2.第二章 气硬性无机胶凝材料

消石灰粉和粘土按一定比例拌和制成灰土，再 加砂（或炉渣、石粉等）三合土，用于道路工程的 垫层。
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2. 石灰的贮存 磨细的生石灰粉应贮存于干燥仓库内，采取严格防 水措施。 块状生石灰放臵太久，会吸收空气中的水分而自动 熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原 为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但 要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后立即 熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。 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。
Ca(OH )2 nH2O Ca(OH )2 nH2O
晶化
石灰浆的碳化（碳化作用） 氢氧化钙与潮湿空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙结晶体， 从而使石灰浆硬化。
Ca(OH)2 CO2 nH2O 碳化 CaCO3 (n 1)H2O
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•
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。
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三、建筑石膏的技术要求和特性
1. 技术要求：建筑石膏按细度、强度和凝结时间分为三级 （按2h抗折强度将建筑石膏分为3.0、2.0、1.6三级）。 2. 特性 ： 凝结硬化快：加水后6min初凝，30min完全凝结， 干燥下7天左右硬化 硬化体积微膨胀：石膏硬化过程中产生 0.05%~0.15%的膨胀 孔隙率高：吸声性、吸湿性较强（调温调湿） 强度低：早期强度发展快，但后期强度并不高 防火性能良好 耐水性较差：石膏及制品只能在干燥环境中使用
原因
由于空气中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向 外蒸发，影响硬化过程的进行。
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【应用案例2】
某单位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 规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析 上述现象产生的原因。
将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化 成石灰膏。 为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成 的石灰浆后应在储灰坑中放臵两周以上，这一过 程称为石灰的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层 水分，与空气隔绝，以免碳化。
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严格控制加水量和加水速度
不同品质的石灰熟化速度不同
• 活泼性大的石灰：加水要快，水量充足，并加速 搅拌散热，否则已消化的石灰颗粒包围于未消化 颗粒周围，使内部石灰不易消化，称为“过烧” 现象；
目的：使生石灰具有粘性和塑性。
特点：①放热
②膨胀（1～2.5倍）
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熟化方法
根据石灰熟化时加水量的不同，熟化方式分为 两种： （1）熟化为熟石灰粉 将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化， 又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。
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（2）熟化为石灰膏：
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3. 硬化时体积收缩大
石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显 著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单 独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约 石灰。
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4. 耐水性差
氢氧化钙易溶于水，如果长期受潮或被水浸泡， 会使已硬化的石灰溃散。若石灰浆体在完全硬化之前 就处于潮湿的环境中，石灰中的水分不能蒸发出去， 其硬化就会被阻止，所以石灰不宜在潮湿的环境中应 用。
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块状石灰石 消石灰粉
生石灰粉 石灰浆
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二、石灰的水化（熟化或消解）和硬化
1. 石灰的水化
烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“水 化”成为“消石灰”，这一过程亦称“熟化”或 “消解”，故消石灰亦称“熟石灰” 。
CaO H 2O Ca(OH )2 64.9KJ / mol
第二章 气硬性无机胶凝材料
主讲：卢春燕
学习任务
一 掌握：石膏与石灰的生产、水化和硬化、技术性质与 应用。 二 熟悉：胶凝材料的定义和分类。
三 了解：水玻璃和菱苦土的应用。
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本章主要内容
第一节 第二节
石膏 石灰
第三节
水玻璃
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胶凝材料：能通过自身的物理、化学作用，从浆体 变成坚硬的固体，并能将散粒状或块状材料粘结成 为一个整体的材料。
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建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而 不适用于室外使用？
解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及 其制品具有以下的优良性质：
（1）建筑石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性，加 入颜料后，可具有各种色彩。 （2）建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱 角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好。
有机胶凝材料 胶 凝 材 料 无机胶凝材料
如沥青、树脂等 气硬性胶凝材料
如石膏、石灰、 水玻璃、菱苦土
水硬性胶凝材料
各种水泥
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气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空 气中保持并发展其强度。 水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地
在水中硬化，保持并发展其强度。
石灰
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解：引发的原因很多，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。 墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，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。
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水泥
第一节
石膏
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石膏雕像
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一、石膏的生产
（1）主要原料：
C 天然二水石膏（ aSO .2H 2O)，即软石膏； 4 天然石膏 C 4 天然无水石膏（ aSO )，即硬石膏；
（2）主要成分：
建筑石膏是指由天然二水石膏（CaSO4.2H2O)
生石灰
CaCO3 CaO CO2
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900 C
石灰按氧化镁（MgO)含量分类：
钙质生石灰： 氧化镁（MgO)含量≤5%; 镁质生石灰： 氧化镁（MgO)含量>5%;
钙质石灰和镁质石灰中氧化镁含量(%)界限
石灰种类 钙质石灰 镁质石灰 生石灰 ≤5 >5 生石灰粉 ≤5 >5 消石灰粉 <4 ≥4
经过加工而成的半水石膏（ CaSO4. 2 H2O）故又称熟石 膏。
煅烧、干燥
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1
天然二水石膏在加热过程中，随着加热温度和加热方式 的不同，可以得到不同性质的石膏产品。 天 107~1700 干燥 然 二 水 1250C，0.13MPa，蒸汽 石 膏
性 半 水 石 膏
（建筑石膏）
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四、建筑石膏的应用
粉刷石膏：室内抹灰和粉刷
石膏砂浆：室内抹灰和粉刷 石膏板 艺术装饰石膏制品
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纸面石膏板
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石膏板吊顶
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石膏板浮雕
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吸音穿孔石膏板
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室内抹灰和粉刷
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三、石灰的性质
1. 保水性、可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细的 呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面能吸附一层较厚的 水膜，因而保水性好，水分不易秘出，颗粒间摩擦力 减小，故可塑性也好。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可 使可塑性显著提高。
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2. 硬化慢、强度低 从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二 氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成 紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水 分的蒸发，因此，石灰是硬化缓慢的材料，硬化后的 强度也不高。如1：3石灰砂浆28天抗压强度仅为0.20.5MPa。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基础。
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建筑石膏及其制品不适用于室外使用，主要是因为：
在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等外界 作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、
抗冻性差, 所以不适用于室外使用。
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【应用案例1】 把石膏粉拌水成为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接 粘贴，石膏装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。 解：其原因有两个方面，可采取相应措施解决。 （1）建筑石膏拌水后一般于6分钟至半小时左右即可完全凝结， 最后粘贴石膏装饰条用的石膏浆已初凝，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，以利于粘贴；或者在粘结的石膏浆中掺入部分 粘结性强的粘结剂。
（3）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。
（4）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出 21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，
具有一定的防火性。
（5）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温 度和湿度，改变室内的气候。
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灰砂砖和硅酸盐制品 石灰粉与天然砂或硅质材料为原料，加水搅拌， 经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强 度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅质 材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强 度。如蒸压灰砂砖、硅酸盐砌块、硅酸盐混凝土制 品等。