土木工程材料第三章

第三章 ：气硬性胶凝材料

胶凝材料:经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒

或片、块状材料胶结成整体的物质。

①气硬性无机胶凝材料:

只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。

关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！

②水硬性无机胶凝材料:

不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为水硬

性无机胶凝材料。

关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！

1、石膏

1.定义：是以硫酸钙CaSO 4为主要成分的气硬性胶凝材料。

2.种类CaSO 4`XH 2

O X=0 硬石膏（无水石膏）

X=0.5熟石膏（半水石膏）（建筑石膏）（常用）

X= 2 生石膏（软石膏）（二水石膏）

3.石膏的应用：

建筑石膏：

①特性：

(1)凝结硬化快；

(2)硬化后孔隙率大、强度低；

(3)硬化时体积微膨胀性、稳定；

(4)隔热、吸声性较强；

(5)具有一定调湿作用；

(6)耐水性与抗冻性较差；

(7)防火性好但耐火性差；

(8)加工性能好。

胶

凝 材 料 无机胶凝材料 有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶等

气硬性胶凝材料 水硬性胶凝材料：各种水泥

石灰 石膏 水玻璃

思考题：

建筑石膏为什么适用于室内，而不适用于室内：

（一）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，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差, 所以不适用于室外使用；

（二）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：

（1）体积微膨胀，质地细腻，表面光滑，形体饱满，具有很好的装饰性；

（2）保温性和吸声性好；

（3）具有一定的防火性；

（4）具有一定的调湿性；

（5）可塑性好。

2、石灰

1.主要成分为CaCO3的岩石

2.石灰煅烧：CaCO3→CaO生石灰+CO2↑

欠烧石灰：温度低、时间短、块大（含有未完全分解的CaCO3）

正烧石灰：适度（白色或灰色块、孔隙率大、晶粒细小、活性高）

过烧石灰：温度高、时间长、块小（颜色深、致密、晶粒粗大、活性低）

3.熟化（消解）:生石灰与水作用生成熟石灰的过程

过程：CaO+H2O→Ca（OH）2+64.9KJ/mol

熟化特点：（a）放热（b）体积膨胀

陈伏：为消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中保存半个月左右（期间石灰表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化）

>常见实例：陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂

>因生石灰中含有欠火石灰和过火石灰，欠火石灰降低石灰利用率；过火石灰密度较大，表面常被杂质融化形成的玻璃釉状物包裹，熟化很慢，当石灰已经硬化后，其中的过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂。

4.石灰的凝结、硬化：

同时进行的两个过程：

(1)结晶作用→氢氧化钙饱和，析出晶体

(2)碳化作用→碳酸钙晶体（消解为石灰膏/乳（熟石灰）的作用：水层隔绝空气，避免发生碳化）

凝结硬化缓慢：主要原因是在表面碳化形成的碳酸钙达到一定厚度时，碳化作用极为缓慢，而且阻止了内部水分的脱出，使Ca（OH）2结晶缓慢。

5.石灰的技术性质：

①良好的可塑性和保水性

②凝结硬化慢、强度低

③耐水性差

④硬化时体积收缩大

6.思考题：

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，试分析原因：

（1）石灰在凝结硬化过程中产生较大收缩而引起的。可以通过增加砂用量、润湿墙体基层、降低一次抹灰的厚度等措施加以改善；

（2）石灰中含有过火石灰。在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸气继续熟化，体积膨胀，从而出现上述现象。

2. 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。

3.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何避免？

答：石灰浆体的硬化时水分的大量挥发，体积显著收缩，因而容易导致开裂。在使用时，避免单独使用，可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。

3、水玻璃

1.水玻璃俗称泡花碱，为无色或略带青灰色、透明或半透明的稠状液体，能溶于水，遇酸分解，硬化后为无定型的玻璃状物质，无嗅无味，不燃不爆，是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属和二氧化硅组成。

常用的是硅酸钠水玻璃（Na2O·nSiO2 ），硅酸钾水玻璃（K2O·nSiO2 ）

2.水玻璃的生产

湿法：将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内加热搅拌

直接生成液体水玻璃。

干法：将石英砂和碳酸钠磨细，在高温下反应生成。

3.凝结硬化：液态水玻璃在空气中吸收CO2，形成无定型硅酸，并逐渐干燥而硬化

此过程缓慢：为加速硬化常用促硬剂硅氟酸钠（Na2SiF6）

4.水玻璃的性质:

（1）良好的粘结能力

（2）良好的耐热性，耐热度可达1100℃。

（3）良好的耐酸性

（4）耐碱性和耐水性差

5.水玻璃的应用

①用水玻璃涂刷建筑材料表面，浸渍多孔性材料，提高材料的密实度、强度和抵抗风化的能力，增加材料的耐久性。

②土壤固结(stabilize)

③配制二矾防水剂或四矾防水剂

④配制耐酸胶泥、耐酸砂浆、耐酸混凝土等

⑤配制保温绝热材料

⑥配制耐热砂浆和耐热混凝土

⑦配制碱矿渣（JK）混凝土

6.思考题

①.为什么水玻璃能配制耐酸混凝土和砂浆？

答：水玻璃溶液的凝结硬化是在酸作用下，使硅酸根离子逐步缩聚交联成二氧化硅玻璃体，因此，酸性条件只会使水玻璃中硅酸根离子的交联度提高，更加密实和耐水。

②为什么水玻璃模数n越大，粘结力越强，耐水性越好？