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1、宿遷職業(yè)技術學院施工教研室 楊云第二章第二章 石灰、石膏、水玻璃石灰、石膏、水玻璃本章內容本章內容第一節(jié)第一節(jié) 石膏石膏一、石膏的生產及分類二、石膏的凝結硬化三、石膏的技術性質和應用第二節(jié)第二節(jié) 石灰石灰 一、石灰的生產與分類二、石灰的硬化三、石灰的技術性質和要求四、石灰的應用五、石灰的儲存第三節(jié)第三節(jié) 水玻璃水玻璃一、水玻璃的生產二、水玻璃的硬化三、水玻璃的特征四、水玻璃的應用教學目標教學目標1、掌握膠凝材料的概念與分類；2、了解石膏、石灰的原料及品種，掌握掌握石膏、石灰的凝結、硬化過程及特性石膏、石灰的凝結、硬化過程及特性，了解建筑石膏、石灰的質量要求及應用；3、了解水玻璃的組成、性能特點

2、及應用?；靖拍睿菏裁词悄z凝材料？定義：經過一系列物理、化學作用，能由漿體變成堅硬的固體，并能將散?；蚱?、塊狀材料膠結成整體的物質。特征：嚴格意義上膠凝材料應指漿體；能在常溫下凝結硬化為固體；有較強的膠結能力；具有一定的使用性能。有機有機膠凝材料膠凝材料氣硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性水硬性膠凝材料膠凝材料只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或發(fā)展其強度。如：石灰、石膏、水石灰、石膏、水玻璃玻璃不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化保持并發(fā)展其強度。如：水泥水泥如：瀝青瀝青、樹脂無機膠凝材料無機膠凝材料膠凝材料膠凝材料氣硬性膠凝材料關鍵：干燥狀態(tài)下，其硬化體氣硬性膠凝材料關鍵：干燥狀態(tài)下

3、，其硬化體才有較好的性能！才有較好的性能！水硬性膠凝材料關鍵：干燥或潮濕狀態(tài)下，其水硬性膠凝材料關鍵：干燥或潮濕狀態(tài)下，其硬化體均有很好的性能！硬化體均有很好的性能！第一節(jié)第一節(jié) 石膏石膏 石膏的礦物組成：CaSO4xH2OX為結晶水為結晶水H2Ox0，硬石膏(無水石膏)x0.5，熟石膏(半水石膏、建筑石膏)x2，生石膏(二水石膏)石膏膠凝材料(Gypsum binder)的組成：CaSO4 0.5H2O或或CaSO4。一、石膏的生產及分類一、石膏的生產及分類 石膏是晶體結構二水石膏晶體形貌半水石膏晶體形貌石膏的生產 原料：天然二水石膏；天然無水石膏；工業(yè)副產物磷石膏、氟石膏等。生產工序：原料

4、(破碎)脫水 磨細 生產(脫水)的工藝：非密閉煅燒(干燥空氣中)：密閉蒸練(濕的水蒸氣)：不同工藝得到不同組成的石膏膠凝材料天然石膏礦纖維狀晶體生產工藝與產品的組成CaSO42H2O 120180C干燥空氣125180C水蒸氣-CaSO4 0.5H2O（強度高）（強度高）-CaSO4 0.5H2O-CaSO4()可溶-CaSO4()可溶200360C 200360C 400800C400800CCaSO4()不溶 8001180CCaSO4()不溶CaO非密閉煅燒工藝及其產品組成密閉蒸煉工藝及其產品組成石膏生產流程圖熟石膏高強石膏原料入口產 品廢氣排放二、建筑石膏的凝結硬化 凝結硬化過程中的水

5、化反應：凝結硬化過程中的水化反應：CaSO4 0.5H2O 1.5H2O CaSO42H2OQ 即：石膏的水化反應是由二水石膏制備半水石膏的逆反應即：石膏的水化反應是由二水石膏制備半水石膏的逆反應 凝結硬化機理凝結硬化機理“溶解沉淀理論溶解沉淀理論”l 溶解溶解l 沉淀沉淀l 硬化硬化 半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不斷溶解，生成Ca2+、SO42-離子的飽和溶液半水石膏的飽和溶液，對于二水石膏是過飽和溶液，后者不斷結晶沉淀。二水石膏晶體不斷生長、連生、交錯，構成晶體顆粒堆聚的結晶結構網凝結硬化的物理化學過程 石膏漿體 半水石膏顆粒 二水石膏

6、晶體石膏膠體石膏硬化體水孔隙水化初期：二水石膏晶體較少隨著水化反應進行二水石膏晶體量石膏硬化體中晶體堆積體 半水石膏在空氣中，也會吸收空氣中的水分子水化成二水石膏晶體。石膏顆粒表面分子首先水化顆粒表面二水石膏晶體不斷增多半水石膏全部水化成二水石膏 所以，石膏膠凝材料運輸、儲存中，必須防潮、防水，以免失效！建筑石膏粉三、三、建筑石膏的技術性質及應用建筑石膏的技術性質及應用 1、建筑石膏的技術性質l外觀：外觀：色白，密度為2.602.75 g/cm3,堆積密度為8001000 kg/m3。l質量標準質量標準：建筑石膏按強度、細度、凝結時間指標分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。石膏l(xiāng)產品標記產品標

7、記：產品名稱+抗折強度+標準號建筑石膏的技術指標（GB 9776-88）技術指標優(yōu)等品一等品合格品抗折強度/MPa,不小于2.52.11.8抗壓強度/MPa,不小于4.93.92.9細度(0.2 mm方孔篩篩余/),不大于5.010.015.0凝結時間初凝時間不早于6 min；終凝時間不遲于30 min抗折強度為2.5MPa的建筑石膏記為：建筑石膏建筑石膏2.5 GB97762.5 GB9776某工人用建筑石膏粉拌水為一桶石膏漿，用以在光滑的天花板上直接粘貼，石膏飾條前后半小時完工。幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然墜落，請分析原因。案例分析翻書24頁思考分析分析：建筑石膏拌水后一般于數分鐘至半

8、小時左右凝結，后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結性能差。可摻入緩凝劑，延長凝結時間；或者分多次配制石膏漿，即配即用。在光滑的天花板上直接貼石膏條，粘貼難以牢固，宜對表面予以打刮，以利粘貼?；蛘撸谡辰Y的石膏漿中摻入部分粘結性強的粘結劑。學會分析、思考和回答問題！1.石膏硬化體的表觀密度小，孔隙率大？答：答：半水石膏需加水半水石膏需加水6080，才能使?jié){體達到成型所需可，才能使?jié){體達到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6的水量；的水量；即，有即，有4060多的水不能參與反應，硬化后多余水分的揮多的水不能參與反應，硬化后多余水分的揮發(fā)留下

9、大量孔隙。發(fā)留下大量孔隙。2、孔隙率較大在應用上，有哪些優(yōu)點和缺點？答：答：優(yōu)點優(yōu)點保溫隔熱性、吸聲隔聲性好；質輕。可作為墻板、保溫隔熱性、吸聲隔聲性好；質輕?？勺鳛閴Π濉⑻旎ò?、墻面粉刷砂漿等。天花板、墻面粉刷砂漿等。缺點缺點強度低、吸水率較大、耐水性差。不能用作結構強度低、吸水率較大、耐水性差。不能用作結構材料，不宜用于潮濕環(huán)境等。材料，不宜用于潮濕環(huán)境等。3.為什么石膏制品的耐水性差Why？答：答：石膏晶體是親水性很強的離子晶體，而且晶體內有明石膏晶體是親水性很強的離子晶體，而且晶體內有明顯的解理面，層間和晶體顆粒間是較弱的氫鍵結合，因此，顯的解理面，層間和晶體顆粒間是較弱的氫鍵結合，因

10、此，水分子進入，降低了晶體層間和顆粒間的相互作用力，導水分子進入，降低了晶體層間和顆粒間的相互作用力，導致強度下降；其軟化系數只有致強度下降；其軟化系數只有0.300.45；另一方面，二水石膏在水中的溶解度較大，石膏制品另一方面，二水石膏在水中的溶解度較大，石膏制品長期在水中的強度將更低長期在水中的強度將更低。學會分析、思考和回答問題！4、如何改善石膏制品的耐水性 How?答：答：降低孔隙率，改善孔隙結構，對毛細縫隙進行憎水降低孔隙率，改善孔隙結構，對毛細縫隙進行憎水處理，以減小吸水率；處理，以減小吸水率；摻加其它礦物或有機物，以降低晶體水化物的溶解度，摻加其它礦物或有機物，以降低晶體水化物的

11、溶解度，阻止水分子對晶體顆粒間的削弱作用。阻止水分子對晶體顆粒間的削弱作用。二水石膏晶體解理面5、為什么石膏制品的防火性好Why?答：答：石膏制品的孔隙率大，隔熱性較好；二水石膏晶體含石膏制品的孔隙率大，隔熱性較好；二水石膏晶體含有兩個結晶水分子，在受熱后，二水石膏晶體脫去水分子，有兩個結晶水分子，在受熱后，二水石膏晶體脫去水分子，并蒸發(fā)吸收和帶走熱量；硫酸鈣分子的分解溫度很高，因并蒸發(fā)吸收和帶走熱量；硫酸鈣分子的分解溫度很高，因此，在高溫下，主要發(fā)生脫水和燒結。此，在高溫下，主要發(fā)生脫水和燒結。學會分析、思考和回答問題！6、進一步思考的問題:警察在勘察犯罪野外現場時，用石膏翻版罪犯足印，其原

12、警察在勘察犯罪野外現場時，用石膏翻版罪犯足印，其原理是什么？理是什么？試驗證明石膏板有調節(jié)室內濕度的功能，為什么？試驗證明石膏板有調節(jié)室內濕度的功能，為什么？如何在土木工程建設中正確地使用或選用石膏，為什么？如何在土木工程建設中正確地使用或選用石膏，為什么？調濕作用紅線條表示室內濕度變化藍線條表示室外濕度變化1.警察在勘察犯罪野外現場時,用石膏翻版罪犯足印,其原理是什么?答：原理就是拓印原理。先用化學試劑噴灑在足跡上，使其表面硬化，再用石膏澆灌足跡這樣可以做模型。因石膏流動性好，凝結速度快；體積穩(wěn)定，其在凝結硬化過程中有微膨脹，這種微膨脹可使其硬化后表面光滑飽滿、尺寸準確，形成的模型紋理清晰，

13、重量又輕。2.實驗證明石膏板有調節(jié)室內濕度的功能，為什么？答：吸水性強：石膏是硫酸鈣水合物結晶。化學結構中存在不穩(wěn)定的水分子。當環(huán)境干燥的時候水分子會析出，當環(huán)境潮濕的時候水分子會被吸收成石膏化學組成的一部分。從而起到調節(jié)濕度的作用。3.如何在土木工程建設中正確地使用或選用石膏，為什么？答：更重要的是把握建筑石膏的性質，從而才能在土木工程建筑中石膏正確地使用或選用石膏。（1）制備成石膏砂漿和粉刷石膏，其石膏硬化后表面堅硬、光滑細膩、不起灰，便于再裝飾，常用于室內高級抹灰和粉刷。（2）紙面石膏板具有重量輕、隔聲、隔熱、加工性能強、施工方法簡便的特點，適合用做建筑物的隔斷、墻面和吊頂等。（3）纖維

14、石膏板綜合性能優(yōu)越，除具有紙面石膏板的優(yōu)點外，還具有很高的抗沖擊能力，而且其內部黏結牢固，防火、防潮、保溫性能更好。主要用于內墻板、吊頂板、地板墊層等。（4）石膏空心條板具有重量輕、強度高、隔熱、隔聲、防水等性能，可鋸、可刨、可鉆、施工簡便。與紙面石膏板相比，石膏用量少、不用紙和膠粘劑、不用龍骨，工藝設備簡單，所以比紙面石膏板造價低。石膏空心條板主要用于工業(yè)與民用建筑的內隔墻，其墻面可做噴漿、涂料、貼瓷磚、貼壁紙等各種飾面。（5）裝飾石膏板是以建筑石膏為主要原料，摻加少量纖維材料等制成的有多種圖案、花飾的板材，如石膏印花板、穿孔吊頂板、石膏浮雕吊頂板、紙面石膏飾面裝飾板等。它是一種新型的室內裝

15、飾材料，適用于中高檔裝飾，具有輕質、防火、防潮、易加工、安裝簡單等特點。特別是新型樹脂仿型飾面防水石膏板板面覆以樹脂，飾面仿型花紋，其色調圖案逼真，新穎大方，板材強度高、耐污染、易清洗，可用于裝飾墻面，做護墻板及踢腳板等，是代替天然石材和水磨石的理想材料。2、建筑石膏的應用 建筑石膏是一種很好的綠色建材！應用中揚長避短，正確應用！建筑上的主要應用有：建筑石膏制品：各種板材：墻板、天花板等藝術裝飾品粉刷石膏：墻面粉刷雕飾各種墻板德國一所教堂的外墻面雕飾室內墻面和天花板的雕飾紙面石膏板的生產工藝流程紙面石膏板生產線一、一、石灰的生產與分類石灰的生產與分類l 工程中常用的石灰產品有磨細生石灰粉、消石

16、灰粉和石灰膏。l 將主要成分為碳酸鈣的天然巖石（石灰?guī)r、白堊等）煅燒，排除分解出的二氧化碳后，所得以CaO為主要成分的產品即為生石灰生石灰。210009003COCaO 生石灰CaCO欠燒石灰CaO含量低，質量等級低，利用率低過燒石灰質地密實，顏色較深，消化緩慢，容易造成墻體開裂溫度過低或時間不足溫度過高或時間過長第二節(jié)第二節(jié) 石石 灰灰制備工藝與產品石灰石10001200C磨細生石灰粉生石灰水噴淋消石灰粉(水)化灰池石灰乳濃縮石灰膏陳伏煅燒溫度較低，時間較短時，欠火石灰煅燒溫度較高，時間較長時，過火石灰減輕或消除過火石灰的危害l根據成品加工方法不同分為：名稱加工方法狀態(tài)主要成分塊灰塊灰直接煅

17、燒塊狀CaO生石灰粉生石灰粉塊狀生石灰磨細粉末CaO消石灰粉消石灰粉生石灰用適量水經消化和干燥粉末Ca(OH)2石灰膏石灰膏塊狀生石灰用過量水消化（或將消石灰粉和水拌合）一定稠度的膏狀物Ca(OH)2和水石灰乳石灰乳生石灰加大量水消化 乳狀液體Ca(OH)2和水l各種石灰根據其種類、成分、細度等劃分為優(yōu)等品、一等品及合格品。二、石灰的消化和硬化二、石灰的消化和硬化1、消化（熟化）：生石灰（CaO）與水作用生成氫氧化鈣（熟石灰，又稱消石灰）的過程。生石灰的消化反應如下：CaOH2O Ca(OH)264.9103J l石灰的消化過程會放出大量的熱，熟化時體積增大石灰的消化過程會放出大量的熱，熟化時

18、體積增大1 12.52.5倍。倍。*過燒石灰消化速度慢，易引起墻面隆起、開裂，所以使用前需洗灰陳伏洗灰陳伏。例如：例如：單兵單兵干糧干糧石灰漿體 氫氧化鈣晶體 碳酸鈣晶體石灰凝膠體石灰碳化體水孔隙水分損失碳化*2、石灰的硬化 結晶作用結晶作用生石灰或熟石灰水成為生石灰或熟石灰水成為Ca(OH)2漿體；漿體；漿體中游離水的不斷損失，導致漿體中游離水的不斷損失，導致Ca(OH)2結晶；結晶；晶粒長大、交錯堆聚成晶粒結構網晶粒長大、交錯堆聚成晶粒結構網硬化。硬化。碳化作用碳化作用Ca(OH)2與空氣中的與空氣中的CO2氣體反應，在表面形成氣體反應，在表面形成CaCO3膜層。膜層。提高耐久性。提高耐久

19、性。*例：在維修古建筑時，發(fā)現古建筑中石灰砂漿堅硬，強度較高，有人認為是古代生產的石灰質量優(yōu)于現代石灰，此觀點對否？為什么？答：否。答：否。因為碳化作用只限于表層，在長時間因為碳化作用只限于表層，在長時間內碳化過程充分，厚度增加，強度高。內碳化過程充分，厚度增加，強度高。l可塑性和保水性好可塑性和保水性好：可調成混合砂漿。l凝結硬化慢，強度低凝結硬化慢，強度低。l耐水性差耐水性差：不宜在潮濕的環(huán)境中使用，也不宜單獨用于建筑物基礎。l體積收縮大體積收縮大：不宜單獨使用，可摻入砂、各種纖維材料等減少收縮。l吸濕性強吸濕性強：是傳統(tǒng)的干燥劑；儲存時注意防潮。三、三、石灰的技術性質和要求石灰的技術性質

20、和要求AB石灰抹面裂紋比較和分析案例分析分析答案分析：在煅燒過程中，如果煅燒時間過長或溫度過高，將生成顏色較深、塊體致密的“過燒石灰”。過燒石灰水化極慢，當石灰變硬后才開始熟化，產生體積膨脹，引起已變硬石灰體的隆起鼓包和開裂。為了消除過燒石灰的危害，保持石灰膏表面有水的情況下，在貯存池中放置一周以上，這一過程稱為陳伏。陳伏期間，石灰漿表面應保持一層水，隔絕空氣，防止Ca(OH)2與CO2發(fā)生碳化反應。石灰砂漿A為凸出放射性裂紋，這是由于石灰漿的陳伏時間不足，致使其中部分過燒石灰在石漿砂漿制作時尚未水化，導致在硬化的石灰砂漿中繼續(xù)水化成Ca(OH)2，產生體積膨脹，從而形成膨脹性裂紋。石灰砂漿B

21、為網狀干縮性裂紋，是因石灰砂漿在硬化過程中干燥收縮所致。尤其是水灰比過大，石灰過多，易產生此類裂紋。四、四、石灰的應用石灰的應用l 制作石灰乳涂料制作石灰乳涂料l石灰乳涂料可用于建筑室內墻面和頂棚粉刷。l摻入少量佛青顏料，可使其呈純白色；摻入107膠或少量水泥?；郀t礦渣(或粉煤灰)，可提高粉刷層的防水性；摻入各種色彩的耐堿材料，可獲得更好的裝飾效果。l 配制砂漿配制砂漿l石灰漿和消石灰粉可以單獨或與水泥一起配制成砂漿，前者稱石灰砂漿，后者稱混合砂漿混合砂漿，用于墻體的砌筑和抹面。l為了克服石灰漿收縮性大的缺點，配制時常要加入紙筋等纖維質材料。保水性好l 拌制灰土和三合土拌制灰土和三合土：消石

22、灰粉與粘土的拌合物，稱為灰土灰土，若再加入砂（或碎石、爐渣等），即成三合土三合土。灰土和三合土在夯實或壓實下，密實度大大提高，而且在潮濕的環(huán)境中，粘土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化鋁與Ca(OH)2發(fā)生反應，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，使粘土的抗?jié)B能力、抗壓強度、耐使粘土的抗?jié)B能力、抗壓強度、耐水性得到改善水性得到改善。三合土和灰土主要用于建筑物基礎、路面和地面的墊層。l 生產硅酸鹽制品：生產硅酸鹽制品：如灰砂磚、粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、硅酸鹽砌塊等。l 配制無熟料水泥配制無熟料水泥各類石灰的用途 品種名稱適用范圍生石灰配制石灰膏；磨細成生石灰粉石灰膏用于調制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿稀釋成

23、石灰乳(石灰水)涂料，用于內墻和平頂刷白生石灰粉(磨細生石灰粉)用于調制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿配制無熟料水泥制作硅酸鹽制品(如灰砂磚等)制作碳化制品(如碳化石灰空心板)用于石灰土(灰土)和三合土消石灰粉制作硅酸鹽制品用于石灰土(石灰+粘土)和三合土l總結總結塊狀硅酸鈉第三節(jié) 水玻璃 俗稱泡花堿，一種堿金屬硅酸鹽（硅酸鉀水玻璃、硅酸鈉水玻璃）。通式：R2OnSiO2 n水玻璃模數。一、水玻璃的生產 1.濕法 石英砂和氫氧化鈉水溶液在壓蒸鍋（0.20.3MPa）內用蒸汽加熱溶解而制成。2.干法 將石英砂和碳酸鈉磨細拌勻，在13001400溫度下熔融。Na2CO3+nSiO2 Na2OnSiO2+C

24、O2 熔融的水玻璃冷卻后在0.30.8 MPa的蒸壓釜內加熱溶解成膠狀玻璃溶液，即液態(tài)水玻璃。二、水玻璃的硬化 水玻璃吸收空氣中CO2形成無定型的二氧化硅凝膠，并逐漸干燥而硬化。Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH2O 為加速硬化，摻促硬劑氟硅酸鈉（Na2SiF6）。三、水玻璃的特性 良好的粘結力、耐熱、耐酸。四、水玻璃的應用 1.涂刷建筑材料表面,提高密實性和抗風化能力。2.加固地基。3.堵漏、搶修。4.配制耐酸混凝土和耐酸砂漿。1.石膏漿、石灰漿和水泥漿三種膠凝材料漿體硬化時收縮最大的是水泥漿。課堂練習2.一般建筑石膏適用于室外。3.石灰陳伏是為了消除過燒石灰的危害。4.石膏漿體的水化、凝結和硬化實際上是碳化作用。5.在水泥中，石膏加入的量越多越好。否是否是是否否是否是1、下列不屬于低溫煅燒石膏的產品的是（）。人造大理石板 建筑石膏 模型石膏 高強度石膏2、對石灰的技術要求包括（）。細度 未消化殘渣含量 CO2含量 產漿量3、對石膏的技術要求主要不包括（）。細度 強度 有效CaO、MgO含量 凝結時間4、生產石膏的主要原料（）CaCO3 Ca（OH）2 CaSO42H2O CaO5、生產石灰的主要原料是（）CaCO3 Ca（OH）2 CaSO42H2O CaOABCDABCDABCDABCDABCD