建筑材料與檢測(cè)2022/12/31Page1建筑材料與檢測(cè)2022/12/28Page1第4章4.1建筑石膏2022/12/31Page2氣硬性無機(jī)膠凝材料4.2石灰4.3水玻璃第4章4.1建筑石膏2022/12/28Page2氣硬在建筑工業(yè)中常常將散粒材料（如砂和石子）或塊狀材料（如磚和石塊）黏結(jié)成為整體，具有這種黏結(jié)作用的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料按其化學(xué)成分可分為有機(jī)膠凝材料和無機(jī)膠凝材料。無機(jī)膠凝材料按其硬化時(shí)的條件又可分為：氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料。氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，并保持或繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，在水中會(huì)發(fā)生水解或溶解，因此只適用于在干燥環(huán)境下使用，如石灰、石膏、水玻璃等；水硬性膠凝材料不僅能在空氣中，而且能很好地在水中硬化，保持并持續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，例如，各種水泥，水硬性膠凝材料既適用于地上，又可用于地下或水中環(huán)境。本章主要介紹建筑石膏、石灰和水玻璃等氣硬性無機(jī)膠凝材料的生產(chǎn)工藝、技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用內(nèi)容。本章的學(xué)習(xí)目的，是使讀者了解這三種氣硬性無機(jī)膠凝材料的特性和用途，能在工程實(shí)踐中合理地使用這些材料。2022/12/31Page3在建筑工業(yè)中常常將散粒材料（如砂和石子）或塊狀材料（如磚和石●了解建筑石膏的特性和用途。●了解石灰的特性和用途。●了解水玻璃的特性和用途。2022/12/31Page4學(xué)習(xí)目標(biāo)●了解建筑石膏的特性和用途。2022/12/28Page2022/12/31Page54.1.1建筑石膏的原料及其生產(chǎn)工藝1．建筑石膏的原料生產(chǎn)石膏膠凝材料的原料有天然二水石膏（CaSO4·2H2O）、天然無水石膏（CaSO4）或含有硫酸鈣成分的工業(yè)廢料等。2．建筑石膏的生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要生產(chǎn)工序是破碎、加熱與磨細(xì)。2022/12/28Page54.1.1建筑石膏的原料及2022/12/31Page64.1.2建筑石膏的凝結(jié)與硬化建筑石膏能與水起水化反應(yīng)，重新生成二水石膏，其反應(yīng)式為：建筑石膏與適量水拌和后，會(huì)發(fā)生溶解，很快形成飽和溶液。溶液中的半水石膏經(jīng)過水化，會(huì)生成二水石膏。由于二水石膏在水中的溶解度（20℃為2.05g/L）比半水石膏的溶解度（20℃為8.16g/L）小得多，所以半水石膏的飽和溶液，對(duì)二水石膏來說，則成了過飽和溶液，因而，二水石膏會(huì)很快從過飽和溶液中以膠體微粒析出。而半水石膏不斷溶解水化，石膏漿體中的自由水分逐漸減少，二水石膏的膠體微粒數(shù)量則不斷增多，漿體逐漸變稠，顆粒之間的摩阻力與黏結(jié)力逐漸增大，可塑性逐漸降低，產(chǎn)生“凝結(jié)”現(xiàn)象。其后，隨著水分的進(jìn)一步蒸發(fā)，晶體長(zhǎng)大，互相接觸，連生與交錯(cuò)，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使?jié){體逐漸變硬，產(chǎn)生強(qiáng)度，直至完全干燥，強(qiáng)度停止發(fā)展，這就是石膏的“硬化”過程（見圖4.1）。2022/12/28Page64.1.2建筑石膏的凝結(jié)與2022/12/31Page74.1.3建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用1．建筑石膏的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2．建筑石膏的特性（1）建筑石膏的凝結(jié)硬化速度快（2）建筑石膏凝結(jié)硬化時(shí)的體積穩(wěn)定（3）建筑石膏硬化后孔隙率較大，重量輕，但強(qiáng)度低

（4）建筑石膏硬化體具有良好的隔熱和吸聲性能

（5）防火性能好，但耐水性能差

（6）有良好的裝飾性和可加工性

2022/12/28Page74.1.3建筑石膏的技術(shù)性2022/12/31Page84.1.4建筑石膏的應(yīng)用建筑石膏可用于室內(nèi)裝修，如圖4.2所示，石膏制品具有隔熱、保溫、不燃、不蛀、隔音、可鋸、可釘、污染小等優(yōu)點(diǎn)。2022/12/28Page84.1.4建筑石膏的應(yīng)用建2022/12/31Page94.1.5其他品種石膏膠凝材料1．高強(qiáng)度石膏2．無水石膏水泥3．高溫煅燒石膏2022/12/28Page94.1.5其他品種石膏膠凝2022/12/31Page10凡是以碳酸鈣為主要成分的天然巖石，如石灰?guī)r、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r等，都可用來生產(chǎn)石灰。石灰的原料中要求黏土雜質(zhì)含量小于8%。超過時(shí)，制得的石灰具有一定的水硬性，這種石灰常稱為水硬性石灰。將主要成分為碳酸鈣的天然巖石，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行煅燒，放出二氧化碳，得到以氧化鈣為主要成分的生石灰。其反應(yīng)式為：碳酸鈣的分解是吸熱反應(yīng)，石灰原料中常含有一些碳酸鎂，因而生石灰中，除了含氧化鈣外，還含一些氧化鎂。生石灰中氧化鎂含量不大于5%的為鈣質(zhì)石灰，大于5%的為鎂質(zhì)石灰。碳酸鈣分解時(shí)，釋放出原質(zhì)量44%的CO2氣體，但燃燒所得的石灰外觀體積只比原來體積減小10%～15%，故石灰的結(jié)構(gòu)具有很多孔隙。4.2.1石灰的原料與煅燒2022/12/28Page10凡是以碳酸鈣為主要成分的天2022/12/31Page11石灰在使用時(shí)，一般要先加水，消解成氫氧化鈣，稱為熟石灰。這個(gè)過程稱為石灰的消解或熟化。其反應(yīng)式為：4.2.2石灰的熟化1．消石灰漿法2．消石灰粉法2022/12/28Page11石灰在使用時(shí)，一般要先加水2022/12/31Page12石灰的硬化包括結(jié)晶和碳化兩個(gè)過程，氣硬性石灰在空氣中的硬化是在這兩個(gè)過程中同時(shí)進(jìn)行的。4.2.3石灰的硬化（1）結(jié)晶作用（2）碳化作用2022/12/28Page12石灰的硬化包括結(jié)晶和碳化兩2022/12/31Page131．石灰的性質(zhì)石灰與其他膠凝材料相比具有以下特性。（1）保水性、可塑性好（2）凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低（3）耐水性差（4）干燥收縮大2．石灰的技術(shù)指標(biāo)

4.2.4石灰的性質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)2022/12/28Page131．石灰的性質(zhì)4.2.42022/12/31Page14石灰在建筑上的主要用途有以下幾個(gè)方面。4.2.5石灰的應(yīng)用（1）配制石灰乳和石灰砂漿（2）配制無熟料水泥（3）生產(chǎn)硅酸鹽制品（4）摻配灰土和三合土（5）生產(chǎn)碳化石灰板2022/12/28Page14石灰在建筑上的主要用途有以2022/12/31Page15水玻璃俗稱泡花堿，是由不同比例的堿金屬氧化物和二氧化硅化合而成的一種可溶于水的硅酸鹽。建筑常用的為硅酸鈉（NaO·nSiO2）的水溶液，又稱鈉水玻璃。要求高時(shí)使用硅酸鉀（K2O·nSiO2）的水溶液，又稱鉀水玻璃。水玻璃為青灰色或淡黃色黏稠狀液體。在水玻璃中二氧化硅與堿金屬氧化物之間的摩爾比n稱為水玻璃模數(shù)，即水玻璃的模數(shù)與濃度是水玻璃的主要化學(xué)性質(zhì)。水玻璃的模數(shù)越高，越難溶于水，水玻璃的密度和黏度越大、硬化速度越快，硬化后的黏結(jié)力與強(qiáng)度、耐熱性與耐酸性越高，建筑上常用的水玻璃模數(shù)為2.6～3.0。根據(jù)水玻璃模數(shù)不同，又分堿性水玻璃（n＜3）和中性水玻璃（n＞3）。實(shí)際上中性水玻璃和堿性水玻璃的溶液都呈明顯的堿性反應(yīng)。同一模數(shù)的水玻璃，濃度越高，則水玻璃的密度和黏度越大、硬化速度越快，硬化后的黏結(jié)力、耐熱性與耐酸性越高。但水玻璃的濃度太高，則黏度太大，不利于施工操作、難于保證施工質(zhì)量。水玻璃的濃度一般用密度來表示。常用水玻璃的密度為1.3～1.58g/cm3。水玻璃的密度太大或太小時(shí)，可用加水稀釋或加熱濃縮的辦法來調(diào)整。在液體水玻璃中加入尿素，在不改變其黏度的情況下可提高黏結(jié)力25%左右。4.3.1水玻璃的組成與生產(chǎn)2022/12/28Page15水玻璃俗稱泡花堿，是由不同2022/12/31Page16水玻璃溶液能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成無定形的硅酸凝膠，隨著水分的揮發(fā)干燥，無定形硅酸脫水轉(zhuǎn)變成二氧化硅而硬化，其反應(yīng)式如下：由于空氣中二氧化碳的含量較少，這一過程進(jìn)行的很慢。因此水玻璃實(shí)際使用時(shí)常加入促硬劑以加速硬化。常用的促硬劑為氟硅酸鈉（Na2SiF6）。其化學(xué)反應(yīng)如下：加入氟硅酸鈉后，初凝時(shí)間可縮短至30～60min。氟硅酸鈉的適宜摻量，一般占水玻璃的12%～15%，若摻量少于12%，則其凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低，并且存在較多的沒參加反應(yīng)的水玻璃，當(dāng)遇水時(shí)，殘余水玻璃易溶于水，影響硬化后水玻璃的耐水性；若其摻量超過15%，則凝結(jié)硬化過快造成施工困難，且抗?jié)B性和強(qiáng)度降低。4.3.2水玻璃的硬化2022/12/28Page16水玻璃溶液能與空氣中的二氧2022/12/31Page174.3.3水玻璃的性質(zhì)和使用1．水玻璃的性質(zhì)（1）黏結(jié)力強(qiáng)、強(qiáng)度較高（2）耐酸性好（3）耐熱性好（4）耐堿性和耐水性差2．水玻璃的應(yīng)用（1）配制建筑涂料（2）涂刷材料表面，提高其抗風(fēng)化能力（3）配制快凝防水劑（4）配制耐酸混凝土和砂漿（5）配制耐熱砂漿和混凝土（6）加固土地基2022/12/28Page174.3.3水玻璃的性質(zhì)和復(fù)習(xí)思考題2022/12/31Page181．氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料有何區(qū)別？2．建筑石膏具有哪些技術(shù)性質(zhì)？從建筑石膏凝結(jié)硬化形成的結(jié)構(gòu)，說明石膏板為什么強(qiáng)度較低、耐水性差，而絕熱性和吸聲性較好？3．石膏制品有哪些特點(diǎn)？建筑石膏可用于哪些方面？4．石灰的煅燒溫度對(duì)其質(zhì)量有何影響？5．簡(jiǎn)述石灰的熟化和硬化原理。石灰在建筑工程中有哪些用途？6．某多層住宅樓室內(nèi)抹灰采用的是石灰砂漿，交付使用后逐漸出現(xiàn)墻面普遍鼓包開裂，試分析其原因。避免這種事故發(fā)生，應(yīng)采取什么措施？7．水玻璃的性質(zhì)是怎樣的？有何用途？8．何謂水玻璃的模數(shù)？水玻璃的模數(shù)和密度對(duì)水玻璃的黏結(jié)力有何影響？9．硬化后的水玻璃具有哪些性質(zhì)？水玻璃在工程中有何用途？復(fù)習(xí)思考題2022/12/28Page181．氣硬性膠凝材建筑材料與檢測(cè)2022/12/31Page19建筑材料與檢測(cè)2022/12/28Page1第4章4.1建筑石膏2022/12/31Page20氣硬性無機(jī)膠凝材料4.2石灰4.3水玻璃第4章4.1建筑石膏2022/12/28Page2氣硬在建筑工業(yè)中常常將散粒材料（如砂和石子）或塊狀材料（如磚和石塊）黏結(jié)成為整體，具有這種黏結(jié)作用的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料按其化學(xué)成分可分為有機(jī)膠凝材料和無機(jī)膠凝材料。無機(jī)膠凝材料按其硬化時(shí)的條件又可分為：氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料。氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，并保持或繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，在水中會(huì)發(fā)生水解或溶解，因此只適用于在干燥環(huán)境下使用，如石灰、石膏、水玻璃等；水硬性膠凝材料不僅能在空氣中，而且能很好地在水中硬化，保持并持續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，例如，各種水泥，水硬性膠凝材料既適用于地上，又可用于地下或水中環(huán)境。本章主要介紹建筑石膏、石灰和水玻璃等氣硬性無機(jī)膠凝材料的生產(chǎn)工藝、技術(shù)性質(zhì)和應(yīng)用內(nèi)容。本章的學(xué)習(xí)目的，是使讀者了解這三種氣硬性無機(jī)膠凝材料的特性和用途，能在工程實(shí)踐中合理地使用這些材料。2022/12/31Page21在建筑工業(yè)中常常將散粒材料（如砂和石子）或塊狀材料（如磚和石●了解建筑石膏的特性和用途。●了解石灰的特性和用途。●了解水玻璃的特性和用途。2022/12/31Page22學(xué)習(xí)目標(biāo)●了解建筑石膏的特性和用途。2022/12/28Page2022/12/31Page234.1.1建筑石膏的原料及其生產(chǎn)工藝1．建筑石膏的原料生產(chǎn)石膏膠凝材料的原料有天然二水石膏（CaSO4·2H2O）、天然無水石膏（CaSO4）或含有硫酸鈣成分的工業(yè)廢料等。2．建筑石膏的生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要生產(chǎn)工序是破碎、加熱與磨細(xì)。2022/12/28Page54.1.1建筑石膏的原料及2022/12/31Page244.1.2建筑石膏的凝結(jié)與硬化建筑石膏能與水起水化反應(yīng)，重新生成二水石膏，其反應(yīng)式為：建筑石膏與適量水拌和后，會(huì)發(fā)生溶解，很快形成飽和溶液。溶液中的半水石膏經(jīng)過水化，會(huì)生成二水石膏。由于二水石膏在水中的溶解度（20℃為2.05g/L）比半水石膏的溶解度（20℃為8.16g/L）小得多，所以半水石膏的飽和溶液，對(duì)二水石膏來說，則成了過飽和溶液，因而，二水石膏會(huì)很快從過飽和溶液中以膠體微粒析出。而半水石膏不斷溶解水化，石膏漿體中的自由水分逐漸減少，二水石膏的膠體微粒數(shù)量則不斷增多，漿體逐漸變稠，顆粒之間的摩阻力與黏結(jié)力逐漸增大，可塑性逐漸降低，產(chǎn)生“凝結(jié)”現(xiàn)象。其后，隨著水分的進(jìn)一步蒸發(fā)，晶體長(zhǎng)大，互相接觸，連生與交錯(cuò)，形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使?jié){體逐漸變硬，產(chǎn)生強(qiáng)度，直至完全干燥，強(qiáng)度停止發(fā)展，這就是石膏的“硬化”過程（見圖4.1）。2022/12/28Page64.1.2建筑石膏的凝結(jié)與2022/12/31Page254.1.3建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用1．建筑石膏的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2．建筑石膏的特性（1）建筑石膏的凝結(jié)硬化速度快（2）建筑石膏凝結(jié)硬化時(shí)的體積穩(wěn)定（3）建筑石膏硬化后孔隙率較大，重量輕，但強(qiáng)度低

（4）建筑石膏硬化體具有良好的隔熱和吸聲性能

（5）防火性能好，但耐水性能差

（6）有良好的裝飾性和可加工性

2022/12/28Page74.1.3建筑石膏的技術(shù)性2022/12/31Page264.1.4建筑石膏的應(yīng)用建筑石膏可用于室內(nèi)裝修，如圖4.2所示，石膏制品具有隔熱、保溫、不燃、不蛀、隔音、可鋸、可釘、污染小等優(yōu)點(diǎn)。2022/12/28Page84.1.4建筑石膏的應(yīng)用建2022/12/31Page274.1.5其他品種石膏膠凝材料1．高強(qiáng)度石膏2．無水石膏水泥3．高溫煅燒石膏2022/12/28Page94.1.5其他品種石膏膠凝2022/12/31Page28凡是以碳酸鈣為主要成分的天然巖石，如石灰?guī)r、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r等，都可用來生產(chǎn)石灰。石灰的原料中要求黏土雜質(zhì)含量小于8%。超過時(shí)，制得的石灰具有一定的水硬性，這種石灰常稱為水硬性石灰。將主要成分為碳酸鈣的天然巖石，在適當(dāng)溫度下進(jìn)行煅燒，放出二氧化碳，得到以氧化鈣為主要成分的生石灰。其反應(yīng)式為：碳酸鈣的分解是吸熱反應(yīng)，石灰原料中常含有一些碳酸鎂，因而生石灰中，除了含氧化鈣外，還含一些氧化鎂。生石灰中氧化鎂含量不大于5%的為鈣質(zhì)石灰，大于5%的為鎂質(zhì)石灰。碳酸鈣分解時(shí)，釋放出原質(zhì)量44%的CO2氣體，但燃燒所得的石灰外觀體積只比原來體積減小10%～15%，故石灰的結(jié)構(gòu)具有很多孔隙。4.2.1石灰的原料與煅燒2022/12/28Page10凡是以碳酸鈣為主要成分的天2022/12/31Page29石灰在使用時(shí)，一般要先加水，消解成氫氧化鈣，稱為熟石灰。這個(gè)過程稱為石灰的消解或熟化。其反應(yīng)式為：4.2.2石灰的熟化1．消石灰漿法2．消石灰粉法2022/12/28Page11石灰在使用時(shí)，一般要先加水2022/12/31Page30石灰的硬化包括結(jié)晶和碳化兩個(gè)過程，氣硬性石灰在空氣中的硬化是在這兩個(gè)過程中同時(shí)進(jìn)行的。4.2.3石灰的硬化（1）結(jié)晶作用（2）碳化作用2022/12/28Page12石灰的硬化包括結(jié)晶和碳化兩2022/12/31Page311．石灰的性質(zhì)石灰與其他膠凝材料相比具有以下特性。（1）保水性、可塑性好（2）凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低（3）耐水性差（4）干燥收縮大2．石灰的技術(shù)指標(biāo)

4.2.4石灰的性質(zhì)及技術(shù)指標(biāo)2022/12/28Page131．石灰的性質(zhì)4.2.42022/12/31Page32石灰在建筑上的主要用途有以下幾個(gè)方面。4.2.5石灰的應(yīng)用（1）配制石灰乳和石灰砂漿（2）配制無熟料水泥（3）生產(chǎn)硅酸鹽制品（4）摻配灰土和三合土（5）生產(chǎn)碳化石灰板2022/12/28Page14石灰在建筑上的主要用途有以2022/12/31Page33水玻璃俗稱泡花堿，是由不同比例的堿金屬氧化物和二氧化硅化合而成的一種可溶于水的硅酸鹽。建筑常用的為硅酸鈉（NaO·nSiO2）的水溶液，又稱鈉水玻璃。要求高時(shí)使用硅酸鉀（K2O·nSiO2）的水溶液，又稱鉀水玻璃。水玻璃為青灰色或淡黃色黏稠狀液體。在水玻璃中二氧化硅與堿金屬氧化物之間的摩爾比n稱為水玻璃模數(shù)，即水玻璃的模數(shù)與濃度是水玻璃的主要化學(xué)性質(zhì)。水玻璃的模數(shù)越高，越難溶于水，水玻璃的密度和黏度越大、硬化速度越快，硬化后的黏結(jié)力與強(qiáng)度、耐熱性與耐酸性越高，建筑上常用的水玻璃模數(shù)為2.6～3.0。根據(jù)水玻璃模數(shù)不同，又分堿性水玻璃（n＜3）和中性水玻璃（n＞3）。實(shí)際上中性水玻璃和堿性水玻璃的溶液都呈明顯的堿性反應(yīng)。同一模數(shù)的水玻璃，濃度越高，則水玻璃的密度和黏度越大、硬化速度越快，硬化后的黏結(jié)力、耐熱性與耐酸性越高。但水玻璃的濃度太高，則黏度太大，不利于施工操作、難于保證施工質(zhì)量。水玻璃的濃度一般用密度來表示。常用水玻璃的密度為1.3～1.58g/cm3。水玻璃的密度太大或太小時(shí)，可用加水稀釋或加熱濃縮的辦法來調(diào)整。在液體水玻璃中加入尿素，在不改變其黏度的情況下可提高黏結(jié)力25%左右。4.3.1水玻璃的組成與生產(chǎn)2022/12/28Page15水玻璃俗稱泡花堿，是由不同2022/12/31Page34水玻璃溶液能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成無定形的硅酸凝膠，隨著水分的揮發(fā)干燥，無定形硅酸脫水轉(zhuǎn)變成二氧化硅而硬化，其反應(yīng)式如下：由于空氣中二氧化碳的含量較少，這一過程進(jìn)行的很慢。因此水玻璃