第三章 气硬性胶凝材料(石膏、石灰、水玻璃)
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第三章 石灰、石膏和水玻璃
2.石膏的储运 防潮防水、储存时间不要超过三个月。
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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
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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
第3章 气硬性胶凝材料
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。
粉，则可不预先熟化而直接应用。 ➢ 熟化方法
熟化时根据加水量的多少，可得到消生灰粉和石 灰膏。
（1）熟化为消生灰粉： 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。
（2）熟化为石灰膏： 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
(1)建筑石膏 将天然二水石膏在非密闭的窑炉中加热，至
107~170℃时，生成半水石膏，其反应式为：
CaSO4
2H 2O
1 07~1 70 CaSO4
1 2
H 2O
1
1 2
H 2O
所生成以为主要成分的产品即为β型半水石膏，也
就是建筑石Байду номын сангаас。建筑石膏结晶较细，硬化后强度低。
(2)高强石膏
将天然二水石膏置于具有0.13MPa、124℃过饱和蒸
CaCO3 900CCaO CO2
此外，还可以利用化学工业副产品作为石灰的 生产原料，如用碳化钙制取乙炔时所产生的主要 成分为氢氧化钙的电石渣等。
在实际生产中，若煅烧温度过低，煅烧时间不 足，或料块过大，碳酸钙不能完全分解，石灰中 含有未烧透内核，这种石灰称为“欠火石灰”。 欠火石灰的产浆量较低，有效氧化钙和氧化镁含 量低，使用时粘结力不足，质量较差。
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
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？
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。
气硬性胶凝材料
3、石灰的技术性质
l 石灰的质量等级
建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按 有效CaO＋MgO的含量，可分为优等品、一等品和 合格品三个等级。具体指标见教材。
l 石灰的特性
1.可塑性好； 2.生石灰吸湿性强，保水性好； 3.凝结硬化慢、强度低 ； 4.硬化后体积收缩大，易开裂； 5.耐水性差 。
第三章 气硬性胶凝材料
1、石灰 2、石膏 3、水玻璃
• 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 为一个整体的材料。
• 胶凝材料的分类
如：石灰、石 膏、水玻璃等
胶凝材料
无机胶凝材料
气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料
通称为 “水 泥”
有机胶凝材料
如沥青、聚合物等
蒸压锅
CaSO4·0.5H2O
α型
170～360℃ 加热、脱水
CaSO4 Ⅲ
400～750℃ CaSO4 Ⅱ
建筑石膏 高强石膏 可溶性石膏 不溶性石膏
800℃
CaSO4 Ⅰ
高温煅烧石膏
在常温下不存在
在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。
2、建筑石膏的凝结硬化
u 建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：
3、建筑石膏的等级与技术性质
建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分 为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：
技术指标名称
强 度
抗折强度≥
抗压强度≥
细度（0.2mm方孔筛筛余）≤
凝结时间
优等品 一等品 合格品
2.5
2.1
1.8
4.9
3.9
2.9
5.0
第三章 气硬性胶凝材料
2018/12/2
• • •
（3） 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。 （ 4） 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， 改变室内的小气候。 在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，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.
2018/12/2
石灰的陈伏
三、石灰的硬化 由2个同时进行的过程完成。 1.结晶作用 游离水分蒸发——Ca（OH）2逐渐从饱和溶液中结晶析出。 （干燥作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。） 2.碳化作用 Ca（OH）2与空气中的CO2和H 2O化合成CaCO3 结晶。 碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶， 释出水分并被蒸发： 碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生 成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。
•
建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍 有膨胀（0.2%~1.5%），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱 满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。
2018/12/2
（３）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低
•
建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多， 因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造 成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬 化后的表观密度约为８00kg／ｍ3～1000 kg／ｍ3，抗压强度约为３ＭPa～5ＭPa。
第三章 气硬性胶凝材料
第三章气硬性胶凝材料本章主要了解石灰、石膏、菱苦土、水玻璃的特性、技术性能要求和应用。
一、胶凝材料概念和分类在建筑工程中，将散粒材料（如砂子、石子）或块状材料（如砖或石块）粘合为一个整体的材料，统称为胶凝材料。
胶凝材料可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。
有机胶凝材料又分为沥青类、天然树脂类、合成树脂类；无机胶凝材料又分为气硬性胶凝材料（如石膏、石灰、水玻璃、菱苦土）、水硬性胶凝材料（如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其他水泥）二、建筑石膏的特性及应用特性：1、凝结硬化快；2、微膨胀性；3、孔隙率大；4、耐水性差；5、抗火性好；6、塑性变形大。
应用：一般用于室内抹灰及粉刷、装饰制品、石膏板等。
三、石灰的特性1、石灰的熟化：生石灰（CaO）加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消解过程。
生石灰中常含有过火石灰，过火石灰表面有一层深褐色熔融物，熟化很慢，当石灰已经硬化后，其中过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂。
为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中“陈伏“两周以上，”“陈伏”期间，石灰浆表面应留有一层水，与空气隔绝，以免石灰碳化。
2、石灰特性：石灰具有良好的保水性，凝结硬化慢、强度低，耐水性差；体积收缩大的特性。
四、菱苦土的应用菱苦土地板具有保温、无尘土、耐磨、防火、表面光滑和弹性好等特性，若掺入耐碱矿物颜料，可将地面着色，是良好的地面材料。
菱苦土板有较高的紧密度与强度，而且具有吸音、隔热的效果，可做内墙板和其他土木工程材料之用。
加筋的菱苦土具有较高的强度，可以代替木材制成垫木、柱子等构件。
菱苦土耐水性较差，故这类制品不宜用于长期潮湿的地方，菱苦土制品中不宜配置钢筋。
五、水玻璃1、特性：水玻璃溶液可与水按任意比例混合，不同的用水量可使溶液具有不同的密度和粘度；水玻璃具有很强的酸腐蚀性，能抵抗多数无机酸、有机酸和侵蚀性气体的腐蚀；水玻璃硬化时析出的硅酸凝胶能堵塞材料的毛细孔隙，起到阻止水分渗透的作用；水玻璃具有良好的耐热性能；水玻璃对眼睛和皮肤有一定的灼伤作用，使用时应注意安全防护。
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
第三章 气硬性胶凝材料---石灰
定的强度。
例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。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。
答：
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。
二、石灰熟化与硬化
1、石灰熟化
CaO H 2O Ca(OH ) 2
（1） 熟化反应的特点： 一是水化热大，水化速率快；
二是水化过程中固相体积增大1.5倍至2倍。
（2）石灰熟化方式
（1）淋灰法——就是在生石灰中均匀加入 70%左
右的水，便可得到颗粒细小、分散的熟石灰粉。
（2）化灰法——在生石灰中加入适量的水，约为
成的生石灰称为磨细生石灰粉或建筑生石灰粉。
燃烧反应完成物：
正火石灰
欠火石灰
其使用时，产浆量低，质量差，降低石灰的利用率。
过火石灰
★ 使硬化的砂浆产生“崩裂或鼓泡”现象，严重影响 工程质量。 ★生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中进行两周以上 的“陈伏”。“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水 分，与空气隔绝，以免碳化。
其他方面的应用（生石灰）
（5）配制无熟料水泥----将具有一定活性的混合材料， 按适当比例与生石灰配合，经共同磨细，可得到水硬 性的胶凝材料，即为无熟料水泥。 优点：用磨细的生石灰配制，可不经预先消化和陈伏， 而直接应用。
（6）加固软土地基——块状生石灰可用来加固软土地 基（称为石灰桩）。
其他方面的应用
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。
第三章 气硬性胶凝材料(石膏、石灰、水玻璃)
过火石灰
石灰的熟化
3.1.2 石灰的熟化与硬化 1. 石灰的熟化
熟化（消化）：工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之 消解为熟(消)石灰——氢氧化钙的过程。
CaO nH2O Ca(OH)2 nH2O 64.9KJ/mol
特点：速度快；体积膨胀；放出大量的热
石灰产品
CaCO3
900~1100℃
消石灰粉 粘土 砂或石屑、炉渣 水 碾压夯实
石灰与粘土或硅质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝可在
潮湿环境中与水反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化氯 酸钙，故石灰土可在潮湿环境中使用。 常用于建筑物基础、路面的垫层。
硅酸盐制品
石灰土
三合土
5. 硅酸盐制品
石灰 天然砂 硅铝质工业废渣 水 硅酸盐制品
Ca(OH)2 CO2 nH 2O CaCO3 (n 1)H 2O
碳化作用实际上是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳 酸钙，所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。
碳化
硬化的特点
3. 硬化的特点
◘ 结晶自里向表，碳化自表向里 ◘ 速度慢（通常需要几周的时间） ◘ 体积收缩大（容易产生收缩裂缝）
生产
3. 建筑石膏的生产
生石膏在常压下煅烧加热到107℃~170 ℃ ，可得到β型建
筑石膏：
二水石膏 β型半水石膏
107 C ~170 C常压
CaSO 4 2H 2 O
1 1 CaSO 4 H 2 O 1 H 2 O 2 2
生石膏在124 ℃ 、1.3大气压条件下压蒸加热，可得到α型建
建筑石膏
2. 建筑石膏
熟石膏（CaSO4﹒1/2H2O）—— 也称熟石膏或半水石膏。是由生石膏加工而成的，根据内 部结构不同可分为α型半水石膏和β型半水石膏。 将天然石膏压蒸或煅烧加热，可分别得到β型半水石膏和α 型半水石膏。 α型半水石膏和β型半水石膏相比，其结晶颗粒较粗，比 表面积较小，拌制石膏浆体时的需水量较小，硬化后强度高， 因此又称为“高强石膏”。 在土木过程中，常用的石膏胶凝材料主要是建筑石膏。
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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观察讨论
观察与讨论：两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别？成因？
石 灰 浆 A
两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别？成因？
石 灰 浆 B
石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，致使其 中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续 水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。 石灰砂浆B为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。 尤其是水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。
生产
3. 建筑石膏的生产
生石膏在常压下煅烧加热到107℃~170 ℃ ，可得到β型建
筑石膏：
二水石膏 β型半水石膏
107 C ~170 C常压
CaSO 4 2H 2 O
1 1 CaSO 4 H 2 O 1 H 2 O 2 2
生石膏在124 ℃ 、1.3大气压条件下压蒸加热，可得到α型建
第三章 无机胶凝材料
林琪燕
概 述
何为胶凝材料？ 定义：在土木过程中，能将各种散粒矿质材料或块状 材料粘结成为一个整体的材料。 特征： 严格意义上胶凝材料应指浆体能在常温下凝结硬化为 固体。 有较强的胶结能力； 具有一定的使用性能。
第三章 无机胶凝材料
定义与分类
将在第四章 进行讲解
有机胶凝材料（树脂、沥青等） 胶凝材料 无机胶凝材料
这是因为粉磨过程使过火石灰表面积大大增加,与水熟化反应速 度加快,几乎可以同步熟化,而且又均匀分散在生石灰粉中,不至 引起过火石灰的种种危害。
真题
注册考试真题
[注册造价工程师] 原题: 生石灰（又称块灰）加水熟化成石灰浆（氢氧化钙和水）。使用 前，应在储灰坑中“陈伏”（ ）天以上，其目的是消除过火石灰 的危害，同时也得到良好的可塑性。 A．7 B．15 C．21 D．30 [一级注册建筑师执业资格考试]、[一级注册建造师执业资格考试] 袋白灰(消石灰粉)使用前也应进行陈伏处理是为了（ ）。 提 示： 建筑材料(单选题3) 答 案： A.有利于硬化 B.消除过火石灰的危害 C.提高浆体的可塑性 D.使用方便
易受潮
5. 易受潮不宜贮存
块状石灰放臵太久，会吸收空气中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。 所以石灰不能用于潮湿环境。 生石灰具有很强的吸湿性，受潮会自动熟化成消石灰粉而失 去胶凝能力，所以储存和运输生石灰时，既要防水防潮，而且不 易久存。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。 另外，生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，因此储 存和运输生石灰是，要注意安全，将生石灰与易燃物分开保管， 以免引起火灾。
耐水性差
6. 耐水性差
石灰浆在水中或潮湿环境中没有强度，已凝结硬化的石灰 在水中会溃散。
所以， ◎ 石灰不宜在潮湿环境下使用； ◎ 不宜用于重要建筑物基础；
◎ 石灰砂浆抹墙可产生一定的透气性。
应用
3.1.5 石灰的应用 1. 石灰乳
消石灰粉或熟化好的石灰膏 水 石灰乳（廉煤灰，可提高其耐水性 调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象
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、水玻璃） 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硬化，并且在空 气中保持和发展其强度； 关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！ 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。
硬化后强度低
4. 硬化后强度低
石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受 潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1： 3）28天强度仅为0.2~0.5MPa。
为充分消化石灰，获得较好的塑性，拌制石灰的用水量较 大，石灰凝结硬化时多余水分蒸发，会留下大量孔隙，因而其 密实性很差。
消石灰粉 粘土 砂或石屑、炉渣 水 碾压夯实
石灰与粘土或硅质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝可在
潮湿环境中与水反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化氯 酸钙，故石灰土可在潮湿环境中使用。 常用于建筑物基础、路面的垫层。
硅酸盐制品
石灰土
三合土
5. 硅酸盐制品
石灰 天然砂 硅铝质工业废渣 水 硅酸盐制品
关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好 的性能！
气硬性胶凝材料
主要内容
3.1 石灰 3.2 石膏 3.3 水玻璃
重难点
凝结硬化原理
原料及生产，主要技术特性，工程应用
3.1 石 灰
3.1.1 石灰的生产 主要原料、烧制及产品
主要原料：石灰石、白云石、白垩、贝壳等。
烧制及产品：
CaCO3
Ca(OH)2 CO2 nH 2O CaCO3 (n 1)H 2O
碳化作用实际上是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳 酸钙，所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。
碳化
硬化的特点
3. 硬化的特点
◘ 结晶自里向表，碳化自表向里 ◘ 速度慢（通常需要几周的时间） ◘ 体积收缩大（容易产生收缩裂缝）
工程实例分析
2. 石灰的硬化
石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由以下两个同时进行的过程 来完成的： 结晶作用（干燥硬化）：游离水分蒸发或被砌体吸收， Ca(OH)2以结晶形态析出，
浆体逐渐失去塑性。 碳化作用（碳化硬化）：Ca(OH)2与空气中的CO2与水化合生 成CaCO3晶体，释出水分并被蒸发：
CaO CO2
块状生石灰
加过量水消化 石灰膏
磨细
生石灰粉 加适量水消化、然后干燥 加水拌合
消石灰粉，主要成分为Ca(OH)2，又称“熟石灰”。
用于拌制石灰砌 筑砂浆或抹灰砂 浆
用于拌制石灰土、 三合土
陈伏
石灰的“陈伏”
为消除过火石灰的危害，生石灰熟化成的石灰浆应在储灰 坑中放臵两周以上，使过火石灰充分熟化，这一过程称为石灰 的“陈伏”。 “陈伏”期间，灰浆表面应保有一层水分，隔绝空气，防 止发生碳化反应。 思考：磨细生石灰不经陈伏可直接使用，为什么？？
石膏
3.2 石 膏
石膏也是一种应用甚广的气硬性胶凝材料。 学习本节需着重比较石膏与石灰凝结硬化的差别， 并以石膏的结构性能特点理解其应用。
石膏
3.2 石 膏
3.2.1 石膏的原料及生产 1. 原料
石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水 不同时可形成多种性能不同的石膏。 根据石膏中含有结晶水的多少，原料分为： 硬石膏（CaSO4）—— 以无水硫酸钙（CaSO4）为主要成分的天然矿石。也称无水石 膏，结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的重要辅助原料。 天然石膏（CaSO4﹒2H2O）—— 也称生石膏或二水石膏。大部分天然石膏为生石膏，是生产建 筑石膏的主要原料。
◘ 钙质生石灰MgO≤5%；钙质消石灰粉MgO≤4% ◘ 镁质生石灰MgO＞5%；镁质消石灰粉MgO＞4%
石灰的技术特性
3.1.4 石灰的技术特性 1. 保水性与可塑性好
生石灰熟化为石灰浆时，形成了颗粒极细的呈胶体分散状 态的氢氧化钙，表面吸附一层厚水膜。因此用石灰调成的石灰 砂浆突出的优点是具有良好的可塑性。 工程应用：
1 1 CaSO 4 H 2 O 1 H 2 O CaSO 4 2H 2 O 2 2
生成的二水硫酸钙与生石膏分子式相同，但物理力学性能有差异。 二水石膏溶解度比半水石膏溶解度小得多，所以二水石膏首先从饱和 溶液中析晶沉淀，促使半水石膏继续溶解，这一反应过程连续不断进行， 直至半水石膏全部水化生成二水石膏。
灰砂砖
灰砂空心墙体砖
蒸压灰砂墙体砖
轻 质 保 温 灰 砂 生产工艺 砖
灰 砂
墙 体 砖
回顾
灰砂砖工艺流程图
知识点回顾——石灰
◊ 生石灰的熟化是指……熟化过程的特点？ ◊ 石灰在生产过程中，应严格控制煅烧温度的高低及分布，以 及原料尺寸的大小，否则容易产生……对石灰质量有何影响？ ◊ 石灰按成品加工方法不同，分为哪几种？ ◊ 生石灰在使用前为何要进行“陈伏”？为什么在陈伏时需在 熟石灰表面保留一层水？ 磨细生石灰不经“陈伏”可直接使用， 原因何在？ ◊ 理解石灰的凝结硬化原理？特点？ ◊石灰的特性？——熟练掌握 ◊ 石灰的主要工程用途如何？——熟练掌握 ◊ 在储存和保管时需要注意哪些方面？ ◊ 如何深刻理解石灰石气硬性胶凝材料？
建筑石膏
2. 建筑石膏
熟石膏（CaSO4﹒1/2H2O）—— 也称熟石膏或半水石膏。是由生石膏加工而成的，根据内 部结构不同可分为α型半水石膏和β型半水石膏。 将天然石膏压蒸或煅烧加热，可分别得到β型半水石膏和α 型半水石膏。 α型半水石膏和β型半水石膏相比，其结晶颗粒较粗，比 表面积较小，拌制石膏浆体时的需水量较小，硬化后强度高， 因此又称为“高强石膏”。 在土木过程中，常用的石膏胶凝材料主要是建筑石膏。
水泥砂浆
石灰浆
混合砂浆
一种常见的改善水泥砂浆可塑性的方法
硬化慢
2. 硬化过程缓慢
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。
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、 开裂，所以除调成石灰乳作为薄层涂刷外，不宜单独使用。常 在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩、提高抗裂能力和节约石灰。
过火石灰
石灰的熟化
3.1.2 石灰的熟化与硬化 1. 石灰的熟化
熟化（消化）：工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之 消解为熟(消)石灰——氢氧化钙的过程。
CaO nH2O Ca(OH)2 nH2O 64.9KJ/mol
特点：速度快；体积膨胀；放出大量的热
观察与讨论：两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别？成因？
石 灰 浆 A
两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别？成因？
石 灰 浆 B
石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，致使其 中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的石灰砂浆中继续 水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。 石灰砂浆B为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。 尤其是水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。
生产
3. 建筑石膏的生产
生石膏在常压下煅烧加热到107℃~170 ℃ ，可得到β型建
筑石膏：
二水石膏 β型半水石膏
107 C ~170 C常压
CaSO 4 2H 2 O
1 1 CaSO 4 H 2 O 1 H 2 O 2 2
生石膏在124 ℃ 、1.3大气压条件下压蒸加热，可得到α型建
第三章 无机胶凝材料
林琪燕
概 述
何为胶凝材料？ 定义：在土木过程中，能将各种散粒矿质材料或块状 材料粘结成为一个整体的材料。 特征： 严格意义上胶凝材料应指浆体能在常温下凝结硬化为 固体。 有较强的胶结能力； 具有一定的使用性能。
第三章 无机胶凝材料
定义与分类
将在第四章 进行讲解
有机胶凝材料（树脂、沥青等） 胶凝材料 无机胶凝材料
这是因为粉磨过程使过火石灰表面积大大增加,与水熟化反应速 度加快,几乎可以同步熟化,而且又均匀分散在生石灰粉中,不至 引起过火石灰的种种危害。
真题
注册考试真题
[注册造价工程师] 原题: 生石灰（又称块灰）加水熟化成石灰浆（氢氧化钙和水）。使用 前，应在储灰坑中“陈伏”（ ）天以上，其目的是消除过火石灰 的危害，同时也得到良好的可塑性。 A．7 B．15 C．21 D．30 [一级注册建筑师执业资格考试]、[一级注册建造师执业资格考试] 袋白灰(消石灰粉)使用前也应进行陈伏处理是为了（ ）。 提 示： 建筑材料(单选题3) 答 案： A.有利于硬化 B.消除过火石灰的危害 C.提高浆体的可塑性 D.使用方便
易受潮
5. 易受潮不宜贮存
块状石灰放臵太久，会吸收空气中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。 所以石灰不能用于潮湿环境。 生石灰具有很强的吸湿性，受潮会自动熟化成消石灰粉而失 去胶凝能力，所以储存和运输生石灰时，既要防水防潮，而且不 易久存。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。 另外，生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，因此储 存和运输生石灰是，要注意安全，将生石灰与易燃物分开保管， 以免引起火灾。
耐水性差
6. 耐水性差
石灰浆在水中或潮湿环境中没有强度，已凝结硬化的石灰 在水中会溃散。
所以， ◎ 石灰不宜在潮湿环境下使用； ◎ 不宜用于重要建筑物基础；
◎ 石灰砂浆抹墙可产生一定的透气性。
应用
3.1.5 石灰的应用 1. 石灰乳
消石灰粉或熟化好的石灰膏 水 石灰乳（廉煤灰，可提高其耐水性 调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象
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、水玻璃） 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硬化，并且在空 气中保持和发展其强度； 关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！ 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。
硬化后强度低
4. 硬化后强度低
石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受 潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1： 3）28天强度仅为0.2~0.5MPa。
为充分消化石灰，获得较好的塑性，拌制石灰的用水量较 大，石灰凝结硬化时多余水分蒸发，会留下大量孔隙，因而其 密实性很差。
消石灰粉 粘土 砂或石屑、炉渣 水 碾压夯实
石灰与粘土或硅质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝可在
潮湿环境中与水反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化氯 酸钙，故石灰土可在潮湿环境中使用。 常用于建筑物基础、路面的垫层。
硅酸盐制品
石灰土
三合土
5. 硅酸盐制品
石灰 天然砂 硅铝质工业废渣 水 硅酸盐制品
关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好 的性能！
气硬性胶凝材料
主要内容
3.1 石灰 3.2 石膏 3.3 水玻璃
重难点
凝结硬化原理
原料及生产，主要技术特性，工程应用
3.1 石 灰
3.1.1 石灰的生产 主要原料、烧制及产品
主要原料：石灰石、白云石、白垩、贝壳等。
烧制及产品：
CaCO3
Ca(OH)2 CO2 nH 2O CaCO3 (n 1)H 2O
碳化作用实际上是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳 酸钙，所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。
碳化
硬化的特点
3. 硬化的特点
◘ 结晶自里向表，碳化自表向里 ◘ 速度慢（通常需要几周的时间） ◘ 体积收缩大（容易产生收缩裂缝）
工程实例分析
2. 石灰的硬化
石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由以下两个同时进行的过程 来完成的： 结晶作用（干燥硬化）：游离水分蒸发或被砌体吸收， Ca(OH)2以结晶形态析出，
浆体逐渐失去塑性。 碳化作用（碳化硬化）：Ca(OH)2与空气中的CO2与水化合生 成CaCO3晶体，释出水分并被蒸发：
CaO CO2
块状生石灰
加过量水消化 石灰膏
磨细
生石灰粉 加适量水消化、然后干燥 加水拌合
消石灰粉，主要成分为Ca(OH)2，又称“熟石灰”。
用于拌制石灰砌 筑砂浆或抹灰砂 浆
用于拌制石灰土、 三合土
陈伏
石灰的“陈伏”
为消除过火石灰的危害，生石灰熟化成的石灰浆应在储灰 坑中放臵两周以上，使过火石灰充分熟化，这一过程称为石灰 的“陈伏”。 “陈伏”期间，灰浆表面应保有一层水分，隔绝空气，防 止发生碳化反应。 思考：磨细生石灰不经陈伏可直接使用，为什么？？
石膏
3.2 石 膏
石膏也是一种应用甚广的气硬性胶凝材料。 学习本节需着重比较石膏与石灰凝结硬化的差别， 并以石膏的结构性能特点理解其应用。
石膏
3.2 石 膏
3.2.1 石膏的原料及生产 1. 原料
石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水 不同时可形成多种性能不同的石膏。 根据石膏中含有结晶水的多少，原料分为： 硬石膏（CaSO4）—— 以无水硫酸钙（CaSO4）为主要成分的天然矿石。也称无水石 膏，结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的重要辅助原料。 天然石膏（CaSO4﹒2H2O）—— 也称生石膏或二水石膏。大部分天然石膏为生石膏，是生产建 筑石膏的主要原料。
◘ 钙质生石灰MgO≤5%；钙质消石灰粉MgO≤4% ◘ 镁质生石灰MgO＞5%；镁质消石灰粉MgO＞4%
石灰的技术特性
3.1.4 石灰的技术特性 1. 保水性与可塑性好
生石灰熟化为石灰浆时，形成了颗粒极细的呈胶体分散状 态的氢氧化钙，表面吸附一层厚水膜。因此用石灰调成的石灰 砂浆突出的优点是具有良好的可塑性。 工程应用：
1 1 CaSO 4 H 2 O 1 H 2 O CaSO 4 2H 2 O 2 2
生成的二水硫酸钙与生石膏分子式相同，但物理力学性能有差异。 二水石膏溶解度比半水石膏溶解度小得多，所以二水石膏首先从饱和 溶液中析晶沉淀，促使半水石膏继续溶解，这一反应过程连续不断进行， 直至半水石膏全部水化生成二水石膏。
灰砂砖
灰砂空心墙体砖
蒸压灰砂墙体砖
轻 质 保 温 灰 砂 生产工艺 砖
灰 砂
墙 体 砖
回顾
灰砂砖工艺流程图
知识点回顾——石灰
◊ 生石灰的熟化是指……熟化过程的特点？ ◊ 石灰在生产过程中，应严格控制煅烧温度的高低及分布，以 及原料尺寸的大小，否则容易产生……对石灰质量有何影响？ ◊ 石灰按成品加工方法不同，分为哪几种？ ◊ 生石灰在使用前为何要进行“陈伏”？为什么在陈伏时需在 熟石灰表面保留一层水？ 磨细生石灰不经“陈伏”可直接使用， 原因何在？ ◊ 理解石灰的凝结硬化原理？特点？ ◊石灰的特性？——熟练掌握 ◊ 石灰的主要工程用途如何？——熟练掌握 ◊ 在储存和保管时需要注意哪些方面？ ◊ 如何深刻理解石灰石气硬性胶凝材料？
建筑石膏
2. 建筑石膏
熟石膏（CaSO4﹒1/2H2O）—— 也称熟石膏或半水石膏。是由生石膏加工而成的，根据内 部结构不同可分为α型半水石膏和β型半水石膏。 将天然石膏压蒸或煅烧加热，可分别得到β型半水石膏和α 型半水石膏。 α型半水石膏和β型半水石膏相比，其结晶颗粒较粗，比 表面积较小，拌制石膏浆体时的需水量较小，硬化后强度高， 因此又称为“高强石膏”。 在土木过程中，常用的石膏胶凝材料主要是建筑石膏。
水泥砂浆
石灰浆
混合砂浆
一种常见的改善水泥砂浆可塑性的方法
硬化慢
2. 硬化过程缓慢
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。
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、 开裂，所以除调成石灰乳作为薄层涂刷外，不宜单独使用。常 在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩、提高抗裂能力和节约石灰。
过火石灰
石灰的熟化
3.1.2 石灰的熟化与硬化 1. 石灰的熟化
熟化（消化）：工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之 消解为熟(消)石灰——氢氧化钙的过程。
CaO nH2O Ca(OH)2 nH2O 64.9KJ/mol
特点：速度快；体积膨胀；放出大量的热