2气硬性无机胶凝材料

Chapter 2
4 石灰的应用
（1）石灰乳：消石灰粉或石灰膏加大量的水搅 拌稀释。廉价的涂料，用于简易建筑物。
（2）石灰砂浆 （3）石灰土和三合土 石灰与粘土拌和后称为灰土或石灰土；再加 砂或炉渣、石屑等即成为三合土。二者主要用于 建筑物的地基基础和道路工程的基层、垫层。 （4）制作硅酸盐制品 常用有蒸压灰砂砖、蒸压加气混凝土砌块或 板材等。
3 石灰的技术要求和性质
1) 石灰的技术要求 根据规定，钙质生石灰和镁质生石灰各分为
3个等级，各等级的质量要求见表2.2、表2.3。
建筑消石灰粉按MgO的含量分为钙质消石灰
粉(MgO含量小于4%)、镁质消石灰粉(MgO含量
在4%~24%)和白云石消石灰粉(MgO含量在 24%~30%)，并按其技术要求分为优等品、一等
2.1 石灰 1 石灰的生产与品种
石灰是由石灰岩煅烧而成。石灰岩的主要
成分是碳酸钙(CaCO3)和碳酸镁(MgCO3)。
石灰岩在适当温度(1000~1100℃)下煅烧，
得到以CaO为主要成分的物质即石灰，也叫生石
灰(其中含一定量MgO)：
1000~1100 CaCO3 CaO(生石灰)+CO2 -178kJ/mol
(3)硬化后孔隙率大，表观密度小，绝热、吸
声性能好 (4)石膏制品具有一定的调温调湿性 (5)石膏制品防火性好，但耐火性差 (6)石膏制品耐水性和抗冻性差
4 建筑石膏的用途
(1)制备石膏砂浆和粉刷石膏
(2)石膏板、装饰石膏板等
(3) 石膏空心砌块和石膏夹心砌块
石膏还可用来生产各种浮雕和装饰品。如浮
等级 指标 强度 （MPa） 抗折强度 抗压强度 优等品 2.5 4.9 5.0 一等品 2.1 3.9 10.0 不小于6 不大于30 合格品 1.8 2.9 15.0
细度 (以0.2mm方孔筛筛余百分数计，不
大于）
凝结时间 (min) 初凝时间 终凝时间
2) 建筑石膏的性质
(1)凝结硬化快
(2)凝结硬化时体积微膨胀
雕饰线、艺术灯圈、角花等等。
纸面石膏板
装饰石膏板
石膏板吊顶
吸声石膏板
2.3 水玻璃
水玻璃俗称泡花碱，是碱金属氧化物和二氧
化硅结合而成的能溶解于水的一种硅酸盐材料。
最常用的是硅酸钠水玻璃(Na2O· nSiO2)及硅酸
钾水玻璃(K2O· nSiO2)。 生产水玻璃的方法有湿法和干法两种。 水玻璃硬化是吸收空气中CO2而析出无定形 硅酸：
3 建筑石膏的技术要求和性质
1) 建筑石膏的技术要求 建筑石膏的密度为2.6~2.75g/cm3，堆积密度 为800~1000kg/m3。建筑石膏的技术要求主要有
强度、细度和凝结时间。
按强度和细度的差别，建筑石膏划分为优等
品、一等品和合格品三个等级(见表2.4)。
表2.4 建筑石膏的技术要求(GB 9776—1988)
半水石膏遇水后将重新水化生成二水石膏：
1 2CaSO4 H 2O 3H 2O 2（CaSO4 2 H 2O） 2
随着浆体中自由水分因水化和蒸发而逐渐减
少，浆体也逐渐变稠，这个过程称为凝结过程。
其后，二水石膏晶体继续大量形成、长大，晶体 之间互相交错连生，形成结晶结构网，使浆体变 硬，并形成具有强度的石膏制品。这个过程称为 硬化过程。
2 气硬性无机胶凝材料
本章提要
本章讲述了建筑工程中常用的石灰、石膏 和水玻璃三种气硬性胶凝材料。要求掌握各种 材料的特性及应用，熟悉其生产、凝结硬化原
理以及储运、使用中应注意的问题。
胶凝材料是指在一定条件下通过自身的一系 列变化，能把其他材料胶结成具有一定强度的整
体的材料，通常分为有机和无机两大类。
0.90mm筛筛余(%， 不大于）
7
0.2
9
0.5
11
1.5
8
0.2
10
0.5
12
1.5
细 度 0.125mm筛筛余(%， 不大于）
7.0
12.0
18.0
7.0
12.0
18.0
2) 石灰的性质
(1)可塑性好；（石灰砂浆具有良好的可塑性）
(2)硬化慢、强度低；（不宜单独用于建筑物的
基础）
(3)硬化后体积收缩大；（不宜单独使用，常在 其中掺入砂、麻刀、纸筋等减少收缩） (4)耐水性差；（不宜在潮湿的环境中使用） (5)吸湿性强。（常用作干燥剂）
倍，熟化后的产物Ca(OH)2称熟石灰或消石灰。
为了消除过火石灰的危害，保证石灰充分熟 化，必须将石灰膏在储灰坑中存放两星期以上， 这一过程叫石灰的“陈伏”。
石灰根据熟化速度分为快熟石灰、中熟石 灰和慢熟石灰，其熟化速度见表2.1。
表2.1 生石灰熟化速度分类 石灰种类 快熟石灰 熟化时间 熟化速度在10min以内
有机胶凝材料是指以天然的或人工合成的高
分子化合物为基本组分的一类胶凝材料。
无机胶凝材料是指以无机矿物为主要成分， 当其与水或水溶液拌和后形成的浆体，经过一系 列物理化学变化，而将其他材料胶结成具有强度 的整体。
无机胶凝材料根据硬化条件不同又分为气硬
性和水硬性两种。
气硬性无机胶凝材料一般只能在空气中硬化
15
9
5
6
10
8
15
10
产浆量(L/kg，不小于）
2.8
2.3
2.0
2.8
2.3
2.0
表2.3 建筑石灰粉的技术要求(JC/T 480—92)
项目 CaO+MgO含量(%，不小 于） 钙质生石灰 镁质生石灰 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 85 80 75 80 75 70
CO2含量(%，不大于）
Na2O nSiO2 +CO2 +mH2O＝nSiO2 2O+Na 2CO3 mH
固体水玻璃
液体水玻璃
这个过程进行很慢。为加速其硬化，可将水
加热或加入硬化剂(如Na2SiF6)，其掺量为水玻璃
质量的12%~15%。
水玻璃具有很强的耐酸性能，能经受大多数 无机酸与有机酸的作用。 水玻璃耐热性良好，能长期承受一定高温作 用而强度不降低。
石灰的分类根据加工方法不同，有：
(1)块状生石灰
(2)磨细生石灰粉
(3)消石灰粉
(4)石灰膏、石灰浆、石灰乳
块状生石灰
磨细生石灰粉
2 石灰的熟化与硬化
生石灰加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰 的熟化或消解过程。其反应式如下：
CaO+H2O＝Ca(OH)2 +64.9kJ/mol
石灰熟化时放出大量的热，其体积膨胀1~2.5
石膏胶凝材料的生产，通常是用天然二水石 膏经低温煅烧、脱水、磨细而成。
二水石膏在107~170℃时激烈脱水，水分迅
速蒸发，成为β型半水石膏：
1 3 CaSO 4 2 H 2O ( 型)CaSO 4 H 2O H 2O 2 2
107~170 C
β型半水石膏磨细即为建筑石膏。其中杂质 含量少、颜色洁白者称模型石膏。
品和合格品。
表2.2 生石灰主要技术指标(JC/T 479—92)
项目 CaO+MgO含量(%，不小 于) 钙质生石灰 镁质生石灰
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 90 85 80 85 80 75
未消化残渣含量(5mm圆
孔筛筛余)(%，不大于) CO2(%，不大于)
5
5
10
7
5 石灰的存放
磨细生石灰——防水防潮；
块状生石灰——应立即熟化成石灰浆，将储存期
变为陈伏期。
2.2 建筑石膏 1 石膏的品种与生产
我国的石膏资源极其丰富，分布很广。有自
然界存在的天然二水石膏(CaSO4· 2O，又称软 2H
石膏或生石膏)、天然无水石膏(CaSO4，又称硬
石膏)和各种工业副产品或废料——化学石膏。
并保持其强度。如石灰、石膏、水玻璃等。 水硬性无机胶凝材料既能在空气中硬化，又 能在水中继续硬化并保持和发展其强度。如各种 水泥等。
本章内容
2.1石灰 2.2建筑石膏 2.3 水玻璃
石灰吟
于谦
千锤万凿出深山， 烈火焚烧若等闲。 粉身碎骨浑不怕， 要留清白在人间。
经过千锤万凿从深山开采出来的石头，对烈火 的焚烧看的平平常常，只要能把自己的清白留在世 界上，粉身碎骨也不怕。
中熟石灰
慢熟石灰
熟化速度在10~30min之间
熟化速度在30min以上
石灰的硬化包含下面两个同时进行的过程： ①结晶过程——多余水分蒸发或被砌体吸收，
Ca(OH) 2逐渐从饱和溶液中析出结晶。
②碳化过程——Ca(OH) 2和空气中的CO2化
合，生成碳酸钙晶体。反应式如下：
Ca(OH)2 +CO2 +nH2O＝CaCO3 +(n+1)H 2O
石灰石
石灰石煅烧窑
反应的特点：
①体积缩小10%～15%；
②吸收热量；
③颜色及状态：白色或略带灰色的块状材料； 多孔、强度低。
钙质石灰——石灰中 MgO≤5%；
镁质石灰——石灰中 MgO＞5%
欠火石灰——颜色发青，内部有未烧透的内 核，部分碳酸钙尚未分解；
过火石灰——颜色呈灰黑色，表面出现裂缝 或玻璃状的外壳，块体密度大。
二水石膏在0.13MPa压力的蒸压锅内蒸炼(温
度125℃)脱水，可制得α型半水石膏：
1 3 CaSO4 2 H 2O ( 型)CaSO4 H 2O H 2O 2 2
125 C ,0.13 MPa
α型半水石膏浆体硬化后的强度较高，故又 称高强石膏。
2 建筑石膏的凝结硬化