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1、2.2.气硬性胶凝材料的检测与应用气硬性胶凝材料的检测与应用学问点学问点能正确分析气硬性胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃和镁质胶凝材料）和水硬性胶凝材料（水泥）的异同点；理解石灰、石膏的水化（熟化）、凝合与硬化的规律；驾驭石灰、石膏的技术性质和用途。了解水玻璃和镁质胶凝材料的应用。胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义胶凝材料的定义 凡在确定条件下，经过一系列的物理和化凡在确定条件下，经过一系列的物理和化学变更，能够产生凝合硬化，将块状或粉状材学变更，能够产生凝合硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。料胶结起来，形成为一个整体的材料。胶凝材料的分类胶凝材料的分类如沥
2、青、聚合物等如沥青、聚合物等胶凝材料胶凝材料无机胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如：石灰、石如：石灰、石膏、水玻璃等膏、水玻璃等通称为通称为“水水 泥泥”无机胶凝材料无机胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 加水拌合匀整后形成的浆体，只能在空气加水拌合匀整后形成的浆体，只能在空气中凝合硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。中凝合硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 加水拌合匀整后形成的浆体，不仅能在加水拌合匀整后形成的浆体，不仅能
3、在干燥空气中凝合硬化，而且能更好地在水中硬干燥空气中凝合硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。通称为化，保持或发展其强度。通称为“水泥水泥”。推断题：推断题：气硬性胶凝材料只能在空气中凝合硬化，气硬性胶凝材料只能在空气中凝合硬化，而水硬性胶凝材料只能在水中凝合硬化。而水硬性胶凝材料只能在水中凝合硬化。错错既能在空气中既能在空气中凝结硬化，又能凝结硬化，又能在水中凝结硬化在水中凝结硬化2.1 石石 灰灰一、石灰的生产原材料生产石灰的原材料包括自然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3，其次为MgCO3。生产工艺煅烧石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。依据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、
4、过火石灰。CaCO3=CaO+CO2MgCO3=MgO+CO2900700生石灰欠火石灰：生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不匀整等缘由，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。过火石灰：由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质溶化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。二、石灰的分类按化学成分分类（依据石灰中MgO含量多少，对生石灰和消石灰粉进行分类）按煅烧程度分类（正火、欠火、过火石灰）按生石灰的熟化速度分类（快熟石灰、中熟石灰、慢熟石灰）按CaO+MgO含
5、量分类（优等品、一等品、合格品）三、石灰的消化（熟化）熟化的过程熟化的过程 生石灰生石灰+水水 熟石灰熟石灰熟化的方式（依据熟化时加水量不同）熟化的方式（依据熟化时加水量不同）淋淋 灰灰生石灰粉（消石灰粉）生石灰粉（消石灰粉）化化 灰灰 熟石灰膏熟石灰膏熟化过程的特点熟化过程的特点放出大量的热；体积膨胀放出大量的热；体积膨胀1 2.5倍。倍。熟化过程的留意事项熟化过程的留意事项熟石灰在运用前必需陈伏熟石灰在运用前必需陈伏15d以上以上防止过火石灰的防止过火石灰的危害；危害；在化灰池表面保留一层水在化灰池表面保留一层水防止石灰碳化。防止石灰碳化。MgO+H2O=Mg（OH）2 CaO +H2O=
6、Ca（OH）2 +64.83kj化灰将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰乳石灰膏要在水中放置两周以上，以消退过火石灰的危害，此过程即为“陈伏”。储灰坑储灰坑经筛网“陈伏”时表面要有一层水，防止石灰被碳化。四、石灰的硬化硬化：塑性体固体，产生胶结力硬化：塑性体固体，产生胶结力 机理：石灰浆体在空气中渐渐硬化，是由下面三个同时进行的过程来机理：石灰浆体在空气中渐渐硬化，是由下面三个同时进行的过程来完成的：完成的：干燥砌体吸水、空气蒸发。干燥砌体吸水、空气蒸发。结晶结晶Ca(OH)2晶体的析出：游离水分蒸发，氢氧化钙渐渐从饱和溶晶体的析出：游离水分蒸发，氢氧化钙渐渐从饱和溶液中结晶，晶体相互
7、交叉连生，从而提高强度。液中结晶，晶体相互交叉连生，从而提高强度。碳化碳化生成碳化碳化生成CaCO3：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发，晶体相互交叉连生，从而提高强度。钙结晶，释出水分并被蒸发，晶体相互交叉连生，从而提高强度。碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。这三个过程都须要在空气中才能进行，所以石灰是气硬性胶凝材料。结晶和碳化两个过程同时进行
8、，但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内部发生。缘由：空气中CO2含量淡薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻挡了CO2的渗入，同时又使内部的水分无法析出，影响硬化过程的进行。安定性的测试：将确定稠度的石灰浆做成中间厚四周薄的确定直径的试饼，然后在100105烘干四小时，若无溃散、裂纹、鼓包的现象，则安定性合格。五、石灰的技术要求石灰的质量等级建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材P19表2-2。石灰的特性1.可塑性好混合砂浆；2.凝合硬化慢、强度低主要为失水硬化；3.硬化后体
9、积收缩大，易开裂加砂、丝麻、纸筋；4.耐水性差不宜用于潮湿、水侵环境。5.生石灰吸湿性强，保水性好；六、石灰的应用生产硅酸盐制品生产硅酸盐制品蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖蒸压加气砼砌块蒸压加气砼砌块加固含水的软土地基加固含水的软土地基灰灰土土桩桩制造静态裂开剂制造静态裂开剂七、石灰的储存生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。不得与易燃、易爆等危急液体物品混合存放和混合运输。熟石灰在运用前必需陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。2.2 石 膏一、石膏胶凝材料的生产石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在确定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。在不同的煅烧温度下，
10、得到的产品是不同的。具体过程如下所示：二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4CaSO4CaSO4107170加热、脱水1250.13MPa压蒸条件下170200加热、脱水400750800型建筑石膏型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在常温下不存在在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。1540MPa-半水石膏(熟石膏)和-半水石膏(高强石膏)在宏观性能上的差别，主要是由于亚微观上即晶粒的型态、大小以及聚集状态等方面的差别。型与型与型半水石膏区分型半水石膏区分结晶度较差，常为
11、细小结晶度较差，常为细小的纤维状或片状聚集体，的纤维状或片状聚集体，内比表面积较大。内比表面积较大。结晶比较完整，常呈短柱结晶比较完整，常呈短柱状，晶粒较粗大，聚集体状，晶粒较粗大，聚集体的内比表面积较小，致密，的内比表面积较小，致密，有确定的结晶形态。有确定的结晶形态。强度：强度：510MPa-半水石膏水化速度较快，半水石膏水化速度较快，水化热高，需水量大水化热高，需水量大强度：强度：10MPa二、建筑石膏的凝合硬化建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：CaSO40.5H2O+1.5H2O=CaSO42H2O建筑石膏的凝合硬化过程可以表示如下：建筑石膏凝合过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶
12、的过程；硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。晶体之间相互交叉连生，形成网状结构；随着反应的接着进行，结晶结构网渐渐密实，从而使石膏晶体渐渐硬化。建筑石膏+水浆 体凝 结硬 化l半水石膏的溶解半水石膏的溶解溶液过饱和溶液过饱和二水石膏晶体的二水石膏晶体的析出；析出；l浆体水分的蒸发和晶体的生成浆体水分的蒸发和晶体的生成浆体变稠失去塑浆体变稠失去塑性性石膏凝合；石膏凝合；l晶体连生、搭接，形成结晶结构网晶体连生、搭接，形成结晶结构网渐渐产生强渐渐产生强度。度。l 溶解溶解析晶析晶晶体结构网晶体结构网强度强度 l水水结晶水、蒸发结晶水、蒸发石膏硬化体水水化化初初期期：二二水水石石膏膏
13、晶晶体体较较少少随随着着水水化化反反应应进进行行二二水水石石膏膏晶晶体体量量石石膏膏硬硬化化体体中中晶晶体体积积累累体体二、建筑石膏的凝合硬化 图型半水石膏浆体强度的发展过程第一阶段第一阶段 5min以前，浆以前，浆体的塑性强度很低，且体的塑性强度很低，且增长很慢；增长很慢；其次阶段其次阶段 5min30min，强度快速增大，并发展强度快速增大，并发展到最大值；到最大值；最终假如硬化浆体在潮最终假如硬化浆体在潮湿条件下养护，则强度湿条件下养护，则强度渐渐有所下降。渐渐有所下降。半水石膏在空气中，也会吸取空气中的水分子水化成二水石膏晶体。石膏颗粒表面分子首先水化颗粒表面二水石膏晶体不断增多半水石
14、膏全部水化成二水石膏 所以，石膏胶凝材料运输、储存中，必需防潮、所以，石膏胶凝材料运输、储存中，必需防潮、防水，以免失效！防水，以免失效！三、建筑石膏的技术要求建筑石膏的质量等级建筑石膏按其细度、强度、凝合时间等指标，划分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：四、建筑石膏的特性凝合硬化速度快加缓凝剂；硬化制品的孔隙率大、重量轻，强度低加筋、覆面；导热率小、保温、吸声性好，具有确定的调温调湿性（“呼吸”功能）；凝合硬化时体积微膨胀制品密实、表面光滑细腻；防火性好高温结晶水脱出；耐水、抗冻性差防水剂、铝箔覆面改性。五、建筑石膏的应用室内抹灰与粉刷石膏砂浆及粉刷石膏。因为石膏表面坚硬、光
15、滑细腻、不起灰，便于再装饰。生产建筑石膏制品石膏板、石膏砌块、制作建筑雕塑和模型。石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工。广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中。五、建筑石膏的应用 吊顶吊顶 隔墙隔墙 贴面墙贴面墙 石石膏膏浮浮雕雕壁壁画画2.3 水 玻 璃一、水玻璃的组成及生产水玻璃俗称泡花碱，是一种气硬性胶凝材料。在耐酸工程和耐热工程中常用来配制水玻璃胶泥、水玻璃砂浆及水玻璃混凝土；也可单独运用水玻璃或以水玻璃为主要原料配制涂料。水玻璃（R2OnSiO2）是一种水溶性硅酸盐。模数值愈大，或浓度（或密度）愈大，则粘度愈大、粘结力与强度及耐酸、耐热性愈高，
16、但也愈难溶于水中。建筑工程中常用水玻璃的模数为2.52.8。水玻璃的生产方法：湿法：湿法：将磨细的将磨细的石英砂石英砂和和氢氧化钠氢氧化钠水溶液，在水溶液，在压蒸锅压蒸锅内用内用（0.20.3MPa）蒸气加热溶解而制成）蒸气加热溶解而制成水玻璃溶液水玻璃溶液。干法：干法：将将石英砂石英砂和和纯碱纯碱按比例磨细拌匀，在熔炉内于按比例磨细拌匀，在熔炉内于13001400温度下熔融冷却后形成固体水玻璃，再将它装进温度下熔融冷却后形成固体水玻璃，再将它装进0.30.8MPa蒸压釜内加热溶解成为液体水玻璃。蒸压釜内加热溶解成为液体水玻璃。Na2CO3+nSiO213001400CNa2OnSiO2+CO
17、2二、水玻璃的硬化水玻璃在空气中与二氧化碳反应，生成无定形的二氧化硅凝胶（硅酸凝胶），凝胶脱水转变成二氧化硅而硬化（自然硬化）。Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH2O为加快水玻璃的硬化速度，运用时常加氟硅酸钠促硬剂。加入氟硅酸钠后，初凝时间可缩短至3060min。2（Na2OnSiO2）+Na2SiF6+mH2O6NaF+（2n+1）SiO2mH2O三、水玻璃的性质 粘结力强、强度较高-水玻璃在硬化后，其主要成分为二氧化硅凝胶和氧化硅，因而具有较高的黏结力和强度。耐酸性好-由于水玻璃硬化后的主要成分为二氧化硅，它可以反抗除氢氟酸、过热磷酸以外的几乎全部的无机和有机
18、酸。耐热性好-硬化后形成的二氧化硅网状骨架，在高温下强度下降不大。耐碱性、耐水性差-水玻璃在加入氟硅酸钠后仍不能完全硬化，仍旧有确定量的水玻璃。由于SiO2和Na2OnSiO2均可以溶于碱，且Na2OnSiO2可溶于水，所以水玻璃硬化后不耐碱、不耐水。四、水玻璃的应用涂刷材料表面，提高材料的抗风化实力加固土壤配制速凝防水剂配制粘结剂，修补砖墙裂缝配制耐热、耐酸砂浆和混凝土2.补充 镁质胶凝材料一、镁质胶凝材料的生产镁质胶凝材料是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨细而制成。煅烧的菱苦土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。二、菱苦土的水化硬化Mg(OH)2结构疏松，胶凝性差；一般接受氯化镁溶液来拌和
19、，拌和后凝合速度快，硬化强度高。三、菱苦土的应用地板：保温性，无噪声，耐磨，是民用建筑和纺织车间的地板材料；内墙、天花板和隔墙；一般用于机械设备的包装构件，可节约大量的木材；耐水性差，不宜运用于易受潮的部位。菱苦土地板苦土瓦包装板本节小结胶凝材料的定义和分类；石灰、石膏都是气硬性胶凝材料，在现代建筑中的应用是很常见的建筑材料。（1）石灰品种很多，各种石灰产品都统称石灰。石灰的强度很低，主要来源于Ca（OH）2的结晶和碳化。利用石灰的特性可将其用于拌制砂浆、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸盐制品等。（2）石膏的品种很多，不同品种的石膏，其生产条件不同，且性能及应用各异。建筑石膏是建筑工程中
20、应用最多的一种石膏产品，建筑石膏凝合硬化速度很快，其技术性质要求主要表现在强度、细度、凝合时间三方面，利用它的特性可用于建筑室内抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品.案例分析现有四种白色粉末，已知其为建筑石膏、生石灰粉、现有四种白色粉末，已知其为建筑石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅酸盐水泥，请加以鉴别（化白色石灰石粉和白色硅酸盐水泥，请加以鉴别（化学分析除外）。学分析除外）。解解:取相同质量的四种粉末，分别加入适量的水拌取相同质量的四种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气产生的为生石灰粉；在分钟内凝合硬化并产生的为生
21、石灰粉；在分钟内凝合硬化并具有确定强度的为建筑石膏；在分钟到小具有确定强度的为建筑石膏；在分钟到小时内凝合硬化的为白色水泥；加水后没有任何反应时内凝合硬化的为白色水泥；加水后没有任何反应和变更的为白色石灰石粉。和变更的为白色石灰石粉。练习题例例1 1：请视察图中：请视察图中A A、B B两种已经硬化的石灰砂浆产两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并探讨其成因。生的裂纹有何差别，并探讨其成因。例例2 2 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以合土却可以 用于基础的垫层、道路的基层等潮湿用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？部位？例例3 3 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外运用？用于室外运用？