第3章无机胶凝材料土木工程材料中，凡是经过一系列物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。气硬性：石膏、石灰、水玻璃、菱苦土§3.1气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料。3.1.1石膏1.石膏的生产生产建筑石膏的原料主要是天然二水石膏，也称生石膏。天然无水石膏称为硬石膏，它结晶紧密、质地较硬，不能用来生产建筑石膏，只可用于生产石膏水泥。建筑石膏是以β型半水石膏(CaSO4·1/2H20)为主要成分，不加任何外加剂的白色粉状胶结料。它是将天然二水石膏或化工石膏加热至107—170℃时，经脱水转变而成，其反应式如下：如在压蒸条件下(0.13MPa)、124℃加热，则生成α型半水石膏，即高强石膏。高强石膏硬化后的强度通常比建筑石膏要高2－7倍。这是因为α型石膏晶体比β型的粗，比
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面积小，二者水化时的理论需水量虽均为18.61％，但高强石膏实际需水量小，硬化后孔隙率小的原因。加热温度为170-200℃时，半水石膏继续脱水，成为可溶性硬石膏，与水调和后仍能很快硬化；当加热温度为400-750℃时，石膏完全失去水分，成为不溶性硬石膏，失去凝结硬化能力，成为死烧石膏；温度高于800℃时，部分石膏分解出CaO，磨细后的产品称为高温燃烧石膏，此时CaO起碱性激发剂的作用，硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性也较好，也称地板石膏。2.建筑石膏的凝结硬化建筑石膏与适量水拌和后，发生如下反应：3.建筑石膏的技术性质 等级 细度(0.2mm方孔筛筛余)/% 凝结时间/min 2h强度/MPa 初凝 终凝 抗折 抗压 3.0 ≤10 ≥3 ≤30 ≥3.0 ≥6.0 2.0 ≥2.0 ≥4.0 1.0 ≥1.0 ≥3.0建筑石膏的几个特点：1.凝结硬化快2.孔隙率大3.体积微膨胀4.防火性能好5.环境调节性6.耐水性差7.良好的可加工性和装饰性。石膏顶角线石膏浮雕石膏梁托石膏罗马柱石膏神台石膏碎砖板石膏正砖板3.1.2石灰1.石灰的生产石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石(粘土杂质含量小于8％)、白垩等为原料，在低于烧结温度下燃烧所得的产物，其主要成分是氧化钙(CaO)，燃烧反应式如下：柴达木贝壳山贝壳化石日产140吨节能型石灰立窑过火石灰的内部结构致密，颜色较深，表面常被粘土杂质融化形成的釉状物包裹，与水反应的速率极慢。当石灰浆中含有这类过火石灰(呈黄褐色)时，它将在石灰浆硬化以后才发生水化作用，于是会因产生膨胀而引起崩裂或隆起等现象。煅烧正常的块状石灰，疏松多孔，白色微黄。燃烧温度过高过低，或燃烧时间过长过短，都会影响石灰的质量。欠火石灰呈青灰色，不能与水反应，产浆量低。正火石灰呈白色微黄，结构疏松，体积膨胀大，产浆量高。生石灰的熟化：生石灰与水发生水化反应，生成Ca(OH)2的过程，石灰与水反应时水化热大，水化速率快。生石灰的消化反应为放热反应，消化时不但水化热大，而且放热速率也快。水化过程中体积增大。块状生石灰消化过程中其外观体积可增大1.5-2倍，这一性质易在工程中造成事故，应予重视。熟化反应：CaO＋H2O→Ca(OH)2＋64.9×103J 为了使得生石灰中的过火石灰充分熟化，消除过火石灰的危害，通常将生石灰在储灰坑中静置两个星期以上，称为“陈伏”。因石灰浆的陈伏时间不足，使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，将导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成凸出放射状膨胀裂纹。。 陈伏期间，石灰浆表面要保有一层水分，防止发生碳化。这种传统
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熟化时间长，硬化速度慢，硬化后强度低，近年工地大量使用生石灰粉，不必预先消解和陈伏。生石灰熟化成消石灰粉，常采用淋灰的方法即每维放半米高的生石灰块，60%-80%的水，分层堆放再淋水，以能充分消解而又不过湿成团为度，消石灰粉在使用以前，也应有类似石灰浆的陈伏时间。2.石灰的硬化（1）结晶过程由于水分蒸发，使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。（2）碳化过程Ca(OH)2和空气中的CO2和水反应，形成不溶于水的碳酸钙晶体，析出的水分则逐渐被蒸发。Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O放出大量水分,体积收缩3.石灰的技术性质石灰的特性：（1）保水性好，可塑性好（2）凝结硬化慢，强度低1：3石灰砂浆的28天抗压强度通常只有0.2~0.5MPa。（3）耐水性差（4）体积收缩大石灰干缩裂纹石灰膨胀裂纹4.石灰在土木工程中的应用（1）石灰乳，主要用于内墙和顶棚刷白，也可用于外墙。（2）砂浆，用于砖墙和混凝土墙面的抹灰及砌筑。（3）石灰土和三合土，三合土（生石灰粉或消石灰粉：粘土：砂=1：2：3）和灰土（生石灰粉或消石灰粉：粘土=1：2~4）主要用于建筑物的基础、路面或地面的垫层。（4）生产硅酸盐制品我国《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJ98—2000)和《砌体工程施工质量验收
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》(GB50203—2002)都明确规定，“消化石灰粉不得直接用于拌制建筑砂浆”。消化石灰粉之所以不能用于建筑砂浆，除了颗粒太粗因素之外，一个主要原因是我国的石灰生产工艺落后，大都采用土窑、立窑烧制石灰，同一窑石灰烧成温度不可避免存在差异，从而形成部分石灰“过烧”或“欠烧”现象，表现为有效氧化钙含量低，一般在70～85％，达不到90％。此外，过烧石灰水化速度十分缓慢，经常是砂浆硬化后，它还在继续水化，水化产物体积膨胀导致砂浆本身破坏。具体表现为抹灰层的爆灰、开裂和起壳等质量通病。为此，有关规范对石灰泡水时间以及石灰膏的过滤都作出了详细规定。同时，由于石灰属气硬性材料，因此石灰膏混合砂浆不能用于00m以下的基础工程。 此外，石灰的生产要消耗大量能源和产生大量二氧化碳，为保护环境，应当尽量减少石灰的使用量。本着高起点、高
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、高要求的原则，因此在推行商品砂浆中，禁止采用石灰膏作为保水增稠材料。
浙公网安备 33021202002483