第二章 气硬性胶凝材料 胶凝材料：经过自身的物理化学作用后，能够由浆体变成 固体的物质，并在变化过程中能够把一些散粒 第二章 气硬性胶凝材料 胶凝材料：经过自身的物理化学作用后，能够由浆体变成 固体的物质，并在变化过程中能够把一些散粒 材料或块体材料胶结成一个整体。 胶凝材料分类 有机胶凝材料：沥青、树脂 无机胶凝材料 气硬性胶凝材料：石灰、石膏 水玻璃（只能在空气中硬化） 水硬性胶凝材料：水泥 （能在空气、水中硬化） 概念

胶凝材料 1、气硬性无机胶凝材料：只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料。 如：石灰、石膏、水玻璃。 2、水硬性无机胶凝材料：不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料。 如：水泥

第一节 石 灰 原料：天然碳酸岩类岩石（石灰石、白云石） 化学工业副产品：氢氧化钙（消石灰） 第一节 石 灰 原料：天然碳酸岩类岩石（石灰石、白云石） 化学工业副产品：氢氧化钙（消石灰） 原理：经高温煅烧，其主要成分CaCO3分解为生石灰CaO ，其化学反应可表示如下： 欠火石灰---废品 过火石灰---次品 正火石灰---正品 注意事项：1、可逆反应 2、三种火候对应，不同的石灰品质

一、主要成分 生石灰： 主要成分是氧化钙 CaO，但含有氧化镁MgO 其中 MgO含量≤5%钙质生石灰 MgO含量>5%镁质生石灰 （堆积密度为800~1000 kg/m3 ) 一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。

二、 石灰的熟化(消解)： 石灰熟化反应：CaO + H2O Ca(OH)2+64.9kJ 注意： 1、 熟化反应是放热反应  注意： 1、 熟化反应是放热反应 2、 熟化反应过程体积膨胀1~2.5倍。 熟石灰（消石灰）Ca(OH)2 石灰的陈伏： 为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在坑中 ， 存放两周以上，使未曾熟化的石灰颗粒充分熟 化，这一过程叫做“陈伏”。 “陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。 问：新拌制的石灰能否马上使用？

三、石灰的硬化： 四、熟石灰的等级： Ca(OH)2 ＋ CO2 + nH2O CaCO3 +（n＋1） H2O 过程：碳化：表面生成致密碳酸钙薄膜 空气中进行 结晶：内部氢氧化钙结晶 石灰是气硬性胶凝材料，不能用于潮湿、与水接触的建 筑物 四、熟石灰的等级： 分为优等品、一等品、合格品

五、石灰的技术性质 （1）可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。 （2）硬化慢、强度低 原理：从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。 同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1：3）28天强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于重要建筑物基础。

石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。 （3）硬化时体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。 （4）耐水性差，不易贮存 块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。 问2：石灰能否单独使用？为什么？如果不能，怎么办？

调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。 六、石灰的应用 1、砌筑、抹面、粉白 具体做法： 调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。 石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。 2、基础、道路、地面： 三合土（即由石灰、沙和黄土混合而成的土料） 二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰） 原理：在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。 问3：如何储藏石灰？（1）防潮（2）与可燃物分开保管

七、石灰的储存 1、石灰的保管： 防火、防潮、一个月 2、陈伏 先熟化，然后立即陈伏

小结 1、气硬性胶凝材料 2、石灰的主要成分及生产 3、石灰的熟化 4、石灰的技术性质 5、石灰的应用与储存

作业 1、理解石灰的生产与熟化

第二节 建筑石膏 石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。 2.1 石膏的原料、分类及生产 根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为： （1）无水石膏（ＣaSO4）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。 （2）天然石膏（ＣaSO4·2H2O）：也称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。 （３）建筑石膏 （ＣaSO4·1/2 H2O） 也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为α型半水石膏和β型半水石膏：

建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅烧加热到107℃～170℃，可产生β型建筑石膏： （二水石膏） （β型半水石膏） 124℃条件下压蒸（1.3大气压）加热可产生α型建筑石膏： （二水石膏） （α型半水石膏）

α型半水石膏与β型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，因此又称为高强石膏。 当加热温度超过170℃时，可生成无水石膏，只要温度不超过200℃，此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。 天然无水石膏、硬石膏---- CaSO4 生石膏、软石膏----CaSO4 .2H2O 熟石膏、建筑石膏---- CaSO4 .1/2H2O 分析：石膏制品能否用于室外？ （孔隙率大、 不耐水）

建筑石膏的水化与硬化 建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。 建筑石膏与水之间产生化学反应的反 应式为： 此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多，所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。

主要技术性质 主要技术性质：1、白色 2、密度：2.6—2.7 3、分为三级 建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求见GB/T9776-1988。” 初凝：与水拌和起，材料开始失去可塑性为止所需的时间。 终凝：与水拌和起，材料完全失去可塑性为止，并产生强度，所需的时间。

建筑石膏的特性 （１）凝结硬化速度快 建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为3—5min左右，终凝时间不超过30min，这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等。 （２）凝结硬化时的微膨胀性 建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（0.2%~1.5%），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了硬化时的开裂，所以可以不掺加填料而单独使用。

（3）孔隙率大，强度低 孔隙率达50%~60%，所以 质轻、隔热、吸声好。 （4）耐水性、抗冻性差 因为K=0.2—0.3，部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差，抗冻性差。 （5）抗火性好 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。

（6）良好的隔热和吸音和“呼吸”功能 石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构， 使石膏具有呼吸水蒸气的功能。 （7）有良好的装饰性和可加工性 石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。

建筑石膏的应用 （1） 室内抹灰及粉刷 建筑石膏+水+砂 石膏砂浆 建筑石膏+水+缓凝剂 石膏浆体 （1）  室内抹灰及粉刷 建筑石膏+水+砂 石膏砂浆 建筑石膏+水+缓凝剂 石膏浆体 （2） 装饰制品：（石膏雕塑、饰面板、各种装饰品） 建筑石膏+纤维+胶料 各种装饰制品 （3）石膏板（纸面石膏板、石膏空心条板、石膏装饰板、纤维石膏板）

小结 1、石膏的原料、分类及生产 2、建筑石膏的水化与硬化 3、主要技术性质 4、建筑石膏的特性 5、建筑石膏的应用

作业 、石膏如何贮运的？

第三节 . 水玻璃 水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属可溶性的硅酸盐类。 最常用的是硅酸钠水玻璃（Na2O.nSiO2) 一、水玻璃的生产 1、固体水玻璃：将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于1300~1400˚C温度下熔化，经冷却生成固体水玻璃。 2、固体水玻璃于水中蒸汽加热溶解而生成液体水玻璃。其反应式为：

二、水玻璃的硬化 水玻璃的硬化：液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳CO2 ，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化。 由于空气中CO2浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃质量的12％～１５％；氟硅酸钠也能提高水玻璃的耐水性。

三、水玻璃的特性 Na2O.nSiO2 水玻璃 K2O.nSiO2 模数低的固体水玻璃易溶于水，粘结力较差 模数越高，水玻璃的粘度越大，越难溶于水 （１）粘结力强。 水玻璃硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。 （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，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。 （３）耐热性高，在高温下不分解，强度不降低，甚至有所增加。 （4）对眼睛和皮肤有一定的灼伤作用，在使用中应注意安全防护。

四、水玻璃的应用 （１）用作涂料，涂刷材料表面 直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得到提高。涂刷混凝土表面，提高建筑物抗风化能力。 （2）耐热材料 （3）耐酸材料，防腐工程 （4）灌浆材料，加固土壤，提高地基承载力 （5）防水堵漏材料

小结 1、水玻璃的生产 2、水玻璃的硬化 3、水玻璃的技术性质 4、水玻璃的应用

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