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
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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：
CaCO3响。温度较低或温度分布不均时，CaCO3不能 完全分解，则产生不熟化的欠火石灰。欠火石灰的表观密度大，CaO含量低，故 欠火石灰降低了石灰的质量等级和利用率。
（2）氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳，生成碳酸钙并放出水分，即碳化 过程。其反应式如下：
Ca(OH)2＋CO2＋nH2O→CaCO3＋（n＋1）H2O
（3-6）
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五、石灰的技术要求
（一）建筑生石灰的技术要求
建筑生石灰各等级的技术要求见表3-2。
表3-2 建筑生石灰技术指标［《建筑生石灰》（JC/T 479—2013）］
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第二节 石灰
一、石灰的原料和性质 二、石灰的生产 三、石灰的熟化 四、石灰的硬化 五、石灰的技术要求
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一、石灰的原料和性质
（一）石灰的原料
石灰的原料主要是以碳酸钙（CaCO3）为主要成分的天然岩石，如 石灰岩及白垩、白云质石灰岩等，经适当煅烧、分解、排出二氧化碳 （CO2）而制得的块状材料。其主要成分为氧化钙（CaO），其次为氧 化镁（MgO），通常把这种白色轻质的块状物质称为块灰；以块灰为原 料经粉碎、磨细制成的生石灰，称为磨细生石灰粉或建筑生石灰粉。
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第三节 水玻璃
一、水玻璃的特性 二、水玻璃在建筑工程中的用途
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一、水玻璃的特性
建筑上常使用的水玻璃是硅酸钠的 水溶液，为无色、青绿色或棕色黏稠液 体。它是一种胶质溶液，具有黏结能力。
水玻璃中SiO2和Na2O的分子数比值 n称为水玻璃硅酸盐模数。n值越大，水 玻璃中胶体组分越多，水玻璃的黏性越 大，越难溶于水，但却容易分解硬化， 黏结能力较强。
MgO指标
钙质消石灰粉
≤4%
镁质消石灰粉
4%～24%
白云石消石灰粉
25%～30%
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五、石灰的技术要求
（三）建筑消石灰粉的技术要求
建筑消石灰粉各等级的技术要求见表3-5。
表3-5 建筑消石灰粉的技术指标［《建筑消石灰粉》（JC/T 481—2013）］
项目
钙质消石灰粉
镁质消石灰粉
白云石消石灰粉
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一、石灰的原料和性质
（二）石灰的性质
石灰与其他胶凝材料相比具有以下特性： （1）良好的保水性。石灰加水拌和后，具有较强的保水性（即材料保持 水分不泌出的能力）。 （2）良好的可塑性。由于颗粒间的水膜较厚，颗粒间的滑移较易进行， 即可塑性好。 （3）凝结硬化慢、强度低。由于空气中的CO2含量低，而且碳化后形成 的碳酸钙硬壳阻止CO2向内部渗透，阻止水分向外蒸发，因此石灰的凝结硬 化很慢，且硬化后的强度很低。
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一、石灰的原料和性质
（三）石灰的应用
（4）耐水性差。硬化后的石灰浆体的主要成分为Ca(OH)2，仅有少量的 CaCO3。由于Ca(OH)2可微溶于水，所以石灰的耐水性很差。
（5）吸湿性强。生石灰是传统的干燥剂，其吸湿性强、保水性佳。 （6）干燥时体积收缩大。石灰浆体中氢氧化钙颗粒吸附的大量水分，在石 灰浆体凝结硬化过程中不断蒸发，由于毛细管失水收缩，而使石灰浆体产生很 大的收缩而开裂。因此，石灰除粉刷外不宜单独使用，常掺入砂子、麻刀、纸 筋等。 （7）化学稳定性较差。由于石灰是碱性材料，与酸性物质接触时，容易发 生化学反应，生成新物质。
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三、无水石膏水泥
将二水石膏在600～800 ℃温度 下煅烧后所得的不溶性无水石膏加入 适量的催化剂，如石灰、页岩灰、粒 化高炉矿渣、硫酸钠、硫酸氧钠等， 共同磨细而制得的气硬性胶凝材料， 称为无水石膏水泥。它具有较高的强 度，可用于配制建筑砂浆、保温混凝 土、抹灰、制造石膏制品和石膏板等。
5
7
9
6
8
10
0.90 mm筛筛余不大于/%
0.2
0.5
1.5
0.2
0.5
1.5
0.125 mm筛筛余不大于/% 7.0
12.0
18.0
7.0
2.0
18.0
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五、石灰的技术要求
（三）建筑消石灰粉的技术要求
建筑消石灰粉的分类界限见表3-4。
表3-4 建筑消石灰粉按氧化镁含量分类界限
品种名称
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二、水玻璃在建筑工程中的用途
（3）水玻璃能抵抗大多数无机酸（氧氟酸除外） 的作用，故常与耐酸填料和骨料配制耐酸砂浆和耐 酸混凝土。
（4）水玻璃的耐热性较好，可用于配制耐热砂 浆和耐热混凝土。
（5）将水玻璃溶液掺入砂浆或混凝土中，砂浆 或混凝土急速硬化，用于堵漏抢修等。
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二、水玻璃在建筑工程中的用途
水玻璃在建筑工程中的主要用途如下： （1）作为灌浆材料以加固地基。水玻璃不仅可以提 高基础的承载能力，而且可以增强透水性。 （2）将水玻璃溶液涂刷于混凝土、砖、石、硅酸 盐制品等材料的表面，使其渗入材料的缝隙中，可以提 高材料的密实性和抗风化性。但不能用水玻璃涂刷石膏 制品，因硅酸钠能与硫酸钙反应生成硫酸钠，结晶时体 积膨胀，使制品破坏。
≥1.6
抗压强度/MPa
≥6.0
≥4.0
≥3.0
细度（0.2 mm方孔筛筛余）
≤10％
凝结时间/min
初凝时间 终凝时间
≥3 ≤30
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二、高强度石膏
将二水石膏放在压力为0.13 MPa 的蒸压锅内蒸炼（即在1.3个大气压、 125 ℃条件下进行脱水），所得的半 水石膏为α型半水石膏，其需水量（为 35％～45％）仅为建筑石膏的一半。 故其制品密实度和强度较建筑石膏大， 称为高强度石膏。它适用于强度较高 的抹灰工程、石膏制品和石膏板等。
项目
钙质生石灰
镁质生石灰
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
CaO＋MgO含量不小于/%
90
未消化残渣含量（5 mm圆 孔筛筛余）不大于/%
5
CO2含量不大于/%
5
产浆量不小于/（L·kg﹣1）
2.8
85
80
85
10
15
5
7
9
6
2.3
2.0
2.8
80
75
10
15
8
10
2.3
2.0
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温度过高或煅烧时间过长时，分解出的CaO与原料中的SiO2和Al2O3等杂质 熔结，产生熟化很慢的过火石灰。过火石灰如果用在工程上，其细小颗粒会在 硬化的砂浆中吸收水分而发生水化反应，使得体积膨胀，从而引起局部鼓泡或 脱落，影响工程质量。
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三、石灰的熟化
石灰在使用前一般要加水进行熟化。经过熟化后的石灰，其主要成分是 Ca(OH)2。石灰熟化的反应为：
五、石灰的技术要求
（二）建筑生石灰粉的技术要求
建筑生石灰粉各等级的技术要求见表3-3。
表3-3 建筑生石灰粉技术指标［《建筑生石灰粉》（JC/T 479—2013）］
项目
钙质生石灰粉
镁质生石灰粉
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
CaO＋MgO含量不小于/% 90
85
80
85
80
75
CO2含量不大于/%
CaO＋H2O→Ca(OH)2＋64.8 kJ
（3-5）
石灰在熟化过程中放出大量的热，体积膨胀1.0～2.5倍。根据熟化时加水 量的不同，熟石灰可呈粉状或浆状。
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四、石灰的硬化
石灰浆体在空气中逐渐硬化，其硬化包括两个同时进行的过程：
（1）石灰浆中水分逐渐蒸发，或被周围砌体所吸收，氢氧化钙从饱和溶液 中析出结晶，即结晶过程。
—
合格 合格
—
0
0.5
0
0
0.5
10
15
3
10
15
65 0.4～2 合格
0 3
60 0.4～2 合格
0 10
55 0.4～2
— 0.5 15
六、石灰的储存和运输
储存和运输生石灰时，要防止受潮，且储存时间不宜过长。这是因为 生石灰会吸收空气中的水分消化成消石灰粉，进一步与空气中的二氧化碳 作用生成碳酸钙，失去胶凝能力。工地上常将石灰的储存期变为陈伏期。 同时在储存和运输石灰时，因生石灰受潮熟化要放出大量的热，且体积膨 胀1～2.5倍，故要将生石灰与可燃物分开保管，以免引起火灾。
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一、石灰的原料和性质
（二）石灰的性质
（4）耐水性差。硬化后的石灰浆体的主要成分为Ca(OH)2，仅有少量的 CaCO3。由于Ca(OH)2可微溶于水，所以石灰的耐水性很差。
（5）吸湿性强。生石灰是传统的干燥剂，其吸湿性强、保水性佳。 （6）干燥时体积收缩大。石灰浆体中氢氧化钙颗粒吸附的大量水分，在石 灰浆体凝结硬化过程中不断蒸发，由于毛细管失水收缩，而使石灰浆体产生很 大的收缩而开裂。因此，石灰除粉刷外不宜单独使用，常掺入砂子、麻刀、纸 筋等。 （7）化学稳定性较差。由于石灰是碱性材料，与酸性物质接触时，容易发 生化学反应，生成新物质。
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
CaO＋MgO含量不小于/%
70
游离水含量/%
0.4～2
体积安定性
合格
0.90 mm 筛 筛 余不大于/%
0
细度
0.125 mm筛筛 余不大于/%
3
65
60
65
60
55
0.4～2 0.4～2 0.4～2 0.4～2 0.4～2
合格