1、第四章 無機膠凝材料,土木工程中常用的氣硬性無機膠凝材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻璃。,教學目標與要求：掌握膠凝材料的定義和分類；掌握石膏的技術性質與應用；掌握石灰的硬化\\熟化、技術性質與應用；了解水玻璃的應用；重點：掌握石膏和石灰的技術性質及應用；,膠凝材料是指在建筑工程中，能將散粒材料（如砂子、石子）或塊狀材料（如磚、石塊）粘合為一個整體的材料（起粘合作用）。,有機膠凝材料,無機膠凝材料,,區(qū)別： （1）

2、氣硬性膠凝材料：只能在空氣中（干燥條件下）硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料，如石灰、石膏、水玻璃和菱苦水； （2）水硬性膠凝材料：既能在空氣中（干燥條件下）硬化，又能在水中繼續(xù)硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料，如水泥；,4.1 石 灰,石灰廣泛應用于建筑工程中；優(yōu)點： （1）原材料豐富，分布廣； （2）生產工藝簡單，成本低.本節(jié)知識:1\了解石灰的生產過程2\掌握石灰的熟化,陳伏,硬化3\掌握掌握石灰的

3、性質,4\掌握石灰的應用范圍,A 石灰的生產過程,1 生產簡介： 主要原料是天然巖石（以碳酸鈣為主要原料）。常用的有石灰石，白云石等； CaCO3 C aO+H2O,第一種情況:生石灰燒制過程中，往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因，生石灰中殘留有未燒透的的內核，這種石灰稱為“欠火石灰”，凝結力不足，質量較差，容易造成過程事故。 第二種

4、情況是由于燒制的溫度過高或時間過長，使得石灰表面出現裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，這種石灰稱為“過火石灰”。過火石灰表面常被粘土雜質融化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。當石灰已經硬化后，過火石灰才開始熟化，并產生體積膨漲，引起隆起鼓包和開裂，嚴重影響工程質量。,,生產過程中形成的二種不利情況,B:石灰的熟化,陳伏,硬化,生石灰（CaO)加水生成Ca(OH)2過程，稱為石灰的熟化或消解過程。石灰熟化主要用來拌制石灰膏和消

5、石灰粉。石灰膏能夠直接用于拌制砌筑砂漿和抹面砂漿生石灰（CaO)加水溶化消解成氫氧化鈣，磨細篩分得到消石灰粉（不能夠直接用于拌制砌筑砂漿），可以用來拌制三合土、灰土。,熱量,體積膨脹,開裂或裂縫等,,,為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰漿應在儲灰坑中放置兩周以上，這一過程稱為石灰的“陳伏”?！瓣惙逼陂g，石灰漿表面應保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。,石灰的硬化,石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面兩個同時進行的過程來

6、完成的： （１）結晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結晶，體積收縮。 （２）碳化作用：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣結晶，釋出水分并被蒸發(fā)：,熟石灰的作用是什么？,1膠凝材料(就象水泥)--多用于農村建筑或臨時建筑 2摻加材料---用于混合砂漿中用于改善砂漿的和易性,不計算它的強度 3做白涂料用--臨建用 4弱堿性--可以中和酸,思考題 工地上使用石灰時，為什么要先

7、進行熟化處理？,答：在建筑或抹面工程中，石灰必須先充分進行熟化后才能夠使用，若有未熟化的顆粒，使用后未熟化的顆粒將繼續(xù)熟化，放出大量的熱量，產生體積膨脹，使得表面凸起，開裂，或局部脫落而影響施工的質量。故工地上使用石灰時先進行熟化處理。,例3 某單位宿舍樓的內墻使用石灰砂漿抹面。數月后，墻面上出現了許多不規(guī)則的網狀裂紋。同時在個別部位還發(fā)現了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現象產生的原因。,解： 引發(fā)的原因很多，但最主要的原因

8、在于石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結果。 墻面上個別部位出現凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化，造成體積膨脹。從而出現上述現象。,C 石灰的性質,建筑石灰的技術指標有細度、CaO+MgO含量、CO2含量和體積安定性等。并按技術指標分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。具體技術要求

9、見：2004-2009最新國家標準 ,石灰的技術性質（1）可塑性好:在水泥砂漿中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。(2)硬化慢、強度低從石灰漿體的硬化過程可以看出，由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化甚為緩慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于碳化作用的深入，也不利于內部水分的蒸發(fā)，因此石灰是硬化緩慢的材料。 同時，石灰的硬化只能在空氣中進行，硬化后的強度也不高。受潮后石灰溶解，強度更低，在水中還會潰散。如石灰砂漿（1：3）2

10、8天強度僅為0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮濕的環(huán)境下作用，也不宜用于重要建筑物基礎。,（3）硬化時體積收縮大石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起顯著的收縮，所以除調成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨使用。常在其中摻入砂、紙筋等以減少收縮和節(jié)約石灰。,（4）耐水性差，不易貯存塊狀類石灰放置太久，會吸收空氣中的水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中二氧化碳作用而還原為碳酸鈣，失去膠結能力。所以貯存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜

11、貯存過久。最好運到后即熟化成石灰漿，將貯存期變?yōu)殛惙?。由于生石灰受潮熟化時放出大量的熱，而且體積膨脹，所以，儲存和運輸生石灰時，還要注意安全。,D,石灰的應用（1）石灰乳和石灰砂漿A）石灰乳：將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水攪拌稀釋，成為石灰乳，是一種廉價的涂料，主要用于內墻和天棚刷白，增加室內美觀和亮度。我國農村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐堿顏料。調入少量水泥、?；郀t礦渣或粉煤灰，可提高其耐水性，調入氯化鈣或明礬，可減

12、少涂層粉化現象。B）石灰砂漿：是將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿。,,（2）石灰土（灰土）和三合土 如建筑物或道路基礎中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或爐灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或爐灰、級配碎石）等。 石灰與粘土或硅鋁質工業(yè)廢料混合使用，制成石灰土或石灰與工業(yè)廢料的混合料，加適量的水充分拌合后，經碾壓或夯實，在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土或硅鋁質工業(yè)廢料表面的活性氧化硅或氧化鋁反應，

13、生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，適于在潮濕環(huán)境中使用。比如高速公路的底層,常常用此方法來提高基層強度.,灰土的作用,1、在地基處理工程中，灰土不僅作為一般基礎的墊層材料，也有用作擠密樁，加固地基的土壤，稱灰土樁。2、用灰土做游泳池四壁的襯里能防止池水滲漏。3、三合土混合貼附于墻體外側,既是一種建筑材料又可以起裝飾作用。不僅 取材方便,而且具有冬暖夏涼、隔音效果好和耐.,,（3）灰砂磚和硅酸鹽制品 石灰與天然

14、砂或硅鋁質工業(yè)廢料混合均勻，加水攪拌, 經壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護或蒸壓，使石灰與硅鋁質材料反應速度顯著加快，使制品產生較高的早期強度。 如灰砂磚(解釋)、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等。,蒸壓灰砂磚是以石灰和砂為主要原料(砂90%、石灰10%左右),摻入一定顏料和外加劑,經坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護而成的實心或空心灰砂磚。墻體建筑材料,,例4 既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土

15、或三合土卻可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位？,解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加適量的水充分拌合后，經碾壓或夯實，在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合土的強度和耐水性會隨使用時間的延長而逐漸提高，適于在潮濕環(huán)境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，與粘土等拌合后經壓實或夯實，使灰土或三合土的密實度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大為減少

16、。因此灰土或三合土可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位。,4.2 建筑石膏,本節(jié)內容:1\了解建筑石膏的構成2\了解建筑石膏的性質3\掌握建筑石膏的的應用,1,建筑石膏的構成石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物，當石膏中含有結晶水不同時可形成多種性能不同的石膏。,2、建筑石膏的特性,1）凝結硬化快 ：在常溫下一般幾分鐘（>6分鐘）即可初凝，30分鐘內終凝；這一特征是石膏的顯著特征.2）微膨脹性：石膏硬化過程中體積略有

17、膨脹，因此，澆注成型時可以得到尺寸精確、表面光滑致密的構件，或裝飾圖案；3）孔隙率大：輕質、隔熱、吸聲性好；但是強度低、吸水率大；,,4）耐水性、抗凍性差： 軟化系數為0.2~0.3，不宜用于室外5）抗火性好：建筑石膏硬化后的主要成分為CaSO4.2H2O，遇火時，其中的結晶水脫出能吸收熱量，而且生成的無水石膏是良好的熱絕緣體。6）塑性變形大：石膏制品有明顯的塑性變形性能，因此，一般不能用于承重構件；,建筑石膏及其制品為

18、什么適用于室內，而不適用于室外使用？,解： 建筑石膏及其制品適用于室內裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結硬化后具有以下的優(yōu)良性質：（1）  石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質地細膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結硬化時產生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準確、細致，裝飾性好；（2）  硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保溫性、吸聲性好。,（3）

19、0; 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當受到高溫作用時或遇火后會脫出21%左右的結晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具有一定的防火性。（4）  建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性，故可調節(jié)室內的溫度和濕度，改變室內的小氣候。(5)在室外使用建筑石膏制品時，必然要受到雨水冰凍等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗?jié)B性差、抗凍性差, 所以不適用于室外使用.,,分析討論：其原因有兩

20、個方面，可有針對性地解決。 建筑石膏拌水后一般于數分鐘至半小時左右凝結，后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結性能差?？蓳饺刖從齽?，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。或者在粘結的石膏漿中摻入部分粘結性強的粘結劑(如108膠,YJ302膠等).,3.建筑石膏的應用,石膏用途1：室內抹灰及粉刷 特別適用

21、于砼頂板、加氣砼墻面各種保溫材料的表面抹灰。 與普通水泥砂漿比較,粉刷石膏的特點: 1，是黏結力強,不易脫落,克服了傳統(tǒng)的水泥砂漿經常出現的空鼓、開裂現象; 2，是具有呼吸功能,可調節(jié)室內空氣濕度。 3，是無毒無味,其配料注重健康環(huán)保; 4，是凝結度快,體質輕,減少了樓層重量; 5，是為新型的綠色生態(tài)建材,防火性能良好; 6，是施工工序簡便,落地灰少,操作快捷。,用途2：裝飾制品－如石膏

22、像等；,用途3：建筑石膏制品：石膏板、石膏砌塊等.如上圖的石膏板造型天花 主要有紙面石膏板、石膏空心條板、石膏裝飾板、纖維石膏板等；,4.3 水 玻 璃,1. 定義 2.應用1、水玻璃就是硅酸鈉水溶液。主要是做粘合劑 ，2、帶型基礎也叫條型基礎，一般在墻下深入地面后逐漸擴大厚度，增加受力面積，保證墻體穩(wěn)定。,1 定義： 水玻璃是堿金屬氧化物和二氧化硅結合而成的能夠溶解于水的一種硅酸鹽材料

23、最常用的堿金屬氧化物：Na2O, K2O 最常用的水玻璃：硅酸鈉 ： Na2O.nSiO2 硅酸鉀 : K2O.nSiO2等 其中n稱為水玻璃的模數，n=1.5~3.5,2 水玻璃的應用,（１）用作涂料;涂刷材料表面直接將液體水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土磚、硅酸鹽制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密實度、強度、抗?jié)B性、耐水性均得到提高。 原因:這是因為水玻璃與

24、材料中的Ｃa（OH）2反應生成硅酸鈣凝膠，填充了材料間孔隙。（2）配制防水劑： 以水玻璃為基料，配制防水劑。例如：四礬防水劑是以藍礬(硫酸銅)、明礬（鉀鋁礬）、紅礬（重鉻酸鉀）和紫礬（鉻礬）各１份，溶于60份的沸水中，降溫至５０℃，投入400份水玻璃溶液中，攪拌均勻而成的。這種防水劑可以在1min內凝結, 適用于堵塞漏洞、縫隙等局部搶修。,（3）加固土壤 將模數為２.５～３的液體水玻璃和氯化鈣溶液通過金屬管交替向地層壓

25、入，兩種溶液發(fā)生化學反應，可析出吸水膨脹的硅酸膠體，包裹土壤顆粒并填充其空隙，阻止水分滲透并使土壤固結。用這種方法加固的砂土，抗壓強度可達３～６ＭＰａ。( 4 ) 配制水玻璃砂漿。 將水玻璃、礦渣粉、砂和氟硅酸鈉按一定比例配合成砂漿,可用于修補墻體裂縫。（５）配制耐酸砂漿、耐酸混凝土、耐熱混凝土 用水玻璃作為膠凝材料，選擇耐酸骨料，可配制滿足耐酸工程要求的耐酸砂漿、耐酸混凝土。選擇不同的耐熱骨料，可配制不同耐熱度的水

26、玻璃耐熱混凝土。,4.4菱苦土---鎂質膠凝材料,1 主要成分：MgO 白色或黃色粉末； 特性:拌和后凝結速度快，硬化強度高。菱苦土的應用:地板：保溫性，無噪聲，耐磨，是民用建筑和紡織車間的地板材料；內墻、天花板和隔墻；一般用于機械設備的 包裝構件，可節(jié)約大量的木材；耐水性差，不宜使用于易受潮的部位；,,,1、建筑石膏凝結硬化時，最主要的特點是 。A、體積膨脹大 B、體積收縮大 C、放出大量的熱

27、D、凝結硬化快2、由于石灰漿體硬化時 ，以及硬化強度低等缺點，所以不宜單獨使用A、吸水性大 B、需水量大 C、體積收縮大 D、體積膨脹大3、建筑石膏在使用時，通常摻入一定量的動物膠，其目的是為了 A、緩凝 B、提高強度 C、促凝 D、提高耐久性,在下列膠凝材料中， 在硬化過程中體積有微膨脹性，使此材料可獨使用。A、石灰 B、石膏 C、水泥 D、水

28、玻璃化后的水玻璃不僅耐酸性好，而且 也好。A、耐水性 B、耐堿性 C、耐熱性 D、耐久性石灰膏在儲灰坑中陳伏的主要目的是________。A、充分熟化　　 B、 增加產漿量　　C、 減少收縮　　D、降低發(fā)熱量．石灰是在________中硬化的。A、干燥空氣　　 B、 水蒸氣    　C、 水　　  D、與空氣隔絕的環(huán)境,某工地急需配制石灰砂漿。當時有消石灰粉、