第03章 气硬性胶凝材料
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第3章 气硬性胶凝材料(图片很丰富,可以采用)
（9）绿色环保：纸面石膏板采用天然石膏及纸面作为原材料，决 不含对人体有害的石棉（绝大多数的硅酸钙类板材及水泥纤维板均 采用石棉作为板材的增强材料）。
（10）节省空间：采用纸面石膏板作墙体，墙体厚度最小可达74mm， 且可保证墙体的隔音、防火性能。
破碎、加热和磨细
（3）化学反应式：
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。
二
107~1700
水
煅烧
石
膏 1250C，0.13MPa
蒸压锅蒸炼
性半水石膏
（建筑石膏）
性 半 水 石 膏
(高强石膏）
建筑石膏的技术性质和特性
（1）技术性质： 1) 颜色为白色； 2) 密度：2.6~2.75g/cm3; 3) 孔隙率大：50%~60%； （2）石膏产品的标记：
❖在美国，目前80%的住宅使用 石膏板作为内墙和吊顶；
建筑石膏生产
（1）主要原料： 天然石膏 天然天二然水无石水膏石（膏C（aSCOa4S.O2H4 )， 2O即)，硬即石软膏石；膏；
（2）主要成分： 建筑石膏是指由二水石膏（CaSO4.2H2O)
经过加工而成的半水石膏（ CaSO4. H2O）故又称熟石膏。
石灰的应用
*配置石灰乳涂料 稀释陈伏好的石灰膏， 可涂刷内外墙及顶棚 *配置水泥石灰混合砂浆 石灰膏+水泥砂浆 *配置灰土 熟石灰+黏土 *配置三合土 熟石灰+黏土+砂、石或 炉渣
石灰的储运
• 干燥 • 不得与易燃、易爆物品同时装运 • 按产品分类 • 不宜久存，不超过一个月 • 不宜长期暴露在空气中
可使用。表面一层水，防止碳化。
工地上是使用陈伏、淋灰2种方式熟化的（根据加水量 的不同确定的）
（10）节省空间：采用纸面石膏板作墙体，墙体厚度最小可达74mm， 且可保证墙体的隔音、防火性能。
破碎、加热和磨细
（3）化学反应式：
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。
二
107~1700
水
煅烧
石
膏 1250C，0.13MPa
蒸压锅蒸炼
性半水石膏
（建筑石膏）
性 半 水 石 膏
(高强石膏）
建筑石膏的技术性质和特性
（1）技术性质： 1) 颜色为白色； 2) 密度：2.6~2.75g/cm3; 3) 孔隙率大：50%~60%； （2）石膏产品的标记：
❖在美国，目前80%的住宅使用 石膏板作为内墙和吊顶；
建筑石膏生产
（1）主要原料： 天然石膏 天然天二然水无石水膏石（膏C（aSCOa4S.O2H4 )， 2O即)，硬即石软膏石；膏；
（2）主要成分： 建筑石膏是指由二水石膏（CaSO4.2H2O)
经过加工而成的半水石膏（ CaSO4. H2O）故又称熟石膏。
石灰的应用
*配置石灰乳涂料 稀释陈伏好的石灰膏， 可涂刷内外墙及顶棚 *配置水泥石灰混合砂浆 石灰膏+水泥砂浆 *配置灰土 熟石灰+黏土 *配置三合土 熟石灰+黏土+砂、石或 炉渣
石灰的储运
• 干燥 • 不得与易燃、易爆物品同时装运 • 按产品分类 • 不宜久存，不超过一个月 • 不宜长期暴露在空气中
可使用。表面一层水，防止碳化。
工地上是使用陈伏、淋灰2种方式熟化的（根据加水量 的不同确定的）
3第三章 气硬性胶凝材料
熟石灰在使用前必须陈伏14d以上，以防止过 火石灰对建筑物产生的危害。
问题
1. 过火石灰有什么危害？应如何消除？
答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹， 水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生 体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈 伏期，或过滤掉。
2.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何 避免？
第3章 气硬性胶凝材料
胶凝材料的定义和分类
胶凝材料的定义
经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，
将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个具有一定强度
整体的材料。
石灰、
胶凝材料的分类
石膏、 水玻璃
胶凝材料
无机胶凝材料 有机胶凝材料
气硬性胶凝材料
如水
水硬性胶凝材料 泥
如沥青、聚合物等
无机胶凝材料
气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中
熟石灰
MgO + H2O == Mg（OH）2 CaO + H2O == Ca（OH）2 + 65KJ
熟化的方式:
淋 灰——生石灰粉（消石灰粉） 化 灰Байду номын сангаас— 熟石灰膏
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
熟化过程的特点 熟化速度快，放出大量的热；体积膨胀1.5～ 3.5倍；又是可逆的
熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏14d以上——防 止过火石灰的危害； 在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳 化。
在不同的煅烧温度下，得到的产 品是不同的。具体过程如下所示：
二水石膏
CaSO4·2H2O
107～170℃ 加热、脱水
CaSO4·0.5H2O β型
问题
1. 过火石灰有什么危害？应如何消除？
答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹， 水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生 体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈 伏期，或过滤掉。
2.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何 避免？
第3章 气硬性胶凝材料
胶凝材料的定义和分类
胶凝材料的定义
经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，
将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个具有一定强度
整体的材料。
石灰、
胶凝材料的分类
石膏、 水玻璃
胶凝材料
无机胶凝材料 有机胶凝材料
气硬性胶凝材料
如水
水硬性胶凝材料 泥
如沥青、聚合物等
无机胶凝材料
气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中
熟石灰
MgO + H2O == Mg（OH）2 CaO + H2O == Ca（OH）2 + 65KJ
熟化的方式:
淋 灰——生石灰粉（消石灰粉） 化 灰Байду номын сангаас— 熟石灰膏
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
熟化过程的特点 熟化速度快，放出大量的热；体积膨胀1.5～ 3.5倍；又是可逆的
熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏14d以上——防 止过火石灰的危害； 在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳 化。
在不同的煅烧温度下，得到的产 品是不同的。具体过程如下所示：
二水石膏
CaSO4·2H2O
107～170℃ 加热、脱水
CaSO4·0.5H2O β型
第3章-气硬性胶凝材料n+1
五、石灰产品及应用
(一) 石灰产品
生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末， ● 生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末，主要成分 为 CaO。 。 消石灰粉：将生石灰用适量水(理论上为 理论上为生石灰量 ● 消石灰粉：将生石灰用适量水 理论上为生石灰量 的 1/3，实际约为 ％)经消化和干燥而 ，实际约为70 经消化和干燥而 成的粉末，主要成分为Ca(OH)2，亦称 成的粉末，主要成分为 熟石灰粉。 熟石灰粉。 石灰膏： ● 石灰膏： 将块状生石灰用过量水（ 将块状生石灰用过量水（约为生石灰量 的 2.5～3倍）消化，或将消石灰粉和水 ～ 倍 消化， 拌和， 达一定稠度的膏状物， 拌和，所得 达一定稠度的膏状物，主要 成分为Ca(OH)2和水 成分为
（四）建筑石膏的应用
面层粉刷石膏 粉刷石膏 石膏的主 要应用 石膏制品 底层粉刷石膏 保温层粉刷石膏 石膏切块 纸面石膏板 纤维石膏板 空心石膏条板 艺术装饰石膏制品
3.1 石 灰
〔一种古老的建筑材料〕 一种古老的建筑材料〕
一、石灰的生产
石灰原料与煅烧
生产石灰的原料有石灰石、白云石、 生产石灰的原料有石灰石、白云石、白垩 石灰石 或其它含CaCO3 为主的天然原料，经煅烧后得 为主的天然原料， 或其它含 到块状产品，称为生石灰。主要成分CaO 到块状产品，称为生石灰。主要成分
(二) 欠火石灰和过火石灰的熟化
欠火石灰： ● 欠火石灰：欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬 不能熟化，形成渣子。 块，不能熟化，形成渣子。 过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢， ● 过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢，当 用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀， 用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀， 起鼓包和开裂。 引气隆 起鼓包和开裂。 ﹗石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害，石灰浆 石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害， 消解坑里存放两星期以上（称为“ 需在 消解坑里存放两星期以上（称为“ 陈 ），使未熟化的石灰充分熟化 使未熟化的石灰充分熟化。 伏”），使未熟化的石灰充分熟化。陈伏期间 浆表面应覆盖一水，以免石灰浆碳化。 石灰 浆表面应覆盖一水，以免石灰浆碳化。
第三章 气硬性胶凝材料
（4）耐水性差：Ca(OH)2易溶于水。
5. 石灰的技术要求
建筑石灰分为钙质石灰、镁质石灰及白云石消石灰：
品种
生石灰 生石灰粉 消石灰粉
氧化镁含消石灰
≤5
＞5
-
≤5
＞5
-
＜4
4～＜24
24～＜30
石灰的技术指标
消石灰粉的技术指标
项目
(CaO+MgO)含 量(%)≥
熟石灰 消石灰
土窑
立窑
河北省唐山丰南石源冶金炉料公司2002年5月建成投产日产480吨的节能型石灰立窑
回转窑 武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑
竖窑 唐山三丰集团2003年10月建成投产4×140m3气烧石灰竖窑
煅烧良好的生石灰，质轻色匀，密度约 为3.2g/cm3,表观密度约为 800kg/m3～1000kg/m3。
课外延展
文化遗产修复保护的基本原则：“尽可能的使用原 来的材料和工艺技术” 。 保存至今的古代建筑等不可移动文物在建造过程中 大都使用了石灰基胶凝材料，历经千百年的风雨吹 蚀，仍然坚硬完整，充分验证了传统石灰基胶凝材 料的耐久性及良好的强度。 借助现代先进研究设备，可揭示石灰-桐油复合材 料微观结构。
欠火石灰 过火石灰
没有烧成 水化极慢、膨胀
筛除 陈伏
分类
(1) 生石灰。由石灰石煅烧成的白色或浅灰色疏松结构块 状物，主要成分为CaO。
(2) 生石灰粉。由块状生石灰磨细而成。 (3) 消石灰粉。将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉
末，主要成分为Ca(OH)2，亦称熟石灰。 (4) 石灰膏。将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的
82.56
湖南省平 江矿
32.27
46.13
5. 石灰的技术要求
建筑石灰分为钙质石灰、镁质石灰及白云石消石灰：
品种
生石灰 生石灰粉 消石灰粉
氧化镁含消石灰
≤5
＞5
-
≤5
＞5
-
＜4
4～＜24
24～＜30
石灰的技术指标
消石灰粉的技术指标
项目
(CaO+MgO)含 量(%)≥
熟石灰 消石灰
土窑
立窑
河北省唐山丰南石源冶金炉料公司2002年5月建成投产日产480吨的节能型石灰立窑
回转窑 武钢乌龙泉矿日产600吨回转窑
竖窑 唐山三丰集团2003年10月建成投产4×140m3气烧石灰竖窑
煅烧良好的生石灰，质轻色匀，密度约 为3.2g/cm3,表观密度约为 800kg/m3～1000kg/m3。
课外延展
文化遗产修复保护的基本原则：“尽可能的使用原 来的材料和工艺技术” 。 保存至今的古代建筑等不可移动文物在建造过程中 大都使用了石灰基胶凝材料，历经千百年的风雨吹 蚀，仍然坚硬完整，充分验证了传统石灰基胶凝材 料的耐久性及良好的强度。 借助现代先进研究设备，可揭示石灰-桐油复合材 料微观结构。
欠火石灰 过火石灰
没有烧成 水化极慢、膨胀
筛除 陈伏
分类
(1) 生石灰。由石灰石煅烧成的白色或浅灰色疏松结构块 状物，主要成分为CaO。
(2) 生石灰粉。由块状生石灰磨细而成。 (3) 消石灰粉。将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉
末，主要成分为Ca(OH)2，亦称熟石灰。 (4) 石灰膏。将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的
82.56
湖南省平 江矿
32.27
46.13
土木工程材料课件-第三章气硬性胶凝材料
以石灰和硅质材料(如粉煤灰、石英砂、 炉渣等)为原料，加水拌合，经成型，蒸养或 蒸压处理等工序而成的建筑材料，统称为硅 酸盐制品。如蒸压灰砂砖、粉煤灰砌块、硅 酸盐砌块等，主要用作墙体材料。生石灰的 水化产物Ca(OH)2能激发粉煤灰、炉渣等硅质 工业废渣的活性，起碱性激发作用，Ca(OH)2 能与废渣中的活性SiO2、Al2O3反应，生成有 胶凝性、耐水性的水化硅酸钙和水化铝酸钙， 这一原理在利用工业废渣来生产建筑材料时 广泛采用。
工程实例分析1：石灰砂浆层起拱
现象： 某住宅使用石灰厂处理的下脚石灰作
粉刷。数月后粉刷层多处向外拱起，还看 见一些裂缝，请分析原因。 分析讨论：
石灰厂处理的下脚石灰往往含有过烧 的CaO或较高的MgO，其水化速度慢于正常 石灰。这些过烧石的氧化钙或氧化镁在已 经水化硬化的石灰砂浆中慢慢水化，体积 膨胀，就会导致砂浆层起拱和开裂。
第二节 建筑石膏
• 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
进一步研究开发的课题
• 先进纤维石膏基复合材料 • 高强石膏及其制品 • 提高石膏及其制品的耐水性 • 外墙保温砂浆及其装饰 • 钢结构防火涂层
。
四、建筑石膏的应用
（1）制成石膏抹灰材料
（2）各种墙体材料如纸面石膏板、石膏空 心砌块、石膏空心条板
（3）各种装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕 塑制品。
使用时应注意问题：在运输及储存时应防止 受潮，一般储存三个月后强度降低30%左右
学会分析、思考和回答问题！
1. 石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，为什么？
工程实例分析1：石灰砂浆层起拱
现象： 某住宅使用石灰厂处理的下脚石灰作
粉刷。数月后粉刷层多处向外拱起，还看 见一些裂缝，请分析原因。 分析讨论：
石灰厂处理的下脚石灰往往含有过烧 的CaO或较高的MgO，其水化速度慢于正常 石灰。这些过烧石的氧化钙或氧化镁在已 经水化硬化的石灰砂浆中慢慢水化，体积 膨胀，就会导致砂浆层起拱和开裂。
第二节 建筑石膏
• 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
进一步研究开发的课题
• 先进纤维石膏基复合材料 • 高强石膏及其制品 • 提高石膏及其制品的耐水性 • 外墙保温砂浆及其装饰 • 钢结构防火涂层
。
四、建筑石膏的应用
（1）制成石膏抹灰材料
（2）各种墙体材料如纸面石膏板、石膏空 心砌块、石膏空心条板
（3）各种装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕 塑制品。
使用时应注意问题：在运输及储存时应防止 受潮，一般储存三个月后强度降低30%左右
学会分析、思考和回答问题！
1. 石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，为什么？
项目03气硬性胶凝材料
•分类
•钠水玻 •钾水玻
璃
璃
•生产方法
•干法
•湿法
项目03气硬性胶凝材料
任务3.3 水玻璃
3.3.2 水玻璃的性质
•水玻璃硬化后具有较高的粘结强度、抗拉、 抗压强度
•水玻璃硬化后形成SiO2空间网状骨架, 具 有很强的耐酸腐蚀性
•水玻璃硬化中析出的硅酸凝胶具有很强的 粘附性
•水玻璃还具有良好的耐热性能
项目03气硬性胶凝材料
习题
•四、多项选择题 •4. 建筑石膏依据( )等性质分为三个质量等级。 • A. 凝结时间 B. 细度 C. 抗折强度 D. 抗压强度 •5. 下列材料中属于胶凝材料的是( )。 • A. 水泥 B. 石灰 C. 石膏 D. 混凝土
项目03气硬性胶凝材料
习题
•五、问答题
•1．气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料的区别？ •2．石灰的熟化有什么特点？ •3．欠火石灰和过火石灰有何危害？ 如何消除？ •4．石灰、膏作为气硬性胶凝材料二者技术性质有何区别， 有什么共同点？ •5．石灰硬化后不耐水，为什么制成灰土、三合土可以用于 路基、地基等潮湿的部位？
项目03气硬性胶凝材料
任务3.2 石膏
3.2.2 建筑石膏的凝结硬化
•建筑石膏的凝结硬化主要是因为浆体内半水石膏溶解 后与水发生水化反应的结果。反应式如下
项目03气硬性胶凝材料
任务3.2 石膏
3.2.3 建筑石膏的技术标准
•建筑石膏按原材料种类分为3类：天然建筑石膏(N)、 脱硫建筑石膏(S)和磷建筑石膏(P)
• A. 水泥
B. 石灰 C. 石膏 D. 混凝土
•2. 石灰的硬化过程包含( )过程。
• A. 水化
B. 干燥 C. 结晶 D. 碳化
建筑材料第三章 气硬性胶凝材料
章目录
节目录
一、建筑石膏
建筑石膏的技术要求主要有强度、细度和凝 结时间。按强度、细度和凝结时间将石膏划分为
3.0、2.0、1.6共3个等级，各等级的技术要求见
表3-1。如有一项指标不合格，则石膏应重新检 验级别或报废。
表3-1 建筑石膏的技术指标
技术指标
3.0
2.0
1.6
抗折强度/MPa
≥3.0
≥2.0
1
3
CaSO4 H2O H2O CaSO4 2H2O
2
2
（3-2）
章目录
节目录
一、建筑石膏
建筑石膏凝结硬化过程：半水石膏加水后首 先进行的是溶解。由于二水石膏的溶解度比半水 石膏的溶解度小，所以二水石膏不断从过饱和溶 液中析出。由于溶液中有二水石膏析出，破坏了 原有半水石膏的平衡浓度，这时半水石膏会进一 步溶解。如此不断进行半水石膏的溶解和二水石 膏的析出，随着析出的二水石膏胶体不断增多， 石膏失去了塑性，开始凝结。
建筑材料
第三章 气硬性胶凝材料
第三章 气硬性胶凝材料
第一节 石膏 第二节 石灰 第三节 水玻璃
第一节 石膏
一、建筑石膏 二、高强度石膏 三、无水石膏水泥
章目录
一、建筑石膏
将β型半水石膏磨成细粉，即得建筑石膏。其中， 杂质较少、色泽较白、磨得较细的产品称模型石膏。
建筑石膏密度为2.50～2.80 g/cm³，其紧密堆积 表观密度为1 000～1 200 kg/m³，疏松堆积表观密度 为800～1 000 kg/m³。建筑石膏遇水时，将重新水化 成二水石膏，并逐渐凝结硬化，其反应式如下：
章目录
节目录
二、石灰的生产
石灰岩煅烧即成生石灰。煅烧时，石灰岩中碳酸钙和少量碳酸镁分解， 生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳气体。其化学反应为：
第3章 气硬性胶凝材料
3.1.5 石灰的应用及储存 1.石灰的应用 （1）制作石灰乳 将熟化好的石灰膏或消石灰粉，加入过量水稀释 成的石灰乳是一种传统的室内粉刷涂料。 （2）制砂浆 利用石灰膏配制的石灰砂浆、混合砂浆，广泛用 于建筑物±0.00以上部位墙体的砌筑和抹灰。 （3）配制灰土与三合土 消石灰粉与粘土拌合后称为灰土，若再加砂（或 炉渣，石屑等）即成三合土。灰土和三合土广泛用 于建筑物基础和道路垫层。
2.石灰的技术要求 （1）有效氧化钙和氧化镁含量 石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧 化镁,它们的含量决定了石灰粘结能力的大小，因 此，它是评价石灰品质的首要指标。 （2）生石灰产浆量和未消化残渣含量 产浆量是单位质量（1kg）的生石灰经消化后， 所产生石灰浆的体积，生石灰产浆量愈高，则表示 质量愈好。未消化残渣含量是生石灰消化后未能消 化而存留在5mm圆孔筛上的残渣占试样的百分率。
表3-4 建筑消石灰粉技术指标
钙质生石灰 项 目 优等品 70 一等品 65 0.4—2.0 合格 0 3 合格 0 10 -0.5 15 合格 0 3 合格品 60 优等品 65 镁质生石灰 一等品 60 0.4—2.0 合格 0 10 -0.5 15 合格 0 3 合格品 55 优等品 65 白云石消石灰 一等品 60 0.4—2.0 合格 0 10 -0.5 15 合格品 55
3.耐水性 在石灰硬化体中大部分仍是尚未碳化的Ca(OH)2 ，而Ca(OH)2是易溶于水的，所以石灰的耐水性较 差。硬化后的石灰若长期受潮，会导致强度尚失， 甚至引起溃散，故石灰不宜用于潮湿环境中。 4.收缩性 石灰在硬化过程中蒸发掉大量的水分，引起体积 显著收缩，易产生裂纹。因此，石灰一般不宜单独 使用，通常掺入一定量的骨料(砂)或纤维材料(纸 筋、麻刀等)以提高抗拉强度，抵抗收缩引起的开 裂。
建筑材料——气硬性胶凝材料
所以生石灰的最佳煅烧温度不是一成不变的。
三、 生石灰的性质
（一）物理性能 1. 晶形和晶格结构 CaO具有面心立方晶格，晶格常数a=0.48nm，
MgO也是面心立方晶格，a=0.4203nm，所以 白云石（CaCO3:MgCO3=1:1）密度比石灰石 （主要是CaCO3 ）高。 2. 煅烧度——石灰被煅烧的程度 轻烧石灰、中烧石灰和硬烧石灰及死烧石灰
根据消化速度：快速消化石灰、中速消化石灰 和满素消化石灰，消化速
根据消化时所达到的温度指标，又有高热石灰 （ 高于70°C）和低热石灰（70°C）
二、生石灰的原材料和生产
原料： 以含碳酸钙为主的天然岩石和化工副产品。 天然岩石主要有石灰石、大理石、白云石、方
为粉末状消石灰； （3）石灰粒子在水中形成石灰胶团结构。
2. 与CO2作用——碳化
Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O
CO2与H2O先形成H2CO3，然后与Ca（OH）2发生 反应，因此只有在半潮湿、升压和升温状态下的 CaO或CO2浓度大的条件下，碳化作用才明显。
•
1 2
H 2O)
3H 2O
2(CaSO4
•
2H 2O)
（1）半水石膏晶体结构中内在的残余力将水吸 附在颗粒的表面；
（2）水进入半水石膏的细孔内，并保持物理吸 附状态，形成胶凝结构，这就是初凝；
（3）水进入分子间或离子间间隙内，胶凝体发 生膨胀；
（4）水由物理吸附状态过渡到化学吸附状态， 产生水化作用，温度升高，形成二水石膏晶体， 晶体逐渐长大，互相交错形成密实结构，这就 是终凝。
然后用CO2进行人碳化，而成的一种轻质板材。 6．将生石灰用于惰性胶凝材料的激发剂，如FA，
三、 生石灰的性质
（一）物理性能 1. 晶形和晶格结构 CaO具有面心立方晶格，晶格常数a=0.48nm，
MgO也是面心立方晶格，a=0.4203nm，所以 白云石（CaCO3:MgCO3=1:1）密度比石灰石 （主要是CaCO3 ）高。 2. 煅烧度——石灰被煅烧的程度 轻烧石灰、中烧石灰和硬烧石灰及死烧石灰
根据消化速度：快速消化石灰、中速消化石灰 和满素消化石灰，消化速
根据消化时所达到的温度指标，又有高热石灰 （ 高于70°C）和低热石灰（70°C）
二、生石灰的原材料和生产
原料： 以含碳酸钙为主的天然岩石和化工副产品。 天然岩石主要有石灰石、大理石、白云石、方
为粉末状消石灰； （3）石灰粒子在水中形成石灰胶团结构。
2. 与CO2作用——碳化
Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O
CO2与H2O先形成H2CO3，然后与Ca（OH）2发生 反应，因此只有在半潮湿、升压和升温状态下的 CaO或CO2浓度大的条件下，碳化作用才明显。
•
1 2
H 2O)
3H 2O
2(CaSO4
•
2H 2O)
（1）半水石膏晶体结构中内在的残余力将水吸 附在颗粒的表面；
（2）水进入半水石膏的细孔内，并保持物理吸 附状态，形成胶凝结构，这就是初凝；
（3）水进入分子间或离子间间隙内，胶凝体发 生膨胀；
（4）水由物理吸附状态过渡到化学吸附状态， 产生水化作用，温度升高，形成二水石膏晶体， 晶体逐渐长大，互相交错形成密实结构，这就 是终凝。
然后用CO2进行人碳化，而成的一种轻质板材。 6．将生石灰用于惰性胶凝材料的激发剂，如FA，
土木工程材料第三章气硬性胶凝材料
第3章.气硬性胶凝材料
概述：胶凝材料的定义与分类
3.1 石灰 3.2 石膏 3.3 水玻璃
本章教学目标
掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、
石膏的性质 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、水玻璃的 性能和应用
概述：胶凝材料的定义与分类
1.胶凝材料 能将散粒材料或块状材料胶结为整体并具有一定机械强度的 物质。又称胶结料。如：水泥、石膏、石灰、沥青等。
即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应
• 凝结硬化机理——“溶解－沉淀理论”
溶解
沉淀 硬化 半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石 膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不断溶解， 生成Ca2+、SO42-离子的饱和溶液
半水石膏的饱和溶液，对于二水石膏是 过饱和溶液，后者不断结晶沉淀。
3.1 石膏
建筑石膏生产简介 建筑石膏的特性
建筑石膏的应用
石膏的验收与储存 石膏制品的发展
石膏在建筑工程中的应用也有较长的历史。由于其具有 轻质、隔热、吸声、仿火、色白且质地细腻等一系列优良性 能，加之我国石膏矿藏储量居世界首位（有南京石膏矿，大 波口石膏矿，平邑石膏矿等），所以石膏的应用前景十分广 阔。
3.2 石灰
石灰生产简介 生产简介 1.原料： 生产石灰的原料有两种：一种是天然原料，以碳酸钙为 主要成分的矿物、岩石（如石灰岩、白云岩）或贝壳等， 这些天然原料中主要含CaC03，部分MgCO3，以及少量的 粘土杂质，一般要求粘土杂质控制在8%以内；另外一种 是化工副产品，如电石渣（是碳化钙制取乙炔时产生的， 其主要成分是氢氧化钙）。主要原料是天然的石灰岩。
欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）
概述：胶凝材料的定义与分类
3.1 石灰 3.2 石膏 3.3 水玻璃
本章教学目标
掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、
石膏的性质 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、水玻璃的 性能和应用
概述：胶凝材料的定义与分类
1.胶凝材料 能将散粒材料或块状材料胶结为整体并具有一定机械强度的 物质。又称胶结料。如：水泥、石膏、石灰、沥青等。
即：石膏的水化反应是由二水石膏制备半水石膏的逆反应
• 凝结硬化机理——“溶解－沉淀理论”
溶解
沉淀 硬化 半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石 膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不断溶解， 生成Ca2+、SO42-离子的饱和溶液
半水石膏的饱和溶液，对于二水石膏是 过饱和溶液，后者不断结晶沉淀。
3.1 石膏
建筑石膏生产简介 建筑石膏的特性
建筑石膏的应用
石膏的验收与储存 石膏制品的发展
石膏在建筑工程中的应用也有较长的历史。由于其具有 轻质、隔热、吸声、仿火、色白且质地细腻等一系列优良性 能，加之我国石膏矿藏储量居世界首位（有南京石膏矿，大 波口石膏矿，平邑石膏矿等），所以石膏的应用前景十分广 阔。
3.2 石灰
石灰生产简介 生产简介 1.原料： 生产石灰的原料有两种：一种是天然原料，以碳酸钙为 主要成分的矿物、岩石（如石灰岩、白云岩）或贝壳等， 这些天然原料中主要含CaC03，部分MgCO3，以及少量的 粘土杂质，一般要求粘土杂质控制在8%以内；另外一种 是化工副产品，如电石渣（是碳化钙制取乙炔时产生的， 其主要成分是氢氧化钙）。主要原料是天然的石灰岩。
欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）
第三章 气硬性胶凝材料
3 气硬性胶凝材料
一、胶凝材料的定义 胶凝材料是能通过自身的物理化学作用， 从可塑性浆体变成坚硬的固体，并能把散粒 材料（砂、石子）或块状材料（砖、石块） 粘结成为整体的材料。
二 胶凝材料的分类 胶凝材料按化学成分可分为：无机胶凝材料 和有机胶凝材料。 无机胶凝材料按其硬化条件的不同分为：气 硬性和水硬性。
白云石是碳酸盐矿物，分别有铁白云石和锰白云石。它的晶体结构像方解石，常 呈菱面体。遇冷稀盐酸时会慢慢出泡。有的白云石在阴极射线照射下发橘红色光 。白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。白云石可用于建材、陶瓷 、玻璃和耐火材料、化工以及农业、环保、节能等领域。主要用作碱性耐火材料 和高炉炼铁的熔剂；生产钙镁磷肥和制取硫酸镁；以及生产玻璃和陶瓷的配料。 理论化学成分：CaO 30.4%，MgO 21.7%
水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中硬化， 而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发 展其强度的胶凝材料，如各种水泥。 水硬性胶凝材料既适用于地上，也可用于地 下或水中环境。
3.1 石灰
建筑石灰常简称为石灰，是人类最早使用的 一种建筑材料。 石灰是具有不同化学成分和物理形态的生石 灰、消石灰、水硬性石灰的统称。
气硬性胶凝材料是只能在空气中硬化，也只能在空气中保持 或继续发展其强度的胶凝材料，如石膏、石灰、水玻璃和菱 苦土等。这类材料只适用于地上或干燥环境，不宜用于潮湿 环境，更不可用于水中。
菱苦土，又名苛性苦土、苦土粉，它的主要成分是氧化镁。以天然菱镁矿
为原料，在800～850℃温度下煅烧而成，是一种细粉状的气硬性胶结材 料。颜色有纯白，或灰白，或近淡黄色，新鲜材料有闪烁玻璃光泽。
2 二水石膏胶体微粒 4 交错的晶体
建筑石膏凝结硬化
一、胶凝材料的定义 胶凝材料是能通过自身的物理化学作用， 从可塑性浆体变成坚硬的固体，并能把散粒 材料（砂、石子）或块状材料（砖、石块） 粘结成为整体的材料。
二 胶凝材料的分类 胶凝材料按化学成分可分为：无机胶凝材料 和有机胶凝材料。 无机胶凝材料按其硬化条件的不同分为：气 硬性和水硬性。
白云石是碳酸盐矿物，分别有铁白云石和锰白云石。它的晶体结构像方解石，常 呈菱面体。遇冷稀盐酸时会慢慢出泡。有的白云石在阴极射线照射下发橘红色光 。白云石是组成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分。白云石可用于建材、陶瓷 、玻璃和耐火材料、化工以及农业、环保、节能等领域。主要用作碱性耐火材料 和高炉炼铁的熔剂；生产钙镁磷肥和制取硫酸镁；以及生产玻璃和陶瓷的配料。 理论化学成分：CaO 30.4%，MgO 21.7%
水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中硬化， 而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发 展其强度的胶凝材料，如各种水泥。 水硬性胶凝材料既适用于地上，也可用于地 下或水中环境。
3.1 石灰
建筑石灰常简称为石灰，是人类最早使用的 一种建筑材料。 石灰是具有不同化学成分和物理形态的生石 灰、消石灰、水硬性石灰的统称。
气硬性胶凝材料是只能在空气中硬化，也只能在空气中保持 或继续发展其强度的胶凝材料，如石膏、石灰、水玻璃和菱 苦土等。这类材料只适用于地上或干燥环境，不宜用于潮湿 环境，更不可用于水中。
菱苦土，又名苛性苦土、苦土粉，它的主要成分是氧化镁。以天然菱镁矿
为原料，在800～850℃温度下煅烧而成，是一种细粉状的气硬性胶结材 料。颜色有纯白，或灰白，或近淡黄色，新鲜材料有闪烁玻璃光泽。
2 二水石膏胶体微粒 4 交错的晶体
建筑石膏凝结硬化
《建筑材料》第五次课(第三章)
预加任何外加剂的粉状胶凝材料。
建筑石膏
3.1.2、建筑石膏的凝结与硬化 水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。
1 3 CaSO4 H 2O H 2O CaSO4 2 H 2 O 2 2 由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四 倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶 液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全 部转变成二水石膏。 速度很快，大约7~12min。
建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值， 标准号。例如，抗折强度为2.5Mpa的建筑石膏标记 为：建筑石膏2.5GB9776。
3.建筑石膏的应用
绿色节能循环利用
石膏建材是一种节能、节材、可回收利用、不污染环境、
性能价格比优越的绿色建材。
建筑石膏是由二水石膏烧制而成的，水化后又变成二水 石膏。废弃的石膏建材，经破碎、筛选、再煅烧后又可 作为生产石膏建材的原料，不产生建筑垃圾。 建筑石膏的烧成过程是将二水硫酸钙脱去3/4的水，变成
①
胶凝材料：能通过物理化学作用将散粒材料或块 状材料胶结成为一个整体，并产生强度的材料。
② 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，保持并发 展其强度的材料。 ③ 水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好 的在水中硬化，保持并发展其强度的材料。
3.1 石膏
本节的学习目标 1）掌握建筑石膏的化学组成，了解 其生产工艺。 2）理解石膏的凝结硬化机理。 3）重点掌握石膏的特性及应用。
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。
3.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。 从图可见该建筑石膏粉已吸潮结
建筑材料第三章气硬性胶凝材料
.2H
2O
CaSO4
.
1 2
H
2O
1
1 2
H
2O
107～170℃
加热、脱水
CaSO4.1/2H2O(β 型 半水 石 膏)－建 筑 石 膏
CaSO4.2H2O
二水石膏
125℃
0.13MPa蒸压锅
170～360℃
加热、脱水
CaSO4.1/2H2O(α 型 半水 石 膏)－高强 石 膏 CaSO4 Ⅲ－可 溶 性 硬 石 膏
用来拌制砌筑砂 浆或抹面砂浆
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 ➢ 生产硅酸盐制品
三合土用作铺筑步道砖的垫层
三 合 土 桩
2、石灰的应用
2.配制三合土和灰土 三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子
比例：1：2：3 加水——拌合、夯实作基础垫层 灰土：生石灰粉、粘土
溶解 沉淀
半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石 膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不断溶解， 生成Ca2+、SO42-离子的饱和溶液
硬化
半水石膏的饱和溶液，对于二水石膏是 过饱和溶液，后者不断结晶沉淀。
二水石膏晶体不断生长、连生、交错， 构成晶体颗粒堆聚的结晶结构网
三、建筑石膏的特性
1.凝结硬化快 初凝时间：不小于6min 终凝时间：不大于30min 1星期左右完全硬化，实际应用中加适量缓凝剂 2.硬化后孔隙率大（达50%~60%），水化的理论需水量
为18.6%，实际用水量为60%~80%，多余水分蒸发形 成孔隙。故其强度较低。
硬化后强度3~5MPa——隔墙、饰面 存放三个月强度下降30%。 3.建筑石膏硬化隔热性和吸音性能良好，但耐水性较差。 4.防火性能良好，着火温度下，石膏脱水，水分蒸发，火
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700 ℃
• 欠烧、正烧、过烧 • 轻烧石灰、中烧石灰、硬烧石灰 • 块灰、磨细生石灰、消石灰粉、石灰浆
9:30:24 PM 11
石灰的熟化(消解)(slake)
熟化(消解)：CaO+H2O=Ca(OH)2+15.5千卡
• 消石灰粉、石灰膏（浆）、石灰乳（液） • 常用的熟化方法有： – ①化灰池（用于调制石灰砌筑砂浆或抹灰砂浆） – ②分层淋水法(用于拌制灰土、三合土) – ③在石灰工业企业里进行干消化生产熟石灰粉
9:30:24 PM
18
建筑石膏的陈化(ageing)
生石膏 → 熟石膏 → 成品
β − 半水石膏(主要的) 矿物 LL二水石膏LL III型石膏(少量 ) 变化 二水石膏(少量 ) 再结晶→ 吸湿 → β − 半水石膏 保温→
– 水泥
9:30:24 PM
1
第3章 气硬性胶凝材料
• 3.1 石灰(lime,CaO)
– 3.1.1 石灰的原料与生产 – 3.1.2 石灰的熟化(消解)(slake) – 3.1.3 石灰的凝结、硬化(set and harden)
• 同时进行的两个过程：
– (1)结晶作用→氢氧化钙晶体 – (2)碳化作用 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O – 凝结硬化缓慢
9:30:24 PM 23
– 3.2.2 建筑石膏的凝结硬化 – 3.2.3 建筑石膏的技术性质
» 表3.4 建筑石膏的等级标准与质量标准（GB977688）
9:30:24 PM 5
第3章 气硬性胶凝材料
– 3.2.4 建筑石膏的应用
• • • • • (1)纸面石膏板：两面用坚韧的纸做护面 (2)纤维石膏板：含纤维材料 (3)装饰石膏板：造型美观，品种多样 (4)空心石膏条板：空心 (5)石膏蜂窝板、石膏矿棉复合板、防潮石膏板 等
• ①用水玻璃涂刷建筑材料表面，浸渍多孔性材料，提 高材料的密实度、强度和抵抗风化的能力，增加材料 的耐久性。 • ②土壤固结(stabilize) • ③配制二矾防水剂或四矾防水剂 • ④配制耐酸胶泥、耐酸砂浆、耐酸混凝土等 • ⑤配制保温绝热材料 • ⑥配制耐热砂浆和耐热混凝土 • ⑦配制碱矿渣（JK）混凝土
4
9:30:24 PM
第3章 气硬性胶凝材料
• 3.2 石膏(gypsum) 膏——plaster
– 3.2.1 石膏的原料、生产及品种
• (1)建筑石膏(calcined gypsum) • (2)高强石膏(high strength gypsum/plaster) • (3)硬石膏：无水石膏(anhydrite,anhydrous gypsum)
END OF THIS CHAPTER 9:30:24 PM 9
附 录
9:30:24 PM
10
石灰的原料与生产
生产石灰的原料主要是石灰石，也可利用含有碳酸钙成分的 天然物质或化工副产品作原料。
CaCO3 → CaO + CO2 ↑
900 ℃
MgCO3 → MgO + CO2 ↑
16
建筑石膏的凝结硬化
1 2(CaSO4 • H 2 O ) + 3H 2 O → 2(CaSO4 • 2 H 2 O ) 2
9:30:24 PM
17
建筑石膏的技术性质
• 凝结迅速：缓凝剂(retarder) • 水化反应理论需水量为18.6％，但为了使石膏 浆体具有可塑性，通常实际加水为60％~80% • 石膏制品堆密度小，保温绝热性能好，吸音性 强，吸水率大，抗渗性、抗冻性和耐水性差(石 膏硬化体的软化系数在0.2～0.3之间 )。 • ……
9:30:24 PM
14
二水石膏Байду номын сангаас热脱水形成的各种石膏变体
蒸炼
炒制
9:30:24 PM
15
α型和β型半水石膏的性能差异
性能 强度（MPa） 标准调度 （％） 凝结时间 （min）
α型半水石膏 （高强石膏） β型半水石膏 （建筑石膏）
10以上 40～50 17～20
5～10 60～80 7～12
9:30:24 PM
9:30:24 PM
6
第3章 气硬性胶凝材料
– 3.2.5 建筑石膏的陈化(age)
• 改善建筑石膏性质的储存过程称之为“陈化”。
9:30:24 PM
7
第3章 气硬性胶凝材料
• 3.3 水玻璃(water glass)
– 3.3.1 概述 – 3.3.2 水玻璃的凝结硬化 – 3.3.3 水玻璃的性质 – 3.3.4 水玻璃的应用
9:30:24 PM
8
第3章 气硬性胶凝材料
• 思考题
• (1)气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料有何区别? • (2)石灰熟化成石灰浆使用时，一般应在储灰坑 中“陈伏”两星期以上，为什么? ? • (3)何为欠火石灰、过火石灰?各有何特点? • (4)试述石灰的技术性能与应用? • (5)试述建筑石膏的技术性能与应用。 • (6)水玻璃有哪些用途?
SiO2·mH2O＝SiO2＋mH2O
9:30:24 PM
21
水玻璃的性质
1. 良好的粘结能力 2. 良好的耐热性 ：若以镁质耐火材料为骨料时， 则耐热度可达1100℃。 3. 良好的耐酸性(acid resistance/acidproof)：不耐碱性介质的腐蚀
9:30:24 PM
22
水玻璃的应用
9:30:24 PM
20
水玻璃的凝结硬化
• Na2O·nSiO2+CO2+mH2O→Na2CO3+nSiO2·mH2O 硅胶（nSiO2·mH2O）脱水析出固态的SiO2 • 氟硅酸钠(Na2SiF6)促硬剂（accelerant）
2Na2O·nSiO2＋mH2O＋Na2SiF6＝(2n＋1)SiO2·mH2O＋6NaF
9:30:24 PM 2
第3章 气硬性胶凝材料
– 3.1.4 石灰的技术性质
• (1)良好的保水性：直径约为1μm的呈胶体分散 状态的氢氧化钙，其表面吸附一层较厚的水膜。 • (2)凝结硬化慢、强度低：碳酸钙和氢氧化钙结 晶体 • (3)耐水性差：氢氧化钙结晶易溶于水 • (4)体积收缩大：蒸发大量的游离水
9:30:24 PM
12
化灰池
灰 蛋
9:30:24 PM
13
石膏的原料
• • • • 石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。 天然二水石膏，又称软石膏或生石膏。 天然硬石膏 化工废石膏(含有二水石膏(CaSO4·2H2O)或含 有CaSO4·2H2O与CaSO4的混合物的化工副产品 及废渣) –脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、硼石膏等
第3章 气硬性胶凝材料
• 胶凝材料(cements,binding materials)
– 有机胶凝材料：沥青、树脂 – 无机(矿物)胶凝材料
• 气硬性胶凝材料： air hardening binding materials
– 石膏、石灰、水玻璃、菱苦土
• 水硬性胶凝材料： hydraulic cements
煅烧
陈化5~10天
标准稠度较大 → 标准稠度减少 性能 凝结时间不正常 → 凝结时间正常 LLLLLLLL 变化 → 强度增加 强度较低 性能不稳定 → 性能不稳定
9:30:24 PM
19
水玻璃概述
• 硅酸钠水玻璃(Na2O·nSiO2) • 硅酸钾水玻璃(K2O·nSiO2) • 水玻璃分子式中的n，即二氧化硅与碱金属氧 化物的摩尔比，称为水玻璃的模数，一般在 1.5-3.5之间。 • 水玻璃在其水溶液中的含量（或称浓度）一般 用相对密度（D）或波美度（°B‘e）来表示。
9:30:24 PM
3
第3章 气硬性胶凝材料
– 3.1.5 石灰的应用
• • • • (1)石灰乳涂料：内墙和天棚刷白 (2)石灰砂浆：砌筑 (3)灰土和三合土：建筑物基础和地面的垫层 (4)硅酸盐制品：蒸养粉煤灰砖及砌块，蒸压灰 砂砖及砌块，加气混凝土等 • (5)碳化石灰板：将磨细生石灰、纤维状填料或 轻质骨料加水搅拌成型为坯体，然后再通人高浓 度二氧化碳进行人工碳化(12-24h)制成的一种轻 质板材。
• 欠烧、正烧、过烧 • 轻烧石灰、中烧石灰、硬烧石灰 • 块灰、磨细生石灰、消石灰粉、石灰浆
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石灰的熟化(消解)(slake)
熟化(消解)：CaO+H2O=Ca(OH)2+15.5千卡
• 消石灰粉、石灰膏（浆）、石灰乳（液） • 常用的熟化方法有： – ①化灰池（用于调制石灰砌筑砂浆或抹灰砂浆） – ②分层淋水法(用于拌制灰土、三合土) – ③在石灰工业企业里进行干消化生产熟石灰粉
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建筑石膏的陈化(ageing)
生石膏 → 熟石膏 → 成品
β − 半水石膏(主要的) 矿物 LL二水石膏LL III型石膏(少量 ) 变化 二水石膏(少量 ) 再结晶→ 吸湿 → β − 半水石膏 保温→
– 水泥
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1
第3章 气硬性胶凝材料
• 3.1 石灰(lime,CaO)
– 3.1.1 石灰的原料与生产 – 3.1.2 石灰的熟化(消解)(slake) – 3.1.3 石灰的凝结、硬化(set and harden)
• 同时进行的两个过程：
– (1)结晶作用→氢氧化钙晶体 – (2)碳化作用 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O – 凝结硬化缓慢
9:30:24 PM 23
– 3.2.2 建筑石膏的凝结硬化 – 3.2.3 建筑石膏的技术性质
» 表3.4 建筑石膏的等级标准与质量标准（GB977688）
9:30:24 PM 5
第3章 气硬性胶凝材料
– 3.2.4 建筑石膏的应用
• • • • • (1)纸面石膏板：两面用坚韧的纸做护面 (2)纤维石膏板：含纤维材料 (3)装饰石膏板：造型美观，品种多样 (4)空心石膏条板：空心 (5)石膏蜂窝板、石膏矿棉复合板、防潮石膏板 等
• ①用水玻璃涂刷建筑材料表面，浸渍多孔性材料，提 高材料的密实度、强度和抵抗风化的能力，增加材料 的耐久性。 • ②土壤固结(stabilize) • ③配制二矾防水剂或四矾防水剂 • ④配制耐酸胶泥、耐酸砂浆、耐酸混凝土等 • ⑤配制保温绝热材料 • ⑥配制耐热砂浆和耐热混凝土 • ⑦配制碱矿渣（JK）混凝土
4
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第3章 气硬性胶凝材料
• 3.2 石膏(gypsum) 膏——plaster
– 3.2.1 石膏的原料、生产及品种
• (1)建筑石膏(calcined gypsum) • (2)高强石膏(high strength gypsum/plaster) • (3)硬石膏：无水石膏(anhydrite,anhydrous gypsum)
END OF THIS CHAPTER 9:30:24 PM 9
附 录
9:30:24 PM
10
石灰的原料与生产
生产石灰的原料主要是石灰石，也可利用含有碳酸钙成分的 天然物质或化工副产品作原料。
CaCO3 → CaO + CO2 ↑
900 ℃
MgCO3 → MgO + CO2 ↑
16
建筑石膏的凝结硬化
1 2(CaSO4 • H 2 O ) + 3H 2 O → 2(CaSO4 • 2 H 2 O ) 2
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17
建筑石膏的技术性质
• 凝结迅速：缓凝剂(retarder) • 水化反应理论需水量为18.6％，但为了使石膏 浆体具有可塑性，通常实际加水为60％~80% • 石膏制品堆密度小，保温绝热性能好，吸音性 强，吸水率大，抗渗性、抗冻性和耐水性差(石 膏硬化体的软化系数在0.2～0.3之间 )。 • ……
9:30:24 PM
14
二水石膏Байду номын сангаас热脱水形成的各种石膏变体
蒸炼
炒制
9:30:24 PM
15
α型和β型半水石膏的性能差异
性能 强度（MPa） 标准调度 （％） 凝结时间 （min）
α型半水石膏 （高强石膏） β型半水石膏 （建筑石膏）
10以上 40～50 17～20
5～10 60～80 7～12
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第3章 气硬性胶凝材料
– 3.2.5 建筑石膏的陈化(age)
• 改善建筑石膏性质的储存过程称之为“陈化”。
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第3章 气硬性胶凝材料
• 3.3 水玻璃(water glass)
– 3.3.1 概述 – 3.3.2 水玻璃的凝结硬化 – 3.3.3 水玻璃的性质 – 3.3.4 水玻璃的应用
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第3章 气硬性胶凝材料
• 思考题
• (1)气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料有何区别? • (2)石灰熟化成石灰浆使用时，一般应在储灰坑 中“陈伏”两星期以上，为什么? ? • (3)何为欠火石灰、过火石灰?各有何特点? • (4)试述石灰的技术性能与应用? • (5)试述建筑石膏的技术性能与应用。 • (6)水玻璃有哪些用途?
SiO2·mH2O＝SiO2＋mH2O
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水玻璃的性质
1. 良好的粘结能力 2. 良好的耐热性 ：若以镁质耐火材料为骨料时， 则耐热度可达1100℃。 3. 良好的耐酸性(acid resistance/acidproof)：不耐碱性介质的腐蚀
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水玻璃的应用
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水玻璃的凝结硬化
• Na2O·nSiO2+CO2+mH2O→Na2CO3+nSiO2·mH2O 硅胶（nSiO2·mH2O）脱水析出固态的SiO2 • 氟硅酸钠(Na2SiF6)促硬剂（accelerant）
2Na2O·nSiO2＋mH2O＋Na2SiF6＝(2n＋1)SiO2·mH2O＋6NaF
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第3章 气硬性胶凝材料
– 3.1.4 石灰的技术性质
• (1)良好的保水性：直径约为1μm的呈胶体分散 状态的氢氧化钙，其表面吸附一层较厚的水膜。 • (2)凝结硬化慢、强度低：碳酸钙和氢氧化钙结 晶体 • (3)耐水性差：氢氧化钙结晶易溶于水 • (4)体积收缩大：蒸发大量的游离水
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化灰池
灰 蛋
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石膏的原料
• • • • 石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。 天然二水石膏，又称软石膏或生石膏。 天然硬石膏 化工废石膏(含有二水石膏(CaSO4·2H2O)或含 有CaSO4·2H2O与CaSO4的混合物的化工副产品 及废渣) –脱硫石膏、磷石膏、氟石膏、硼石膏等
第3章 气硬性胶凝材料
• 胶凝材料(cements,binding materials)
– 有机胶凝材料：沥青、树脂 – 无机(矿物)胶凝材料
• 气硬性胶凝材料： air hardening binding materials
– 石膏、石灰、水玻璃、菱苦土
• 水硬性胶凝材料： hydraulic cements
煅烧
陈化5~10天
标准稠度较大 → 标准稠度减少 性能 凝结时间不正常 → 凝结时间正常 LLLLLLLL 变化 → 强度增加 强度较低 性能不稳定 → 性能不稳定
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水玻璃概述
• 硅酸钠水玻璃(Na2O·nSiO2) • 硅酸钾水玻璃(K2O·nSiO2) • 水玻璃分子式中的n，即二氧化硅与碱金属氧 化物的摩尔比，称为水玻璃的模数，一般在 1.5-3.5之间。 • 水玻璃在其水溶液中的含量（或称浓度）一般 用相对密度（D）或波美度（°B‘e）来表示。
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第3章 气硬性胶凝材料
– 3.1.5 石灰的应用
• • • • (1)石灰乳涂料：内墙和天棚刷白 (2)石灰砂浆：砌筑 (3)灰土和三合土：建筑物基础和地面的垫层 (4)硅酸盐制品：蒸养粉煤灰砖及砌块，蒸压灰 砂砖及砌块，加气混凝土等 • (5)碳化石灰板：将磨细生石灰、纤维状填料或 轻质骨料加水搅拌成型为坯体，然后再通人高浓 度二氧化碳进行人工碳化(12-24h)制成的一种轻 质板材。