《建筑装饰材料》第二章石灰、石膏、水玻璃

石灰乳 生石灰加大量水消化 乳状液 Ca(OH)2和水 体
各种石灰根据其种类、成分、细度等划分为优等品、一 等品及合格品。
二、石灰的消化和硬化
1、消化（熟化）：生石灰（CaO）与水作用生成氢氧
化钙（熟石灰，又称消石灰）的过程。生石灰的消
化反应如下： CaO＋H2O → Ca(OH)2＋64.9×103J
• 答：否。 • 因为碳化作用只限于表层，在长时间
内碳化过程充分，厚度增加，强度高。
三、 石灰的技术性质和要求
可塑性和保水性好：可调成混合砂浆。 凝结硬化慢，强度低。 耐水性差：不宜在潮湿的环境中使用，也不宜单
独用于建筑物基础。 体积收缩大：不宜单独使用，可掺入砂、各种纤
维材料等减少收缩 。 吸湿性强：是传统的干燥剂；储存时注意防潮。
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
纸面石膏板的生产工艺流程
纸 面 石 膏 板 生 产 线
第二节 石 灰
一、 石灰的生产与分类
工程中常用的石灰产品有磨细生石灰粉、消石灰粉和石灰膏。
将主要成分为碳酸钙的天然岩石（石灰岩、白垩等）煅烧， 排除分解出的二氧化碳后，所得以CaO为主要成分的产品即 为生石灰。
CaCO3 900~1 000 CaO 生石灰 CO 2
• 生产工序：
原料(破碎) 脱水 磨细
• 生产(脱水)的工艺：
非密闭煅烧(干燥空气中)： 密闭蒸练(湿的水蒸气)：
• 不同工艺得到不同组成的石膏胶凝材料
生产工艺与产品的组成
125~180C 水蒸气
CaSO42H2O
密
闭
蒸 -CaSO40.5H2O（强度高）
炼
工 艺
200~360C
晶 水 体 石 较 膏 少 晶
石膏胶体
石膏硬化体体 量
半水石膏在空气中，也会吸收空气中
的水分子水化成二水石膏晶体。
颗石半
所以，石膏胶凝材料运输、储存粒膏中水 ，
必须防潮、防水，以免失效！
表颗石 面 二 水 石粒 表 面膏 全 部 水
膏分化
晶子成
体首二
不 断 增 多 先 水 化 水 石 膏
建筑石膏粉
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
凝结硬化的物理化学过 程
半水石膏颗粒
水 石膏浆体
石 水 随
膏 化 着
二水石膏晶体
硬 化 体
初 水 期 化 ： 反 二 应
中 水 进
晶 石 行
体 膏 二
孔隙
堆 积 体
三、 建筑石膏的技术性质及应用
1、建筑石膏的技术性质
外观：色白，密度为2.60～ 2.75 g/cm3,堆积密度为 800～1000 kg/m3。
质量标准：建筑石膏按强度、 细度、凝结时间指标分为优 等品、一等品和合格品三个 等级。
石膏
建筑石膏的技术指标（GB 9776-88）
技术指标
优等品
(水)化灰池
石灰乳
陈伏
来自百度文库
减轻或消除过火石灰的危害
根据成品加工方法不同分为：
名称
加工方法
块灰
直接煅烧
状态 主要成分
块状
CaO
生石灰粉 块状生石灰磨细
粉末
消石灰粉 生石灰用适量水经消 粉末 化和干燥
石灰膏
块状生石灰用过量水 一定稠
消化（或将消石灰粉 度的膏
和水拌合）
状物
CaO Ca(OH)2
Ca(OH)2和水
• 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。
无机胶凝材料
胶凝材料
气硬性胶凝材料
只能在空气中硬化， 也只能在空气中保持 或发展其强度。
如：石灰、石膏、水 玻璃
水硬性胶凝材料
不仅能在空气中硬 化，而且能更好地 在水中硬化保持并 发展其强度。
例如： 单兵 干粮
石灰的消化过程会放出大量的热，熟化时体积增大 1～2.5倍。
*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。
*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酸浆钙体晶；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。
• 碳化作用
Ca(OH)2与空气中的CO2气体反应，在表面形成CaCO3
膜层。
石灰 提浆高体耐久性水。 石灰凝胶体
孔隙 石灰碳化体
*例：在维修古建筑时，发现古建筑 中石灰砂浆坚硬，强度较高，有人 认为是古代生产的石灰质量优于现 代石灰，此观点对否？为什么？
6、进一步思考的问题:
• 警察在勘察犯罪野外现场时，用石膏翻版罪犯足印，其原
理是什么？
蓝线条表示室
• 试验证明石膏板有调节外室湿内度湿变度化的功能，为什么？
• 如何在土木工程建设中正确地使用或选用石膏，为什么？
1.警察在勘察犯罪野外现场时,用石膏翻版罪犯足印,其原 理是什么? 答：原理就是拓印原理。先用化学试剂喷洒在足迹上，使 其表面硬化，再用石膏浇灌足迹这样可以做模型。因石膏 流动性好，凝结速度快；体积稳定，其在凝结硬化过程中 有微膨胀，这种微膨胀可使其硬化后表面光滑饱满、尺寸 准确，形成的模型纹理清晰，重量又轻。
2、孔隙率较大在应用上，有哪些优点和缺点？
答：优点—保温隔热性、吸声隔声性好；质轻。可作为墙板、 天花板、墙面粉刷砂浆等。
缺点—强度低、吸水率较大、耐水性差。不能用作结 构材料，不宜用于潮湿环境等。
学会分析、思考和回答问题！
3. 为什么石膏制品的耐水性差Why？
答：石膏晶体是亲水性很强的离子晶体，而且二晶体内有明
处理，以减小吸水率；
掺加其它矿物或有机物，以降低晶体水化物的溶解度， 阻止水分子对晶体颗粒间的削弱作用。
学会分析、思考和回答问题！
调湿作用
5、为什么石膏制品的防火性好Why?
答：石膏制品的孔隙率大，隔热性较好；二水石膏晶体含 有并此两蒸，个发在结吸高晶收温水和下分带，子走主，热要在量发红内受；生线湿热硫脱条度后酸水表变，钙和示化二分烧室水子结石的。膏分晶解体温脱度去很水高分，子因，
本章内容
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。
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。
案例分析
石灰抹面裂纹比较和分析
A
B
分析答案
四、 石灰的应用
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；
x＝0.5 ，熟石膏(半水石膏、建筑石膏)
• 石膏胶凝材料(Gypsum binder )的组成： CaSO4·0.5H2O或CaSO4 。
• 石膏是晶体结构 二水石膏晶体形貌
半水石膏晶体形貌
天石然膏石膏的矿生纤维产状晶体
• 原料：
天然二水石膏； 天然无水石膏； 工业副产物——磷石膏、氟石膏等。
案例分析
某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以 在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半 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。
翻书24页思考分析
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？
答：半水石膏需加水60～80％，才能使浆体达到成型所需可 塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6％的水量； 即，有40~60％多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥 发留下大量孔隙。
2.实验证明石膏板有调节室内湿度的功能，为什么？ 答：吸水性强：石膏是硫酸钙水合物结晶。化学结构中存 在不稳定的水分子。当环境干燥的时候水分子会析出，当 环境潮湿的时候水分子会被吸收成石膏化学组成的一部分。 从而起到调节湿度的作用。
3.如何在土木工程建设中正确地使用或选用石膏，为什么？ 答：更重要的是把握建筑石膏的性质，从而才能在土木工程建筑中石膏正确地使用或 选用石膏。 （1）制备成石膏砂浆和粉刷石膏，其石膏硬化后表面坚硬、光滑细腻、不起灰，便 于再装饰，常用于室内高级抹灰和粉刷。 （2）纸面石膏板具有重量轻、隔声、隔热、加工性能强、施工方法简便的特点，适 合用做建筑物的隔断、墙面和吊顶等。 （3）纤维石膏板综合性能优越，除具有纸面石膏板的优点外，还具有很高的抗冲击 能力，而且其内部黏结牢固，防火、防潮、保温性能更好。主要用于内墙板、吊顶板、 地板垫层等。 （4）石膏空心条板具有重量轻、强度高、隔热、隔声、防水等性能，可锯、可刨、 可钻、施工简便。与纸面石膏板相比，石膏用量少、不用纸和胶粘剂、不用龙骨，工 艺设备简单，所以比纸面石膏板造价低。石膏空心条板主要用于工业与民用建筑的内 隔墙，其墙面可做喷浆、涂料、贴瓷砖、贴壁纸等各种饰面。 （5）装饰石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺加少量纤维材料等制成的有多种图案、 花饰的板材，如石膏印花板、穿孔吊顶板、石膏浮雕吊顶板、纸面石膏饰面装饰板等。 它是一种新型的室内装饰材料，适用于中高档装饰，具有轻质、防火、防潮、易加工、 安装简单等特点。特别是新型树脂仿型饰面防水石膏板板面覆以树脂，饰面仿型花纹， 其色调图案逼真，新颖大方，板材强度高、耐污染、易清洗，可用于装饰墙面，做护 墙板及踢脚板等，是代替天然石材和水磨石的理想材料。
一等品
合格品
抗折强度/MPa, 不小于
2.5
2.1
1.8
抗压强度/MPa, 不小于
4.9
3.9
2.9
细度(0.2 mm
方孔筛筛余/
5.0
％),不大于
10.0
15.0
凝结时间
初凝时间不早于6 min；终凝时间不迟于30 min
产品标记：产品名称+抗折强度+标准号
例如 抗折强度为2.5MPa的建筑石膏记为： 建筑石膏2.5 GB9776
及
其 产
-CaSO4(Ⅲ)可溶
品
组
400~800C
成
CaSO4(Ⅱ)不溶
800~1180C
120~180C 干燥空气
非
密 -CaSO40.5H2O 闭
煅
200~360C
烧 工
艺
-CaSO4(Ⅲ)可溶
及 其
产
400~800C
品 组
成
CaSO4(Ⅰ)不溶＋CaO
石膏生产流程图
废气排放
显的解理面，层间和晶体颗粒间是较弱的氢键水结合，因此，
水分子进入，降低了晶体层间和颗粒间的相互石作用力，导
致强度下降；其软化系数只有0.30~0.45； 膏
另一方面，二水石膏在水中的溶解度较大晶，石膏制品
长期在水中的强度将更低 。
体
解
4、如何改善石膏制品的耐水性 How? 理
答：降低孔隙率，改善孔隙结构，对毛细缝隙面进行憎水
第二章 石灰、石膏、水玻璃
宿迁职业技术学院 施工教研室 杨云
第一节 石膏
一、 石膏的生产及分类 二、 石膏的凝结硬化 三、 石膏的技术性质和应用
第二节 石灰
一、 石灰的生产与分类 二、 石灰的硬化 三、 石灰的技术性质和要求 四、 石灰的应用 五、 石灰的储存
第三节 水玻璃
一、水玻璃的生产 二、水玻璃的硬化 三、水玻璃的特征 四、水玻璃的应用
原料入口
熟石膏 产品
高强石膏
二、建筑石膏的凝结硬化
• 凝结硬化过程中的水化反应：
CaSO4·0.5H2O ＋1.5H2O CaSO4·2H2O＋Q 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
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
如：水泥
有机胶凝材料 如：沥青、树脂
气硬性胶凝材料关键：干燥状态下，其硬化体 才有较好的性能！
水硬性胶凝材料关键：干燥或潮湿状态下，其 硬化体均有很好的性能！
第一节 石膏
一、石膏的生产及分类
• 石膏的矿物组成：CaSO4·xH2O
x＝2，生石膏 (二水石膏)
X为结晶水H2O
x＝0，硬石膏 (无水石膏)
温度过低或时间不足
欠烧石灰
CaO含量低，质量 等级低，利用率低
温度过高或时间过长
过烧石灰
质地密实，颜色较 深，消化缓慢，容 易造成墙体开裂
制备工艺与产品
煅烧温度较低，时间较短时，
欠火石灰
煅烧温度较高，时间较长时，
石灰石 过火石灰
1000～1200C
生石 灰粉
磨细
生石灰
水喷淋
消石 灰粉
浓缩
石灰膏