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1、土木工程材料无机气硬性胶凝材料第1页，本讲稿共58页 有机胶凝材料胶凝材料 气硬性胶凝材料 无机胶凝材料 水硬性胶凝材料第2页，本讲稿共58页n n气硬性无机胶凝材料气硬性无机胶凝材料:只能在空气中硬化、只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料（保持或继续发展强度的无机胶凝材料（石石灰、石膏、菱苦土和水玻璃灰、石膏、菱苦土和水玻璃）n n水水硬硬性性无无机机胶胶凝凝材材料料：不不仅仅能能在在空空气气中中，而而且且能能更更好好地地在在水水中中硬硬化化、保保持持或或继继续续发发展强度的无机胶凝材料。展强度的无机胶凝材料。（水泥）第3页，本讲稿共58页第一节第一节 石石 灰灰一、石灰的生产
2、一、石灰的生产 以天然碳酸岩类岩石（石灰石、白云石等，主要成分为碳酸钙）经高温煅烧，生成的以CaOCaO为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：生石灰（堆积密度为8001000 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。第4页，本讲稿共58页 生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大、窑中温度不均匀、煅烧温度低或煅烧时间短等过大、窑中温度不均匀、煅烧温度低或煅烧时间短等原因，生石灰中残留有未烧透的的石灰石内核，这种原因，生石灰中残留有未烧透的的石灰石内核，这种石灰称为石灰称为“欠火石灰欠火石灰”。危害：危害：危害：危害：欠火
3、石灰只是欠火石灰只是欠火石灰只是欠火石灰只是降低了石灰的利用率降低了石灰的利用率，不会带来，不会带来危害。危害。第5页，本讲稿共58页 第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得晶粒粗大，且石灰表面出现裂缝或玻璃状的外使得晶粒粗大，且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“过火石灰过火石灰过火石灰过火石灰”。危害：危害：过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的
4、玻璃釉状物包覆，状物包覆，状物包覆，状物包覆，熟化很慢熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石。当石灰已经硬化后，过火石。当石灰已经硬化后，过火石。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨胀，引起隆起鼓包和灰才开始熟化，并产生体积膨胀，引起隆起鼓包和灰才开始熟化，并产生体积膨胀，引起隆起鼓包和灰才开始熟化，并产生体积膨胀，引起隆起鼓包和开裂。开裂。开裂。开裂。第6页，本讲稿共58页二、石灰的熟化二、石灰的熟化 工工工工地地地地上上上上使使使使用用用用石石石石灰灰灰灰时时时时，通通通通常常常常将将将将生生生生石石石石灰灰灰灰加加加加水水水水，使使使使之之之之消消消消解解解解为为为为消消消消（
5、熟熟熟熟）石石石石灰灰灰灰氢氢氢氢氧氧氧氧化化化化钙钙钙钙，这这这这个个个个过过过过程程程程称称称称为为为为石石石石灰灰灰灰的的的的“消化消化消化消化”，又称，又称，又称，又称“熟化熟化”：第7页，本讲稿共58页 生石灰的熟化反应为放热反应，熟化生石灰的熟化反应为放热反应，熟化时时时时体积增大体积增大12.52.5倍倍。煅烧良好的。煅烧良好的。煅烧良好的。煅烧良好的CaO与水与水接触时接触时接触时接触时几秒钟几秒钟内即反应完毕。内即反应完毕。内即反应完毕。内即反应完毕。第8页，本讲稿共58页 陈伏：陈伏：为了消除过火石灰的危害，生石灰为了消除过火石灰的危害，生石灰为了消除过火石灰的危害，生石灰
6、为了消除过火石灰的危害，生石灰 熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以两周以 上上上上，这一过程称为石灰的，这一过程称为石灰的“陈伏陈伏陈伏陈伏”。“陈伏陈伏陈伏陈伏”期期期期 间，石灰浆表面应间，石灰浆表面应间，石灰浆表面应间，石灰浆表面应保有一层水分保有一层水分，与空气隔，与空气隔 绝，以免碳化。绝，以免碳化。第9页，本讲稿共58页三、石灰的硬化三、石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，它包含石灰浆体在空气中逐渐硬化，它包含干燥、结干燥、结晶和碳化晶和碳化三个同时交错进行的过程。三个同时交错进行的过程。（）干干干干燥燥燥燥作作作作用用用用：石石灰灰浆浆体体中
7、中多多余余水水分分蒸蒸发发或或被被砌砌体体吸收而使石灰粒子紧密，获得一定的强度。吸收而使石灰粒子紧密，获得一定的强度。（2 2 2 2）结结结结晶晶晶晶作作作作用用用用：游游离离水水分分蒸蒸发发，氢氢氧氧化化钙钙逐逐渐渐从从饱饱和和溶溶液中结晶。液中结晶。第10页，本讲稿共58页（3 3）碳碳碳碳化化化化作作作作用用用用：氢氢氧氧化化钙钙与与空空气气中中的的二二氧氧化化碳碳化化合合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢碳化作用实际是二
8、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氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水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。分的全干状态下进行。分的全干状态下进行。分的全干状态下进行。第11页，本讲稿共58页 四、建筑石灰的技术指标四、建筑石灰的技术指标 建建建建筑筑筑筑石石石石灰灰灰灰的的的的技技技技术术术术指指指指标标标标有有有有细细细细度度度度、CaO+MgOCaO+MgO含含量量、COCO2 2 2 2含含含含量量量量和和和和体体体体积积积积安安安安定定定定性性性性等等。并并按按
9、技技术术指指标标分分为为优优优优等等等等品品品品、一一一一等等等等品品品品和和和和合合合合格格格格品品品品三三三三个等级。具体技术要求见：个等级。具体技术要求见：个等级。具体技术要求见：个等级。具体技术要求见：土木工程材料土木工程材料 JC/T479-1992 JC/T479-1992 建筑生石灰建筑生石灰建筑生石灰建筑生石灰(P54(P54 表表表表4 41 1 1 1）JC/T480-1992 JC/T480-1992 建筑生石灰粉建筑生石灰粉(P54(P54 表表表表4 42 2 2 2）JC/T481-1992 JC/T481-1992 JC/T481-1992 JC/T481-199
10、2 建筑消石灰粉建筑消石灰粉(P54(P54 表表4 4 4 43 3）钙质生石灰钙质生石灰钙质生石灰钙质生石灰 MgO5%MgO5%MgO5%MgO5%钙质消石灰粉钙质消石灰粉 MgO4%MgO4%MgO4%MgO4%镁质生石灰镁质生石灰 MgO5%MgO5%MgO5%MgO5%镁质消石灰粉镁质消石灰粉镁质消石灰粉镁质消石灰粉 MgO4%MgO4%MgO4%MgO4%第12页，本讲稿共58页五、石灰的技术性质五、石灰的技术性质（1 1）保水性、可塑性好保水性、可塑性好 生生石石灰灰熟熟化化为为石石灰灰浆浆时时，能能自自动动形形成成颗颗粒粒极极细细（直直径径约约为为1m1m）的的的的呈呈呈呈胶
11、胶胶胶体体体体分分分分散散散散状状状状态态态态的的的的氢氢氢氢氧氧氧氧化化化化钙钙钙钙，表表表表面面面面吸吸吸吸附附附附一一一一层层层层厚厚厚厚的的的的水水水水膜膜膜膜。因因因因此此此此用用用用石石石石灰灰灰灰调调调调成成成成的的的的石石石石灰灰灰灰砂砂砂砂浆浆浆浆其其其其突突突突出出出出的的的的优优优优点点点点是是是是具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的保保保保水水水水性性性性和和和和可可可可塑塑塑塑性性性性。在在在在水水水水泥泥泥泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。第1
12、3页，本讲稿共58页（2 2）凝结硬化慢、强度低凝结硬化慢、强度低 从从石石灰灰浆浆体体的的硬硬化化过过程程可可以以看看出出，由由于于空空气气中中二二氧氧化化碳碳稀稀薄薄，碳碳化化甚甚为为缓缓慢慢。而而且且表表面面碳碳化化后后，形形成成紧紧密密外外壳壳，不不利利于于碳碳化化作作用用的的深深入入，也也不不利利于于内内部部水水分分的的蒸蒸发发，因因此此石石灰灰是是硬硬化化缓缓慢慢的的材材料料。同同时时，石石灰灰的的硬硬化化只只能能在在空空气气中中进进行行，硬硬化化后后的的强强度度也也不不高高。受受潮潮后后石石灰灰溶溶解解，强强度度更更低低，在在水水中中还还会会溃溃散散。如如石石灰灰砂砂浆浆（1 1
13、：3 3）2828天天强强度度仅仅为为0.2-0.2-0.2-0.2-0.5MPa0.5MPa0.5MPa0.5MPa。所所以以，石石灰灰不不宜宜在在潮潮湿湿的的环环境境下下使使用用，也也不宜用于重要建筑物基础。不宜用于重要建筑物基础。第14页，本讲稿共58页（3 3）硬化时体积收缩大）硬化时体积收缩大 石石灰灰在在硬硬化化过过程程中中，蒸蒸发发大大量量的的游游离离水水而而引引起起显显著著的的收收缩缩而而产产生生开开裂裂。因因此此，除除调调成成石石灰灰乳乳作作薄薄层层涂涂刷刷外外，不不宜宜单单独独使使用用。常常在在其其中中掺掺入入砂砂、麻麻刀刀、纸纸筋筋等以减少收缩和节约石灰。等以减少收缩和节
14、约石灰。第15页，本讲稿共58页（4 4）耐水性差，不易贮存）耐水性差，不易贮存 块块块块状状状状类类类类石石石石灰灰灰灰放放放放置置置置太太太太久久久久，会会会会吸吸吸吸收收收收空空空空气气气气中中中中的的的的水水水水分分分分而而而而自自自自动动动动熟熟熟熟化化化化成成成成消消消消石石石石灰灰灰灰粉粉粉粉，再再再再与与与与空空空空气气气气中中中中二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳作作作作用用用用而而而而还还还还原原原原为为为为碳碳碳碳酸酸酸酸钙钙钙钙，失失失失去去去去胶胶胶胶结结结结能能能能力力力力。所所所所以以以以贮贮贮贮存存存存生生生生石石石石灰灰灰灰，不不不不但但但但要要要要防防防防止止
15、止止受受受受潮潮潮潮，而而而而且且且且不不不不宜宜宜宜贮贮贮贮存存存存过过过过久久久久。最最最最好好好好运运运运到到到到后后后后即即即即熟熟熟熟化化化化成成成成石石石石灰灰灰灰浆浆浆浆，将将将将贮贮贮贮存存存存期期期期变变变变为为为为陈陈陈陈伏伏伏伏期期期期。由由由由于于于于生生生生石石石石灰灰灰灰受受受受潮潮潮潮熟熟熟熟化化化化时时时时放放放放出出出出大大大大量量量量的的的的热热热热，而而而而且且且且体体体体积积积积膨膨膨膨胀胀胀胀，所所所所以以以以，储储储储存存存存和和和和运运运运输输输输生石灰时，还要注意安全。生石灰时，还要注意安全。生石灰时，还要注意安全。生石灰时，还要注意安全。第16
16、页，本讲稿共58页六、六、石灰的应用石灰的应用（1 1 1 1）石灰乳和石灰砂浆石灰乳和石灰砂浆石灰乳和石灰砂浆石灰乳和石灰砂浆将将将将消消消消石石石石灰灰灰灰粉粉粉粉或或或或熟熟熟熟化化化化好好好好的的的的石石石石灰灰灰灰膏膏膏膏加加加加入入入入多多多多量量量量的的的的水水水水搅搅搅搅拌拌拌拌稀稀稀稀释释释释，成成成成为为为为石石石石灰灰灰灰乳乳乳乳，是是是是一一一一种种种种廉廉廉廉价价价价的的的的涂涂涂涂料料料料，主主主主要要要要用用用用于于于于内内内内墙墙墙墙和和和和天天天天棚棚棚棚刷刷刷刷白白白白，增增增增加加加加室室室室内内内内美美美美观观观观和和和和亮亮亮亮度度度度。我我我我国国国
17、国农农农农村村村村也也也也用用用用于于于于外外外外墙墙墙墙。石石石石灰灰灰灰乳乳乳乳可可可可加加加加入入入入各各各各种种种种耐耐耐耐碱碱碱碱颜颜颜颜料料料料可可可可使使使使色色色色彩彩彩彩丰丰丰丰富富富富。调调调调入入入入少少少少量量量量水水水水泥泥泥泥、粒粒粒粒化化化化高高高高炉炉炉炉矿矿矿矿渣渣渣渣或或或或粉粉粉粉煤煤煤煤灰灰灰灰，可可可可提提提提高高高高其其其其耐耐耐耐水水水水性性性性，调调调调入入入入氯氯氯氯化化化化钙钙钙钙或或或或明明明明矾矾矾矾，可可可可减减减减少少少少涂涂涂涂层粉化现象。层粉化现象。层粉化现象。层粉化现象。石石石石灰灰灰灰砂砂砂砂浆浆浆浆是是是是将将将将石石石石灰
18、灰灰灰膏膏膏膏、砂砂砂砂加加加加水水水水拌拌拌拌制制制制而而而而成成成成，按按按按其其其其用用用用途途途途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。分为砌筑砂浆和抹面砂浆。分为砌筑砂浆和抹面砂浆。分为砌筑砂浆和抹面砂浆。第17页，本讲稿共58页（2 2 2 2）石灰土（灰土）和三合土）石灰土（灰土）和三合土 石石石石灰灰灰灰与与与与粘粘粘粘土土土土或或或或硅硅硅硅铝铝铝铝质质质质工工工工业业业业废废废废料料料料混混混混合合合合使使使使用用用用，制制制制成成成成石石石石灰灰灰灰土土土土或或或或石石石石灰灰灰灰与与与与工工工工业业业业废废废废料料料料的的的的混混混混合合合合料料料料，加加加加适适适适量量量量的的的
19、的水水水水充充充充分分分分拌拌拌拌合合合合后后后后，经经经经碾碾碾碾压压压压或或或或夯夯夯夯实实实实，在在在在潮潮潮潮湿湿湿湿环环环环境境境境中中中中使使使使石石石石灰灰灰灰与与与与粘粘粘粘土土土土或或或或硅硅硅硅铝铝铝铝质质质质工工工工业业业业废废废废料料料料表表表表面面面面的的的的活活活活性性性性氧氧氧氧化化化化硅硅硅硅或或或或氧氧氧氧化化化化铝铝铝铝反反反反应应应应，生生生生成成成成具具具具有有有有水水水水硬硬硬硬性性性性的的的的水水水水化化化化硅硅硅硅酸酸酸酸钙钙钙钙或或或或水水水水化化化化铝铝铝铝酸酸酸酸钙钙钙钙，适适适适于于于于在在在在潮潮潮潮湿湿湿湿环环环环境境境境中中中中使使使
20、使用用用用。如如如如建建建建筑筑筑筑物物物物或或或或道道道道路路路路基基基基础础础础中中中中使使使使用用用用的的的的石石石石灰灰灰灰土土土土，三三三三合合合合土土土土，二二二二灰灰灰灰土土土土（石石石石灰灰灰灰、粉粉粉粉煤煤煤煤灰灰灰灰或或或或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。第18页，本讲稿共58页（3 3）灰砂砖和硅酸盐制品）灰砂砖和硅酸盐制品 石石灰灰与与天天然然砂砂或或硅硅铝铝质质工工业业废废料料混混合合均均匀匀，
21、加加水水搅搅拌拌,经经压压振振或或压压制制，形形成成硅硅酸酸盐盐制制品品。为为使使其其获获早早期期强强度度，往往往往采采用用高高温温高高压压养养护护或或蒸蒸压压，使使石石灰灰与与硅硅铝铝质质材材料料反反应应速速度度显显著著加加快快，使使制制品品产产生生较较高高的的早早期期强强度度。如如灰灰砂砂砖砖、硅硅酸酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。盐砖、硅酸盐混凝土制品等。第19页，本讲稿共58页例例1 1 某宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数某宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的。同时在个别部位还发现了部
22、分凸出的放射放射状裂纹状裂纹。试分析上述现象产生的原因。试分析上述现象产生的原因。第20页，本讲稿共58页答：答：石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹网状裂纹网状裂纹网状裂纹，引发，引发，引发，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结
23、果。蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈墙面上个别部位出现凸出的呈墙面上个别部位出现凸出的呈墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹放射状的裂纹，是由，是由，是由，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸
24、收空气中的水蒸汽继续熟化，砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。造成体积膨胀。从而出现上述现象。造成体积膨胀。从而出现上述现象。造成体积膨胀。从而出现上述现象。第21页，本讲稿共58页例例2 2 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？基层等潮湿部位？第22页，本讲稿共58页解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水
25、充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土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，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的使灰土或三合土的密实度大大提高密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。第23页，本讲稿共58页n第二节第二节 建筑石膏建筑石膏n n石石石石膏膏膏膏是是是是以以以以硫硫硫硫酸酸酸酸钙钙钙钙为为为为主主主主要要要要成成成成
26、分分分分的的的的矿矿矿矿物物物物，当当当当石石石石膏膏膏膏中中中中含含含含有有有有结结结结晶晶晶晶水水水水不不不不同时可形成多种性能不同的石膏。同时可形成多种性能不同的石膏。同时可形成多种性能不同的石膏。同时可形成多种性能不同的石膏。n n2.1 2.1 石膏的原料、分类及生产石膏的原料、分类及生产n n根据石膏中含有根据石膏中含有根据石膏中含有根据石膏中含有结晶水结晶水的多少不同可分为：的多少不同可分为：n n（1 1 1 1）无无水水石石膏膏（aSOaSOaSOaSO4 4 4 4）：也也也也称称称称硬硬硬硬石石石石膏膏膏膏，它它它它结结结结晶晶晶晶紧紧紧紧密密密密，质质质质地较硬，是生产
27、硬石膏水泥的原料。地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。n n（2 2）天然石膏（天然石膏（aSOaSO4 42H2H2 2 2 2O O O O）：也称生石膏或二水石膏，：也称生石膏或二水石膏，：也称生石膏或二水石膏，：也称生石膏或二水石膏，大部分天然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。大部分天然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。大部分天然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。大部分天然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。第24页，本讲稿共58页n n（）建建建建筑筑筑筑石石石石膏膏膏膏 （aSOaSOaSOa
28、SO4 41/2 1/2 H H2 2O O O O）也也也也称称称称熟熟熟熟石石石石膏膏膏膏或或或或半半半半水水水水石石石石膏膏膏膏。它它它它是是是是由由由由生生生生石石石石膏膏膏膏加加加加工工工工而而而而成成成成的的的的，根根根根据据据据其其其其内内内内部部部部结结结结构构构构不同可分为不同可分为不同可分为不同可分为型半水石膏型半水石膏型半水石膏型半水石膏和和和和型半水石膏型半水石膏：n n建建建建筑筑筑筑石石石石膏膏膏膏通通通通常常常常是是是是由由由由天天天天然然然然石石石石膏膏膏膏经经经经压压压压蒸蒸蒸蒸或或或或煅煅煅煅烧烧烧烧加加加加热热热热而而而而成成成成的的的的。常常常常压压压压
29、下下下下煅煅煅煅烧烧烧烧加加加加热热热热到到到到107107170170170170，可可产产生生型型建建筑石膏：筑石膏：n n （二水石膏）（二水石膏）（型半水石膏）型半水石膏）n n124124124124条件下压蒸（条件下压蒸（条件下压蒸（条件下压蒸（1.31.31.31.3大气压）加热可产生大气压）加热可产生大气压）加热可产生大气压）加热可产生型建筑石膏：型建筑石膏：型建筑石膏：型建筑石膏：n n （二水石膏）（二水石膏）（型半水石膏）型半水石膏）第25页，本讲稿共58页n n型型型型半半半半水水水水石石石石膏膏膏膏与与与与型型半半水水石石膏膏相相比比，结结晶晶颗颗粒粒较较粗粗，比比表
30、表面面积积较较小小，调调制制成成一一定定浓浓度度的的浆浆体体时时需需水量较少，强度高，因此又称为水量较少，强度高，因此又称为高强石膏高强石膏。n n当当当当加加加加热热热热温温温温度度度度超超超超过过过过170170170170时时时时，可可可可生生生生成成成成无无无无水水水水石石石石膏膏膏膏，只只只只要要要要温温温温度度度度不不不不超超超超过过过过200200200200，此此此此无无无无水水水水石石石石膏膏膏膏就就就就具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的凝凝凝凝结结结结硬硬硬硬化化化化性性性性能能能能。第26页，本讲稿共58页n n2.2 2.2 建筑石膏的水化与硬化建筑石膏的水化与硬
31、化n n 建建筑筑石石膏膏与与适适量量水水拌拌合合后后，能能形形成成可可塑塑性性良良好好的的浆浆体体，随随着着石石膏膏与与水水的的反反应应，浆浆体体的的可可塑塑性性很很快快消消失失而而发发生生凝凝结结，此此此此后后后后进进进进一一一一步步步步产产产产生生生生和和和和发展强度而发展强度而发展强度而发展强度而硬化硬化硬化硬化。第27页，本讲稿共58页n n n n建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：n n 此此反反应应实实际际上上也也是是半半水水石石膏膏的的溶溶解解和和二二水
32、水石石膏膏沉沉淀淀的的可可逆逆反反应应，因因为为二二水水石石膏膏溶溶解解度度比比半半水水石石膏膏的的溶溶解解度度小小得得多多，所所以以此此反反应应总总体体表表现现为为向向右右进进行行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。二水石膏以胶体微粒自水中析出。第28页，本讲稿共58页n n 随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶结晶结晶结晶，结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了结晶体的不断生成和长大，晶体颗
33、粒之间便产生了磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的现象称为石膏的现象称为石膏的现象称为石膏的初凝初凝；而后随着晶体颗粒间磨擦力；而后随着晶体颗粒间磨擦力；而后随着晶体颗粒间磨擦力；而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的这种现象为石膏的这种现象为石膏的这种现象为
34、石膏的终凝终凝。第29页，本讲稿共58页n n石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的的石膏结构，这一过程
35、称为石膏的的石膏结构，这一过程称为石膏的的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化硬化。n n 石膏浆体的凝结和硬化，实际上是石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进交叉进行行的。的。第30页，本讲稿共58页n n2.3 2.3 建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求n n建建建建筑筑筑筑石石石石膏膏膏膏的的的的技技技技术术术术要要要要求求求求有有有有强强强强度度度度、细细度度和和和和凝凝凝凝结结结结时时时时间间间间。并并按按强强度度和和细细度度分分为为优优等等品品、一一一一等等等等品品品品和和和和合合合合格格格格品品品品。具具体体技技术术要要求求见见GB9776-1988GB9776-1988。”土土土土
36、木木木木工工工工程程程程材材材材料料料料“P57P57P57P57表表表表4-44-44-44-4）第31页，本讲稿共58页n n2.4 2.4 建筑石膏的技术性质建筑石膏的技术性质n n（）（）凝结硬化速度快凝结硬化速度快n n 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10min10min左右，终凝时间不超过30min30min，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，可加入适量的缓缓凝凝剂剂，如如硼硼砂砂、动动物物胶胶、亚亚硫硫酸酸盐盐酒酒精精废废液等。液等。第32页，本讲稿共58页n n（）（）体积微膨胀体积微膨胀n n建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结
37、晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（0.5%0.5%1%），这这种种膨膨胀胀不不会会对对石石膏膏造造成成危危害害，还还能能使使石石膏膏的的表表面面较较为为光光滑滑饱饱满满，棱棱角角清清晰晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。完整、避免了普通材料干燥时的开裂。第33页，本讲稿共58页（）（）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低硬化后的多孔性，重量轻，但强度低n n n n建建筑筑石石膏膏在在使使用用时时，为为获获得得良良好好的的流流动动性性，常常加加入入的的水水分分要要比比水水化化所所需需的的水水量量多多，因因此此，石石膏膏在在硬硬化化过过程程中中由由于于水水分分的的蒸蒸发发，使使原原来来的的
38、充充水水部部分分空空间间形形成成孔孔隙隙，造造成成石石膏膏内内部部的的大大量量微微孔孔，使使其其重重量量减减轻轻，但但是是抗抗压压强强度度也也因因此此下下降降。通通常常石石膏膏硬硬化化后后的的表表观观密密度度约约为为800kg800kg3 31000 kg1000 kg3 3，7d7d抗压强度约为抗压强度约为8 8PaPa1212PaPa。第34页，本讲稿共58页n n（）良良好好的的隔隔热热、吸吸音音和和“呼呼吸吸”功功能能n n石石膏膏硬硬化化体体中中大大量量的的微微孔孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝绝热热能能力力；石石膏膏的的大大量量微微孔孔，特特别别是是表表面面微微孔孔对对声声
39、音音传传导导或或反反射射的的能能力力也也显显著著下下降降，使使其其具具有有较较强强的的吸吸声声能能力力。大大热热容容量量和和大大的的孔孔隙隙率率及及开开口口孔孔结结构构，使使石石膏膏具具有有呼呼呼呼吸吸吸吸水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气的功能。第35页，本讲稿共58页（5）吸湿性强，耐水性差 建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性吸湿性，所以对室内的温度和湿度有一定的调节作用。建筑石膏制品孔隙率大，且二水石膏可微溶于水，遇水后强度大大降强度大大降低低（软化系数仅为（软化系数仅为0.20.20.3），是不耐水的材料。为了提高建筑石膏及其制品的耐水性耐水性，可在石膏中掺入适当的防水剂、表面防水处理，或掺入适量的
40、水泥、粉煤灰、磨细的粒化高炉矿渣等。第36页，本讲稿共58页n n（6 6）防火性好，但耐火性差防火性好，但耐火性差n n n n 硬硬化化后后石石膏膏的的主主要要成成分分是是二二水水石石膏膏，当当受受到到高高温温作作用用时时或或遇遇火火后后会会脱脱出出20.93%20.93%的的结结晶晶水水，并并能能在在表表面面蒸蒸发发形形成成水水蒸蒸汽汽幕幕，可可有有效效地地阻阻止止火火势势的的蔓蔓延延，具具有有良良好好的的防防火火效效果果。但二水石膏脱水后分解，但二水石膏脱水后分解，强度下降强度下降，因而不耐火。，因而不耐火。第37页，本讲稿共58页n n（7 7）有良好的装饰性和可加工性有良好的装饰性
41、和可加工性n n石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。微微孔孔结结构构使使其其脆性有有所所改改善善，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。第38页，本讲稿共58页n n2.5 2.5 建筑石膏的应用建筑石膏的应用n n（1 1）室内抹灰和粉刷室内抹灰和粉刷n n（2 2）建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等n n (3(3）制作建筑雕塑和模型制作建筑雕塑和模型第39页，本讲稿共58页n n第三节第三节 水玻璃水玻璃n n3.1 3.1 水玻璃的组成水玻璃的组成n n水水水水玻玻玻玻璃璃璃璃俗俗俗俗称称称称泡泡泡泡花花花花碱碱
42、碱碱，由由由由碱碱碱碱金金金金属属属属氧氧氧氧化化化化物物物物和和和和二二二二氧氧氧氧化化化化硅硅硅硅组组组组成成成成，属属属属可溶性的硅酸盐类。化学式：可溶性的硅酸盐类。化学式：可溶性的硅酸盐类。化学式：可溶性的硅酸盐类。化学式：R R2 2OOSiOSiOSiOSiO2 2 2 2n n根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有:n n硅酸钠水玻璃（硅酸钠水玻璃（NaNa2 2OOOOSiOSiO2 2 2 2）、）、n n硅酸钾水玻璃（硅酸钾水玻璃（2 2 2 2OOSiOSiO2 2 2 2）、）、）、）、n n硅酸锂水玻璃（硅酸锂水玻璃（硅酸锂水玻璃（硅酸锂水玻
43、璃（i i2 2 2 2OOSiOSiOSiOSiO2 2）n n最常用的是最常用的是最常用的是最常用的是硅酸钠水玻璃硅酸钠水玻璃。第40页，本讲稿共58页n n 称为称为水玻璃模数水玻璃模数，n n值越大，则水玻值越大，则水玻璃的粘度越大，粘结力与强度及耐酸、耐热性愈璃的粘度越大，粘结力与强度及耐酸、耐热性愈高，但也愈难溶于水，同时，不利于施工；反之，高，但也愈难溶于水，同时，不利于施工；反之，n n愈小，愈溶于水，施工便利，但粘结力、强度较愈小，愈溶于水，施工便利，但粘结力、强度较小。因此，应选择适当的模数。小。因此，应选择适当的模数。第41页，本讲稿共58页n n根根据据水水玻玻璃璃模模
44、数数的的不不同同，又又分分为为“碱碱性性”水水水水玻玻玻玻璃璃璃璃（）和和和和“中中中中性性性性”水水玻玻璃璃（3 3 3 3）。实实际际上上中中性性水水玻玻璃璃和和碱碱性性水水玻玻璃璃的的溶溶液液都都呈呈明明显显的的碱性反应碱性反应。n n常用水玻璃模数为常用水玻璃模数为常用水玻璃模数为常用水玻璃模数为2.62.62.62.63.03.03.03.0，密度为，密度为1.361.361.361.361.50g/cm1.50g/cm3 3 3 3。第42页，本讲稿共58页n n3.23.2水玻璃的硬化水玻璃的硬化n n液液液液体体体体水水水水玻玻玻玻璃璃璃璃在在在在空空空空气气气气中中中中吸吸吸
45、吸收收收收二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳，形形形形成成成成无无无无定定定定形形形形硅硅硅硅酸酸酸酸凝凝凝凝胶胶胶胶，并逐渐干燥而硬化：，并逐渐干燥而硬化：n n由由由由于于于于空空空空气气气气中中中中COCOCOCO2 2 2 2浓浓度度较较低低，这这个个过过程程进进行行的的很很慢慢，为为了了加加速速硬硬化化和和提提高高硬硬化化后后的的防防水水性性，可可将将水水玻玻璃璃加加加加热热热热或或或或加加加加入入入入氟氟氟氟硅硅硅硅酸酸酸酸钠钠钠钠NaNaNaNa2 2SiFSiFSiFSiF6 6作作为为促促硬硬剂剂，促促使使硅硅酸酸凝凝胶胶加加速速析析出出。氟氟硅硅酸酸钠钠的的适适宜宜用用量量为
46、为水水玻玻璃璃重重量量的的121212121515。第43页，本讲稿共58页n n3.3 3.3 水玻璃的技术性质水玻璃的技术性质n n（）粘粘粘粘结结结结力力力力强强强强、强强强强度度度度较较较较高高高高。水水玻玻璃璃硬硬化化后后的的主主要要成成分分为为二二氧氧化化硅凝胶和氧化硅硅凝胶和氧化硅，因而具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。，因而具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。n n（）耐耐耐耐酸酸酸酸性性性性好好好好。硬硬化化后后的的水水玻玻璃璃，其其主主要要成成分分是是iOiO2 2，具具有有高高度度的的耐耐酸酸性性能能，能能抵抵抗抗除除HFHF、过过热热磷磷酸酸和和高高级级脂脂肪
47、肪酸酸以以外外几几乎乎所所有的无机酸和有机酸的作用有的无机酸和有机酸的作用。n n（）耐耐耐耐热热热热性性性性好好好好。水水玻玻璃璃不不燃燃烧烧，硬硬化化后后形形成成iOiO2 2空空间间网网状状骨骨架架，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加增加。n n（4 4 4 4）耐耐耐耐碱碱碱碱性性性性和和和和耐耐耐耐水水水水性性性性差差差差。硬硬化化后后的的水水玻玻璃璃仍仍含含有有一一定定量量的的NaNa2 2OOSiOSiO2 2 ，由由于于SiOSiO2 2 和和 NaNa2 2OOSiOSiO2 2 均均可可溶溶于于碱
48、碱，且且NaNa2 2OOSiOSiO2 2 可可溶溶于于水水，所所以以水水玻玻璃璃硬硬化化后后不不耐耐碱碱、不不耐耐水水。为为提提高高耐耐水性，常采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行水性，常采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸洗处理酸洗处理。第44页，本讲稿共58页n n3.4 3.4 水玻璃的应用水玻璃的应用n n（）（）用作涂料，涂刷材料表面用作涂料，涂刷材料表面n n 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。n n 这这是是因因为为水水玻玻璃璃与与材材料料中中的的a(OH)2 2反应生成硅硅酸
49、酸钙钙凝胶凝胶，填充了材料间孔隙。，填充了材料间孔隙。第45页，本讲稿共58页|同时硅酸钠本身硬化所析出的硅酸凝胶也有利于材料保护。选用不同的耐火填料，还可配制不同耐热度的水玻璃耐热涂料。注注：水水玻玻璃璃不不适适于于涂涂刷刷或或浸浸渍渍石石膏膏制制品品，因因二二者者发发生生化化学学反反应应生生成成硫硫酸酸钠钠，在在其其制制品品孔孔隙隙中中结结晶晶膨膨胀胀，导致破坏。导致破坏。反应式为：反应式为：第46页，本讲稿共58页n n（2 2）配制防水剂配制防水剂n n 以以水水玻玻璃璃为为基基料料，配配制制防防水水剂剂。例例如如：四四矾矾防防水水剂剂是是以以蓝蓝矾矾(硫硫酸酸铜铜)、明矾（钾铝矾）、
50、红矾（重铬酸钾）和紫矾（铬矾）各份，溶于6060份的沸水中，降温至，投入400400份水玻璃溶液中，搅拌均匀而成的。这种防水剂可以在1min1min1min1min内内凝结,适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。第47页，本讲稿共58页n n（3 3）加固土壤加固土壤n n 将将模模数数为为.的的液液体体水水玻玻璃璃和和氯氯化化钙钙溶溶液液通通过过金金属属管管交交替替向向地地层层压压入入，两两种种溶溶液液发发生生化化学学反反应应，可可析析出出吸吸水水膨膨胀胀的的硅硅硅硅酸酸酸酸胶胶胶胶体体体体，包包裹裹土土壤壤颗颗粒粒并并填填充充其其空空隙隙，阻阻止止水水分分渗渗透透