第2章 气硬性胶凝材料

2、气硬性胶凝材料
只能在空气中硬化，并且只能在空气中保持或发展其强度
第一节
石 膏
原材料丰富 生产能耗低
石膏建材的优点与不足
不污染环境 强度较低、不耐水
一、石膏的原材料
天然二水石膏(CaSO4.2H2O)，生石膏 天然无水石膏(CaSO4)，硬石膏 含硫酸钙成分的工业废料，磷石膏、 硼石膏、芒硝石膏以及制盐石膏
五、建筑石膏的应用
面层粉刷石膏 粉 刷 石 膏 底层粉刷石膏 保温曾粉刷石膏 石膏的主要应用 石膏砌块 纸面石膏板 建筑石膏制品 纤维石膏板 空心石膏条板 装饰石膏制品
此外，石膏还可用来生产水泥、硅酸盐制品
第二节 石 灰
石灰可分为气硬性石灰和水硬性石灰，建筑工程上常用的是气硬性石灰
一、石灰的原料及煅烧
硬化石膏的结构与性能 请观察图3-5中硬化石膏的结构特点，分析硬 化石膏的结构与性能的关联。
图3-5 建筑石膏制品
• 从图3-5中可见建筑石膏制品的结构特点是多孔。 ①取其隔热吸声性良好。因多封闭的细微孔，导热系数也 就较低，且其大是微孔，尤为表面微孔会使声音反射或传导的 能力显著下降从而有好的吸声性能。 ②防火性能好。③具一定的阻湿阻温性。 ④耐水性及防冻性差。⑤加工性能好。
1、原料
以CaCO3为主要成分的天然岩石都可生产石灰，石灰的粘土 杂质要求含量小于8%，超过时值的石灰为水硬性石灰
2、煅烧
CaCO 3 CaO CO2 178KJ
实际煅烧温度在1000~12000C，温度控制对于石灰的质量有很大的影响 MgO含量大于5%的石灰，称为镁质石灰， MgO含量小于5%的石灰，称为钙质石灰
四、建筑石膏的性质
建筑石膏硬化后主要成分为带结晶水的二水石膏，防火性 能较好 体积弱有膨胀，装饰艺术效果好 凝结硬化快 耐水性和抗冻性较差，软化系数仅有0.3～0.45。
建筑石膏粉的质量问题 请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉 作粘结或制作石膏制品。
图3-3 石膏粉吸潮结粒
从图3-3可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，对凝结硬化性能 及强度均有影响，已不宜使用。 由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结硬化 性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉存贮 时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超过三个月。
建筑石膏与石灰的凝结硬化对比 建筑石膏凝结过程很快，终凝时间不超过30 min；而石 灰凝结慢。 石灰硬化后体积收缩，而石膏则略有膨胀，膨胀率为 0.05％～0.15％，此性质使石膏制品干燥时不开裂，光 滑饱满。 石膏硬化后多孔，故强度较低。石灰水化形成Ca(OH)2， 强度也不高，碳化后强度才能提高，但这是一个缓慢的 过程。 建筑石膏及石灰均为耐水性差的气硬性胶凝材料，且石 膏吸湿、吸水性大。
石灰的选用
某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰 粉及生石灰材料可供选用。因生石灰价格相对较便宜，便选 用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后， 石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。
石灰砂浆的膨胀性裂缝
该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬 化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。 因工程时间紧张，若无现成合格的石灰膏，可选 用消石灰粉或生石灰粉。消石灰粉在磨细过程中，把过火 石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟化时造成的体积安定 性不良的危害，故可不必陈伏可直接使用。且生石灰粉熟 化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少， 硬化后的砂浆强度亦较高。
900 0 C
二、石灰的熟化（消解）
石灰在使用时一般先加水，消解成熟石灰，这个过程称为石灰的熟化
CaO H 2 O Ca(OH ) 2 64.9 KJ
石灰膏 消石灰粉 磨细生石灰 石灰在消解过程中，为消除过火石灰的危害，须在消解池中保 存14天以上，然后才能使用，这个过程称为陈伏。 消解水量的不同 消解的理论用水量为32%
凸出放射性裂纹 网状干缩性裂纹
A 图3-1 两种石灰砂浆 B
石灰在制备过程中，采用石灰石、白云石、白垩、贝壳 等原料经煅烧后，即得到块状的生石灰，反应式如下： CaCO3 → CaO(生石灰)+CO2↑
石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈 伏时间不足，致使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时 尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2， 产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。 石灰砂浆B为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在硬化 过程中干燥收缩所致。尤其是水灰比过大，石灰过多， 易产生此类裂纹。
«建筑材料»
贺智敏 建筑工程与Hale Waihona Puke 境学院2014 年 2 月
第三章 无机胶凝材料
本章主要内容
1、阐述石膏、石灰这两种气硬性胶凝材料的原材料 生产、凝结硬化过程及其基本性能特征 2、气硬性胶凝材料的工程应用技术
几个基本概念
1、胶凝材料：
凡是经过一系列物理化学作用，能由浆体变成坚硬的固体， 并能将散粒材料（如砂、石）或块状材料胶结成整体的物质 有机胶凝材料：沥青、树脂 胶凝材料 无机胶凝材料：石灰、水泥 水硬性胶凝材料 气硬性胶凝材料
该“水灰“含有相当数量的粗颗粒，相当部分为CaO与 MgO，这些未充分消解的CaO和MgO在潮湿的环境下缓慢水 化，分别生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，固相体积膨胀约2倍， 从而产生爆裂破坏。还需说明的是，MgO的水化速度更慢， 更易造成危害。 使用劣质建材，就是给工程埋下定时炸弹，危害人民 利益。
三、石灰的硬化
结晶作用 硬化 碳化作用
水分的蒸发
Ca ( OH ) 2 CO 2 nH 2 O CaCO
3
( n 1) H 2 O
石灰浆体硬化后，由两种晶体组成：CaCO3 和Ca(OH)2
四、石灰的技术性质
1、凝结硬化慢 2、强度低，耐水性差 3、石灰膏可塑性好 4、硬化收缩大，因而石灰浆不宜单独使用
在煅烧过程中： 1）若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解， 将会生成“欠火石灰”。 2）如果煅烧时间过长或温度过高，将生成颜色较深、块体 致密的“过火石灰”。 过火石灰水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生 体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。
石灰砂浆的裂纹 请观察图3-1中A、B两种已经硬化的石灰砂浆 产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。
五、石灰的应用
1、石灰乳和石灰砂浆 2、石灰土和三合土 3、生产硅酸盐制品 4、碳化石膏板 5、无熟料水泥
内外墙粉刷层爆裂
上海某新村四幢六层楼1989年9～11月进行内外墙粉刷， 1990年4月交付甲方使用。此后陆续发现内外墙粉刷层发生 爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平 方米。爆裂源为微黄色粉粒或粉料。该内外墙粉刷用的“水 灰”，系宝山某厂自办的“三产”性质的部门供应，该部门由 个人承包。 经了解，粉刷过程已发现有“水灰”中有一些粗颗粒。对 爆裂采集的微黄色爆裂物作X射线衍射分析，证实除含石英、 长石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，还含有较多的MgO、Mg(OH)2 以及少量白云石。
三、建筑石膏的凝结与硬化
1 1 CaSO 4 H 2 O 1 H 2 O CaSO 4 2 H 2 O 2 2
建筑石膏+水 饱和溶液 二水石膏晶粒析出
浆体变稠
凝结
硬化
四、建筑石膏的性质
气硬性胶凝材料，白色，密度为2.5～2.7g/cm3,可溶于水 主要质量指标：强度、细度、凝结时间 制品轻质多孔，孔隙率大，表观密度小，强度低，隔热性 好，吸声性好
二、石膏的生产
主要工序：
破碎 加热 磨细
650C时开始脱水
- CaSO4.1/2H2O,建筑石膏 107~1700C，
CaSO4.2H2O
加热
-CaSO4.1/2H2O,高强石膏 125~1500C，加压蒸养 ，
170~2000C，CaSO4Ⅲ,可溶硬石膏 400~7500C，CaSO4Ⅱ,不溶硬石膏 ＞8000C，CaSO4、CaO,地板石膏
石膏饰条粘贴失效
某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑 的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小时完工。几天后最 后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析原因。
①建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后 来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入 缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配 即用。 ②在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜 对表面予以打刮，以利粘贴。或者，在粘结的石膏浆中 掺入部分粘结性强的粘结剂。
石膏制品发霉变形
•
某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作装 饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，但厨房、厕 所、浴室的石膏制品出现发霉变形。请分析原因。
• 厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有 强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结 力削弱，强度下降、变形，且还会发霉。 建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用。欲 提高其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其 它含活性SiO2、Al2O3及CaO的材料。如粉煤灰、石灰。掺 入有机防水剂亦可改善石膏制品的耐水性。