其不耐堿性介質(zhì)侵蝕。

3.耐熱性高水玻璃不燃燒，硬化后形成ＳiO2空間網(wǎng)狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干燥得更加強(qiáng)烈，強(qiáng)度并不降低，甚至有所增加。四、水玻璃的應(yīng)用水玻璃具有粘結(jié)和成膜性好、不燃燒、不易腐蝕、價格便宜、原料易得等優(yōu)點。1.涂料直接將液體水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土磚、硅酸鹽制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密實度、強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐水性均得到提高。這是因為水玻璃與材料中的Ca(OH)2

反應(yīng)生成硅酸鈣凝膠，填充了材料間孔隙。不可用水玻璃處理石膏制品。2.灌漿材料將模數(shù)為2.5～3的液體水玻璃和氯化鈣溶液通過金屬管交替向地層壓入，兩種溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可析出吸水膨脹的硅酸凝膠，包裹土壤顆粒并填充其空隙，阻止水分滲透并使土壤固結(jié)。

因為石膏中的CaSO4會與水玻璃生成Na2SO4,具有結(jié)晶膨脹性，使材料破壞。3.耐酸材料以水玻璃為膠凝材料配制的耐酸膠泥、耐酸砂漿及耐酸混凝土廣泛用于防腐工程中。4.耐熱材科水玻璃耐高溫性能良好，能長期承受一定高溫作用而強(qiáng)度不降低，可配制成耐熱混凝土和耐熱砂漿。

5.防水堵漏材料將水玻璃溶液摻入砂漿或混凝土中，可使其急速凝結(jié)硬化，用于結(jié)構(gòu)物的修補(bǔ)堵漏。另外，水玻璃加入各種礬的水溶液，可配制成水泥砂漿或混凝土的防水劑。

2.4鎂質(zhì)膠凝材料氯氧鎂水泥磷酸鎂水泥硫氧鎂水泥輕燒氧化鎂氯化鎂溶液磷酸鹽溶液硫酸鎂溶液一、氯氧鎂水泥

鎂水泥主要包括氯氧鎂水泥、磷酸鎂水泥和硫氧鎂水泥等，其特點是輕燒鎂中必需加入某種鹽溶液（也稱調(diào)和劑）才能形成膠凝材料。鎂質(zhì)水泥具有許多獨到的性能是硅酸鹽水泥所不具備的，如早強(qiáng)、質(zhì)輕、耐火、耐沖擊、與有機(jī)材料結(jié)合性能好等特點，使其在裝飾、節(jié)能和環(huán)保等方面擁有潛在的優(yōu)勢，是一種綠色環(huán)保建材，我國鎂礦資源十分豐富，應(yīng)加大研究、開發(fā)和利用。

將具有一定活性的MgO粉末與氯化鎂溶液進(jìn)行混合，經(jīng)水化、凝結(jié)和硬化后所形成的一種氣硬性膠凝材料。

氯氧鎂水泥性能在很多方面要優(yōu)于波特蘭水泥。如優(yōu)異的防火性和耐高溫性、耐磨性好、粘結(jié)力高、導(dǎo)熱系數(shù)小、較高的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，但是其容易吸潮返鹵、泛霜、變形大、耐水性差。二、硫氧鎂水泥

由輕燒MgO粉末與MgSO4溶液經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后所形成的氣硬性膠凝材料。硫氧