第三章 气硬性胶凝材料
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第三章 无机气硬性胶凝材料
第三章 无机气硬性胶凝材料
二、分类
石灰
无 气硬性胶凝材料： 石膏
机
水玻璃
胶
*镁质胶凝材料
凝 胶材 凝 料 水硬性胶凝材料：水泥 材
料
有机胶凝材料： 胶水、树脂等
§1 石灰
一．石灰
生石灰和熟石灰的统称。
二．建筑石灰的生产和分类 （一）生产
Ca3C 9 O 0～ 1 0 0 ℃ 0 0CaC O2O Mg3C 7 O 0℃ 0 Mg C O2O 过火石灰：由于块体过大、温度过高、煅烧时间过长， 而生成的颜色较深、结构致密的石灰称过火石灰。
SiO2+mH2O
2(Na2O•nSiO2)+NaSiF6+mH2O 6NaF+(2n+1)SiO2•mH2O
四．水玻璃的特性
（一）优点 1．耐酸性好 2．耐热性好，高温下不燃烧、强度不 降低、不分解 3．粘结力强
（二）缺点 1．耐水性差 2．常温硬化慢
五．水玻璃的应用
1. 作堵漏材料 2. 涂刷于其它材料表面，提高密
（二）注意事项
§2 建筑石膏
一．定义 石膏：以CaSO4为主要成分的气硬性胶凝
材料
建筑石膏：将半水石膏[CaSO4•0.5 H2O]磨 细而成。
二． 分类
普通建筑石膏β—CaSO4•0.5 H2O 高强建筑石膏α—CaSO4•0.5 H2O 无水石膏CaSO4 （ 生产水泥原材料之一）
三．建筑石膏的水化、硬化
五、建筑石膏的特性
（一）优点
1．凝结硬化快，初凝：3-5min， 终凝：10-20min
2．硬化时体积微膨胀 3．孔隙率高、质轻，导热系数小，具有
一 定的隔热、隔音作用 4．具有一定的调湿作用 5．具有一定的防火作用 6．可加工性好 7．价廉
二、分类
石灰
无 气硬性胶凝材料： 石膏
机
水玻璃
胶
*镁质胶凝材料
凝 胶材 凝 料 水硬性胶凝材料：水泥 材
料
有机胶凝材料： 胶水、树脂等
§1 石灰
一．石灰
生石灰和熟石灰的统称。
二．建筑石灰的生产和分类 （一）生产
Ca3C 9 O 0～ 1 0 0 ℃ 0 0CaC O2O Mg3C 7 O 0℃ 0 Mg C O2O 过火石灰：由于块体过大、温度过高、煅烧时间过长， 而生成的颜色较深、结构致密的石灰称过火石灰。
SiO2+mH2O
2(Na2O•nSiO2)+NaSiF6+mH2O 6NaF+(2n+1)SiO2•mH2O
四．水玻璃的特性
（一）优点 1．耐酸性好 2．耐热性好，高温下不燃烧、强度不 降低、不分解 3．粘结力强
（二）缺点 1．耐水性差 2．常温硬化慢
五．水玻璃的应用
1. 作堵漏材料 2. 涂刷于其它材料表面，提高密
（二）注意事项
§2 建筑石膏
一．定义 石膏：以CaSO4为主要成分的气硬性胶凝
材料
建筑石膏：将半水石膏[CaSO4•0.5 H2O]磨 细而成。
二． 分类
普通建筑石膏β—CaSO4•0.5 H2O 高强建筑石膏α—CaSO4•0.5 H2O 无水石膏CaSO4 （ 生产水泥原材料之一）
三．建筑石膏的水化、硬化
五、建筑石膏的特性
（一）优点
1．凝结硬化快，初凝：3-5min， 终凝：10-20min
2．硬化时体积微膨胀 3．孔隙率高、质轻，导热系数小，具有
一 定的隔热、隔音作用 4．具有一定的调湿作用 5．具有一定的防火作用 6．可加工性好 7．价廉
3第三章 气硬性胶凝材料
熟石灰在使用前必须陈伏14d以上，以防止过 火石灰对建筑物产生的危害。
问题
1. 过火石灰有什么危害？应如何消除？
答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹， 水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生 体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈 伏期，或过滤掉。
2.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何 避免？
第3章 气硬性胶凝材料
胶凝材料的定义和分类
胶凝材料的定义
经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，
将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个具有一定强度
整体的材料。
石灰、
胶凝材料的分类
石膏、 水玻璃
胶凝材料
无机胶凝材料 有机胶凝材料
气硬性胶凝材料
如水
水硬性胶凝材料 泥
如沥青、聚合物等
无机胶凝材料
气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中
熟石灰
MgO + H2O == Mg（OH）2 CaO + H2O == Ca（OH）2 + 65KJ
熟化的方式:
淋 灰——生石灰粉（消石灰粉） 化 灰Байду номын сангаас— 熟石灰膏
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
熟化过程的特点 熟化速度快，放出大量的热；体积膨胀1.5～ 3.5倍；又是可逆的
熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏14d以上——防 止过火石灰的危害； 在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳 化。
在不同的煅烧温度下，得到的产 品是不同的。具体过程如下所示：
二水石膏
CaSO4·2H2O
107～170℃ 加热、脱水
CaSO4·0.5H2O β型
问题
1. 过火石灰有什么危害？应如何消除？
答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹， 水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生 体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈 伏期，或过滤掉。
2.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何 避免？
第3章 气硬性胶凝材料
胶凝材料的定义和分类
胶凝材料的定义
经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，
将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个具有一定强度
整体的材料。
石灰、
胶凝材料的分类
石膏、 水玻璃
胶凝材料
无机胶凝材料 有机胶凝材料
气硬性胶凝材料
如水
水硬性胶凝材料 泥
如沥青、聚合物等
无机胶凝材料
气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中
熟石灰
MgO + H2O == Mg（OH）2 CaO + H2O == Ca（OH）2 + 65KJ
熟化的方式:
淋 灰——生石灰粉（消石灰粉） 化 灰Байду номын сангаас— 熟石灰膏
二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种
熟化过程的特点 熟化速度快，放出大量的热；体积膨胀1.5～ 3.5倍；又是可逆的
熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏14d以上——防 止过火石灰的危害； 在化灰池表面保留一层水——防止石灰碳 化。
在不同的煅烧温度下，得到的产 品是不同的。具体过程如下所示：
二水石膏
CaSO4·2H2O
107～170℃ 加热、脱水
CaSO4·0.5H2O β型
第3章-气硬性胶凝材料n+1
五、石灰产品及应用
(一) 石灰产品
生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末， ● 生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末，主要成分 为 CaO。 。 消石灰粉：将生石灰用适量水(理论上为 理论上为生石灰量 ● 消石灰粉：将生石灰用适量水 理论上为生石灰量 的 1/3，实际约为 ％)经消化和干燥而 ，实际约为70 经消化和干燥而 成的粉末，主要成分为Ca(OH)2，亦称 成的粉末，主要成分为 熟石灰粉。 熟石灰粉。 石灰膏： ● 石灰膏： 将块状生石灰用过量水（ 将块状生石灰用过量水（约为生石灰量 的 2.5～3倍）消化，或将消石灰粉和水 ～ 倍 消化， 拌和， 达一定稠度的膏状物， 拌和，所得 达一定稠度的膏状物，主要 成分为Ca(OH)2和水 成分为
（四）建筑石膏的应用
面层粉刷石膏 粉刷石膏 石膏的主 要应用 石膏制品 底层粉刷石膏 保温层粉刷石膏 石膏切块 纸面石膏板 纤维石膏板 空心石膏条板 艺术装饰石膏制品
3.1 石 灰
〔一种古老的建筑材料〕 一种古老的建筑材料〕
一、石灰的生产
石灰原料与煅烧
生产石灰的原料有石灰石、白云石、 生产石灰的原料有石灰石、白云石、白垩 石灰石 或其它含CaCO3 为主的天然原料，经煅烧后得 为主的天然原料， 或其它含 到块状产品，称为生石灰。主要成分CaO 到块状产品，称为生石灰。主要成分
(二) 欠火石灰和过火石灰的熟化
欠火石灰： ● 欠火石灰：欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬 不能熟化，形成渣子。 块，不能熟化，形成渣子。 过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢， ● 过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢，当 用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀， 用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀， 起鼓包和开裂。 引气隆 起鼓包和开裂。 ﹗石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害，石灰浆 石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害， 消解坑里存放两星期以上（称为“ 需在 消解坑里存放两星期以上（称为“ 陈 ），使未熟化的石灰充分熟化 使未熟化的石灰充分熟化。 伏”），使未熟化的石灰充分熟化。陈伏期间 浆表面应覆盖一水，以免石灰浆碳化。 石灰 浆表面应覆盖一水，以免石灰浆碳化。
第三章气硬性胶凝材料
第三章气硬性胶凝材料☆知识点1．石灰、石膏、水玻璃的特性及应用。
2．以上三种气硬性胶凝材料的凝结硬化原理。
★要求掌握：1．石灰、石膏的技术要求、特性、应用及保管。
2．水玻璃的特性及工程中的应用。
了解：1．胶凝材料的分类。
2．石灰、石膏、水玻璃的生产工艺及对性能的影响。
在建筑工程中，把经过一系列的物理、化学作用后，由液体或膏状体变为坚硬的固体，同时能将砂、石、砖、砌块等散粒或块状材料胶结成具有一定机械强度的整体的材料，统称为胶凝材料。
胶凝材料品种繁多，按化学成分可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类，其中无机胶凝材料按硬化条件又可分为水硬性胶凝材料和气硬性胶凝材料两类。
所谓气硬性胶凝材料，是指只能在空气中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃等。
气硬性胶凝材料一般只适合用于地上或干燥环境，不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。
水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如水泥。
水硬性胶凝材料既适用于地上，也适用于地下或水中。
3.1 石灰石灰是建筑工程中使用较早的矿物胶凝材料之一。
由于其原料来源广泛，生产工艺简单，成本低廉，具有其特定的工程性能，所以至今仍广泛应用于建筑工程中。
3.1.1 石灰的生产1.原料生产石灰的原料有两种：一是天然原料，以碳酸钙为主要成分的矿物、岩石(如石灰岩、白云岩)或贝壳等；一是化工副产品，如电石渣（是碳化钙制取乙炔时产生的，其主要成分是氢氧化钙）。
而主要原料是天然的石灰岩。
2.生产过程将主要成分为碳酸钙和碳酸镁的岩石经高温锻烧(加热至900℃以上)，逸出CO2气体，得到的白色或灰白色的块状材料即为生石灰，其主要化学成分为氧化钙和氧化镁。
CaCO 3 09001100C−−−−−→ CaO + CO 2↑ 在上述反应过程中，CaCO 3、CaO 、CO 2的质量比为100∶56∶44，即质量减少44%，而在正常煅烧过程中，体积只减少约15%，所以生石灰具有多孔结构。
第三章_气硬性胶凝材料
2.建筑生石灰粉 产品标准：《建筑生石灰粉》（JC/T 480-92）； 分类：钙质生石灰粉（MgO≤5%），镁质生石灰粉（MgO ＞5%） 。
建筑生石灰粉的技术指标
项目 CaO+MgO含量≥,（%） CO2含量≤,（%） 细 0.90mm筛的筛余≤,（%） 度 0.125mm筛的筛余≤,（%） 钙质生石灰 粉 优等品 85 7 0.2 7.0 一等品 80 9 0.5 12.0 合格品 70 11 1.5 18.0 80 8 0.2 7.0 镁质生石灰粉 优等品 一等品 75 10 0.5 12.0 合格品 70 12 1.5 18.0
石灰膏
石灰乳
调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆；稀释成石灰乳（石灰水）涂料。
用于内墙和平顶刷白抹面砂浆。
第二节
建筑石膏
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 三等 四等 五等 94~85% 84~75% 74~65% 64~55%
我国目前最常用的仍然是液体钠水玻璃，简称水玻璃。
一、水玻璃的生产
湿法：将磨细的石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅 （2.06×105～3.09×105Pa）内用蒸气加热，并搅拌， 使之直接反应而成液体水玻璃。 干法：将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉内于 1300～1400℃温度下熔化，生成固体水玻璃，再将它 装进蒸压釜内，通入蒸汽熔（溶）化后，即制成液体 水玻璃。
6.具有一定的调温调湿性。 热容量大，吸湿性强，可以保持室内“小气候”均衡状态。 7.耐水性和抗冻性差。 潮湿条件→晶粒间的结合力减弱，强度下降； 水中浸泡→水化物二水石膏晶体逐渐溶解而破坏； 吸水受冻→空隙中水分会结冰膨胀破坏。 加入水硬性材料，如水泥、矿渣。
工程材料 第3章 气硬性胶凝材料 2011
2011.02 15
三、石灰产品
除了块状石灰，常用的石灰产品还有：
1.生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末，主要成分为 CaO。
2.消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主 要成分为Ca(OH)2，亦称熟石灰。 3.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和，所得达一定稠度的膏状 物，主要成分为Ca(OH)2和水。
Na2O nSiO2 Na2 SiF6 mH 2O 6 NaF (2n 1) SiO2 mH 2O
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3. 水玻璃的性能
1. 胶结性能好 2. 热稳定性好
3. 耐酸性好
石膏的主要生产工序是破碎和煅烧。天然二水石膏在非
密闭的窑炉中加热到107～180℃时，可得β型半水石膏，又
称熟石膏，磨细后即为建筑石膏.
1 1 CaSO4 2 H 2O CaSO4 H 2O 1 H 2O 2 2 (二水石膏，生石膏） （半水石膏，熟石膏）
107~170o C
2.过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢，当用于建筑
上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引气隆起鼓包和开裂。
3.石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害，使未熟化的石
灰充分熟化，石灰浆需在消解坑里存放两星期以上（称为“陈 伏”）。陈伏期间石灰 浆表面应覆盖一层水，以免石灰浆硬 化（碳化和结晶）。
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5 2.8
7 2.3
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表3-2
生石灰粉的技术指标 (JC/T 480-92)
钙质生石灰粉 优等品 一等品 80 9 0.5 12.0 合格品 75 11 1.5 18.0 优等品 80 8 0.2 7.0 镁质生石灰粉 一等品 75 10 0.5 12.0 合格品 70 12 1.5 18.0
三、石灰产品
除了块状石灰，常用的石灰产品还有：
1.生石灰粉：由块状石灰磨细得到的粉末，主要成分为 CaO。
2.消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主 要成分为Ca(OH)2，亦称熟石灰。 3.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和，所得达一定稠度的膏状 物，主要成分为Ca(OH)2和水。
Na2O nSiO2 Na2 SiF6 mH 2O 6 NaF (2n 1) SiO2 mH 2O
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3. 水玻璃的性能
1. 胶结性能好 2. 热稳定性好
3. 耐酸性好
石膏的主要生产工序是破碎和煅烧。天然二水石膏在非
密闭的窑炉中加热到107～180℃时，可得β型半水石膏，又
称熟石膏，磨细后即为建筑石膏.
1 1 CaSO4 2 H 2O CaSO4 H 2O 1 H 2O 2 2 (二水石膏，生石膏） （半水石膏，熟石膏）
107~170o C
2.过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢，当用于建筑
上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引气隆起鼓包和开裂。
3.石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害，使未熟化的石
灰充分熟化，石灰浆需在消解坑里存放两星期以上（称为“陈 伏”）。陈伏期间石灰 浆表面应覆盖一层水，以免石灰浆硬 化（碳化和结晶）。
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8 2.3
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表3-2
生石灰粉的技术指标 (JC/T 480-92)
钙质生石灰粉 优等品 一等品 80 9 0.5 12.0 合格品 75 11 1.5 18.0 优等品 80 8 0.2 7.0 镁质生石灰粉 一等品 75 10 0.5 12.0 合格品 70 12 1.5 18.0
建筑材料与检测 第3章 气硬性胶凝材料
多用来拌制灰 土和三合土
熟石灰粉
煅烧
石灰岩
生石灰块
磨细
生石灰粉
粉刷墙壁
加过量水 进行陈伏
加水稀释
石灰乳
石灰膏
使用时可以 不进行陈伏
用来拌制砌筑砂 浆或抹面砂浆
➢4. 石灰的标记
1）生石灰的识别标志由产品名称、加工情况和产品 依据标准编号组成。生石灰块在代号后加Q，生石灰 粉在代号后加QP。 如钙质生石灰粉90标记：CL 90-QP JC/T479—2013。
• 炭化作用：
Ca（OH）2与空气中的CO2和H2O发生化学反 应，生成碳酸钙，并释放出水分，使强度提高。
➢3. 石灰的分类
（1）根据石灰中氧化镁的含量分类 钙质石灰、镁质石灰、钙质消石灰、镁质消石灰
（2）根据成品加工方法分类
➢ 块状生石灰→磨细制成生石灰粉→熟石灰粉(消石灰 粉)(60～80％水) →石灰浆(膏)(3～4倍水) →石灰乳
2）消石灰的识别标志由产品名称产品依据标准编号 组成。 如钙质消石灰90标记：HCL 90-QP JC/T 481—2013。
➢5. 石灰的技术要求
（1）块灰、磨细生石灰粉
（2）消石灰粉
➢5. 石灰的特性
➢ 1.可塑性好、保水性好； ➢ 2.吸湿性强； ➢ 3.凝结硬化慢、强度低 ； ➢ 4.硬化后体积收缩大，易开裂； ➢ 5.耐水性差 。
• 答： 该石灰的陈伏时间不够，数日后过火石灰在已硬化 的石灰砂浆中熟化，体积膨胀以致产生膨胀性裂纹。如因 工期紧，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉。消石 灰粉在磨细过程中把过石灰磨成细粉，易于克服过火石灰 在熟化时造成的体积安定性不良的危害。
3.2 石膏
➢概述
➢ 石膏是以硫酸钙（CaSO4）为主要成分的气硬 性胶凝材料。
建筑材料第三章 气硬性胶凝材料
章目录
节目录
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）
章目录
节目录
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
章目录
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：
章目录
节目录
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：