《建筑材料》第二章气硬性无机胶凝材料

2气硬性无机胶凝材料本章讲述了建筑工程中常用的石灰、石膏和水玻璃三种气硬性胶凝材料。要求掌握各种材料的特性及应用，熟悉其生产、凝结硬化原理以及储运、使用中应注意的问题。本章提要胶凝材料是指在一定条件下通过自身的一系列变化，能把其他材料胶结成具有一定强度的整体的材料，通常分为有机和无机两大类。有机胶凝材料是指以天然的或人工合成的高分子化合物为基本组分的一类胶凝材料。无机胶凝材料是指以无机矿物为主要成分，当其与水或水溶液拌和后形成的浆体，经过一系列物理化学变化，而将其他材料胶结成具有强度的整体。无机胶凝材料根据硬化条件不同又分为气硬性和水硬性两种气硬性无机胶凝材料一般只能在空气中硬化水硬性无机胶凝材料既能在空气中硬化，又能在水中继续硬化并保持和发展其强度。如各种水泥等。本章内容2.1石灰2.2建筑石膏2.3水玻璃石灰吟于谦千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间。经过千锤万凿从深山开采出来的石头，对烈火的焚烧看的平平常常，只要能把自己的清白留在世界上，粉身碎骨也不怕。2.1石灰石灰是由石灰岩煅烧而成。石灰岩的主要成分是碳酸钙(CaCO3)和碳酸镁(MgCO3)石灰岩在适当温度(1000~1100℃)下煅烧，得到以CaO为主要成分的物质即石灰，也叫生石灰(其中含一定量MgO)：1石灰的生产与品种1000~110032CaCOCaO()+CO-178kJ/mol生石灰石灰石石灰石煅烧窑反应的特点：①体积缩小10%～15%；②吸收热量；③颜色及状态：白色或略带灰色的块状材料；多孔、强度低。钙质石灰——石灰中MgO≤5%；镁质石灰——石灰中MgO＞5%欠火石灰——颜色发青，内部有未烧透的内核，部分碳酸钙尚未分解；过火石灰——颜色呈灰黑色，表面出现裂缝或玻璃状的外壳，块体密度大。(1)块状生石灰(2)磨细生石灰粉(3)消石灰粉(4)石灰膏、石灰浆、石灰乳块状生石灰磨细生石灰粉2石灰的熟化与硬化生石灰加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消解过程。其反应式如下：石灰熟化时放出大量的热，其体积膨胀1~2.5倍，熟化后的产物Ca(OH)2称熟石灰或消石灰。为了消除过火石灰的危害，保证石灰充分熟化，必须将石灰膏在储灰坑中存放两星期以上，这一过程叫石灰的“陈伏”。22CaO+HOCa(OH)+64.9kJ/mol＝表2.1生石灰熟化速度分类石灰种类熟化时间快熟石灰中熟石灰慢熟石灰熟化速度在10min以内熟化速度在10~30min之间熟化速度在30min以上石灰根据熟化速度分为快熟石灰、中熟石灰和慢熟石灰，其熟化速度见表2.1。石灰的硬化包含下面两个同时进行的过程：①结晶过程——多余水分蒸发或被砌体吸收，Ca(OH)2②碳化过程——Ca(OH)2和空气中的CO2化合，生成碳酸钙晶体。反应式如下：22232Ca(OH)+CO+nHOCaCO+(n+1)HO＝根据规定，钙质生石灰和镁质生石灰各分为3个等级，各等级的质量要求见表2.2、表2.3。建筑消石灰粉按MgO的含量分为钙质消石灰粉(MgO含量小于4%)、镁质消石灰粉(MgO含量在4%~24%)和白云石消石灰粉(MgO含量在24%~30%)，并按其技术要求分为优等品、一等品和合格品。3石灰的技术要求和性质1)石灰的技术要求表2.2生石灰主要技术指标(JC/T479—92)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)908580858075未消化残渣含量(5mm圆孔筛筛余)(%，不大于)5101551015CO2(%，不大于)5796810产浆量(L/kg，不小于）2.82.32.02.82.32.0表2.3建筑石灰粉的技术要求(JC/T480—92)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）858075807570CO2含量(%，不大于）791181012细度0.90mm筛筛余(%，0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余(%，不大于）7.012.018.07.012.018.0(1)可塑性好；（石灰砂浆具有良好的可塑性）(2)硬化慢、强度低；（不宜单独用于建筑物的基础）(3)硬化后体积收缩大；（不宜单独使用，常在其中掺入砂、麻刀、纸筋等减少收缩）(4)耐水性差；（不宜在潮湿的环境中使用）(5)吸湿性强。（常用作干燥剂）2)石灰的性质（1）石灰乳：消石灰粉或石灰膏加大量的水搅拌稀释。廉价的涂料，用于简易建筑物。（2）石灰砂浆（3）石灰土和三合土石灰与粘土拌和后称为灰土或石灰土；再加砂或炉渣、石屑等即成为三合土。二者主要用于建筑物的地基基础和道路工程的基层、垫层。（4）制作硅酸盐制品常用有蒸压灰砂砖、蒸压加气混凝土砌块或板材等。4石灰的应用5石灰的存放磨细生石灰——防水防潮；块状生石灰——应立即熟化成石灰浆，将储存期变为陈伏期。2.2建筑石膏我国的石膏资源极其丰富，分布很广。有自然界存在的天然二水石膏(CaSO4·2H2O，又称软石膏或生石膏)、天然无水石膏(CaSO4，又称硬石膏)和各种工业副产品或废料——化学石膏。石膏胶凝材料的生产，通常是用天然二水石膏经低温煅烧、脱水、磨细而成。1石膏的品种与生产二水石膏在107~170℃时激烈脱水，水分迅速蒸发，成为β型半水石膏：β型半水石膏磨细即为建筑石膏。其中杂质含量少、颜色洁白者称模型石膏。107~1704242213CaSO2()CaSO22CHOHOHO型二水石膏在0.13MPa压力的蒸压锅内蒸炼(温度125℃)脱水，可制得α型半水石膏：α型半水石膏浆体硬化后的强度较高，故又称高强石膏。125,0.134242213CaSO2()CaSO22CMPaHOHOHO型半水石膏遇水后将重新水化生成二水石膏：随着浆体中自由水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体也逐渐变稠，这个过程称为凝结过程。其后，二水石膏晶体继续大量形成、长大，晶体之间互相交错连生，形成结晶结构网，使浆体变硬，并形成具有强度的石膏制品。这个过程称为硬化过程。2建筑石膏的凝结硬化4224212CaSO32CaSO22HOHOHO（）1)建筑石膏的技术要求建筑石膏的密度为2.6~2.75g/cm3，堆积密度为800~1000kg/m3。建筑石膏的技术要求主要有强度、细度和凝结时间。按强度和细度的差别，建筑石膏划分为优等品、一等品和合格品三个等级(见表2.4)。3建筑石膏的技术要求和性质等级指标优等品一等品合格品强度（MPa）抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度(以0.2mm方孔筛筛余百分数计，不大于）5.010.015.0凝结时间(min)初凝时间不小于6终凝时间不大于30表2.4建筑石膏的技术要求(GB9776—1988)(1)凝结硬化快(2)凝结硬化时体积微膨胀(3)硬化后孔隙率大，表观密度小，绝热、吸声性能好(4)石膏制品具有一定的调温调湿性(5)石膏制品防火性好，但耐火性差(6)石膏制品耐水性和抗冻性差2)建筑石膏的性质(1)制备石膏砂浆和粉刷石膏(2)石膏板、装饰石膏板等(3)石膏空心砌块和石膏夹心砌块石膏还可用来生产各种浮雕和装饰品。如浮雕饰线、艺术灯圈、角花等等。4建筑石膏的用途纸面石膏板装饰石膏板石膏板吊顶吸声石膏板2.3水玻璃水玻璃俗称泡花碱，是碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的能溶解于水的一种硅酸盐材料。最常用的是硅酸钠水玻璃(Na2O·nSiO2)及硅酸钾水玻璃(K2O·nSiO2)。生产水玻璃的方法有湿法和干法两种。水玻璃硬化是吸收空气中CO2而析出无定形硅酸：22222223+CO+mHOnSiOmHO+NaCONaOnSiO＝固体水玻璃液体水玻璃这个过程进行很慢。为加速其硬化，可将水加热或加入硬化剂(如Na2SiF6)，其掺量为水玻璃质量的12%~15%。水玻璃具有很强的耐酸性能，能经受大多数水玻璃耐热性良好，能长期承受一定高温作用而强度不降低。Chapter2