气硬性无机胶凝材料讲解

高强石膏
硬石膏水泥
一、建筑石膏的原料与生产：
（一）建筑石膏的原料
1、天然二水石膏 CaSO4.2H2O(生石膏）
一等 含量>95%
二等
94~85%
三等
84~75%
四等 五等
74~65% 64~55%
2、化工石膏：含有二水硫酸钙或CaSO4.2H2O和CaSO4的混 合物的化工副产品。
（二）、建筑石膏的生产
用水玻璃浸泡处理多孔材料时，可使其密度 和强度提高。对粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝 土等，均有良好效果。
但不能用以涂刷或浸渍石膏制品，因为硅酸 钠与硫酸钙会发生化学反应生产硫酸钠，在制品 孔隙中结晶，体积显著膨胀，从而导致制品的破 坏。
4、加固地基，提高地基的承载力 将液体水玻璃和氯化钙溶液轮流交替向地层
注入，发生反应生成的硅酸凝胶，将土壤颗粒 包裹并填实其孔隙。
硅酸胶体为一种吸水膨胀的冻状凝胶，因吸 收地下水而经常处于膨胀状态，阻止水分的渗 透而使土壤固结。 5、水玻璃还可以作为多种建筑涂料的原料。
将液体水玻璃与耐火填料等调成糊状的防火 漆，涂于木材表面，可抵抗瞬间火焰，着火点 降低。
建筑石膏是以β型半水石膏为主要成分，不加任何外加剂的 白色粉状胶结料。
二、建筑石膏的水化与硬化
建筑石膏与适量的水相混合—二水石膏生成量增加，水分减小—可 塑浆体——浆体开始失去塑性（初凝，约6min）——继续变 稠，产生凝结硬化（颗粒之间的摩擦力、粘结力增加，并开 始产生强度，即终凝1/2h）——固体
水化反应式
CaSO4

1 2
H
2O
ห้องสมุดไป่ตู้

1
1 2
H
2O

CaSO4

2
H2O
三 、建筑石膏的技术性质
（一）建筑石膏的等级及质量标准
• 分级原则：按抗折、抗压强度、细度
• 分级： 优等品、一等品、合格品 三个等级。
抗压强度：4.9
3.9 2.9 MPa
抗折强度：2.5
2.1 1.8 Mpa
• 产品标记：产品名称、抗折强度、标准号
结晶析出。
Ca(OH)2+nH2O 晶化 Ca(OH)2·nH2O
2. 碳化作用 Ca(OH)2与空气中的CO2和H 2O化合成CaCO3
结晶。
四、石灰的技术性质 1. 可塑性好 2. 硬化缓慢 3. 硬化后强度低 4. 硬化时体积收缩大 5. 耐水性差 五、石灰的应用 1. 广泛应用于建筑室内粉刷——石灰乳 2. 大量用于拌制建筑砂浆
上述硬化过程很漫，为速硬化，可掺入适当的 固化剂，如氟硅酸钠(Na2SiF6)或者氯化钙(CaCl2), 其反应式如下：
Na2・nSiO2+Na2SiF6+mH2O→ (2n+1)SiO2・mH2O+6NaF
氟硅酸钠的适量掺量，为水玻璃重量的 2-15%。加入氟硅酸钠后，水玻璃的初凝时间 可以缩短到30-60分钟，终凝时间可以缩短到 240-360分钟，7天基本上达到最高强度。
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 水玻璃加入氟硅酸钠后，仍不能完全硬化，
仍有一定量的水玻璃。由于水玻璃可溶于碱， 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。
欠火石灰：未分解的石灰石，废品，利用率很低 不能消化，降低石灰浆的产量。
正火石灰：煅烧正常，质量轻，无裂缝，密度3.13.4g/cm3，表观密度800-1000kg/m3。
≤
当MgO含量5%时称为钙质石灰。 当MgO含量> 5%时称为镁质石灰。
2. 品种 根据成品的加工方法的不同，有四种成品： （1）块状生石灰：由石灰石煅烧成的白色疏松结构的
——石灰砂浆：石灰膏+砂+水 ——混合砂浆：石灰砂浆+水泥 用于抹灰、砌筑
3. 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 灰土：生石灰粉、粘土
比例：1：2 ~ 1：4 加水——拌合、夯实 用于：建筑物的基础、路面或地面的垫层 4. 加固软土地基
如：石灰桩——生石灰块灌入软土（高含水 量、高孔隙比土）中，形成石灰桩。
第三节 水玻璃
一、水玻璃的生产
1、定义： 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
2、生产 将石英砂或石英岩粉加入Na2CO2或Na2SO4，
2、 配置耐热砂浆、耐热混凝土或耐酸砂浆、 耐酸混凝土, 以水玻璃为胶凝材料，氟硅酸钠 做促凝剂，耐热或耐酸粗细骨料按一定比例 配置而成。
水玻璃耐热混凝土的极限使用温度在 1200摄氏度以下。
水玻璃耐酸混凝土一般用于储酸槽、酸 洗槽、耐酸地平及耐酸器材等.
3、涂刷建筑材料表面，可以提高材料的抗渗和 抗风化能力。
生石灰干燥剂 超细消石灰
石灰
生石灰 消石灰 水硬性灰石
一、石灰的生产、化学成分与品种
1. 生产： 石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云
质石灰岩、白垩等为原料，在一定烧结温度下， 煅烧所得的产物。其主要成分为氧化钙（CaO).
CaCO3—— CaO+CO2 MgCO3—— MgO+CO2
过火石灰：灰黑色，表面出现裂纹，有玻璃体的 外壳。含SiO2、Al2O3杂质，块体容 重大，熟化慢。
第五章 气硬性无机胶凝材料
胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后，由液态或半 固态变成坚硬的固态状态，并能将散粒材料（如砂、石 子等）或块状材料（如砖、石块等）粘结成为整体的材 料，统称为胶凝材料。
胶凝材料 无机胶凝材料（按硬化条件） 气硬性：石灰、石 膏、水玻璃等。
水硬性：水泥等。
有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶（天然或合成高分子）
如：建筑石膏2.5GB9776。
（二）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 一星期左右完全硬化 实际应用中加适量缓凝剂
2. 硬化后孔隙率大、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。 5. 建筑石膏硬化时体积略有膨胀。 6. 装饰性好。 7. 硬化体的可加工性能好。
建筑工程中常用水玻璃的 n 值一般为 2.5-2.8 之间。
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。液体 水玻璃可以与水按任意比例配合。使用时仍然可 以加水稀释。
二、水玻璃的硬化
水玻璃在空气中与二氧化碳作用，析出二 氧化硅凝胶，凝胶因干燥而逐渐硬化，其反应 式为： Na2・nSiO2+CO2+mH2O→nSiO2・mH2O+Na2CO3
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。
块状物。 主要成分CaO
（2）生石灰粉：由块状生石灰磨细而成。 （3）消石灰粉：将生石灰用适量的水经消化和干燥而 成的粉末。
主要成分为Ca（OH）2 亦称为熟石灰。
（4）石灰膏：将块状生石灰用过量水（约为生石灰体 积的3—4倍）消化，或将消石灰粉和水拌合，所得的具一 定稠度的膏状物。
主要成分为Ca（OH）2和水。
四、水玻璃的应用
1、配置快凝防水剂 以水玻璃为防水基料，加入两种、三种或者
四种矾配置成两矾、三矾、或四矾快凝防水剂。 这种防水剂凝结速度一般不超过一分钟。
工程上利用它的速凝作用和粘附性，掺入 水泥浆、砂浆或混凝土中，用于修补、堵漏、 抢修、表面处理用。
因为凝结迅速，不宜伴制水泥防水砂浆， 用作屋面或地面的刚性防水层。
三、水玻璃的性质
1、粘结强度较高 水玻璃有良好的粘结能力，硬化时析出的硅酸
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，在高温下硅酸凝胶干燥得更加 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
二、生石灰的水化
又称熟化或消化。是指生石灰与水发生水化 反应，生成Ca（OH）2的过程。
CaO H2O CaOH 2 64.9kJ
特点： 1. 反应可逆。 2. 水化热大、水化速度快。 3. 水化过程体积增大。
三、石灰浆的硬化 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
四、建筑石膏的应用
1. 用于室内抹灰、粉刷，做为装饰材料 2. 石膏制品： 纸面石膏板
石膏空心条板 纤维石膏板 装饰石膏制品等 3. 装饰制品
石膏
石膏天花板
石膏板
第二节 石灰
石灰建筑上使用较早的矿物胶凝材料之一。 优点：① 原料来源广泛，② 生产工艺简单， ③ 成本低廉，④ 胶接性能较好，至今仍广泛应用 于建筑中。 缺点： ① 其生产过程中排出大量的二氧化碳 气体，造成空气污染（每生产1吨建筑石灰，要排 放出1.18吨CO2）， ② 矿产资源的浪费和生态环境 的破坏，所以从改善人文生存环境的角度及可持续 发展的战略考虑，要给与科学管理和宏观调控。
1.气硬性胶凝材料 指在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强
度的胶凝材料。
适合：地上和干燥环境。
2.水硬性胶凝材料
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。
适宜：既适宜于地上，也可用于地下和水中环 境。
第一节 建筑石膏
建筑中使用最多的石膏胶凝材料 建筑石膏