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第2章气硬性胶凝材料

胶凝材料指能在物理、化学作用下，从具有流动性的浆体转变成坚固的石状体，并能将砂、石子等散粒材料或砖、板等块片状材料粘结为一个整体的材料。

胶凝材料按化学成分分为两大类：有机胶凝材料和无机（矿物）胶凝材料。

无机胶凝材料则按照硬化条件分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。

气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且可以更好地在水中硬化，保持并发展其强度。

2.1石灰

2.1.1

生产石灰的原料主要是石灰石，石灰石的主要成分是碳酸钙（CaCO3），其次是碳酸镁（MgCO3）和少量粘土杂质。

将石灰石置于窑内高温下煅烧，碳酸钙和碳酸镁受热分解，分解出二氧化碳（CO2）气体后，得到以氧化钙（CaO）为主要成分的呈白色或灰白色的块状成品即为生石灰，又称块灰。

欠火石灰的产浆量低，质量较差，降低了石灰的利用率。

过火石灰颗粒往往会在正火石灰硬化后才吸湿消解而发生体积膨胀，这使已硬化的灰浆表面会产生膨胀而引起崩裂或隆起，直接影响工程质量。

2.1.2

“熟化”（又称石灰的“消解”）通常是将生石灰加水，反应生成消石灰（氢氧化钙）的过程，反应式如下。

为了消除熟石灰中过火石灰颗粒的危害，石灰浆应在储灰坑中静置2周以上再使用，此过程称为“陈伏”

2.1.3

石灰浆体的硬化包括两个同时进行的过程：干燥结晶和碳化作用。

（1）干燥结晶

（2）碳化作用

碳化作用是指氢氧化钙与空气中的二氧化碳在有水的条件下生成碳酸钙晶体的过程，反应式如下：

2.1.4

石灰的各项指标要求如表2.1——2.3所示

2.1.

（1）良好的保水性、可塑性

（2）凝结硬化慢、强度低

（3）耐水性差

（4）体积收缩大

2.1.

（1）石灰乳涂料和石灰砂浆

（2）灰土和三合土

（3）硅酸盐制品

（4）碳化石灰板

（5）无熟料水泥

2.1.

生石灰块及生石灰粉在运输时要采取防水措施，不能与易燃、易爆及液体物品同时装运。运到现场的石灰产品，不宜长期储存。熟化好的石灰膏，也不宜长期暴露在空气中，表面应加以覆盖，以防碳化结硬。

2.2石膏

石膏是以硫酸钙为主要成分的传统气硬性胶凝材料。

2.2.1

生产石膏的原料是天然二水石膏，又称软石膏或生石膏。

石膏的生产工序主要是原料破碎、加热与磨细过筛。

石膏常见品种主要有：

（1）建筑石膏

将天然二水石膏置于炉窑煅烧（107～170℃），得到β型结晶的半水石膏，再经磨细得到的白色粉状物，称为建筑石膏。

纯净的建筑石膏为白色，多用于建筑抹灰、粉刷、砌筑砂浆及各种石膏制品。

（2）模型石膏

模型石膏组成为β型半水石膏，但生产所用原料杂质少，磨细后颜色白。主要用于陶瓷的制坯工艺，少量用于装饰浮雕。

（3）高强石膏

将天然二水石膏置于相当于0.13MPa（125℃）压力的蒸压釜内蒸炼，生成比β型半水石膏晶粒粗大的α型半水石膏，磨细即为高强石膏。高强石膏晶粒粗大，比表面积小，调制浆体需水量少，生产成本较高，主要用于要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。

（4）硬石膏

硬石膏是天然石膏在较高温度下煅烧后经磨细而得到的产品。硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性也较好。

硬石膏可调制抹灰、砌筑及制造人造大理石的砂浆，也可用于铺设地面。

2.2.2

建筑石膏与适当的水拌和，开始形成可塑性浆体，但很快就失去塑性并产生强度，发展为坚硬的石状体，这种现象称为凝结硬化。

建筑石膏加水后，首先半水石膏溶解于水，与水进行水化反应，生成二水石膏。

2.2.4

建筑石膏与其他胶凝材料相比具有以下性质：

（1）凝结硬化快

（2）凝结硬化时体积微膨胀

（3）孔隙率大、密度小

（4）保温性和吸声性好

（5）强度较低

（6）具有一定的调湿性

（7）防火性好

（8）耐水性、抗渗性、抗冻性差

2.2.

建筑石膏常用于室内抹灰，粉刷，油漆打底层，也可制作各种建筑装饰制件和石膏板等。

石膏板具有轻质、保温、隔热、吸音、不燃，以及热容量大，吸湿性大，可调节室内温度和湿度，施工方便等性能，是一种有发展前途的新型板材。石膏板常见的品种有：

（1）纸面石膏板

（2）纤维石膏板

（3）装饰石膏板

（4）空心石膏板

此外，还有石膏蜂窝板、石膏矿棉复合板、防潮石膏板等，分别用作绝热板、吸声板、内墙隔墙板及天花板等。

2.3水玻璃

水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐。它是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成的气硬性胶凝材料，成无色或浅黄或灰白色，透明或半透明的粘稠液体。其化学式为·，式中为碱金属氧化物，为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃模数。

2.3

生产水玻璃的方法有湿法和干法两种，常采用的是干法生产，干法又称碳酸盐法，即将石英和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉内于1300～1400℃下熔融反应而生成