第四章无机气硬性胶凝材料.ppt

《第四章无机气硬性胶凝材料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章无机气硬性胶凝材料.ppt（77页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第四章第四章第四章第四章无机气硬性胶凝材料无机气硬性胶凝材料无机气硬性胶凝材料无机气硬性胶凝材料n第一节第一节 石灰石灰n第二节第二节 石膏石膏n第三节第三节 水玻璃水玻璃n第四节第四节 菱苦土菱苦土主要内容主要内容学习目标：了解了解石灰、石膏、水玻璃和菱苦土的原料石灰、石膏、水玻璃和菱苦土的原料与生产；与生产；理解理解石灰、石膏、水玻璃和菱苦土的水化、石灰、石膏、水玻璃和菱苦土的水化、凝结和硬化的规律；凝结和硬化的规律；掌握掌握石灰、石膏、水玻璃和菱苦土的技术石灰、石膏、水玻璃和菱苦土的技术性质和用途性质和用途。胶凝材料胶凝材料的定义与分类的定义与分类在建筑工程中，将散粒散粒材料（如砂、石子

2、）或块状块状材料（如砖、石块）粘结为整体的材料，统称为胶凝材料胶凝材料（或称胶结材料胶结材料）。按化学成分化学成分分为无机胶凝材料无机胶凝材料:各类水泥、石灰、石膏、菱苦土、水玻璃-在建筑工程上应用广泛，用量较大有机胶凝材料有机胶凝材料:沥青、高分子聚合物无机无机胶凝材料胶凝材料分类分类按硬化条件硬化条件不同又分为气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料和水水硬性胶凝材料硬性胶凝材料两大类。气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料:只能在空气中硬化，产生并增长其强度的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、菱苦土石灰、石膏、水玻璃、菱苦土等。水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料:不仅能在空气中硬化，而且能更好地更好地在水中硬化保持并

3、继续提高其强度的胶凝材料。如各种水泥。第一节第一节石灰石灰（lime）天然石灰是最早的胶凝材料，很早以前人天然石灰是最早的胶凝材料，很早以前人类或许是在烧烤动物，烧火取暖等偶然机会中类或许是在烧烤动物，烧火取暖等偶然机会中发现天然的贝壳烧过以后，其灰具有胶结能力。发现天然的贝壳烧过以后，其灰具有胶结能力。于是人们利用这种灰，拌入植物纤维或掺入砂、于是人们利用这种灰，拌入植物纤维或掺入砂、土等作为胶凝材料使用。土等作为胶凝材料使用。公元前公元前2500年，建造的埃及金字塔就使年，建造的埃及金字塔就使用了天然的石灰砂浆做胶结材料，将大块的石用了天然的石灰砂浆做胶结材料，将大块的石块粘结砌成，这是目

4、前现存的使用了天然石灰块粘结砌成，这是目前现存的使用了天然石灰的最古老的结构物。的最古老的结构物。一、石灰的原料及生产一、石灰的原料及生产 原料：原料：石灰岩，主要成分是碳酸钙（石灰岩，主要成分是碳酸钙（CaCO3）并夹杂碳酸镁（并夹杂碳酸镁（MgCO3）和粘土杂质（）和粘土杂质（8%以以内）内）石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰岩煅烧石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰岩煅烧(9001100)而成。煅烧时石灰岩中碳酸钙和碳酸而成。煅烧时石灰岩中碳酸钙和碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁镁分解，生成氧化钙、氧化镁(称为生石膏）和称为生石膏）和二氧化碳气体二氧化碳气体,反应式如下反应式如下：CaCO3 =Ca

5、O+CO2 MgCO3 =MgO +CO2 氧化钙、氧化镁称为氧化钙、氧化镁称为生石灰生石灰。二、石灰的消化1.石灰的熟化和“陈伏”工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”：CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9 kJ MgO+H2O=Mg(OH)2+64.9 kJ 2、熟化时的现象 (1)石灰熟化 过程中水化热较大。(2)外观体积约增加 1.52 倍。3 3、结论：生石灰使用前必须熟化。方式：、结论：生石灰使用前必须熟化。方式：“陈伏陈伏 ”或分层喷淋法得到消石灰粉。或分层喷淋法得到消石灰粉。4 4、熟化时注意事项、熟化时

6、注意事项 为了消除过火石灰的危为了消除过火石灰的危害，须将石灰在化灰池内放置两周以上，称害，须将石灰在化灰池内放置两周以上，称为为“陈伏陈伏 ”；“陈伏陈伏”期间石灰膏表面期间石灰膏表面应保持一层水膜，防止其碳化应保持一层水膜，防止其碳化 。5 5、消除过火石灰危害的措施、消除过火石灰危害的措施（1 1）块灰进行陈伏）块灰进行陈伏（2 2）采用磨细的生石灰粉）采用磨细的生石灰粉三、石灰的硬化三、石灰的硬化1、干燥硬化与结晶硬化，形成氢氧化钙的晶体析出2、碳化硬化，与空气中二氧化碳和水产生碳酸钙晶体。注意：由于二氧化碳浓度低，且表层生成的碳酸钙结构致密，阻止二氧化碳继续深入，并影响水分蒸发，所以

7、石灰硬化很慢。四、建筑石灰的技术指标四、建筑石灰的技术指标 建筑石灰的技术指标有细度、建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、含量、CO2含量和体积安定性等。并按技术指含量和体积安定性等。并按技术指标分为标分为优等品优等品、一等品一等品和和合格品合格品三个等级。具三个等级。具体技术要求见：体技术要求见：JC/T479-1992 建筑生石灰（建筑生石灰（P48 表表3-2）、）、JC/T480-1992 建筑生石灰粉建筑生石灰粉(P48 表表3-3）JC/T481-1992 建筑消石灰粉建筑消石灰粉(P48 表表3-34）钙质生石灰钙质生石灰 MgO5%；钙质消石灰粉；钙质消石灰粉 MgO

8、4%镁质生石灰镁质生石灰 MgO 5%；镁质消石灰粉；镁质消石灰粉 MgO 4%石灰在装饰工程中的使用主要是作为砂浆的配制材石灰在装饰工程中的使用主要是作为砂浆的配制材料，如石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。料，如石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。五、石灰的技术性质（1）可塑性好，保水性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。（2）硬化慢、强度低从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外

9、壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1：3）28天强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于重要建筑物基础。（3 3）硬化时体积收缩大硬化时体积收缩大石石灰灰在在硬硬化化过过程程中中，蒸蒸发发大大量量的的游游离离水水而而引引起起显显著著的的收收缩缩，所所以以除除调调成成石石灰灰乳乳作作薄薄层层涂涂刷刷外外，不不宜宜单单独独使使用用。常常在在其其中中掺掺入入砂砂、纸纸筋筋等等以以减减少少收收缩缩和和节节约石灰。约石灰。

10、（4 4）耐水性差，不易贮存耐水性差，不易贮存 块块状状类类石石灰灰放放置置太太久久，会会吸吸收收空空气气中中的的水水分分而而自自动动熟熟化化成成消消石石灰灰粉粉，再再与与空空气气中中二二氧氧化化碳碳作作用用而而还还原原为为碳碳酸酸钙钙，失失去去胶胶结结能能力力。所所以以贮贮存存生生石石灰灰，不不但但要要防防止止受受潮潮，而而且且不不宜宜贮贮存存过过久久。最最好好运运到到后后即即熟熟化化成成石石灰灰浆浆，将将贮贮存存期期变变为为陈陈伏伏期期。由由于于生生石石灰灰受受潮潮熟熟化化时时放放出出大大量量的的热热，而而且且体体积积膨膨胀胀，所所以以，储储存存和和运运输输生石灰时，还要注意安全。生石灰时

11、，还要注意安全。六、六、石灰的石灰的应用和贮存应用和贮存l石灰的应用石灰的应用（1）砌筑工程和抹面装饰工程砌筑工程和抹面装饰工程 将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。（2）加固软土地基加固软土地基 在软土地基中打入生石灰桩，可以利用生石灰吸在软土地基中

12、打入生石灰桩，可以利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到地基承载力的目的。地基承载力的目的。（3）用于道路工程的垫层用于道路工程的垫层 石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土，或与粘土、砂石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土，或与粘土、砂石、矿渣制成三合土，用于道路工程的垫层。石、矿渣制成三合土，用于道路工程的垫层。三合土用作铺筑步道砖的垫层（4）用于道路路面基层用于道路路面基层 在道路工程中，随着半刚性基层在高等级路面中的应用，在道路工程中，

13、随着半刚性基层在高等级路面中的应用，石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土及其稳定碎石广泛用于石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土及其稳定碎石广泛用于路面基层。路面基层。（5）灰砂砖和硅酸盐制品石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌,经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。（6）碳化石灰板碳化石灰板 在磨细生石灰中掺加玻璃纤维、植物纤维、轻质骨在磨细生石灰中掺加玻璃纤维、植物纤维、轻质骨料等，用碳化的方法使氢氧化钙碳化成碳酸钙，即料等，用碳化的方法使氢氧化钙碳化成碳酸

14、钙，即为碳化石灰板。用作隔墙、天花板等。为碳化石灰板。用作隔墙、天花板等。l石灰的贮存石灰的贮存磨细的生石灰粉应贮存于干燥仓库内，采取严格防水措磨细的生石灰粉应贮存于干燥仓库内，采取严格防水措施。施。块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期

15、。期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。本节小结：本节小结：掌握石灰因炉温不同的两大类型、石灰熟化中的现象、如何有效地降低过火石灰的危害方法、石灰的特性及石灰浆体硬化速度慢的原因；理解石灰的生产工艺、硬化过程、技术要求和技术标准及石灰的应用；了解石灰的储存。例4-1 某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。解：石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则

16、的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。例 4-2 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以 用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化

17、铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。复习：复习：1、石灰因炉温不同的三大类型。2、石灰熟化中的现象。3、如何有效地降低过火石灰的危害方法。4、石灰的特性。5、石灰浆体硬化速度慢的原因。知道石膏的应用吗？制作粉刷石膏、抹灰石膏、石膏砂浆、石膏水泥、各种石膏墙板、天花板、装饰吸声板、石膏砌块、纸面石膏板、嵌缝石膏、粘结石膏、自流平地板石膏及其它装饰部件等，是一种在建筑工

18、程上应用广泛的建筑材料。主要应用于作为轻质墙体材料轻质墙体材料和建筑装饰制建筑装饰制品品，是高效节能材料。第二节第二节 建筑石膏（建筑石膏（gypsum）n定义是以硫酸钙（aSO4）为主要成分的矿物。n一、石膏的原料及生产（一）石膏的原料1）天然石膏：又称生石膏）天然石膏：又称生石膏 CaSO4硬石膏硬石膏 CaSO42H2O2）建建筑筑石石膏膏：又又称称熟熟石石膏膏，由由二二水水石石膏膏在在107170高高温温下下煅煅烧烧而而成成的的。分分子子式式为为CaSO41/2H2O又称半水石膏。又称半水石膏。）工工业业副副产产石石膏膏 系系指指某某些些化化工工生生产产过过程程中中，所所产产生生的的以

19、以硫硫酸酸钙钙为为主主要要成成分分的的副副产产品品，经经适适当当处处理理后后，作作为为石石膏膏胶胶凝凝材材料料的的原料。原料。常见品种有常见品种有磷磷石膏和石膏和氟氟石膏。石膏。（二）石膏的生产建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅烧加热到107170，可生成型建筑石膏：（二水石膏）（型半水石膏,熟石膏）124条件下压蒸（1.3大气压）加热可产生型建筑石膏：（二水石膏）（型半水石膏）型半水石膏与型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，因此又称为高强石膏。当加热温度超过170时，可生成无水石膏。只要温度不超过200，此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。n二、建筑石膏

20、的水化与凝结硬化建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。建筑石膏与水之间产生化学反应的反应为:|此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多（仅为1/5），所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。|随随着着二二水水石石膏膏沉沉淀淀的的不不断断增增加加，就就会会产产生生结结晶晶，结结晶晶体体的的不不断断生生成成和和长长大大，晶晶体体颗颗粒粒之之间间便便产产生生了了磨磨擦擦力力和和粘粘结结力力，造造成成浆浆体体的的塑塑性性开开始下降，

21、这一现象称为石膏的始下降，这一现象称为石膏的初凝初凝；而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的石膏的终凝终凝。石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏石膏的硬化的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行石膏

22、浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的的。n三、建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按凝结时间、强度和细度分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求见GB9776-1988。“建筑材料”P31表4-4）n四、建筑石膏的技术性质（）凝结硬化速度快（例子：制粉笔）建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝时间不超过30min，这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等。（）凝结硬化时的体积微膨胀 建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（

23、0.2%1.5%），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。（）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为00kg31000 kg3，抗压强度约为Pa5Pa。（）良好的隔热和吸音和“呼吸”功能石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下

24、降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构，使石膏具有呼吸水蒸气的功能。（）防火性好，但耐水性差 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。（6）有良好的）有良好的装饰性装饰性和和可加工性可加工性石石膏膏表表面面光光滑滑饱饱满满，颜颜色色洁洁白白，质质地地细细腻腻，具有良好的装饰性。具有良好的装饰性。微微孔孔结结构构使使其

25、其脆脆性性有有所所改改善善，硬硬度度也也较较低低，所所以以硬硬化化石石膏膏可可锯锯、可可刨刨、可可钉钉。具具有有良良好好的可加工性。的可加工性。建筑工程中常用建筑石膏，它是由二水石膏建筑工程中常用建筑石膏，它是由二水石膏经低温煅烧，脱水后成为半水石膏经低温煅烧，脱水后成为半水石膏（CaSO4.1/2H2O）,再将半水石膏磨细后再将半水石膏磨细后制得的。制得的。n五、建筑石膏的应用（你知道石膏哪些用途？）（一）室内抹灰及粉刷抹灰指的是以建筑石膏为胶凝材料，加入水和砂子配成石膏砂浆，作为内墙面抹平用。由建筑石膏特性可知，石膏砂浆具有良好的保温隔热性能，调节室内空气的湿度和良好的隔音与防火性能。由于

26、不耐水，故不宜在外墙使用。粉刷指的是建筑石膏加水和适量外加剂，调制成涂料，涂刷装修内墙面。表面光洁、细腻、色白，且透湿透气，凝结硬化快、施工方便、粘结强度高，是良好的内墙涂料。（二）建筑装饰制品以杂质含量少的建筑石膏（有时称为模型石膏）加入少量纤维增强材料和建筑胶水等制作成各种装饰制品。也可掺入颜料制成彩色制品。（三）石膏板（三）石膏板这是土木工程中使用量最大的一类板材。包括石这是土木工程中使用量最大的一类板材。包括石膏装饰板、空心石膏板、蜂窝板等。作为装饰吊顶、膏装饰板、空心石膏板、蜂窝板等。作为装饰吊顶、隔板或保温、隔声、防火等使用隔板或保温、隔声、防火等使用（四）其他用途（四）其他用途建

27、筑石膏可作为生产某些硅酸盐制品时的增强剂。建筑石膏可作为生产某些硅酸盐制品时的增强剂。如粉煤灰砖、炉渣制品等。也可用作油漆或粘贴墙纸如粉煤灰砖、炉渣制品等。也可用作油漆或粘贴墙纸等的基层找平。等的基层找平。建筑石膏在运输和储存时要注意防潮，储存期一建筑石膏在运输和储存时要注意防潮，储存期一般不宜超过般不宜超过3个月，否则将使石膏制品的质量下降。个月，否则将使石膏制品的质量下降。2.石膏板石膏板（1）纸面石膏板纸面石膏板 （2）石膏空心条板石膏空心条板（3）石膏装饰板石膏装饰板 （4）纤维石膏板纤维石膏板 O.W.石膏蜂窝板石膏蜂窝板、防潮石膏板防潮石膏板、石膏矿棉复合板石膏矿棉复合板等，可分别

28、用作绝热板、吸声板、内墙和隔墙板、天花板、地面基层板等 由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多（仅由于二水石膏在水中的溶解度比半水石膏小得多（仅为半水石膏的五分之一），所以二水石膏以胶体微粒为半水石膏的五分之一），所以二水石膏以胶体微粒不断自水中析出不断自水中析出,浆体的稠度逐渐增大，表现为石膏浆体的稠度逐渐增大，表现为石膏的凝结，其后半水石膏继续溶解和水化的凝结，其后半水石膏继续溶解和水化,浆体逐渐凝浆体逐渐凝聚，失去可塑性，并逐渐转变为晶体，晶体颗粒不断聚，失去可塑性，并逐渐转变为晶体，晶体颗粒不断长大和连生，形成相互交错长大和连生，形成相互交错,彼此紧密联结彼此紧密联结,硬化成硬化成

29、块体并产生强度，直至完全干燥，强度才停止发展。块体并产生强度，直至完全干燥，强度才停止发展。这就是石膏的硬化过程。这就是石膏的硬化过程。评注 建筑石膏的凝结硬化机理实际为半水石膏吸建筑石膏的凝结硬化机理实际为半水石膏吸收一个半结晶水还原为二水石膏的过程。收一个半结晶水还原为二水石膏的过程。例例4-4 4-4 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？而不适用于室外使用？解：解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良

30、性质：（1 1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；致，装饰性好；（2 2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。保温性、吸声性好。（3 3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受

31、到高温作用时或遇火后会脱出到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的结晶水，左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。的蔓延，具有一定的防火性。（4 4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。小气候。在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率

32、高，抗渗性差、率高，抗渗性差、抗冻性差抗冻性差,所以不适用于室外所以不适用于室外使用。使用。第三节第三节 水玻璃水玻璃n定义定义 水玻璃俗称泡花碱泡花碱，由碱金属氧化物（R2O）和二氧化硅（SiO2）组成，属可溶性的硅酸盐类，其化学通式为R2O nSiO2。n分类分类根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有:硅酸钠水玻璃（Na2OSiO2）、硅酸钾水玻璃2SiO2）、硅酸锂水玻璃（i2OSiO2）等品种，最常用的是硅酸钠水玻璃硅酸钠水玻璃。（称为水玻璃模数）根据水玻璃模数的不同，又分为“碱性”水玻璃（）和“中性”水玻璃（3）。实际上中性水玻璃和碱性水玻璃的溶液都呈明显的碱性反应。n水玻璃的生产生产生产

33、水玻璃的方法分为湿法和干法两种。湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生液体水玻璃。干法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于13001400C温度下熔化，按下式反应生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生成液体水玻璃。其反应式为：n水玻璃的硬化硬化液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：由于空气中CO2浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的12。n水玻璃的技术性质技术性质（）粘结力强。水玻璃硬

34、化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。（）耐酸性好。硬化后的水玻璃，其主要成分是iO2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。（）耐热性高 水玻璃不燃烧，硬化后形成iO2空间网状骨架，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。n 水玻璃的应用应用（）用作涂料，涂刷材料表面 直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得到提高。这是因为水玻璃与材料中的a（OH）2反应生成硅酸钙凝胶，填充了材

35、料间孔隙。|同时硅酸钠本身硬化所析出的硅酸凝胶也有利于材料保护。选用不同的耐火填料，还可配制不同耐热度的水玻璃耐热涂料。反应式为：（2 2）配制防水剂配制防水剂 以以水水玻玻璃璃为为基基料料，配配制制防防水水剂剂。例例如如：四四矾矾防防水水剂剂是是以以蓝蓝矾矾(硫硫酸酸铜铜)、明明矾矾（钾钾铝铝矾矾）、红红矾矾（重重铬铬酸酸钾钾）和和紫紫矾矾（铬铬矾矾）各各份份，溶溶于于6060份份的的沸沸水水中中，降降温温至至，投投入入400400份份水水玻玻璃璃溶溶液液中中，搅搅拌拌均均匀匀而而成成的的。这这种种防防水水剂剂可可以以在在1min1min内内凝凝结结,适适用用于于堵堵塞塞漏漏洞洞、缝缝隙隙等

36、等局局部抢修。部抢修。（3）加固土壤加固土壤 将将模模数数为为.的的液液体体水水玻玻璃璃和和氯氯化化钙钙溶溶液液通通过过金金属属管管交交替替向向地地层层压压入入，两两种种溶溶液液发发生生化化学学反反应应，可可析析出出吸吸水水膨膨胀胀的的硅硅酸酸胶胶体体，包包裹裹土土壤壤颗颗粒粒并并填填充充其其空空隙隙，阻阻止止水水分分渗渗透透并并使使土土壤壤固固结结。用用这这种种方方法法加加固固的的砂砂土土，抗抗压压强强度度可可达。达。(4)配制水玻璃砂浆。配制水玻璃砂浆。将将水水玻玻璃璃、矿矿渣渣粉粉、砂砂和和氟氟硅硅酸酸钠钠按按一一定定比比例例配合成砂浆配合成砂浆,可用于修补墙体裂缝可用于修补墙体裂缝。（

37、）配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热混凝土用水玻璃作为胶凝材料，选择耐酸骨料，可配制满足耐酸工程要求的耐酸砂浆、耐酸混凝土。选择不同的耐热骨料，可配制不同耐热度的水玻璃耐热混凝土。例例4-5试述水玻璃的凝结硬化机理是什么？试述水玻璃的凝结硬化机理是什么？解 液体水玻璃的凝结硬化主要是靠在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化。其反应式为：由于空气中CO2浓度较低，这个过程进行的很慢，会长达数月之久。为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加人氟硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速生成和析出，其反应式为：硅酸凝胶再脱水而生成SiO2，从而具有强度。评注 水玻璃可吸收空气中的

38、二氧化碳，形成硅酸凝胶。水玻璃在硬化后，具有良好的粘结力和强度，很高耐热性和耐酸性。例例4-6 4-6 水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响？影响？解：解：通常使用的水玻璃都是通常使用的水玻璃都是Na2OnSiO2的水溶的水溶液，即液体水玻璃。液，即液体水玻璃。一般而言，水玻璃的模数一般而言，水玻璃的模数n越大时，水玻璃的越大时，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后粘度越大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高、耐水性越好、的粘结强度、抗压强度等越高、耐水

39、性越好、抗渗性及耐酸性越好。其主要原因是硬化时析抗渗性及耐酸性越好。其主要原因是硬化时析出的硅酸凝胶出的硅酸凝胶SiO2mH2O较多。较多。同一模数的水玻璃，密度越大，则其有效成分同一模数的水玻璃，密度越大，则其有效成分Na2OnSiO2的含量越多，硬化时析出的硅酸凝的含量越多，硬化时析出的硅酸凝胶也多，粘结力愈强。胶也多，粘结力愈强。然而如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于然而如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于粘度过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的粘度过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的性质，故不宜过大。性质，故不宜过大。第四节第四节 菱苦土菱苦土（氯氧镁水泥）（氯氧镁水泥）n定义菱苦土

40、是一种镁质胶凝材料。其主要成分 是gO。n 原料及生产 菱苦土的主要原料是天然菱镁矿。其主要成分是gCO3。菱苦土材料一般是将菱镁矿经煅烧磨细而制成的。要求的细度为4900孔/cm2的筛余量不大于25:其化学反应可表示如下：（菱苦土）（菱苦土）n菱苦土的水化、硬化菱苦土的水化、硬化试试验验证证明明，用用水水调调拌拌菱菱苦苦土土时时将将生生成成Mg(OH)2，浆浆体体凝凝结结很很慢慢，硬硬化化后后强强度度很很低低。若若以以氯氯化化镁镁水水溶溶液液来来调调制制gO时时，可可以以加加速速其其水水化化反反应应，并并且且能能形形成成新新的的水水化化产产物物。这这种种新新的的水水化化产产物物硬硬化化后后的

41、的强强度度较较高高（4060Pa）。水水化反应如下：化反应如下：|水化产物中x、y、z的大小与煅烧温度、MgCl2溶液用量、初始配比、养护条件有关。|水化产物是针状结晶，彼此机械咬合，并相互连生、长大，形成致密的结构，使浆体凝结硬化。n菱苦土的菱苦土的应用应用菱菱苦苦土土与与植植物物纤纤维维能能很很好好粘粘接接，而而且且碱碱性性较较弱弱，不不会会腐腐蚀蚀纤纤维维。建建筑筑工工程程中中常常用用来来配配制制菱菱苦苦土土木木屑浆和菱苦土木屑砂浆。屑浆和菱苦土木屑砂浆。前前者者可可胶胶结结为为菱菱苦苦土土木木屑屑板板，用用于于内内墙墙、天天花花板板和和地地面面。也也可可压压制制成成各各种种零零件件用用

42、作作窗窗台台板板、门门窗窗框框、楼楼梯梯扶扶手手等等。后后者者掺掺加加砂砂子子可可作作为为地地坪坪耐耐磨磨面面层层。用用膨膨胀胀珍珍珠珠岩岩代代替替木木屑屑可可制制成成轻轻质质、阻阻燃燃型型的的室室内内装装饰饰板板材材。以以菱菱苦苦土土为为胶胶结结料料，以以玻玻璃璃纤维为增强材料，添加改性剂，可制成管材产品。纤维为增强材料，添加改性剂，可制成管材产品。菱菱苦苦土土的的不不足足之之处处是是硬硬化化后后易易吸吸潮潮反反卤卤、耐耐水水性性差差，其其原原因因是是硬硬化化产产物物具具有有较较高高的的溶溶解解度度，遇遇水水会会溶溶解解。为为提提高高耐耐水水性性，可可采采用用外外加加剂剂，或或改改用用硫硫酸

43、酸镁镁作作为为拌拌合合水水溶溶液液，降降低低吸湿性、改进耐水性。吸湿性、改进耐水性。例例4-7 常用菱苦土制品有哪些？组成材料的质量要常用菱苦土制品有哪些？组成材料的质量要求是什么？求是什么？解解 常用菱苦土制品有菱苦土木屑浆和菱苦土木屑砂常用菱苦土制品有菱苦土木屑浆和菱苦土木屑砂浆两种，前者由菱苦土、木屑（锯屑、刨花、木丝），浆两种，前者由菱苦土、木屑（锯屑、刨花、木丝），粉料和氯化镁溶液，或掺加适量颜料组成，常胶结制粉料和氯化镁溶液，或掺加适量颜料组成，常胶结制成板材作门窗、家具、隔墙等用，后者掺加砂子作地成板材作门窗、家具、隔墙等用，后者掺加砂子作地坪耐磨面层。坪耐磨面层。菱苦土是由菱镁

44、矿（菱苦土是由菱镁矿（MgCO3）经煅烧磨细而制成的。）经煅烧磨细而制成的。其化学反应可表示如下：其化学反应可表示如下：菱苦土的主要成分为氧化镁（菱苦土的主要成分为氧化镁（MgO）、呈白色或浅）、呈白色或浅黄色，密度为黄色，密度为3.2左右，表观密度左右，表观密度800900kg/m3，氧，氧化镁含量要求不低于化镁含量要求不低于75。氯化镁是用拌和菱苦土的，。氯化镁是用拌和菱苦土的，可以是工业用的氯化镁或用卤块溶解于水而得，但溶可以是工业用的氯化镁或用卤块溶解于水而得，但溶液中所含氯化镁应不少于。木屑多用针叶类木液中所含氯化镁应不少于。木屑多用针叶类木材产品，其粒度不应大于材产品，其粒度不应大

45、于mm，用于面层时不应大，用于面层时不应大于于15mm。腐朽的不能使用。砂采用一般洁净砂。腐朽的不能使用。砂采用一般洁净砂。矿物颜料可用耐碱的矿物颜料，要求成分均匀干燥，矿物颜料可用耐碱的矿物颜料，要求成分均匀干燥，无结块和杂质，掺量为菱苦土和填充料总体积的无结块和杂质，掺量为菱苦土和填充料总体积的 。评注评注 菱苦土的主要成分氧化镁（菱苦土的主要成分氧化镁（MgO）可与氯化）可与氯化镁水溶液发生水化反应，形成强度较高（镁水溶液发生水化反应，形成强度较高（4060Pa）的水化产物。）的水化产物。小结：小结：掌握石膏的特性与应用和水玻璃、菱苦土的应用，理解石膏和水玻璃的技术性质和其水化硬化过程，了解石膏、水玻璃和菱苦土的生产。Lets change fromLets change from气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料To水水硬性胶凝材料硬性胶凝材料！