第五章 无机气硬性胶凝材料

§5.1 石灰 §5.2 石膏 §5.3 水玻璃

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胶凝材料的定义和分类

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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。

如沥青、聚合物等如沥青、聚合物等

胶凝材料胶凝材料

无机胶凝材料无机胶凝材料

有机胶凝材料有机胶凝材料

气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料

水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料

如：石灰、石膏、水玻璃等如：石灰、石膏、水玻璃等

通称为“水 泥”

通称为“水 泥”

胶凝材料的分类

一、石灰的生产 二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种 三、石灰的技术性质及应用 四、石灰的储存

§5.1 石 灰

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一、石灰的生产

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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 + CO2

MgCO3== MgO + CO2

生石灰

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 。

二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种→

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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——熟石灰粉（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 1.5 ～ 3.5 倍。

熟化过程的注意事项•熟石灰在使用前必须陈伏两周以上——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 == Mg （ OH ） 2

CaO + H2O == Ca （ OH ） 2 + 64.83kj↑

MgO + H2O == 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

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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。

生石灰生石灰钙质石灰钙质石灰

镁质石灰镁质石灰

MgO≤5%

MgO ＞ 5%

三、石灰的技术性质及应用

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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 CaO ＋ MgO 的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。

石灰的特性1. 可塑性好；2. 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 。

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。

四、石灰的储存

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• 生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。

• 不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。

• 熟石灰在使用前必须陈伏两周以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。

一、石膏胶凝材料的生产 二、建筑石膏的凝结硬化 三、建筑石膏的等级 四、建筑石膏的技术性质及应用

§5.2 石 膏

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一、石膏胶凝材料的生产

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• 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：

• 在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。

二水石膏CaSO4·2H2O二水石膏CaSO4·2H2O

CaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2O

CaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2O

CaSO4 ⅢCaSO4 Ⅲ

CaSO4 ⅡCaSO4 Ⅱ

CaSO4 ⅠCaSO4 Ⅰ

107 ～ 170℃加热、脱水

125 ℃0.13MPa蒸压锅

170 ～ 360℃加热、脱水

400 ～ 750℃

800℃

β 型 建筑石膏

α 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

二、建筑石膏的凝结硬化

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建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下： CaSO4·0.5H2O + 1.5 H2O = CaSO4·2H2O

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 +水建筑石膏 +水 浆 体浆 体 凝 结凝 结 硬 化硬 化

三、建筑石膏的等级

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• 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：

技术指标名称 优等品 一等品 合格品

强度

抗折强度 (MPa)≥ 2.5 2.1 1.8

抗压强度 (MPa) ≥ 4.9 3.9 2.9

细度 (0.2mm 方孔筛筛余%)≤

5.0 10.0 15.0

凝结时间初凝不早于 6min ，终凝不迟于 30min

四、建筑石膏的技术性质及应用

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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。

一、水玻璃的硬化和性质 二、水玻璃的应用

§5.3 水玻璃

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一、水玻璃的硬化和性质

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• 水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。

水玻璃的硬化• 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：

Na2O·nSiO2+ CO2+mH2O ＝Na2CO3 + nSiO2·mH20• 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入 12%~15% 的促硬剂氟硅酸钠。

水玻璃的性质1. 粘结力强 2. 耐酸性好 3. 耐热性好

二、水玻璃的应用

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• 加固地基；

• 修补裂缝、堵漏；

• 配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；

• 配制耐热砂浆和耐热混凝土；

• 涂刷或浸渍材料。