第二章气硬性胶凝材料
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第2章气硬性胶凝材料
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脱硫石膏
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2.石膏的生产与品种
1）.建筑石膏
β型半水石膏
CaSO4
2H 2O
1 07~ 1 70 CaSO4
1 2
H 2O
11 2
H 2O
2）.高强石膏
α型半水石膏
CaSO4
2H
2O
125 0 C ，0.13MPa
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2、石灰的技术要求
有效成分含量
生石灰的技术要求
未消化残渣含量 欠火程度
产浆量
见表2－2、2 －3（P15）
有效成分含量
熟石灰粉的技术要求
游离水含量 体积安定性
细度
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见表2－4 （P15）
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2.2.4 石灰的应用
1、常用建筑石灰的品种
磨细生石灰粉 消石灰粉 石灰膏 石灰乳
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（４）良好的隔热、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。
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多用来拌制灰 土和三合土
熟石灰粉
石灰岩 煅烧 生石灰块
磨细
粉刷墙壁
加过量水 进行陈伏
生石灰粉
使用时可以 不进行陈伏
石灰乳 加水稀释 石灰膏
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2.气硬性胶凝材料
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2.1 石灰
表2-2 生石灰技术指标(JC/T 479-92)
项
目
(CaO+MgO)含量， %，不小于
未消化残渣含量 (5mm圆孔筛筛余 量)，%,不大于
CO2，％，不大于 产浆量，L/kg，
不小于
钙质生石灰 优等品 一等品 合格品
90
85
80
5
10
15
5
7
9
2.8
2.3
2.0
镁质生石灰 优等品 一等品 合格品
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2.1 石灰
3.过火石灰的危害及防止： （1）危害：过火石灰熟化很慢，当石灰已经硬化后才 开始熟化，并产生体积膨胀，引起隆起鼓包和开裂。 （2)防止：
陈伏：石灰浆使用前放置2-3周。
过筛：用小于3mm×3mm的筛网去除。
三、磨细
块状生石灰 磨细
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生石灰粉（0.08mm的方孔筛筛余小于30%）
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2.2 石灰
五、石灰的特性和技术标准
1.特性
（1）可塑性和保水性好。
氢氧化钙比表面积大，其表面吸附一层较厚的水膜。水膜 层也降低了颗粒间的摩擦力。
（2）生石灰熟化时水化热大，体积增大。
（3）硬化缓慢。
CaCO3膜层阻碍了空气中二氧化碳的渗入和内部水分的蒸发。
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二、判断题 1.石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用。 2.为加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸钠作为促硬剂， 加入越多效果越好。
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2 气硬性胶凝材料
三、请观察图3-1中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。
土木工程材料第2章 无机气硬性胶凝材料
生石灰的熟化反应为放热反应， 生石灰的熟化反应为放热反应，熟化 体积增大1 2.5倍 煅烧良好的CaO与水 时体积增大1～2.5倍。煅烧良好的 与水 接触时几秒钟内即反应完毕。 接触时几秒钟内即反应完毕。 几秒钟内即反应完毕
陈伏： 陈伏：
为了消除过火石灰的危害， 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两周以 熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以 上，这一过程称为石灰的“陈伏”。“陈伏” 这一过程称为石灰的“陈伏” 陈伏” 期 石灰浆表面应保有一层水分 保有一层水分， 间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔 以免碳化。 绝，以免碳化。
六、 石灰的应用
（1）石灰乳和石灰砂浆 将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌 稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料， 稀释，成为石灰乳 ，是一种廉价的涂料，主要用于 内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。 内墙和天棚刷白， 增加室内美观和亮度。我国农村 也用于外墙。 也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料可使色彩 丰富。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰， 丰富。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， 提高其耐水性，调入氯化钙或明矾， 可减少涂层粉 化现象。 化现象。 石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成， 石灰砂浆是将石灰膏 、砂加水拌制而成 ，按其用 分为砌筑砂浆和抹面砂浆。 途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。
第一节
一、石灰的生产
石
灰
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CaO CaO为 CaO 主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：
CaCO3 → CaO + CO2
900o C
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。
2气硬性无机胶凝材料
§2-1 石 膏
1. 原料 生产石膏的原料主要是天然二水石膏（CaSO4·2H2O），还有天然无水石膏 (CaSO4）以及含CaSO4·2H2O或CaSO4·2H2O与CaSO4混合物的化工副产品。 天然二水石膏，又称软石膏或生石膏，是以二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)为主 天然二水石膏 要成分的矿石。纯净的石膏呈无色透明或白色，但天然石膏常因含有杂质而 呈灰色、褐色、黄色、红色、黑色等颜色。 天然无水石膏(CaSO4)又称天然硬石膏，质地较二水石膏硬，一般为白色， 天然无水石膏 若有杂质，则呈灰红等颜色。只可用于生产无熟料水泥。 含CaSO4·2H2O或CaSO4·2H2O与CaSO4混合物的化工副产品，也可用作生产 石膏胶凝材料的原料，常称之为化工石膏 化工石膏。如磷石膏，是生产磷酸和磷肥时 化工石膏 所得的废料；硼石膏是生产硼酸时所得到的废料；氟石膏是制造氟化氢时的 副产品等。
§2-1 石 膏
石膏的耐水性较差，为了改善其板材的耐水性能，可如前所述掺入水泥 、粒化高炉矿渣、石灰、粉煤灰或有机防水剂，也可同时在石膏板表面 采用耐水护面纸或防水高分子材料面层，它可用于厨房、卫生间等潮湿 的场合，扩大了其应用范围。 另外，通过调整石膏板的厚度、孔眼大小、孔距、空气层厚度，可制成 适应不同频率的吸声板。在石膏板表面贴上不同的贴面，如木纹纸、铝 箔等，可起到一定的装饰等作用。 石膏板具有长期徐变的性质，在潮湿的环境中更严重，所以不宜用于承 重结构。 目前我国生产的石膏板类型主要有纸面石膏板、空心石膏板、纤维石膏 板和装饰石膏板。主要用作室内墙体、墙面装饰和吊顶等。 3）装饰制品 ） 建筑石膏配以纤维增强材料、胶粘剂等还可制成石膏角线、线板、角花 、灯圈、罗马柱、雕塑等艺术装饰石膏制品。
§2-2 石 灰
建筑材料课件第02章--气硬性胶凝材料
第 16页
2.1.4 石灰的应用
品种名称 生石灰 石灰膏
生石灰粉 (磨细生石灰粉)
消石灰粉
适用范围
配制石灰膏；磨细成生石灰粉
用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆 稀释成石灰乳(石灰水)涂料，用于内墙和平顶刷白
用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆
配制无熟料水泥(石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰 火山灰水泥等) 制作硅酸盐制品(如灰砂砖等) 制作碳化制品(如碳化石灰空心板) 用于石灰土(灰土)和三合土
应注意防潮和防碳化
生石灰应贮存在干燥的环境中，要注意防雨防潮， 并不宜久存。最好运到工地（或熟化工厂）后立 即熟化成石灰浆，将储存期变为陈伏期。
消石灰贮存时应包装密封，以隔绝空气，防止碳 化；对石灰膏，应在其上层始终保留2cm以上的水 层，以防止其碳化而失效。
注意安全
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。
水硬性胶凝材料：不仅能在空气中硬化，而且能更好 地在水中硬化，并保持和发展其强度，如各种水泥。
第 2页
2.1石灰
2.1.1 石灰的生产及分类 石灰的来源之一是某些工业副产品。如：
CaC2＋2H2O＝C2H2↑＋Ca（OH）2 生产石灰的原料为石灰石、白云质石灰石或其他含
碳酸钙为主的天然原料。
品种名称
钙质消石灰粉 镁质消石灰粉 白云石消石灰粉
氧化镁含量/％
≤4
4≤MgO<24
24≤MgO<30
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建筑消石灰粉的技术指标
钙质生石灰粉
镁质生石灰粉
白云石消石灰粉
项
目
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
第2章 气硬性胶凝材料
第2章 气硬性胶凝材料胶凝材料指能在物理、化学作用下，从具有流动性的浆体转变成坚固的石状体，并能将砂、石子等散粒材料或砖、板等块片状材料粘结为一个整体的材料。
胶凝材料按化学成分分为两大类：有机胶凝材料和无机（矿物）胶凝材料。
无机胶凝材料则按照硬化条件分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。
气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且可以更好地在水中硬化，保持并发展其强度。
2.1 石灰 2.1.1 石灰的生产生产石灰的原料主要是石灰石，石灰石的主要成分是碳酸钙（CaCO 3），其次是碳酸镁（MgCO 3）和少量粘土杂质。
将石灰石置于窑内高温下煅烧，碳酸钙和碳酸镁受热分解，分解出二氧化碳（CO 2）气体后，得到以氧化钙（CaO ）为主要成分的呈白色或灰白色的块状成品即为生石灰，又称块灰。
32900CaCO CaO CO +↑−−−→℃32700MgCO MgO CO +↑−−−→℃欠火石灰的产浆量低，质量较差，降低了石灰的利用率。
过火石灰颗粒往往会在正火石灰硬化后才吸湿消解而发生体积膨胀，这使已硬化的灰浆表面会产生膨胀而引起崩裂或隆起，直接影响工程质量。
2.1.2 石灰的熟化（消解）与陈伏“熟化”（又称石灰的“消解”）通常是将生石灰加水，反应生成消石灰（氢氧化钙）的过程，反应式如下。
22CaO H O Ca OH 64.9kJ/mol ++−−→（） 为了消除熟石灰中过火石灰颗粒的危害，石灰浆应在储灰坑中静置2周以上再使用，此过程称为“陈伏” 2.1.3 石灰的硬化石灰浆体的硬化包括两个同时进行的过程：干燥结晶和碳化作用。
（1）干燥结晶 （2）碳化作用碳化作用是指氢氧化钙与空气中的二氧化碳在有水的条件下生成碳酸钙晶体的过程，反应式如下：22232Ca OH CO H O CaCO 1H O n n ++++−−→（）（） 2.1.4 石灰的技术指标石灰的各项指标要求如表2.1——2.3所示 2.1.5 石灰的性质（1）良好的保水性、可塑性 （2）凝结硬化慢、强度低 （3）耐水性差 （4）体积收缩大 2.1.6 石灰的应用（1）石灰乳涂料和石灰砂浆 （2）灰土和三合土 （3）硅酸盐制品（4）碳化石灰板 （5）无熟料水泥 2.1.7 石灰的运输和储存生石灰块及生石灰粉在运输时要采取防水措施，不能与易燃、易爆及液体物品同时装运。
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有机胶凝材料（树脂、沥青等） 胶凝材料 无机胶凝材料
二者有何区别
水硬性胶凝材料（水泥）
气硬性胶凝材料（石灰、石膏） 本章的重点
气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别 气硬性胶凝材料只能 在空气中 凝结硬化。 水硬性胶凝材料不仅可以在 空气中 凝结 硬化，还可以在水度不高 1.速度慢，强度不高 2.体积收缩 2.体积收缩
四、石灰的技术要求
有效成分含量 未消化残渣含量 生石灰的技术要求 欠火程度 产浆量
有效成分含量 游离水含量 熟石灰粉的技术要求 体积安定性 细度
五、常用建筑石灰的品种
生石灰块 磨细生石灰粉 消石灰粉 石灰膏 石灰乳
本章教学目标
掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、
石膏技术要求、性质 熟悉：石灰的、石膏的的熟化、硬化和应用
了解：石灰的生产、石灰的品种
定义与分类
胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后， 能够由浆体变成固体，并在变化过程中把 一些散粒材料或块状材料胶结成具有一定 强度的整体。
定义与分类
将在第三章 进行讲解
三、石灰的硬化 1.干燥结晶 2.碳化
Ca（OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+（n+1）H2O
结晶和碳化两个过程同时进行，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。 原因 空气中CO2含量稀薄，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， 阻止了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。
四、建筑石膏的应用
纸面石膏板 装饰石膏板 吸声用穿孔石膏板 石膏艺术制品
四、建筑石膏的应用
纸面石膏板
四、建筑石膏的应用
纸面石膏板
四、建筑石膏的应用
装饰石膏板
四、建筑石膏的应用
装饰石膏板
四、建筑石膏的应用
装饰石膏板
四、建筑石膏的应用
吸声用穿孔石膏板
四、建筑石膏的应用
吸声用穿孔石膏板
四、建筑石膏的应用
如何解决它 的危害？
二、生石灰的熟化
CaO + H 2O → Ca(OH)2 + 64.8KJ
生石灰+水
欠火石灰不熟化
熟石灰
水化过程中体积增 大1-2.5倍，迅速放 出大量热.因此未完全 熟化的石灰不得用于拌制砂浆， 防止抹灰后爆灰起鼓
石灰砂浆
石灰膏
工程上使用的石灰大都是熟石灰
熟石灰粉
熟化为石灰膏：
五、常用建筑石灰的品种
多用来拌制灰 土和三合土
熟石灰粉
石灰岩 粉刷墙壁
煅烧
生石灰块 加过量水 进行陈伏
磨细
生石灰粉 使用时可以 不进行陈伏 用来拌制砌筑砂 浆或抹面砂浆
加水稀释 石灰乳 石灰膏
各类石灰的用途
品种名称 生石灰 石灰膏 适 配制石灰膏； 配制石灰膏； 磨细成生石灰粉 用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆 稀释成石灰乳(石灰水)涂料， 稀释成石灰乳(石灰水)涂料， 用于内墙和平顶刷白 用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆 生石灰粉 磨细生石灰粉) (磨细生石灰粉) 配制无熟料水泥(石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等) 配制无熟料水泥(石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等) 制作硅酸盐制品(如灰砂砖等) 制作硅酸盐制品(如灰砂砖等) 用于石灰土(灰土) 用于石灰土(灰土) 和三合土 消石灰粉 制作硅酸盐制品 用于石灰土(石灰+ 粘土)和三合土 用于石灰土( 石灰+ 粘土) 用 范 围
将石灰放入水中注意 水是石灰的2.5～3倍
池中透明液体为氢氧 化钙饱和溶液，下部 沉淀即为熟石灰
生石灰要在水中放置两周以上，此过程即为“陈伏”。 在这段时间里生石灰会完全和水反应，不会因含有 过火石灰造成熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象。 欠火石灰多要过筛，滤掉渣滓，欠火石灰产浆量少
熟化为熟石灰粉： 将生石灰块淋水，使石灰充分熟化，又 不会过湿成团，（加水量是生石灰质量的 70%，）此时得到的产品就是熟石灰粉。
二、建筑石膏的凝结与硬化
1.石膏的水化 1.石膏的水化
1 1 CaSO 4 ⋅ H 2 O + 1 H 2 O → CaSO 4 ⋅ 2 H 2 O 2 2
2.石膏的凝结硬化 2.石膏的凝结硬化 干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行
三、建筑石膏的特性
凝结硬化快
硬化后体积微膨胀性 硬化后孔隙率大，因此其强度较低、表 观密度小、吸声性较强、吸湿性较强。 耐水性与抗冻性较差 防火性好但耐火性差
选择题 1．石灰膏在储灰坑中陈伏的主要目的是________。 ．石灰膏在储灰坑中陈伏的主要目的是________。 A、充分熟化 B、 增加产浆量 C、 减少收缩 D、降低发热量 2．浆体在凝结硬化过程中，其体积发生微小膨胀的是 ________作用。 ________作用。 A、石灰 B、 石膏 C、 普通水泥 D、黏土 3．石灰是在________中硬化的。 ．石灰是在________中硬化的。 A、干燥空气 B、 水蒸气 C、 水 D、与空 气隔绝的环境
答案
判断题 1×2×3×4√5√6×7×8× 选择题 1A 2B 3A
石膏艺术制品
四、建筑石膏的应用
石膏艺术制品
第二章复习题
判断题 1．石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用 2、过火石灰用于建筑结构物中，使用时缺乏粘结力，但危害不大。 3、气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，而水硬性胶凝材料只能在 水中硬化 4、在空气中贮存过久的生石灰，不应照常使用。 5、生石灰中的二氧化碳含量越高，表示未分解完全的碳酸盐含 量越高，则（CaO＋MgO）含量相对降低，影响石灰的胶结性 量越高，则（CaO＋MgO）含量相对降低，影响石灰的胶结性 能。 6.石膏具有良好的防火性，故可用于高温环境 6.石膏具有良好的防火性，故可用于高温环境 7.建筑石膏的吸湿性很强，故可用于潮湿环境 7.建筑石膏的吸湿性很强，故可用于潮湿环境 8.生石灰中氧化钙的含量 大于5%时，称为钙质石灰，小于5%时 8.生石灰中氧化钙的含量 大于5%时，称为钙质石灰，小于5%时 称为镁质石灰，
一、石灰的生产
温度过低时 欠火石灰 煅烧石灰石 或白垩,内 含CaCO3 温度在900℃左右时 温度在900℃左右时 温度过高时
CaO+CO2 ↑ 正火石灰 碳酸钙没有完全 分解，降低了生 石灰的产量
过火石灰
因煅烧温度过高使粘土杂质 融化并包裹石灰，从而延缓 石灰的熟化，导致已硬化的 砂浆产生鼓泡、崩裂等现象
六、石灰的特性和应用
1.石灰的特性 可塑性好和保水性好 吸湿性好 凝结硬化慢
Ca(OH)2粒子表 面可以吸附水膜 生石灰可以用来 做干燥剂
石灰硬化收缩产生的裂缝
强度低 体积收缩大 耐水性差
石灰砂浆墙面因受潮而脱落
2.石灰的应用
配制石灰砂浆、石灰乳 配制石灰土、三合土 生产碳化石灰板 加固含水的软土地基
三合土用作铺筑步道砖的垫层
灰 土 桩
三 合 土 桩
第二节 建筑石膏
一、石膏的生产
α型半水石膏
1.建筑石膏
CaSO
4
⋅ 2 H 2 O 107 ° ~ 170 ° → CaSO
4
⋅
1 1 H 2O + 1 H 2O 2 2
2.高强石膏
125 0 C ， 0.13MPa
β型半水石膏
1 1 CaSO4 ⋅ 2 H 2O CaSO4 ⋅ H 2O + 1 H 2O → 2 2