2015年一建備考《建筑工程》考點講解1A412014石灰、石膏的性能和應用

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　　1A412014 石灰、石膏的性能和應用

　　在建筑材料中，經(jīng)過一系列物理作用、化學作用，能從漿體變成堅固的石狀體，并能將其他固體物料膠結(jié)成整體而具有一定機械強度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。根據(jù)化學組成的不同，膠凝材料可分為無機與有機兩大類。石灰、石膏、水泥等工地上俗稱為“灰”的建筑材料屬于無機膠凝材料;而瀝青、天然或合成樹脂等屬于有機膠凝材料。無機膠凝材料按其硬化條件的不同又可分為氣硬性和水硬性兩類。只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持和發(fā)展其強度的稱氣硬性膠凝材料，如石灰、石膏和水玻璃等;既能在空氣中，還能更好地在水中硬化、保持和繼續(xù)發(fā)展其強度的稱水硬性膠凝材料，如各種水泥。氣硬性膠凝材料一般只適用于干燥環(huán)境中，而不宜用于潮濕環(huán)境，更不可用于水中。

　　一、石灰

　　將主要成分為碳酸鈣( CaCO3)的石灰石在適當?shù)臏囟认蚂褵?，所得的以氧化鈣(CaO)為主要成分的產(chǎn)品即為石灰，又稱生石灰。在煅燒過程中，由于原料石灰石的尺寸大或煅燒時窯中溫度分布不均勻等原因，所生產(chǎn)出的石灰中常含有欠火石灰和過火石灰。欠火石灰實質(zhì)上是未完全分解的石灰石，它在使用前可用過篩除去，對施工質(zhì)量影響不大。過火石灰顏色較深、結(jié)構(gòu)密實，表面常包覆一層熔融物，與水反應(即熟化)較慢，對工程施工有比較嚴重的影響。煅燒出來的生石灰呈塊狀，稱為塊灰，塊灰經(jīng)磨細后成為生石灰粉。

　　(一)石灰的熟化

　　生石灰(CaO)與水反應生成氫氧化鈣(熟石灰，又稱消石灰)的過程，稱為石灰的熟化或消解(消化)。石灰熟化過程中會放出大量的熱，同時體積增大1～2.5倍。生石灰(塊灰)不能直接用于工程，使用前需要進行熟化。

　　根據(jù)加水量的不同，石灰可熟化成消石灰粉或石灰膏。將塊灰淋以適當?shù)乃?，使之充分熟化成粉狀，再干燥篩分而制成的干粉，稱消石灰粉或熟石灰粉，主要成分為Ca(OH)2。將塊狀生石灰用較多的水(約為生石灰體積的3～4倍)熟化，或?qū)⑾曳叟c水拌合，所得到的具有一定稠度的膏狀物，稱石灰膏或石灰乳，主要成分為Ca(OH)2和水。

　　石灰中的過火石灰熟化較慢，若在石灰漿體硬化后再發(fā)生熟化，會因熟化產(chǎn)生的膨脹而引起“崩裂”或“鼓泡”現(xiàn)象，嚴重影響工程質(zhì)量。為了消除過火石灰的這種危害，石灰膏在使用前應進行陳伏。由塊狀生石灰熟化而成的石灰膏，一般應在儲灰坑中陳伏2周左右。石灰膏在陳伏期間，表面應覆蓋有一層水，以隔絕空氣，避免與空氣中的二氧化碳發(fā)生碳化反痘。

　　(二)石灰的硬化

　　石灰漿體的硬化包括干燥結(jié)晶和碳化兩個同時進行的過程。石灰漿體因水分蒸發(fā)或被吸收而干燥，一方面使得其中的石灰顆粒更加緊密而產(chǎn)生強度，另一方面也會引起漿體中氫氧化鈣溶液呈過飽和，結(jié)晶析出氫氧化鈣晶體，產(chǎn)生強度，但強度增長不大。在大氣環(huán)境中，石灰漿體中的氫氧化鈣在潮濕狀態(tài)下會與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣，并釋放出水分，即發(fā)生碳化。但是，由于空氣中的二氧化碳含量較低，且表面碳化形成的碳酸鈣膜層較致密，會阻礙空氣中二氧化碳的滲入，也阻礙了內(nèi)部水分的蒸發(fā)，因此碳化過程很緩慢。

　　(三)石灰的技術(shù)性質(zhì)

　　(1)保水性好。在水泥砂漿中摻人石灰膏，配成混合砂漿，可顯著提高砂漿的和易性。

　　(2)硬化較慢、強度低。1：3的石灰砂漿28d抗壓強度通常只有0.2～0.5MPa。

　　(3)耐水性差。石灰不宜在潮濕的環(huán)境中使用，也不宜單獨用于建筑物基礎(chǔ)。

　　(4)硬化時體積收縮大。除調(diào)成石灰乳作粉刷外，不宜單獨使用，工程上通常要摻人砂、紙筋、麻刀等材料以減小收縮，并節(jié)約石灰。

　　(5)生石灰吸濕性強。儲存生石灰不僅要防止受潮，而且也不宜儲存過久。

　　(四)石灰的應用

　　(1)石灰乳。主要用于內(nèi)墻和頂棚的粉刷。

　　(2)砂漿。用石灰膏或消石灰粉配成石灰砂漿或水泥混合砂漿，用于抹灰或砌筑。

　　(3)硅酸鹽制品。常用的有蒸壓灰砂磚、粉煤灰磚、蒸壓加氣混凝土砌塊或板材等。

　　一、石膏

　　石膏膠凝材料是一種以硫酸鈣(CaS04)為主要成分的氣硬性無機膠凝材料。由于石膏制品具有質(zhì)輕、強度較高、隔熱、耐火、吸聲、美觀及易于加工等優(yōu)良性質(zhì)，且原料來源豐富，生產(chǎn)能耗較低，因而在建筑工程中得到廣泛的應用。

　　石膏膠凝材料品種主要有建筑石膏、高強石膏、粉刷石膏、無水石膏水泥、高溫煅燒石膏等。其中，以半水硫酸鈣(CaS04?1/2 H20)為主要成分的建筑石膏和高強石膏在建筑工程中應用較多，最常用的是以β半水硫酸鈣(β-CaS04?1/2 H20)為主要成分的建筑石膏。

　　(一)建筑石膏

　　1.建筑石膏的水化與凝結(jié)硬化

　　建筑石膏加水拌合后，其主要成分半水石膏將與水發(fā)生化學反應生成二水石膏，放出熱量，這一過程稱為水化。石膏漿體中的自由水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，漿體漸漸變稠，可塑性逐漸減小，這一過程稱為凝結(jié)。其后，漿體繼續(xù)變稠，逐漸凝聚為晶體，并不斷增長，直至完全干燥，這一過程稱為硬化。

　　2.建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)

　　(1)凝結(jié)硬化快。石膏漿體的初凝和終凝時間都很短，一般初凝時間為幾分鐘至十幾分鐘，終凝時間在半小時以內(nèi)，大約一星期完全硬化。

　　(2)硬化時體積微膨脹。石膏漿體凝結(jié)硬化時不像石灰、水泥那樣出現(xiàn)收縮，反而略有膨脹(膨脹率約為1‰)，使石膏硬化體表面光滑飽滿，可制作出紋理細致的浮雕花飾。

　　(3)硬化后孔隙率高。石膏漿體硬化后內(nèi)部孔隙率可達50%～60%，因而石膏制品具有表觀密度較小、強度較低、導熱系數(shù)小、吸聲性強、吸濕性大、可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度的特點。

　　(4)防火性能好。石膏制品在遇火災時，二水石膏將脫出結(jié)晶水，吸熱蒸發(fā)，并在制品表面形成蒸汽幕和脫水物隔熱層，可有效減少火焰對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的危害。

　　(5)耐水性和抗凍性差。建筑石膏硬化體的吸濕性強，吸收的水分會減弱石膏晶粒間的結(jié)合力，使強度顯著降低;若長期浸水，還會因二水石膏晶體逐漸溶解而導致破壞。石膏制品吸水飽和后受凍，會因孔隙中水分結(jié)冰膨脹而破壞。所以，石膏制品的耐水性和抗凍性較差，不宜用于潮濕部位。

　　3.建筑石膏的技術(shù)要求

　　建筑石膏的技術(shù)要求包括組成、物理力學性能、放射性核素限量和限制成分含量。物理力學性能指標主要有細度、初凝時間、終凝時間、抗折強度和抗壓強度?！督ㄖ唷稧B/T 9776--2008規(guī)定，建筑石膏組成中β半水硫酸鈣(β-CaS04?1/2 H20)的含量(質(zhì)量分數(shù))應不小于60.0%，細度(0.2mm方孔篩篩余)不大于l0%，初凝時間不小于3min，終凝時間不大于30min。對工業(yè)副產(chǎn)建筑石膏，還需滿足放射性核素限量和限制成分含量的有關(guān)要求。

　　4.建筑石膏的分類與標記

　　根據(jù)《建筑石膏》GB/T 9776--2008規(guī)定，建筑石膏按原材料種類分為三類：天然建筑石膏(代號N)、脫硫建筑石膏(代號S)和磷建筑石膏(代號P);按2h抗折強度分為3.O、2.O、1.6三個等級。建筑石膏按產(chǎn)品名稱、代號、等級及標準編號的順序標記，例如等級為2.0的天然建筑石膏標記為：建筑石膏N2.0 GB/T 9776--2008。

　　5.建筑石膏的應用

　　建筑石膏的應用很廣，除加水、砂及緩凝劑拌合成石膏砂漿用于室內(nèi)抹面粉刷外，更主要的用途是制成各種石膏制品，如石膏板、石膏砌塊及裝飾件等。

　　建筑石膏在運輸及儲存時應注意防潮，一般儲存3個月后，強度將降低30%左右。儲存期超過3個月或受潮的石膏，需經(jīng)檢驗后才能使用。

　　(二)高強石膏

　　高強石膏以α型半水石膏(a-CaS04?1/2 H20)為主要成分。由于α型半水石膏結(jié)晶良好，晶粒堅實、粗大，因而比表面積較小，拌合時需水量僅約為建筑石膏的一半(“水膏比”小)，因此硬化后具有較高密實度和強度，故名高強石膏。

　　高強石膏適用于強度要求較高的抹灰工程、裝飾制品和石膏板。摻人防水劑，可用于濕度較高的環(huán)境中。加入有機材料，如聚乙烯醇水溶液、聚醋酸乙烯乳液，可配成膠粘劑，其特點是無收縮。

　　(三)粉刷石膏

　　粉刷石膏是由β型半水石膏(即建筑石膏)和其他石膏相(硬石膏或煅燒黏土質(zhì)石膏)、各種緩凝劑及輔料(石灰、燒黏土、氧化鐵紅等)所組成的一種新型抹灰材料。按用途可分為面層粉刷石膏(M)、底層粉刷石膏(D)和保溫層粉刷石膏(W)三類。粉刷石膏可以現(xiàn)拌現(xiàn)用，不僅可以在水泥砂漿或混合砂漿底層上抹灰，也可在各種混凝土墻、板等較為光滑的底層上抹灰。石膏粉刷層表面堅硬、光滑細膩、不起灰，便于進行再裝飾，如貼墻紙、刷涂料等，還具有調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度，提高舒適度的功能。

　　(四)無水石膏水泥和高溫煅燒石膏

　　人工在600～750℃下煅燒二水石膏制得的硬石膏或天然硬石膏，加入適量激發(fā)劑混合磨細后可制成無水石膏水泥。無水石膏水泥宜用于室內(nèi)，主要用作石膏板或其他制品，也可用于室內(nèi)抹灰。

　　天然二水石膏或天然硬石膏在800～1000℃下煅燒，使部分CaS04分解出CaO，磨細后可制成高溫煅燒石膏。由于硬化后有較高的強度和耐磨性，抗水性、抗凍性較好，適宜作地板，故又稱地板石膏。