第2章 胶凝与胶结材料.
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1、济宁职业技术学院建筑工程系第 2 章 胶凝胶结材料2.1 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，形成为一个整体的材料。胶凝材料的分类如沥青、聚合物等胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等通称为“水 泥”2.2 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，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。通称为“水泥”。2.
2、2.1 石 灰一、石灰的生产原材料 生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。生产工艺煅烧 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。 CaCO3 = CaO + CO2MgCO3= MgO + CO2900700生石灰二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种生石灰的熟化熟化的过程 生石灰+水 熟石灰熟化的方式淋 灰生石灰粉（消石灰粉） 化 灰 熟石灰膏熟化过程的特点放出大量的热；体积膨胀1.53.5倍。熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏15d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。 MgO + H2O =
3、Mg（OH）2 CaO + H2O = Ca（OH）2 + 64.83kj二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种石灰的硬化 Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度。 Ca（OH）2空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。石灰的品种 按石灰中的氧化镁含量的高低分 按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO5%MgO5%三、石灰的技术性质石灰的质量等级 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材。石灰的特性1.可塑性好；2.
4、生石灰吸湿性强，保水性好；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 。四、石灰的应用配制石灰砂浆和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；生产硅酸盐制品；生产无熟料水泥。石灰是吸附剂，1公斤生石灰能吸附空气中大约0.3公斤水分。可用布料或麻袋裹装生石灰后放置于室内各处，使空气保持干燥。 2.2.2 石 膏 世界上最大石膏生产国是美国。在美国，石膏矿床分布在22个州，共有69座矿山，最大产地在阿依华州道奇堡。其次是加拿大。法国在欧洲石膏生产中居领先地位。再次为西德、英国、西班牙。 石膏雕塑石膏雕塑 中国石膏矿资源丰富。全国23个省(区)有石膏矿产出。探明储量的矿区有
5、169处，总保有储量矿石576亿吨。从地区分布看，以山东石膏矿最多，占全国储量的65%；内蒙古、青海、湖南次之。主要石膏矿区有山东枣庄底阁镇，内蒙古鄂托克旗、湖北应城、吉林浑江、江苏南京、山东大汶口、广西钦州、山西太原、宁夏中卫石膏矿等。石膏矿以沉积型矿床为主，储量占全国90%以上，后生型及热液交代型石膏矿不很重要。石膏矿在各地质时代均有产出，以早白垩纪和第三纪沉积型石膏矿为最重要。 主要为化学沉积作用的产物，常形成巨大的矿层或透镜体，赋存于石灰岩、红色页岩和砂岩、泥灰岩及粘土岩系中，常与硬石膏、石盐等共生。硬石膏层在近地表部位，由于外部压力的减小，受地表水作用而转变为石膏：CaSO4+2H2
6、O CaSO42H2O；同时体积增大约30%，引起石膏层的破坏。 石膏是单斜晶系石膏是单斜晶系矿物矿物，主要化学成分是，主要化学成分是硫酸钙硫酸钙（CaSO4）。石膏是一种用途广泛的工业材料）。石膏是一种用途广泛的工业材料和和建筑材料建筑材料。可用于。可用于水泥水泥缓凝剂、石膏建筑制缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸硫酸生产、生产、纸张纸张填料填料、油漆填料等。、油漆填料等。天然二水石膏（CaSO42H2O）又称为生石膏，经过煅烧、磨细可得型半水石膏（CaSO41/2H2O），即建筑石膏，又称熟石膏、灰泥。若煅烧温度为190 C可得模型石膏，其细
7、度和白度均比建筑石膏高。若将生石膏在400-500 C或高于800 C下煅烧，即得地板石膏，其凝结、硬化较慢，但硬化后强度、耐磨性和耐水性均较普通建筑石膏为好。 1、石膏胶凝材料的生产 石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。 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CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加热、脱水125 0.13MPa蒸压锅170360加热、脱水400750800型建筑石膏型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在常温下不存在在建筑
8、工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。2、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下： CaSO40.5H2O + 1.5 H2O = CaSO42H2O建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下： 建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程； 硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。建筑石膏+水浆 体凝 结硬 化3、建筑石膏的等级与技术性质建筑石膏的质量等级 建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：技
9、术指标名称优等品一等品合格品强度抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度（0.2mm方孔筛筛余）5.010.015.0凝结时间初凝不早于6min，终凝不迟于30min4、建筑石膏的技术性质表观密度小，强度较低；凝结硬化快；孔隙率大，热导率小；凝结时体积产生微膨胀；吸湿性强，耐水性差；具有较好的防火性能。建筑石膏的特征建筑石膏的特征 （1）凝结硬化快。 （2）硬化时体积微膨胀。石灰和水泥等胶凝材料硬化时往往产生收缩，而建筑石膏却略有膨胀（膨胀率约为1%），这能使石膏制品表面光滑饱满，棱角清晰，干燥时不开裂。 （3）硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低。 （4）隔热吸声性能良好。
10、（5）防火性能良好。遇火石，石膏硬化后的主要成分二水石膏中的结晶水蒸发并吸收热量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延。 （6）具有一定的调温调湿性 （7）耐水性和抗冻性差。 （8）加工性能好。石膏制品可锯，可刨，可钉，可打眼。 5、建筑石膏的应用室内抹灰与粉刷生产建筑石膏制品生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中纸纸面石膏板面石膏板 在建筑石膏中加入少量胶粘剂、纤维、泡沫剂等与水拌和后连续浇注在两层护面纸之间，再经辊压、凝固、切割、干燥而成。板厚925毫米，干容重750850公斤/米3，板材韧性好，不燃，尺寸稳定，表面平整，可以锯割，便于施工。主要用于内隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等，但耐水性差
11、，不宜用于潮湿环境中，在潮湿环境下使用容易生霉。 纤维石膏板纤维石膏板将掺有纤维和其他外加剂的建筑石膏料浆，用缠绕、压滤或辊压等方法成型后，经切割、凝固、干燥而成。厚度一般为812毫米，与纸面石膏板比，其抗弯强度较高，不用护面纸和胶粘剂，但容重较大，用途与纸面石膏板相同。 装饰石膏板装饰石膏板将配制的建筑石膏料浆，浇注在底模带有花纹的模框中，经抹平、凝固、脱模、干燥而成，板厚为10毫米左右。为了提高其吸声效果，还可制成带穿孔和盲孔的板材，常用作天花板和装饰墙面。 膏空心条板和石膏砌块膏空心条板和石膏砌块将建筑石膏料浆浇注入模，经振动成型和凝固后脱模、干燥而成。空心条板的厚度一般为60100毫米
