气硬性 胶凝 材料

但是用量最多、用途最广的是建筑石膏。
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第一节石膏
石膏的水化、凝结与硬化
水化反应 建筑石膏与适量的水混合后，起初形成均匀的石膏浆体，但
紧接着石膏浆体失去塑性成为坚硬的固体。主要是建筑石膏 加水拌和后，与水发生水化反应
凝结与硬化
浆体的凝结硬化过程是一个连续进行的过程。将浆体开始失 去可塑性的状态称为浆体初凝，从加水至初凝的这段时间称 为初凝时间;浆体完全失去可塑性，并开始产生强度称为浆体 终凝，从加水至终凝的时间称为浆体的终凝时间。
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第二节石灰
石灰的熟化与硬化
石灰的熟化 石灰的熟化是指生石灰(CaO)与水发生作用生成熟石灰[Ca
(OH)2]的过程. 生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。淋灰法就是在生石灰
中均匀加入70%左右的水(理论值为32.1%)便可得到颗粒细小、 分散的熟石灰粉。工地上调制熟石灰粉时，每堆放半米高的 生石灰块，淋60%~80%的水，再堆放再淋，使之成粉且不结 块为止。化灰法是在生石灰中加入适量的水(约为块灰质量的 2. 5~3. 0倍)，得到的浆体称为石灰乳，石灰乳沉淀后除去表 层多余水分后得到的膏状物称为石灰膏。调制石灰膏通常在 化灰池和储灰坑中完成。
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第一节石膏
建筑装饰制品 以模型石膏为主要原料，掺加少量纤维增强材料和胶料，加
水搅拌成石膏浆体。将浆体注人各种各样的金属(或玻璃)模 具中，就获得厂花样、形状不同的石膏装饰制品。如平板、 多孔板、花纹板、浮雕板等。 石膏板 近年来随着框架轻板结构的发展，石膏板的生产和应用也迅 速地发展起来。 石膏板具有轻质、隔热保温、吸声、防火、尺寸稳定及施工 方便等性能，在建筑中得到广泛的应用，是一种很有发展前 途的新型建筑材料。
天然二水石膏在不同的压力和温度下锻烧，可以得到结构和 性质均不相同的石膏产品
建筑石膏 建筑石膏是将二水石膏(生石膏)加热至107 0C-1700C时，部
分结晶水脱出后得到半水石膏(熟石膏)，再经磨细得到粉状 的建筑中常用的石膏品种，故称“建筑石膏”。
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第一节石膏
地板石膏 当锻烧温度超过800 0C时，部分CaSO分解出Ca，磨细后的
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第二节石灰
石灰的硬化 石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化、结晶硬化和碳化硬化。 石灰浆体在干燥过程中，毛细孔隙失水，浆体中大量水分向
外蒸发，或为附着基面吸收，使浆体中形成大量彼此相通的 孔隙网，尚留于孔隙内的自由水，由于水的表面张力，产生 毛细管压力，使石灰粒子更加紧密，因而获得强度，同时也 产生明显的体积收缩。 石灰浆体中高度分散的胶体粒子，为粒子间的扩散水层所隔 开，当水分逐渐减少时，扩散水层逐渐减薄，因而胶体粒子 在分子力的作用下互相钻结，形成凝聚结构的空间网，从而 获得强度。在存在水分的情况下，由于氢氧化钙能溶解于水， 故胶体凝聚结构逐渐通过由胶体逐渐变为晶体的过程，转变 为较粗晶粒的结晶结构网，从而使强度提高。
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第四节菱苫土
菱苫土的制备
天然菱镁矿的主要成分碳酸镁一般在400 ℃时开始分解， 600℃~650℃时分解反应剧烈进行，实际锻烧温度约为 750℃~850 ℃。其反应式如下:
MgCO3 MgO CO2
菱苫土的硬化及性质
菱苫土与水拌和后迅速水化并放出大量的热，但其凝结硬化 很慢，强度很低。
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第一节石膏
建筑石膏的应用 由于品种不同，石膏的性质各异，用途也不一样。二水石膏
可以作为石膏工业的原料水泥的调节剂等;锻烧的硬石膏可用 来浇筑地板和制造人造大理石，也可以作为水泥的原料;建筑 石膏(半水石膏)在建筑工程中可用作室内抹灰、粉刷、油漆 打底等材料，还可以制造建筑装饰制品、石膏板，以及水泥 原料中的调凝剂和激发剂。 室内抹灰和粉刷 由于建筑石膏的优良特性，常被用于室内高级抹灰和粉刷。 建筑石膏加水、砂及缓凝剂拌和成石膏砂浆，用于室内抹灰 或作为油漆打底使用。
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第一节石膏
凝固时体积微膨胀 石膏浆体在凝结硬化初期会产生微膨胀，膨胀率为
0.05%~0.15%。这一特性使石膏制品的表面光滑、尺寸精确、 形体饱满，装饰性好，干燥时不产生收缩裂缝，加之石膏制 品洁自、细腻，特别适合制作建筑装饰制品。 具有一定的调温、湿性 由于多孔结构的特点，建筑石膏制品的比热较大，吸湿性较 强，当室内温度产生变化时由于制品的“呼吸”作用，使环 境温度、湿度有所变化，因而具有一定的调节作用。
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第三节水玻璃
水玻璃的组成、生产及种类
水玻璃俗称泡花碱，是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化 硅化合而成的一种可溶于水的硅酸盐。其化学通式为 R2O.nSiO2
水玻璃的生产 制造水玻璃的方法很多，大体分为湿制法和干制法两种。其
主要原料是以含SiO2:为主的石英岩、石英砂、砂岩、无定形 硅石及硅藻土等，以及含Na2O为主的纯碱、小苏打、硫酸钠 及苛性钠等。
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第二节石灰
石灰的性质与应用
石灰与其他胶凝材料相比具有以下特性: 良好的保水性与可塑性 凝结硬化慢、强度低 耐水性差 吸湿性强 化学稳定性较差
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第二节石灰
石灰的应用 石灰乳和砂浆 石灰膏可用来粉刷墙壁和配制石灰砂浆或水泥混合砂浆。 灰土与三合土 熟石灰粉主要用来配制灰土和三合土等填料。一般来说，消
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第二节石灰
碳化硬化 氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体的过程称
为碳化。 生成的碳酸钙具有相当高的强度。由于空气中二氧化碳的浓
度很低，因此碳化过程极为缓慢。当石灰浆体含水量过少， 处于干燥状态时，碳化反应几乎停止。石灰浆体含水过多时， 孔隙中几乎充满水，二氧化碳气体难以向内部渗透，即碳化 作用仅限于在表面进行。当碳化生成的碳酸钙达到一定厚度 时，则阻碍二氧化碳向内部渗透，也阻碍内部水分向外蒸发， 从而减慢碳化速度。 上述硬化过程中的各种变化是同时进行的。在内部，对强度 增长起主导作用的是结晶硬化，干燥硬化也起一定的附加作 用。
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第一节石膏
孔隙率大 建筑石膏水化反应的理论需水量仅为其质量的18.6%，但施
工中为厂保证浆体有必要的流动性，其加水量常达60%~80% 多余水分蒸发后，将形成大量孔隙，硬化体的孔隙率可 50%~60%。由于硬化体多孔结构的特点，使建筑石膏制品具 有表观密度小、质轻，保温隔热性能好和吸声性强等优点。 但因石膏制品的孔隙率大，且二水石膏可微溶于水，故石膏 的抗渗性、抗冻性和耐水性差。石膏的软化系数只有 0.2%~0.3%
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第三节水玻璃
水玻璃的种类 液体水玻璃 水化玻璃 水化玻璃是指含有化合水的水玻璃，它在水中的溶解度比无
水水玻璃要大。 固体水玻璃 块状、粉状的固体水玻璃由熔炉中排出的硅酸盐冷却而得，
不含水分。
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第三节水玻璃
水玻璃的硬化
水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，并逐渐 干燥脱水成为二氧化硅而硬化。若在水玻璃中加入硬化剂则 硅胶析出速度大大加快，从而加速厂水玻璃的凝结硬化。
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第一节石膏
耐水性、抗冻性差 建筑石膏是气硬性胶凝材料，吸水性大，长期在潮湿环境中，
其晶体粒子间的结合力会削弱，直至溶解，因此不耐水、不 抗冻。 防火性好、耐火性差 建筑石膏制品的导热系数小，传热慢，二水石膏遇火后，结 晶水蒸发，形成蒸汽幕，可阻止火势蔓延，能起到防火作用。 当建筑石膏长期在650C以上的高温部位使用时，二水石膏缓 慢脱水分解，强度降低，因而不耐火。
水玻璃的性质
以水玻璃为胶凝材料配制的材料，硬化后，变成以SiO2为主 的人造石材。其特性包括以下三个方面:
黏结力强、强度较高 耐酸性与耐热性好 耐碱性和耐水性差
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第三节水玻璃
水玻璃的应用
水玻璃除用作耐热和耐酸材料外，还有以下主要用途: 涂刷材料表面，提高抗风化能力，加固土壤 配制速凝防水剂 水玻璃混凝土
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 第四节菱苫土
第一节石膏
石膏的原料与生产
生产石膏的原料主要为含硫酸钙的二水天然石膏(又称生石膏) 或含硫酸钙的化工副产品和废渣(如磷石膏、氟石膏、硼石膏 等)，化学式为CaSO·2H2O，因含两个结晶水而得名。又由 于其质地较软，也被称为软石膏。
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第一节石膏
石膏的性质及应用
与石灰等胶凝材料相比，石膏具有如下的性质特点: 凝结硬化快 建筑石膏在加水拌和后，浆体在10 min内便开始失去可塑性，
30 min内完全失去可塑性而产生强度，而在室温自然干燥条 件下，约1周时间可完全硬化。因初凝时间较短，为满足施工 的要求，一般均须加入缓凝剂，以延长凝结时间。常掺人建 筑石膏用量的0.1%一0.2%的动物胶(经石灰处理)，或掺人 1%的亚硫酸酒精废液，也可使用硼砂或柠檬酸。掺缓凝剂后， 石膏制品的强度将有所降低。
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第三节水玻璃
湿制法 根据石英砂能在高温烧碱中溶解生成硅酸钠的原理进行。 干制法 干制法是根据原料的不同分为碳酸钠法、硫酸法等。最常用
的碳酸钠法生产是根据纯碱(Na2CO3)与石英砂(SiO2)在高温 的(1350℃)熔融状态下反应后生成硅酸钠的原理进行。生产 工艺主要包括配料、锻烧、浸溶、浓缩几个过程。
石膏称为高温锻烧石膏，硬化后有较高的强度和耐磨性，抗 水性较好，所以也称其为地板石膏。 高强度石膏 将二水石膏置于蒸压釜中，在127 kPa的水蒸气中(1240C)脱
水，则得到晶粒比 型半水石膏粗大、使用时拌合用水量少
的半水石膏，称为 型半水石膏。将此熟石膏磨细得到的白
色粉末称为高强度石膏。 总的来说石膏的品种很多，各品种的石膏在建筑中均有应用，
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第二节石灰
石灰的技术要求 生石灰的质量是以石灰中活性氧化钙和氧化镁含量高低、过
火石灰和欠火石灰及其他杂质含量的多少作为主要指标来评 价其质量优劣的。按石灰中氧化镁的含量，将生石灰分为钙 质石灰(MgO≤5%)和镁质石灰(MgO>5% );将消石灰粉分为 钙质消石灰粉(MgO<4%)、镁质消石灰粉(4%≤MgO<24%)和 白云石消石灰粉(24%≤MgO<30%)。 建筑生石灰的技术要求包括有效氧化钙和有效氧化镁含量、 未消化残渣含量(即欠火石灰、过火石灰及杂质的含量)、二 氧化碳含量(欠火石灰含量)及产浆量(指1kg)生石灰制得石灰 膏的体积数)，并由此划分为优等品、一等品和合格品。
菱苫土硬化后的主要产物为 xMgO • yMgCl2 • zH2O ，其吸湿 性大、耐水性差。遇水或吸湿后易产生翘曲变形，表面泛霜 (俗称“返卤”)，且强度大大降低。因此菱苫土制品不宜用 于潮湿环境。
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第四节菱苫土
菱苫土的应用
菱苫土与各种纤维的粘接良好，且碱性较低，对各种纤维和 植物的腐蚀较弱。建筑上常用菱苫土与木屑[1，(l.5~3)]及氯 化镁溶液[密度为1.2~1.25]制作菱苫土木屑地面。它具有保温、 防火、防爆(碰撞时不产生火星)及一定的弹性。表面刷漆后， 使用于纺织车间、教室、办公室、影剧院等，但不宜用于经 常潮湿的环境。
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第二节石灰
石灰的原料与生产 石灰的原料主要是将以碳酸钙(CaCO3)为主要成分的天然岩
石，如石灰岩、自乎、自石质石灰岩等，经适当锻烧、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)，通常把这种自色轻 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。 石灰的生产 石灰岩锻烧即成生石灰。锻烧时，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。
石灰粉和钻土拌和后称为灰土或石灰土，再加砂或石屑、炉 渣等即成三合土。 灰土和三合土广泛用于建筑物的基础和道路的垫层。
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第二节石灰
硅酸盐混凝土及其制品 以石灰与硅质材料(如石英砂、粉煤灰、矿渣等)为主要原料，
经磨细、配料、拌和、成型、养护(蒸汽养护或压蒸养护)等 工序常用来生产无熟料水泥、硅酸盐制品和碳化石灰板。常 用的硅酸盐制品有蒸汽养护和压蒸养护的各种粉煤灰砖及砌 块、灰砂砖及砌块、加气混凝土等。