3氣硬性膠凝材料

本章講述了建筑工程中常用的石膏、石灰和水玻璃三種氣硬性膠凝材料。要求掌握各種材料的特性及應(yīng)用，熟悉其生產(chǎn)、凝結(jié)硬化原理以及儲(chǔ)運(yùn)、使用中應(yīng)注意的問(wèn)題。

本章提要

膠凝材料是指在一定條件下通過(guò)自身的一系列變化，能把其他材料膠結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的材料，通常分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類(lèi)。

有機(jī)膠凝材料是指以天然的或人工合成的高分子化合物為基本組分的一類(lèi)膠凝材料。

無(wú)機(jī)膠凝材料是指以無(wú)機(jī)礦物為主要成分，當(dāng)其與水或水溶液拌和后形成的漿體，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)變化，而將其他材料膠結(jié)成具有強(qiáng)度的整體。無(wú)機(jī)膠凝材料根據(jù)硬化條件不同又分為氣硬性和水硬性?xún)煞N。

氣硬性膠凝材料一般只能在空氣中硬化并保持其強(qiáng)度。如石灰、石膏等。

水硬性膠凝材料既能在空氣中硬化，又能在水中繼續(xù)硬化并保持和發(fā)展其強(qiáng)度。如水泥等。本章內(nèi)容3.1

建筑石膏3.2

石灰3.3

水玻璃3.1建筑石膏我國(guó)的石膏資源極其豐富，分布很廣。有自然界存在的天然二水石膏(CaSO4·2H2O，又稱(chēng)軟石膏或生石膏)、天然無(wú)水石膏(CaSO4，又稱(chēng)硬石膏)和各種工業(yè)副產(chǎn)品或廢料——化學(xué)石膏。

石膏膠凝材料的生產(chǎn)，通常是用天然二水石膏經(jīng)低溫煅燒、脫水、磨細(xì)而成。3.1.1石膏的品種與生產(chǎn)二水石膏在107~170℃時(shí)激烈脫水，水分迅速蒸發(fā)，成為β型半水石膏：

β型半水石膏磨細(xì)即為建筑石膏。其中雜質(zhì)含量少、顏色潔白者稱(chēng)模型石膏。二水石膏在0.13MPa壓力的蒸壓鍋內(nèi)蒸煉(溫度125℃)脫水，可制得α型半水石膏：

α型半水石膏漿體硬化后的強(qiáng)度較高，故又稱(chēng)高強(qiáng)石膏。半水石膏遇水后將重新水化生成二水石膏：隨著漿體中自由水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，漿體也逐漸變稠，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為凝結(jié)過(guò)程。其后，二水石膏晶體繼續(xù)大量形成、長(zhǎng)大，晶體之間互相交錯(cuò)連生，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使?jié){體變硬，并形成具有強(qiáng)度的石膏制品。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為硬化過(guò)程。3.1.2建筑石膏的凝結(jié)硬化3.1.3.1建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)建筑石膏的密度為2.5~2.8g/cm3，表觀密度為800~1000kg/m3。建筑石膏的技術(shù)要求主要有強(qiáng)度、細(xì)度和凝結(jié)時(shí)間。

按強(qiáng)度和細(xì)度的差別，建筑石膏劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)(見(jiàn)表3.1)。3.1.3建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)和特點(diǎn)等級(jí)指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品強(qiáng)度（MPa）抗折強(qiáng)度2.52.11.8抗壓強(qiáng)度4.93.92.9細(xì)度(以0.02mm方孔篩篩余百分?jǐn)?shù)計(jì)，不大于）5.010.015.0凝結(jié)時(shí)間(min)初凝時(shí)間不小于6終凝時(shí)間不大于30表3.1建筑石膏的技術(shù)要求(GB9776—88)

(1)凝結(jié)硬化快

(2)凝固時(shí)體積微膨脹

(3)孔隙率大，表觀密度小，絕熱、吸聲性能好

(4)具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性

(5)防火性好，但耐火性差

(6)耐水性、抗凍性差3.1.3.2建筑石膏的特點(diǎn)

(1)紙面石膏板

(2)石膏裝飾板

(3)纖維石膏板

(4)石膏空心條板

(5)石膏空心砌塊和石膏夾心砌塊

石膏還可用來(lái)生產(chǎn)各種浮雕和裝飾品。如浮雕飾線、藝術(shù)燈圈、角花等等。3.1.4建筑石膏的用途3.2石灰

石灰是由石灰?guī)r煅燒而成。石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣(CaCO3)和碳酸鎂(MgCO3)。石灰?guī)r在適當(dāng)溫度(1000~1100℃)下煅燒，得到以CaO為主要成分的物質(zhì)即石灰，也叫生石灰(其中含一定量MgO)：3.2.1石灰的生產(chǎn)與品種

石灰的分類(lèi)根據(jù)加工方法不同，有：

(1)塊狀生石灰

(2)磨細(xì)生石灰粉

(3)消石灰粉

(4)石灰漿根據(jù)熟化速度分為快熟石灰、中熟石灰和慢熟石灰，其熟化速度見(jiàn)表3.2。表3.2生石灰熟化速度分類(lèi)石灰種類(lèi)熟化時(shí)間快熟石灰中熟石灰慢熟石灰熟化速度在10min以?xún)?nèi)熟化速度在10~30min之間熟化速度在30min以上3.2.2石灰的熟化與硬化生石灰加水生成氫氧化鈣的過(guò)程，稱(chēng)為石灰的熟化或消解過(guò)程。其反應(yīng)式如下：石灰熟化時(shí)放出大量的熱，其體積膨脹1~2.5倍，熟化后的產(chǎn)物Ca(OH)2稱(chēng)熟石灰或消石灰。

為了保證石灰充分熟化，必須將石灰漿在貯灰坑中存放兩星期以上，這一過(guò)程叫石灰的“陳伏”。

石灰的硬化包含下面兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程：

①結(jié)晶過(guò)程——多余水分蒸發(fā)或被砌體吸收，Ca(OH)2逐漸從飽和溶液中析出結(jié)晶。

②碳化過(guò)程——Ca(OH)2和空氣中的CO2化合，生成碳酸鈣晶體。反應(yīng)式如下：根據(jù)規(guī)定，鈣質(zhì)生石灰和鎂質(zhì)生石灰各分為3個(gè)等級(jí)，各等級(jí)的質(zhì)量要求見(jiàn)表3.3、表3.4。建筑消石灰粉按MgO的含量分為鈣質(zhì)消石灰粉(MgO含量小于4%)、鎂質(zhì)消石灰粉(MgO含量在4%~24%)和白云石消石灰粉(MgO含量在24%~30%)，并按其技術(shù)要求分為優(yōu)等品、一等品和合格品。3.2.3石灰的技術(shù)性質(zhì)和特性3.2.3.1石灰的技術(shù)性質(zhì)表3.3生石灰主要技術(shù)指標(biāo)(JC/T479—92)項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于)908580858075未消化殘?jiān)?5mm圓孔篩篩余)(%，不大于)5101551015CO2(%，不大于)5796810產(chǎn)漿量(L/kg，不小于）2.82.32.02.82.32.0表3.4建筑石灰粉的技術(shù)要求(JC/T480—92)項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）858075807570CO2含量(%，不大于）791181012細(xì)度0.90mm篩篩余(%，不大于）0.20.51.50.20.51.50.125mm篩篩余(%，不大于）7.012.018.07.012.018.0(1三)良好三的可三塑性三及保三水性(2三)凝結(jié)三硬化三慢、三強(qiáng)度三低(3三)耐水三性差(4三)體積三收縮三大(5三)吸濕三性強(qiáng)3.三2.三3.三2石灰三的特三性(1三)配制三石灰三砂漿三和石三灰乳(2三)配制三灰土三與三三合土(3三)生產(chǎn)三硅酸三鹽制三品(4三)生產(chǎn)三碳化三石灰三板3.三2.三4石灰三的應(yīng)三用3.三3水玻三璃水玻三璃俗稱(chēng)泡花三堿，是三堿金三屬氧三化物三和二三氧化三硅結(jié)三合而三成的三能溶三解于三水的三一種三硅酸三鹽材三料。最常三用的三是硅酸三鈉水三玻璃(N三a2O·三nS三iO2)及硅酸三鉀水三玻璃(K2O·三nS三iO2)。生產(chǎn)三水玻三璃的三方法三有濕法和干法兩種三。水玻三璃硬三化是吸三收空三氣中CO2而析三出無(wú)三定形三硅酸三：這個(gè)三過(guò)程三進(jìn)行三很慢三。為三加速三其硬三化，三可將三水加三熱或三加入三硬化三劑(如Na2Si三F6)，其三