第三章 气硬性胶凝材料
☆ 知识点
1．石灰、石膏、水玻璃的特性及应用。
2．以上三种气硬性胶凝材料的凝结硬化原理。
★ 要求
掌握：
1．石灰、石膏的技术要求、特性、应用及保管。
2．水玻璃的特性及工程中的应用。
了解：
1．胶凝材料的分类。
2．石灰、石膏、水玻璃的生产工艺及对性能的影响。
在建筑工程中，把经过一系列的物理、化学作用后，由液体或膏状体变为坚硬的固体，同时能将砂、石、砖、砌块等散粒或块状材料胶结成具有一定机械强度的整体的材料，统称为胶凝材料。
胶凝材料品种繁多，按化学成分可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类，其中无机胶凝材料按硬化条件又可分为水硬性胶凝材料和气硬性胶凝材料两类。所谓气硬性胶凝材料，是指只能在空气中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃等。气硬性胶凝材料一般只适合用于地上或干燥环境，不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料，如水泥。水硬性胶凝材料既适用于地上，也适用于地下或水中。
3.1 石灰
石灰是建筑工程中使用较早的矿物胶凝材料之一。由于其原料来源广泛，生产工艺简单，成本低廉，具有其特定的工程性能，所以至今仍广泛应用于建筑工程中。
3.1.1 石灰的生产
1.原料
生产石灰的原料有两种：一是天然原料，以碳酸钙为主要成分的矿物、岩石(如石灰岩、白云岩)或贝壳等；一是化工副产品，如电石渣（是碳化钙制取乙炔时产生的，其主要成分是氢氧化钙）。而主要原料是天然的石灰岩。
2.生产过程
将主要成分为碳酸钙和碳酸镁的岩石经高温锻烧(加热至900℃以上)，逸出CO2气体，得到的白色或灰白色的块状材料即为生石灰，其主要化学成分为氧化钙和氧化镁。
CaCO3 09001100C CaO + CO2↑
在上述反应过程中，CaCO3、CaO、CO2的质量比为100∶56∶44，即质量减少44%，而在正常煅烧过程中，体积只减少约15%，所以生石灰具有多孔结构。石灰的生产过程中，对质量有影响的因素有：煅烧的温度和时间、石灰岩中碳酸镁的含量及黏土杂质含量。
61 第4章 无机胶凝材料
工程中将能够把散粒材料或块状材料粘结成一个整体的材料称为胶凝材料。按化学成
分，将胶凝材料分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。无机胶凝制品的特点是造价低、原料来
源广及防火、防水、防潮、隔热、吸音等性能较好，同时生产工艺简单，因此国内外无机矿
物装饰材料的发展很快，产量很高，新的品种也在不断出现。
4.1 无机胶凝材料原料简介
无机胶凝材料按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
在空气中凝结硬化，也只能在空气中保持和发展其强度，即气硬性胶凝材料的耐水性差，不
宜用于潮湿环境；水硬性胶凝材料则既能在空气中硬化，又能在水中更好地硬化，并保持和
发展其强度，即水硬性胶凝材料的耐水性好，可用于潮湿环境或水中。常用的气硬性胶凝材
料有石膏、石灰、水玻璃、镁质胶凝材料等，常用的水硬性胶凝材料统称为水泥。
4.1.1气硬性胶凝材料
能在空气中硬化,并能长久保持强度或继续提高强度的材料称为气硬性胶凝材料,其主要
有以下几种:
4.1.1.1石灰膏
自然界中的石灰是经石灰石(CaCO
3)煅烧生产出生石膏并放出大量CO
2气体,生石灰不能
直接使用,必须加水熟化过滤,并在沉淀中沉淀熟化过滤而成。一般用孔径3mm×3mm的筛过
滤.其熟化时间一般不少于是15天(常温下),用于罩面的不少于30天.使用时,石灰膏内不得
含有未熟化的颗粒和杂质。为了防止石灰膏的干燥、冻结、风化、干硬,应在沉淀池石灰膏
上面保留一层水来保护。主要化学反应式如下：
CaCO
3 → CaO + CO
2
CaO + H
2O → Ca(OH)
2
Ca(OH)
2 + CO
2 → CaCO
3 + H
2O 62 4.1.1.2 石膏
把生石灰膏在某些方面100～190℃的温度下煅烧成熟石膏,再经过磨细后成的粉物,
称为“建筑石膏”,简称“石膏”。石膏适用于室内装饰以及隔热保温、吸音和防火等饰
面,在建筑工程中,常用的石膏主要有建筑石膏、模型石膏、粉刷石膏和高硬石膏等四种。
胶凝材料的定义和分类
胶凝材料是指在固化过程中能够形成结构稳定的物质，常用于建筑、工程、制造等领域。胶凝材料具有粘结性和硬化性，能够将多个构件或材料粘接在一起，形成稳定的结构体。根据其成分和性质的不同，胶凝材料可以分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。
一、无机胶凝材料
无机胶凝材料是指主要由无机物质组成的胶凝材料，其胶凝过程主要是物理过程。常见的无机胶凝材料有水泥、石膏、石灰等。
1. 水泥
水泥是一种常用的无机胶凝材料，主要由石灰石、粘土等矿石经过煅烧、研磨等工艺制得。水泥在与水反应的过程中会产生水化作用，使其逐渐硬化并形成坚固的结构。水泥广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域。
2. 石膏
石膏是一种由石膏矿石经过煅烧后得到的无机胶凝材料。石膏的主要成分是硫酸钙，具有良好的可塑性和硬化性。石膏常用于建筑装饰、石膏板制造等领域。
3. 石灰
石灰是指氧化钙和氢氧化钙等化合物，其主要成分是氧化钙。石灰具有较高的可塑性和耐水性，广泛应用于建筑、冶金、化工等领域。
二、有机胶凝材料
有机胶凝材料是指主要由有机物质组成的胶凝材料，其胶凝过程主要是化学过程。常见的有机胶凝材料有聚合物胶凝材料、胶粘剂等。
1. 聚合物胶凝材料
聚合物胶凝材料是一种由高分子聚合物组成的有机胶凝材料。聚合物胶凝材料具有良好的粘结性和耐久性，常用于粘接、涂料、密封材料等领域。常见的聚合物胶凝材料有环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯等。
2. 胶粘剂
胶粘剂是一种能够将两个或多个材料粘接在一起的有机胶凝材料。胶粘剂具有粘结力强、耐久性好的特点，广泛应用于制造业、家具制作、包装等领域。常见的胶粘剂有环氧胶、丙烯酸胶、氨基胶等。
总结：
胶凝材料根据其成分和性质的不同可以分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。无机胶凝材料主要由无机物质组成，其胶凝过程是物理过程，常见的有水泥、石膏和石灰等。有机胶凝材料主要由有机物质组成，其胶凝过程是化学过程，常见的有聚合物胶凝材料和胶粘剂等。胶凝材料在建筑、工程、制造等领域起到了重要的作用，不同的胶凝材料具有不同的特点和应用领域，为各个行业的发展提供了有效的支持。
胶凝材料分类
根据化学组成的不同，胶凝材料可分为无机与有机两大类。石灰、石膏、水泥等工地上俗称为“灰”的建筑材料属于无机胶凝材料；而沥青、天然或合成树脂等属于有机胶凝材料。
无机胶凝材料按其硬化条件的不同又可分为气硬性和水硬性两类。
1、水硬性胶凝材料
和水成浆后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化、保持和继续发展其强度的称水硬性胶凝材料。这类材料通称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。
2、气硬性胶凝材料
非水硬性胶凝材料的一种。只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏和水玻璃等；气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。
2.1胶凝材料水玻璃
无色正交双锥结晶或白色至灰白色块状物或粉末。能风化。在100℃时失去6分子结晶水。易溶于水，溶于稀氢氧化钠溶液，不溶于乙醇和酸。熔点40～ 48℃。低毒，半数致死量(大鼠，经口)1280mg/kg(无结晶水)。
2.1.1用途： 水玻璃的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门。在化工系统被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、五水偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状硅酸钠、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品，是硅化合物的基本原料。在经济发达国家，以硅酸钠为原料的深加工系列产品已发展到50余种，有些已应用于高、精、尖科技领域；在轻工业中是洗衣粉、肥皂等洗涤剂中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助沉剂；在纺织工业中用于助染、漂白和浆纱；在机械行业中广泛用于铸造、砂轮制造和金属防腐剂等；在建筑行业中用于制造快干水泥、耐酸水泥防水油、土壤固化剂、耐火材料等；在农业方面可制造硅素肥料；另外用作石油催化裂化的硅铝催化剂、肥皂的填料、瓦楞纸的胶粘剂、实验室坩埚等耐高温材料、金属防腐剂、水软化剂、洗涤剂助剂、耐火材料和陶瓷原料、纺织品的漂、染和浆料、矿山选矿、防水、堵漏、木材防火、食品防腐以及制胶粘剂等……
