第三节水玻璃
第三章 石灰、石膏和水玻璃
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第三节 水玻璃
水玻璃熟称泡花碱，是一种无色透明黏稠液体，含杂质呈黄色或青灰色 。有钠水玻璃和钾水玻璃之分，常见的是钠水玻璃(Na2O ·nSiO2)
3.3.1 水玻璃的生产
Na2CO3＋nSiO2 1300°C~1400°C Na2O ·nSiO2＋CO2 将固态水玻璃在0.3~0.8MPa的蒸压锅内，加热溶解可制成液态水玻璃
2.石灰的技术标准 参照《建筑生石灰》（JC/T479—1992）、《建筑生石灰粉》 （
JC/T480—1992）
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第一节 石灰基本知识
３.1.4 石灰的应用与储运
1.石灰的应用 （1）配置砂浆：用于砌筑、抹灰等。 （2）配置灰土：三七灰土和三合土。 （3）制作碳化石灰板 （4）生产硅酸盐制品：蒸压灰砂砖、粉煤灰砌块、加气混凝土等。 2.石灰的储运 防潮防水、防火防爆、防碳化。
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第一节 石灰基本知识
3.1.1 石灰的生产
石灰主要由石灰石（主要成分CaCO3、MgCO3）通过高温煅烧制成。 化学反应：
CaCO3 900°C CaO ＋ CO2 MgCO3 650°C MgO ＋ CO2
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第一节 石灰基本知识
3.1.2 石灰的熟化与硬化
Ca(OH)2＋ CO2 ＋n H2O＝ CaCO3 ＋(n+1) H2O 石灰硬化特点：速度缓慢、体积收缩。
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第一节 石灰基本知识
3.1.3 石灰的技术性质与标准
1.石灰的技术性质 （1）氧化钙和氧化镁的含量 （2）生石灰产浆量 （3）未消化的残渣含量 （4）二氧化碳的含量 （5）消石灰粉游离水含量 （6）细度
水玻璃是什么
水玻璃是什么水玻璃是什么？水玻璃，又称硅酸钠或纯碱玻璃，是一种常用于工业和家庭领域的化学物质。
它是一种透明的、无色的液体，具有多种有用的特性和应用，包括作为粘合剂、涂料、纳米材料和防水剂等。
本文将对水玻璃的特点、制备方法和主要应用领域进行详细介绍。
首先，我们来了解水玻璃的化学成分。
水玻璃主要由两种成分组成：硅酸钠和纯碱。
硅酸钠是一种无机盐，化学式为Na2SiO3，它由二氧化硅（SiO2）和碱金属氢氧化物（如氢氧化钠）反应制得。
纯碱则是一种强碱，通常以氢氧化钠（NaOH）的形式存在。
制备水玻璃的方法有多种，常见的方法是将二氧化硅（SiO2）溶解在碱性溶液中，然后经过蒸发浓缩得到具有一定浓度的水玻璃溶液。
制备水玻璃时，通常会控制溶液的浓度和pH值，以获得所需的特定性质和应用。
此外，也可以通过将二氧化硅直接与碱金属氢氧化物反应得到水玻璃。
水玻璃的特点使其在许多领域中得到了广泛的应用。
首先，它具有良好的粘附性。
在建筑工业中，水玻璃常用作粘合剂，可以用于固定砖块和瓷砖等材料。
其次，由于其防水性能，水玻璃广泛应用于防水涂料的制备中。
其独特的韧性和耐磨性也使得水玻璃成为一种理想的材料用于地板和墙壁涂料。
此外，水玻璃还被广泛用作纳米材料制备的基础原料。
通过调节水玻璃溶液的浓度和pH值，可以制备出具有不同形态和尺寸的纳米颗粒。
此外，水玻璃还作为一种防腐剂被应用于木材和纸张的保护中。
由于其具有一定的抑菌性能，水玻璃被广泛用于木材保护和纸张防止虫蛀等工艺中。
同时，水玻璃的渗透性和抗氧化性能使其成为一种理想的防腐剂。
除了以上应用外，水玻璃还在农业和肥料行业中具有重要作用。
水玻璃可以作为一种土壤改良剂，用于改善土壤结构和保持土壤湿润。
此外，在肥料制备中，水玻璃可以作为一种缓释剂，延长肥料的释放时间，提高肥料效用。
总结而言，水玻璃作为一种重要的化学物质，在工业和家庭领域中有着广泛的应用。
其多种特性，例如粘附性、防水性和抗菌性，使其在建筑、纳米材料制备、防腐剂和农业等领域中发挥重要作用。
气硬性胶凝材料
过烧石灰——熟化慢、使用时需陈伏。 3.产品：
生石灰粉——磨细生石灰 消石灰粉(熟石灰)———加水60~80%（生石灰
重量）也需“陈伏” 石灰膏——表观密度1300~1400kg
二、 性能
➢ 可塑性和保水性好。 故用作石灰水泥砂浆，改善和易性。
因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所产生的网状干缩性裂纹
石灰膨胀裂纹
由于石灰浆中存在大量的游离水，硬化时大量水分蒸发，导致内部裂纹，故石灰浆不宜 单独使用，通常工程施工时常掺入一定量的骨料(砂子)或纤维材料(麻刀、纸 筋等)。
6.生产轻质碳酸钙。
第二节 石膏
一、概述 1. 常用的石膏胶凝材料及原材料： ➢ 种类：建筑石膏（β）、高强石膏（α）；
无水石膏水泥；高温煅烧石膏 ➢ 原材料：二水石膏（软、生石膏）；无水
石膏（硬石膏）；天然、化工石膏 2. 二水石膏（CaSO4‧2H2O)的脱水反应
（1）65~75 ℃ 开始脱水 （2）107~170℃ 生成半水石膏。常压，β型，建筑
2.2 建筑石膏
氟铝石膏
石膏空心条板
纸面石膏条板
轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（竖吊）
轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（平吊）
轻钢龙骨纸面石膏权隔墙
将可耐福厚板水平 向安装在C型竖向 龙骨上
可耐福双层龙 骨隔墙系统安 装程序
沿每耐在龙将 耐 向 石装有将板竖竖1福沿后向双骨膏，接另 福 安.可安向5在上胶向安m顶,龙层间板以缝一 厚 装再耐装龙沿涂（龙装设龙骨C放错保用福在骨侧 板边以龙骨龙型一骨置缝证一石C上的 水龙密骨方骨竖个安岩型安所根膏可 平骨封）向向可装棉竖
CaO+MgO 含量——限制胶凝组分含量。 下限（不小于）
水玻璃
•水玻璃水玻璃，俗称“泡花碱”，是由碱金属氧化物和二氧化硅组合而成的能容易水的一种金属硅酸盐物质。
建筑工程中常用的水玻璃是硅酸钠的水溶液。
其化学式为：Na2O·nSiO2。
目录 [隐藏]1 定义2 生产3 性质4 应用水玻璃-定义又称可溶性玻璃。
为易溶于水的硅酸钠，最简单的化学式为Na2SiO3,实际组成较复杂，是各种硅酸钠的混合物,其化学式应为mNa2O·nSiO2。
纯的Na2SiO3为无色正交晶体, 熔点1088℃。
它的五水合物Na2SiO3·5H2O为白色三斜晶体,熔点72.2℃,密度1.749克/厘米3；100℃时失水。
水玻璃的水溶液又称泡花碱，呈强碱性，在溶液中存在以下一些平衡：纯的Na2SiO3可由纯石英砂与烧碱或纯碱共熔制得：水玻璃-生产将石英砂或石英岩粉加入Na2CO2或Na2SO4，在玻璃熔炉内融化，在1300-1400度温度下得固态水玻璃。
固态水玻璃在0.3-0.4 MPa压力的蒸汽锅内，融于水，呈粘稠状的水玻璃溶液。
生产水玻璃的反应式如下：nSiO2 Na2CO3=Na2O·nSiO2 CO2式中，n为水玻璃模数，即二氧化硅与氧化钠的摩尔数比。
其溶解的难易程度与水玻璃模数n的大小有关。
N值越大，水玻璃的粘度越大，粘结能力越强，越难溶解，但较易分解、硬化。
建筑工程中常用水玻璃的n值一般为2.5-2.8 之间。
水玻璃的工业制法是将石英砂、纯碱和煤粉混合后放在温度为1100～1350℃的反射炉内进行熔烧。
反应完毕后，将产物冷却，即得玻璃状灰色或绿色块状物，用水蒸气处理得到粘稠液体，就是商品水玻璃。
水玻璃能加固土壤。
浸过水玻璃的三合土耐摩擦，浸过水玻璃的木材或织物不易着火。
水玻璃和白垩或水泥调成的耐火泥可粘合瓷器、玻璃或砌壁炉。
在水玻璃稀溶液中浸过的鸡蛋可在常温下长久保存不坏。
泡花碱可做碱性发泡剂。
液体水玻璃常含杂质而呈青灰色，绿色或微黄色，以无色透明的液体水玻璃为最好。
第三节 水玻璃.
加入量太多：凝结硬化过快，施工困难，而且硬化后的早期强度虽高，
但后期强度明显降低。 因此，使用时应严格控制固化剂加入量，并根据气温、湿度、水玻璃的
模数、密度在上述范围内适当调整。
即：气温高、模数大、密度小时选下限，反之亦然。
二、水玻璃的主要技术性质 1、粘结力强、强度较高
水玻璃在硬化后，其主要成分为SiO2胶凝，因而具有较高的粘结力和强
三、水玻璃的应用
水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。
1、作为涂料，涂刷材料表面
直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面或涂刷粘土砖、水泥混凝土等多孔材 料，渗入缝隙和孔隙中，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得
到提高。
2、配制防水剂
这种防水剂凝结迅速，一般不超过1分钟，适合用于和水泥浆调和，堵塞漏
硅酸盐水泥分两种类型： 不掺加混合材料 称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P· Ⅰ 掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料。 称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P· Ⅱ。
常用水泥生产过程：
熟料煅烧
石灰石 黏土 铁矿石 按比例混合 生料 煅烧
1450℃
石膏 磨细
熟料 混合材料 磨细 水泥
生 料 制 备
水泥粉磨
水泥的整个生产工艺概括为“两磨一烧”，其中“一烧”就是把经过粉 磨配制好的生料，在回转窑的高温作用下烧成为熟料的工艺过程。因此，
回转窑是水泥生产中的主机，俗称水泥工厂的“心脏”。
球磨机是物料被破碎之后，再
进行粉碎的关键设备。
它广泛应用于水泥、硅酸盐制品， 新型建筑材料、耐火材料等生产行 业，对各种矿石和其它可磨性物料
根据水玻璃模数的不同，分为：
“碱性”水玻璃（n<3） “中性”水玻璃（n>=3）
建筑材料第三章 气硬性胶凝材料
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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）
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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：
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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：
水玻璃是什么水玻璃的性质用途
水玻璃是什么水玻璃的性质用途玻璃是常用的一种建筑装饰材料，那么水玻璃是什么呢？水玻璃又称泡花堿，在市场上比较常见，下面我们就来一起了解一下水玻璃吧。
水玻璃是什么水玻璃即矽酸钠，是由碱金属氧化物和二氧化矽结合而成的可溶性碱金属矽酸盐材料，又称泡花堿。
其化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化矽与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的模数。
建筑上常用的水玻璃是矽酸钠(Na2O·nSiO2)的水溶液。
常见的普通玻璃是一种透明的固体物质，冷后成为硬化不结晶的矽酸盐类非金属材料，其主要成分是二氧化矽，广泛应用于建筑物，用来隔风透光，也有有色玻璃和钢化玻璃等，玻璃像固体一样保持特定的外形，不像液体那样随重力作用而流动。
水玻璃与玻璃的区别在于：直观上，水玻璃呈液态，玻璃冷却后呈固态；玻璃是以二氧化矽为主要成分，水玻璃则是用石英砂及碳酸钠等高温后得到的固体用水浸取产生的液体，以矽酸钠为主要成分。
水玻璃性质：1、粘结强度较高：水玻璃有良好的粘结能力，硬化时析出的矽酸凝胶，有堵塞毛细孔隙而防止水渗透的作用。
2、耐热性好：水玻璃不燃烧，在高温下矽酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。
用于配置水玻璃耐热混凝土，耐热砂浆，耐热胶泥等。
3、耐酸性强：水玻璃能经受除氢氟酸、过热（300摄氏度以上）磷酸、高级脂肪酸或油酸以外的几乎所有的无机酸和有机酸的作用，用于配置水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂浆、耐酸胶泥等。
4、耐碱性、耐水性较差：水玻璃加入氟矽酸钠后，仍不能完全硬化，仍有一定量的水玻璃。
由于水玻璃可溶于堿，且溶于水，所以水玻璃硬化后不耐碱、不耐水。
为了提高耐水性，可以采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸性处理。
水玻璃的用途1、涂刷材料表面，提高其抗风化能力。
以密度为1.35g/cm3的水玻璃浸渍或涂刷黏土砖、水泥混凝土、矽酸盐混凝土、石材等多孔材料，可提高材料的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性等。
《建筑装饰材料》第二章_石灰、石膏、水玻璃_OK
2
二、水玻璃的硬化
教学目标
1、掌握胶凝材料的概念与分类； 2、了解石膏、石灰的原料及品种，掌握 石膏、石灰的凝结、硬化过程及特性， 了解建筑石膏、石灰的质量要求及应用； 3、了解水玻璃的组成、性能特点及应用。
2021/8/30
3
基本概念：什么是胶凝材料？
• 定义：
经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固 体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。
制作石灰乳涂料 石灰乳涂料可用于建筑室内墙面和顶棚粉刷。 掺入少量佛青颜料，可使其呈纯白色；
掺入107胶或少量水泥粒化高炉矿渣(或粉煤灰)，可提高粉刷 层的防水性； 掺入各种色彩的耐碱材料，可获得更好的装饰效果。
配制砂浆 石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成砂浆，前者
称石灰砂浆，后者称混合砂浆，用于墙体的砌筑和抹面。 为了克服石灰浆收缩性大的缺点，配制时常要加入纸筋等纤
2、建筑石膏的应用
• 建筑石膏是一种很好的绿色建材！
• 应用中扬长各避种墙短板，正确应用！ • 建筑上的主要应用有：
➢ 建筑石膏制品：
➢ 各种板材：墙板、天花板等 ➢ 艺术装饰品
➢ 粉刷石膏：
➢ 墙面粉刷 ➢ 雕饰
德国室一内所墙教面堂和的天外花墙板面的雕雕饰饰
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纸面石膏板的生产工艺流程
纸 面 石 膏 板 生 产 线
*过烧石灰消化速度慢，易引起墙面隆起、开裂，所以 使用前需洗灰陈伏。
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*2、石灰的硬化
• 结晶作用
➢ 生石氢灰氧或化熟钙石晶灰体＋水成为Ca(OH碳)2浆酸体钙；晶体 ➢ 浆体中游离水的不断损失，导致Ca(OH)2结晶； ➢ 晶粒长大水、分交损错失堆聚成晶粒结构碳网化—硬化。
第三章 气硬性胶凝--水玻璃、菱苦土
2、水玻璃的模数： 、水玻璃的模数：
根据水玻璃模数的不同，又分为“碱性”水玻璃 （ｎ＜３）和“中性”水玻璃（ｎ≥3）。 模数的大小决定着水玻璃的品质及其应用性能：n 值越大，水玻璃的黏度越大，黏结力、强度、耐酸 性、耐热性越高，但也越难溶解于水中，且由于黏 度太大，不利于施工。
成品水玻璃的性状
1.块状、粉状的固体水玻璃，不含水分； 2.液体水玻璃，由块状水玻璃溶解于水而得。模数、 浓度、相对密度各不相同； 3.含化合水的水玻璃，即水化玻璃。
氧化硅结合而成的一种能溶于水的硅酸盐物质，是 一种气硬性胶凝材料。
化学通式为
R2 O • nSiO2
1、种类： 、种类
硅酸钠水玻璃（简称钠水玻璃，Na2O·ｎSiO2）； 硅酸钠水玻璃 ｎ 硅酸钾水玻璃（简称钾水玻璃，Ｋ 硅酸钾水玻璃（简称钾水玻璃，Ｋ2Ｏ·ｎSiO2）。 ｎ ）。
在工程中最常用的是硅酸钠液态水玻璃 硅酸钠液态水玻璃，由固 硅酸钠液态水玻璃 体水玻璃溶解于水而得，质量好的水玻璃微带 淡黄色而透明。若其含杂质，则会呈现各种色 泽。
6、水玻璃的应用 、
（1）涂刷表面。 ）涂刷表面。
Na 2 O ⋅ nSiO 2 + Ca (OH ) 2 = Na 2O (n − 1) SiO2 + CaO ⋅ SiO2 + H 2O
请问：石膏制品能用水玻璃喷涂吗？ 请问：石膏制品能用水玻璃喷涂吗？
6、水玻璃的应用 、
（2）配制耐酸砂浆和耐酸混凝土 ） （3）配制防水剂 ） （4）作为灌浆材料，加固地基 石灰可作为膨胀剂） ）作为灌浆材料，加固地基（ （5） 配制水玻璃砂浆。 ） 配制水玻璃砂浆。
例3-4 水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、 密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响？
第三节 水玻璃
各种土木工程中使用，就是
造船业，机械工业，海洋的 开发，地热工程等，混凝土 也是重要的材料。
混凝土分类： 1、按照胶凝材料
①无机胶凝材料混凝土
如水泥混凝土、石膏混凝土、 硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土等；
水泥的水化基本上是在Ca(OH)2和石膏的饱和溶液中进行的. 水泥熟料首先在溶液中解体、分散、悬浮在液相中，各单体矿物 进行水化，水化产物彼此间又化合，之后水化产物凝结、硬化、 发挥强度。
故：熟化过程实际上是：熟料解体——水化——水化产物凝聚— —水泥石
开始是解体-水化占主导作用，以后是凝聚占主导作用。
4、体积安定性：水泥在硬化后体积变化的均匀性。 水泥与水制成的水泥浆体，在 凝结硬化过程中，一般都会发生体积变化， 如果这种变化是发生在凝结硬化过程中，则对建筑物的质量没有什么影响，
但是，在水泥硬化后若产生不均匀的体积变化，将使混凝土产生膨胀裂缝，
降低使用质量，甚至引起严重质量事故。这即是水泥体积安定性不良。
度，用水玻璃配制的混凝土的抗压强度可达15MPa-40MPa 2、耐酸性好
由于水玻璃在硬化后主要成分为SiO2 ，它可以抵抗除氢氟酸、过热磷酸
以外的几乎所有的有机和无机酸，可用于配制水玻璃耐酸混凝土、耐酸 砂浆、耐酸胶凝等。
3、耐热性好
水玻璃不燃烧，在高温下硅酸胶凝干燥的更加强烈，强度并不降低，可 用于配制水玻璃耐热混凝土、耐热砂浆、耐热胶泥等。 4、耐碱性和耐水性差 由于水玻璃在加入促凝剂后不能完全硬化，仍有一定量的Na2O ·nSiO2 （可溶于碱、溶于水）
第三节 水玻璃 生产： 水玻璃通常采用石英粉（SiO2）加上纯碱（Na2CO3），按比例配 合，在1300～1400℃的高温下煅烧生成 硅酸钠（Na2O ·nSiO2）后 冷却（固态水玻璃），再在高温或高温高压水中溶解，无色、淡
水玻璃
（５）制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热 混凝土
用水玻璃作为胶凝材料，选择耐酸骨 料，可配制满足耐酸工程要求的耐酸砂浆、 耐酸混凝土。选择不同的耐热骨料，可配 制不同耐热度的水玻璃耐热混凝土。
• 例3-4 水玻璃的化学组成是什么？水玻 璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性 能有什么影响？ 解 通常使用的水玻璃都是Na2O· 2的水 nSiO 溶液，即液体水玻璃。 • 一般而言，水玻璃的模数n越大时，水 玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩 越大，硬化后的粘结强度、抗压强度等 越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性越 好。其主要原因是硬化时析出的硅酸凝 胶ｎSiO2· 2O较多。 mH
—— 由不同比例的碱金属和二氧化硅组成，俗称泡花碱。 常用硅酸钠水玻璃—— Na2O•nSiO2。常用的n=2.6—2.8。
二.水玻璃的生产
——湿法(液体水玻璃)； ——干法(固体水玻璃)
三.水玻璃的模数
—— SiO2与Na2O的分子比 n 称为水玻璃的模数 1.模数对性能影响 ——水玻璃模数越大，硬化越快，干缩越大，粘结力愈大， 强度愈高； 2.密度对性能影响 ——同一模数液体水玻璃，密度愈大，浓度愈大，粘结力 愈大，强度愈高。
Na2CO3 nSiO Na2O nSiO CO2 2 2
2水玻璃的硬化
液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定 形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：
Na2O nSiO2 CO2 mH2O Na2CO3 nSiO2 mH2O SiO2 H 2O SiO2 H 2O
由于空气中CO2浓度较低，这个过程进行的很慢， 为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟 硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析 出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的12％～ １５％。
尤溪职中建筑材料教案——第三章 气硬性凝胶材料
教学内容：第三章气硬性胶凝材料本章学习目标经过本章学习，要求掌握石灰、石膏两种常用气硬性胶凝材料的制备方法、硬化机理、技术性质和各自的适用条件，以及它们在配制、储运和使用中应注意的问题。
◆ 本章教学内容第一节石灰1、石灰的生产与品种；2、生石灰的熟化、陈伏、硬化过程；3、石灰的技术性质及用途。
第二节石膏1、气硬性胶凝材料的共性；2、石膏的概念及分类；3、石膏的凝结硬化机理、技术性质、用途。
◆ 本章重点1、气硬性胶凝材料的共性；2、生石灰的消化原理和特点，正确的消化方法和石灰浆的硬化原理。
从而理解石灰浆的主要性质和合理应用；3、石膏的技术性质、用途。
◆ 本章难点通过石灰、石膏的化学物理组成去推导相关技术性质，根据技术性质推导出它们各自的用途及局限性。
概述：胶凝材料：是指在一定条件下通过自身的一系列变化而能把其它材料胶结成具有强度的整体的材料，通常分为有机和无机两大类。
有机胶凝材料：以天然或人工合成的高分子化合物为基本组分的一类胶凝材料，例如沥青、树脂、橡胶等。
无机胶凝材料：以无机矿物为主要成分，当其与水或水溶液拌和后所形成的浆体，经过一系列的物理化学变化后能产生胶结力而把其它材料胶结成为具有强度的整体，如石灰、石膏、水泥等。
无机胶凝材料一般又可分为水硬性胶凝材料和气硬性无机胶凝材料。
水硬性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，如水泥。
气硬性无机胶凝材料只能在空气中硬化并保持其强度，如石灰、石膏等教学内容：第一节石灰一、生产与品种石灰一般是不同品种化学组成和物理形态的生石灰、消石灰、水硬性石灰的统称。
一）生石灰的生产（一）概念：由以碳酸钙为主的原料（如：石灰石、白云石等），经适当的煅烧，排除二氧化碳后，所得的块体，其主要成分是CaO。
（二）制备：1、原料：含CaCO3为主的石灰石、白云石。
2、工艺：900～1100℃CaCO3 CaO(生石灰)+CO2↑排出CO2，剩下的块体主要成分为CaO，即为生石灰。
水玻璃研究报告
水玻璃研究报告1. 导言水玻璃，也被称为硅酸钠溶液，是一种重要的化学物质。
它具有广泛的应用领域，包括建筑材料、涂料、防水剂等。
本报告旨在对水玻璃进行研究，探究其物理性质、化学性质以及应用领域，并提供相关数据和研究成果。
2. 水玻璃的物理性质2.1 外观与质地水玻璃呈无色或淡黄色的液体，具有黏稠的质地。
在常温下，水玻璃为溶液状态，密度略高于水。
2.2 热性质水玻璃在加热过程中，会发生分解，生成无定型的二氧化硅和水蒸气。
加热至高温时，水玻璃会熔化成透明的玻璃状物质，并具有一定的粘度。
2.3 溶解性水玻璃可溶于水，并能与许多金属离子形成络合物。
溶液中的水玻璃呈碱性反应，pH 值通常在9-11之间。
3. 水玻璃的化学性质3.1 硅酸钠的化学结构水玻璃的主要成分是硅酸钠（Na2SiO3），其化学结构中含有硅氧键和钠离子。
这种结构使得水玻璃具有一定的耐酸性和耐碱性。
3.2 反应性由于水玻璃中含有活泼的氧原子，它具有较高的反应活性。
水玻璃可与酸反应，生成二氧化硅和相应的盐类。
此外，水玻璃还能与金属离子形成络合物，起到一定的防腐、防水和粘接作用。
3.3 硫化性质水玻璃可以和硫化物反应生成水玻璃硫化物，这种化合物在一些工业用途中具有重要的应用，如橡胶增强剂、火炬头材料等。
4. 水玻璃的应用领域4.1 建筑材料水玻璃可以作为建筑材料的一种粘合剂，用于固化混凝土或石材。
其优点在于耐候性好，不易被水侵蚀。
4.2 防水剂水玻璃作为防水剂可以涂在建筑物表面，形成一层防水膜，起到防水、防潮和防腐的作用。
4.3 涂料将水玻璃和颜料混合后，可以制成水玻璃涂料。
这种涂料具有良好的耐候性和耐酸碱性，可用于室内外墙面的涂装。
4.4 土壤改良剂将水玻璃溶液浇灌到土壤中，可增加土壤的粘结性和保水性，改善土壤结构，提高农作物的产量。
5. 结论水玻璃是一种重要的化学物质，具有广泛的应用领域。
它的物理性质包括外观与质地、热性质和溶解性；化学性质主要体现在化学结构、反应性和硫化性质上。
《土木工程材料》课件 第二章 石灰 石膏 水玻璃
CaSO4·12
H2O＋1
1 2
H2O1 07~ 170℃ CaSO4·2H2O
三、建筑石膏的技术要求
纯净的建筑石膏为白色粉末，密度为2.60 g/cm3～2.75 g/cm3，堆积密度 为800 kg/m3～1 000 kg/m3。按照其强度、细度、凝结时间分为三个等级， 如下表所示。
等级
细度（0.2 mm方孔 筛筛余）%
三、石灰的技术要求
建筑中常使用的建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉技术指标分 别参见建材行业标准《建筑生石灰》（JC/T 479—1992）、《建筑生石灰粉》 （JC/T 480—1992）和《建筑消石灰粉》（JC/T 481—1992）。
四、石灰的性质及应用
1 石灰的性质
（1）良好的保水性和可塑性 （2）凝结硬化慢、强度低 （3）硬化后体积收缩大 （4）吸湿性强，耐水性差 （5）放热量大，腐蚀性强
2 建筑石膏的用途
（1） 室内抹灰及粉刷 （2） 制作石膏板 （3） 制作建筑装饰石膏制品 （4） 其他用途
五、建筑石膏的贮存
建筑石膏在贮运过程中，应防止受潮及混入杂物。不同等级的石膏应分 别贮运，不得混杂。一般贮存期为三个月，超过三个月，强度将降低30%左右。 超过贮存期的石膏应重新进行质量检验，以确定其等级。
欠火石灰降低了石灰的利用率；过火石灰危害工程质量。
石灰原料中少量的碳酸镁分解成氧化镁（MgO）。当MgO含量≤5%时， 称为钙质生石灰，当MgO含量＞5%时，称为镁质生石灰。
二、石灰的熟化及硬化
1 石灰的熟化
石灰熟化又称“消化”或“消解”，是生石灰CaO与水作用生成熟石灰
Ca(OH)2的过程，即： CaO＋H2O=Ca(OH)2＋64.9 kJ
33水玻璃课件
生产工艺流程
原料准备
准备好硅砂、纯碱、石灰石等原料。
配料与熔制
按照一定比例将原料混合均匀，在高温下进行熔制 。
水淬
将熔融的物料进行水淬处理，得到水玻璃溶液。
浓缩与调整
将水玻璃溶液进行浓缩，调整其模数和密度等参数 。
02 水玻璃在建筑领域应用
粘结剂与密封材料
水玻璃作为粘结剂
水玻璃可以与多种材料发生化学反应，形成坚固的粘结层，广泛应用于瓷砖、 大理石等建材的粘贴。
脱硫剂
在钢铁冶炼过程中，水玻璃可以作为 脱硫剂，有效去除钢铁中的硫元素， 提高钢铁质量。
炉衬材料
耐火材料
水玻璃可以作为耐火材料的原料，与 其他耐火原料混合后制成各种形状的 耐火制品，用于钢铁冶炼过程中的高 温区域。
水玻璃可以作为炉衬材料，涂抹在炉 膛内壁上，形成一层坚固的保护层， 提高炉膛的耐高温性能和使用寿命。
品牌建设
02
培育知名品牌，提升企业形象和产品竞争力。通过加强品牌宣
传和推广，提高消费者对品牌的认知度和忠诚度。
产业链整合
03
推动水玻璃企业与上下游企业之间的合作，形成紧密的产业链
合作关系。通过整合资源优势，提高整体竞争力。
未来发展趋势预测
01
环保政策推动
随着全球环保意识的提高，各国政府将加强对环保产业的扶持力度。水
组成成分
水玻璃主要由硅酸钠（Na2SiO3 ）或硅酸钾（K2SiO3）等组成， 其中硅酸钠最为常见。
物理化学性质
物理性质
水玻璃为无色透明的粘稠液体，具有 吸湿性，能溶于水，不溶于醇。
化学性质
水玻璃在空气中易吸收二氧化碳而析 出硅酸凝胶，逐渐失去粘结能力；能 与酸反应，析出硅酸；在高温下燃烧 能生成二氧化硅和金属氧化物。
第四篇气硬性胶凝材料
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艺术装饰石膏制品
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建筑石膏在运输和贮存中，需要防雨防潮，贮存 期为3个月，过期或受潮的石膏，强度显著降低，需 经检验合格后才能使用。
石膏粉吸潮后结块
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第二节 石灰
27
28
什么是石灰?
石灰是以CaO或Ca(OH)2为主要成份的气硬性 胶凝材料。
41
42
43
44
二、石灰的熟化与硬化
石灰中一般都含有过火 石灰，过火石灰熟化慢，
若在石灰浆体硬化后再 发生熟化，会因熟化产 生的膨胀而引起局部隆 起和开裂。
石灰膨胀裂纹
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二、石灰的熟化与硬化
为了消除过火石灰的这种危害，石灰在熟化后， 还应“陈伏”2周以上。
“陈伏”期间，石灰浆表面应保持一层水，隔 绝空气，防止Ca(OH)2与CO2发生反应。
3）强度：有抗压强度和抗折强度两项。 标准：国标《建筑石膏》GB9776—2008
产品：按抗折强度分为3.0, 2.0, 1.6三个等级
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建筑石膏的技术要求
《建筑石膏》GB9776—2008
技术指标
3.0
2.0
1.6
抗折强度(MPa)，不小于 3.0
2.0
1.6
抗压强度(MPa)，不小于 6.0
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(1)采石
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(2) 破 碎
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(3) 煅 烧
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(4)
块 状 生 石 灰
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2、生产工艺
由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度 分布不均匀等原因，石灰中常含有欠火石灰 和过火石灰。
欠火石灰中的碳酸钙未完全分解，使用时缺 乏粘结力。
水玻璃——精选推荐
第三节水玻璃➢概述➢水玻璃的生产➢水玻璃的特性➢水玻璃的应用概述水玻璃俗称泡花碱，化学通式为，其中，n 是二氧化硅与碱金属氧化物之间的摩尔比，为水玻璃的模数，一般在1.5～3.5之间。
22nSiO O R •⚫n 为1时能溶解于常温的水中，n 加大只能在热水中溶解，当n 大于3时，要在4个大气压以上的蒸汽中才能溶解。
⚫低模数水玻璃的晶体组分较多，粘结能力较差，模数提高时，胶体组分相对增多，粘结能力随之增大。
⚫同一模数的液体水玻璃，其浓度愈稠，则比重愈大，粘结力愈强。
在液体水玻璃中加入尿素，在不改变其粘度的情况下可提高粘结力25％左右。
按碱金属氧化物，分为钠水玻璃、钾水玻璃和钾钠水玻璃。
最常用的是硅酸钠水玻璃Na 2O·nSi02，还有硅酸钾水玻璃K 20·nSiO 2等。
按含水程度的不同，分为以下三类：➢块状或粉状水玻璃。
溶解度很小，尤其是高模数的水玻璃；➢含有化合水的固体水玻璃或水合水玻璃。
溶解度提高。
➢块状水玻璃的水溶液，即液体水玻璃。
我国目前最常用的仍然是液体钠水玻璃，简称水玻璃。
一、水玻璃的生产➢湿法：将磨细的石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅（2.06×105～3.09×105Pa）内用蒸气加热，并搅拌，使之直接反应而成液体水玻璃。
➢干法：将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉内于1300～1400℃温度下熔化，生成固体水玻璃，再将它装进蒸压釜内，通入蒸汽熔（溶）化后，即制成液体水玻璃。
❖Na2CO3+nSiO2-------Na2O ·nSiO2+CO2（气体）1.在空气中凝结硬化情况•++→+•22222322Na O nSiO CO mH O Na CO nSiO mH O（无定形硅胶）空气中CO 2浓度低，反应较慢，提高反应速度，可将水玻璃加热或加入氟硅酸钠促硬剂。
•Na SiF 26•+•+→++•2()6(21)2226222Na O nSiO Na SiF mH O NaF n SiO mH O二、水玻璃的特性有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）2.良好的粘结性能。
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常用水泥及其特性： 1、硅酸盐水泥 凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，0-5%以下的石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，统称为硅酸盐水泥。国际上统称 为波特兰水泥。
硅酸盐水泥分两种类型： 不掺加混合材料 称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ
三、水玻璃的应用 水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。
1、作为涂料，涂刷材料表面 直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面或涂刷粘土砖、水泥混凝土等多孔材 料，渗入缝隙和孔隙中，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得 到提高。
2、配制防水剂 这种防水剂凝结迅速，一般不超过1分钟，适合用于和水泥浆调和，堵塞漏 洞、缝隙等局部抢修。
第三节 水玻璃
生产： 水玻璃通常采用石英粉（SiO2）加上纯碱（Na2CO3），按比例配 合，在1300～1400℃的高温下煅烧生成 硅酸钠（Na2O ·nSiO2）后 冷却（固态水玻璃），再在高温或高温高压水中溶解，无色、淡 黄或青灰色的透明、半透明黏稠液体（液态水玻璃）。
概念： 水玻璃俗称“泡花碱”，由碱金属氧化物（ Na2O、 K2O 、 Li2O）和二氧化硅（SiO2 ）组成，是可溶性碱金属硅酸盐材 料。
作业： 什么是水玻璃，水玻璃模数，其值大小对水玻璃的性质有何影响？
第四节 水泥
概念： 加水拌和成塑性浆体后，能胶结沙、石等适当材料并能在水和空气 中硬化粉状水硬性胶凝材料。
水泥的水硬性：水泥与水拌合后，水泥与水产生水化反应凝结硬化， 形成具有强度的稳定性化合物的能力。
作用： 加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能 把砂、石等材料牢固地胶结在一起。
3、配制水玻璃矿渣砂浆、修补砖墙裂缝 将液体水玻璃、粒化高炉矿渣粉、沙和氟硅酸钠按比例配合，压入砖缝中。 （氟硅酸钠有毒，操作时戴口罩防护）
4、加固土壤 将模数为2.5-3的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管轮流向地下压入，两 种溶液发生化学反应，析出硅酸胶体，将土壤包裹并填实孔隙。
用这种方法加工土壤，抗压强度可达3-6MPa.
即：气温高、模数大、密度小时选下限，反之亦然。
二、水玻璃的主要技术性质 1、粘结力强、强度较高 水玻璃在硬化后，其主要成分为SiO2胶凝，因而具有较高的粘结力和强 度，用水玻璃配制的混凝土的抗压强度可达15MPa-40MPa 2、耐酸性好 由于水玻璃在硬化后主要成分为SiO2 ，它可以抵抗除氢氟酸、过热磷酸 以外的几乎所有的有机和无机酸，可用于配制水玻璃耐酸混凝土、耐酸 砂浆、耐酸胶凝等。 3、耐热性好 水玻璃不燃烧，在高温下硅酸胶凝干燥的更加强烈，强度并不降低，可 用于配制水玻璃耐热混凝土、耐热砂浆、耐热胶泥等。 4、耐碱性和耐水性差 由于水玻璃在加入促凝剂后不能完全硬化，仍有一定量的Na2O ·nSiO2 （可溶于碱、溶于水）
根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有：
硅酸钠水玻璃（Na2O ·nSiO2）（常用） 硅酸钾水玻璃（ K2O ·nSiO2 ） 硅酸锂水玻璃（ Li2O ·nSiO2）
n是水玻璃的模数（水玻璃的重要参数） n=SiO2 / R2O(分子数比) 一般：1.5-3.5之间
n越大，固体水玻璃越难溶于水，水玻璃的粘性和强度越高。 n为1时常温水即能溶解，n大时须加热才能溶解。 n大于3时需4 个大气压以上的蒸汽才能溶解。
水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久， 广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程
水泥的分类： 1、通用水泥 一般土木建筑工程通常采用的水泥。 六大品种： 即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸 盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。
2、专用水泥 专门用途的水泥。 如：砌筑水泥、道路水泥。
硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化： 水化——物质有无水状态变为有水状态，由低含水边为高含水。 凝结——水泥加水拌合初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠 并失去可塑性的过程。 硬化——此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥 石），这一过程称“硬化”
球磨机是物料被破碎之后，再 进行粉碎的关键设备。
它广泛应用于水泥、硅酸盐制品， 新型建筑材料、耐火材料等生产行 业，对各种矿石和其它可磨性物料 进行干式或湿式粉磨。
硅酸盐水泥熟料的矿物组成及含量：
硅酸三钙3CaO·SiO2，可简写为C3S，50%左右，有时高达60%以上； 硅酸二钙2CaO·SiO2，可简写为C2S，20-33% 铝酸三钙3CaO·Al2O3：可简写为C3A，7-15% 铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3，可简写为C4AF，10-18%。
特点： 1、速度慢 由于空气中CO2浓度较低，这个过程进行的很慢。 为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠Na2SiF6 作为促硬剂。 氟硅酸钠Na2SiF6用量：水玻璃的12%-15%
2、体积收缩 3、强度低 为加速水玻璃的凝结固化速度和提高强度，水玻璃使用时一般要求加入 固化剂氟硅酸钠，加入量一般为12%～15% 加入量少：凝结固化慢，且强度低； 加入量太多：凝结硬化过快，施工困难，而且硬化后的早期强度虽高， 但后期强度明显降低。 因此，使用时应严格控制固化剂加入量，并根据气温、湿度、水玻璃的 模数、密度在上述范围内适当调整。
根据水玻璃模数的不同，分为：
“碱性”水玻璃（n<3）
“中性”水玻璃（n>=3）
水玻璃的密度（波美度）： 水玻璃在水溶液中的含量（浓度）
密度越大，水玻璃含量越高，黏度越大，水玻璃模数n越大 越难溶于水。
一、水玻璃的硬化 液体水玻璃在空气中吸收CO2，形成无定形硅酸胶凝，并逐渐干 燥而硬化。 （Na2O ·nSiO2+CO2+mH2O=Na2CO3+nSiO2 ·mH2O）
掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料。 称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。
常用水泥生产过程：
熟料煅烧
石灰石 黏土 铁矿石
按比例混合 磨细
生料
煅烧 1450℃
石膏 熟料
混合材料
磨细
水泥
水泥粉磨
生 料 制 备
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
水泥的整个生产工艺概括为“两磨一烧”，其中“一烧”就是把经过粉 磨配制好的生料，在回转窑的高温作用下烧成为熟料的工艺过程。因此， 回转窑是水泥生产中的主机，俗称水泥工厂的“心脏”。