cailiao气硬性胶凝材料资料

2.2.1 石膏的制备
• 原材料：
天然二水石膏CaSO4.2H2O（生石膏） 天然无水石膏CaSO4－仅用于生产无水石膏水泥 化工石膏－磷石膏、氟石膏（化工副产品）
• 工艺：
原材料－不同温度、压力煅烧－磨细 －成品
Construction Materials
石膏制备工艺示意图
CaSO4.2H2O
2.4.3、 菱苦土的应用
• 菱苦土木屑板、木丝板、刨花板
配比：木屑＋颜料＋填料＋菱苦土
• 菱苦土地面：
防爆、防静电、不起尘－军工、纺织、电子 车间
• 菱苦土制品：门窗、楼梯扶手、包装箱
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• 例3-1 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。
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防水石膏板
• 该板是在石膏芯材里加入一定量的防水剂，或在
表面覆盖铝箔、牛皮纸等使石膏本身具有一定的 防水性能。
• 这种石板在根据美国ASTM标准作防水试验时，
其吸水率为5％，即能够用于湿度较大的区域， 如卫生间、沐浴室和厨房等
• 这是一种比较好的具有更广泛用途的板材。但此
胶凝材料
• 定义－是指在一定的条件下，经过一系列的物
理化学作用后，能将散粒状（如砂、石子）或块
状（砖、砌块）材料粘结成为具有一定强度的整 体的材料。
• 分类：
气硬性－石膏、石灰
无机胶凝材料 菱苦土、水玻璃
水硬性－各种水泥
有机胶凝材料－沥青、树脂、橡胶
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2.1 石 灰
注意：不能长期浸水、不耐碱
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2.4 镁质胶凝材料
2.4.1、制备：菱苦土MgCO3
• 反应式：
MgCO3 600~650℃ MgO CO2
• 状态:白色或浅黄色粉末，密度3.1~3.4g/cm3
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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Con。stru从ction而出
现上述现象。
Materials
• 例3-3 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在凝结硬化后具有以下的 优良性质： （1） 石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地
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。
解
石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂
纹，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
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石灰的硬化
• 硬化：塑性体－固体，产生胶结力 • 机理：
干燥硬化－砌体吸水、空气蒸发 结晶硬化－Ca(OH)2晶体的析出 碳化硬化－碳化生成CaCO3
Ca(OH )2 CO2 nH2O CaCO3 (n 1)H2O
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石膏浮雕壁画
• 石膏浮雕壁画有两种加工方法，一种是做石膏板，
在板上放刀雕刻；而另一种方法是用泥做形，然 后翻制成品。一般大型石膏壁画都是采用后者。
• 石膏板浮雕：此种方法与木浮雕相同，只是材料
上的不同，石膏板更容易制作，又不会出现开裂 与木纹纤维方向的问题，所以是一种性能较好的 浮雕材料。
2 气硬性胶凝材料
内容提要：
本章介绍建筑工程中常用的石膏、石灰、菱 苦土和水玻璃四种无机胶凝材料的原料、生产、 硬化原理、技术性质及其在工程中的应用。其中 石膏、石灰、水玻璃的技术性质、影响因素、工 程应用是学习的重点。
胶凝材料－cementing material
Construction Materials
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2.3 水玻璃
Water Glass
• 俗称泡花碱－石英砂＋苛性钠（Na2CO3） • 品种:
硅酸钠水玻璃（Na2O.nSiO2） 硅酸钾水玻璃（ K2O.nSiO2 ） 硅酸锂水玻璃（ Li2O.nSiO2 ）
• 通式：R2O.nSiO2 • n-水玻璃模数
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石膏顶棚
Construction Materials
石膏顶棚
Construction Materials
石膏隔墙
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防火纸面石膏板
• 是指这种板材在发生着火时，在一定长的
时间内保持结构完整（在建筑结里），从 而起到阻隔火焰蔓延的作用。该板在生产 过程中加入玻璃纤维和其它添加剂，能够 有效地在遇火时起到增强板材完整性的作 用。
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2.3.1水玻璃的硬化
• 碳化硬化－水玻璃吸水空气中的二氧化碳，形成无定形 的硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化。
Na2O.nSiO2 CO2 mH 2O Na2CO3 nSiO2.mH 2O
• 晶体（SiO2）－胶体(nSiO2.mH2O)－晶
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2.2 石 膏
• 古老的胶凝材料； • 具有质轻、强度较高、绝热、防火、质地
细腻美观－优良的装饰材料；
• 易于加工、成品多样－各类石膏线； • 资源丰富、分布广、储量大； • 理想的高效节能材料－重点发展的新型材
料。
Construction Materials
优等 一等 合格
品
品
品
85 80 75
镁质生石灰粉
优等 品
一等 品
合 格 品
80 75 70
CO2<%
7
9 11 8 10 12
细度<% （0.9mm） 0.2 0.5 1.5 0.2 0.5 1.5
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2.1.3 石灰的技术性质
1. 可塑性好－混合砂浆
2. 硬化慢、强度低－主要为失水硬化
2.1.1、石灰的制备
• 原料：石灰岩（CaCO3）
• 反应式：
生石灰
CaCO3 900℃CaO CO2 MgO3 600℃ MgO CO2
过火石灰 欠火石灰
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生石灰的熟化
• 反应式：
CaO H2O Ca(OH )2 64.9kJ
石灰的品种
• 依据石灰中氧化镁的含量：
钙质石灰 MgO%≤5% 镁质石灰 MgO%>5%
• 依据成品加工方法：
块状生石灰 消石灰粉 石灰膏 石灰乳 磨细生石灰粉
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2.1.2建筑生石灰粉的技术指标
(JC/T480-92)
项目
CaO+MgO >%
钙质生石灰粉
C=2.05g/L
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硬化机理
分的蒸发和晶体的生成－浆体变稠
失去塑性－石膏凝结；
• 晶体连生、搭接，形成结晶结构网－逐渐
产生强度。
溶解－析晶－晶体结构网－强度
• 水－结晶水、蒸发
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细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具 有各种色彩。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； （2） 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，
2.2.2 建筑石膏的等级与技术性质
等级（GB9776-88) 按强度、细度、凝结时间分：
技术指标
强度 (MPa)
抗折强度≥ 抗压强度≥
细 度 筛余（％）≤
凝结时间 初凝时间≥ （min）
终凝时间≤
优等品 一等品 合格品
2.5
2.1
1.8
4.9
3.9
2.9
5.0
10.0 15.0
6
30
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3. 耐水性差－不宜用于潮湿、水侵环境
4. 收缩大、抗折强度低－加砂、丝麻、纸筋
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2.1.4 石灰用途
• 拌制灰土或三合土 • 配制水泥石灰砂浆、石灰砂浆 • 石灰膏罩白 • 制作碳化石灰板 • 制造加气混凝土砌块、粉煤灰砌块等 • 配制无熟料水泥：矿渣＋石灰－磨细 • 见P13表2.5
2.2.4 建筑石膏的用途
• 石膏砂浆及粉刷石膏－高级室内抹灰； • 制备各种石膏板； • 各类装饰石膏线、花型； • 无水石膏水泥； • 水泥缓凝剂； • 涂料的填充料 • 陶瓷模具材料、外科医疗固定材料 • 制作雕塑艺术品等。
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石膏板
• 石膏板有——纸面石膏板
• 依加水的多少，消化后的状态有：
块状生石灰－ 消石灰粉 石灰膏 石灰浆
• 生石灰粉－直接粉磨
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石灰的陈伏
• 定义－石灰膏在储灰池中隔离空气下保存
“两周”以上的工艺过程。
• 目的－消除过火石灰的危害 • 过火石灰－过烧、表面形成一层釉质，熟
化极慢，当这种未充分熟化的石灰抹灰后， 会吸收空气中的水分继续熟化，体积膨胀， 最终造成墙面的隆起、开裂。
体(nSiO2)
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2.3.2 水玻璃的应用
• 涂刷或浸渍材料－外墙的抗风化剂 • 加固基础－化学加固法（水玻璃＋氯化钙）
亦称硅化加固法（consolidation by silication）
• 配防水砂浆－堵漏、补裂缝 • 配耐酸砂浆－耐酸工程 • 配耐热砂浆－高炉基础
CaSO4 Ⅰ －高温 煅 烧 石 膏
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各类石膏的特点
• 建筑石膏——熟石膏，晶体较细，需水量较大
（80～100％） ，因而强度较低。
• 高强石膏——晶粒粗大，需水量小（35～45
％），强度高。高级室内抹灰、石膏线、石膏板 等
• 可溶性石膏——需水量大，凝结很快，强度低，
2.4.2、菱苦土的硬化
• 不用水调制，因：
MgO+H2O=Mg(OH)2 产物结构疏松、强度低
• 采用MgCl2.6H2O水溶液调制：
xMgO yMgCl2.zH 2O xMgO.yMgCl2.zH 2O 产物 xMgO.yMgCl2.zH2O复盐
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2.2.3建筑石膏的技术性质
1. 表观密度小、抗折强度低－加筋、覆面； 2. 凝结硬化快－6～30min；加缓凝剂 3. 孔隙率大、导热率小、质轻、吸声性好； 4. 体积微膨胀－制品密实、表面光滑细腻； 5. 防火性好－高温－结晶水脱出； 6. 吸湿性强、耐水性差－防水剂、铝箔覆面改性。
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板不可直接长时间进水浸泡。
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石膏浮雕装饰制品
• 石膏浮雕装饰制品是以石膏为基料和玻璃纤维及
添加剂加工制成各种平板、小方板、墙身板、饰 线、灯圈、浮雕、花角、圆柱、方柱与数百种装 饰件，用于室内装饰。
• 特点: 加工性能好，能钉、锯、刨，可修补。完
整性好，不变形，不开裂，无缝隙。 耐久性强， 防蛀不腐，防火防潮，质轻吸音，容易安装。
不宜直接使用。
• 不溶性硬石膏——难溶于水，生产无水石膏水
泥。
• 高温煅烧石膏——常温不存在。
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二、建筑石膏的凝结硬化
• 凝结硬化过程：
流体－塑性体－固体
• 反应式：
1
1
CaSO4. 2 H2O 1 2 H2O CaSO4.2H2O
C=8.16g/L
无纸石膏板（即纤维石膏板） 石膏空心条板
• 纸面石膏板－ 普通（防火）石膏板
高级防火石膏板 防水石膏板等
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建筑石膏板的特点：
• 石膏板具有质轻、强度高、防火、防蛀、
隔热、吸声、加工性能好（可刨），尺 寸稳定、施工效率高等特点。
以龙骨（轻钢龙骨、木龙骨）为骨架， 形成的各种形式的非承重墙体和承重墙 体的饰面层，具有装饰新颖，增加使用 面积，改善建筑物功能，提高抗震性能 等优点。
二水石膏
107～170℃
加热、脱水
125℃
0.13MPa蒸压锅
170～360℃
加热、脱水
400～750℃
800℃
CaSO4.1/2H2O(β 型 半水 石 膏)－建 筑 石 膏
CaSO4.1/2H2O(α 型 半水 石 膏)－高强 石 膏
CaSO4 Ⅲ－可 溶 性 硬 石 膏
CaSO4 Ⅱ－不溶 性 硬 石 膏