无机气硬性胶凝材料

这是一篇关于无机气硬性胶凝材料的思维导图，主要内容包括：水玻璃，石膏，石灰，概述。建筑材料中，凡是经过一系列物理、化学变化能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料都是胶凝材料。

无机气硬性胶凝材料

• 概述
  • 胶凝材料
    • 建筑材料中，凡是经过一系列物理、化学变化能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料
  • 无机胶凝材料
    • 气硬性胶凝材料：石膏、石灰、水玻璃
      • 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为气硬性胶凝材料，一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，也不可用于水中
    • 水硬性胶凝材料：各种水泥
      • 不仅能在空气中，而且能更好的在水中硬化，保持并继续发展其强度。在建筑工程中能将散粒材料（如砂、石）或块状材料（如砖、瓷砖等）胶结成一个整体的材料
  • 有机胶凝材料
    • 沥青、树脂、橡胶
• 石灰
  • 生产
  • 过火石灰
    • 危害
    • 结构紧密，且表面有一层深褐色的玻璃状外壳。故熟化很慢，当被用于建筑后，能继续熟化产生体积膨胀，从而引起裂缝和局部脱落现象。例如：公路施工时的生石灰消解时间过短易形成过火石灰，形成蘑菇现象，造成路面隆起。
    • 消除
    • 石灰浆应在消解坑中存放2个星期以上（称为“陈伏”），使未熟化的颗粒充分熟化。“陈伏”期间，石灰浆表面应覆盖一层水膜，避免石灰碳化。
  • 凝结硬化
    • 结晶
    • 碳化
      • 氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶
      • 碳化过程是从膏体表层开始，逐渐深入到内部，但表层生成的碳酸钙晶体阻碍了二氧化碳的深入，也影响了内部水分的蒸发，所以碳化过程长时间只限于表面发生。
    • 特点
      • 速度慢。加快硬化速度方法：加强通风，提高空气中二氧化碳浓度
      • 硬化过程要蒸发掉大量的水分，引起体积显著收缩。易产生收缩裂缝
  • 技术性质
    • 保水性与可塑性好
      • 建筑中常用来配制石灰水泥混合砂浆，以改善水泥砂浆保水性和可塑性差的缺陷
    • 耐水性差
      • 不宜长期用于潮湿环境和水中，经人工碳化处理，提高耐水性
    • 干燥收缩大
      • 不宜单独使用通常掺入砂子等以减少收缩，或提高抗裂能力
    • 凝结硬化慢，强度低
      • 不宜用于承重结构，通过人工碳化，提高强度
  • 应用
    • 拌制灰土或三合土；配制水泥石灰混合砂浆
    • 生产硅酸盐制品， 包括：粉煤灰混凝土、粉煤灰砖、硅酸盐砌块、灰砂砖、加气混凝土等
    • 配制无熟料水泥：矿渣＋石灰——磨细
• 水玻璃
  • 成分
    • 硅酸钠，俗称泡花碱，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。其化学式为Na2O.nSiO2 ，它是一种可溶性的无机硅酸盐，具有广泛的用途。
    • 硅酸钠中的模数为： （摩尔比），模数显示了硅酸钠的组成，是硅酸钠的重要参数，一般在1.5-3.5之间。
    • n值越大，水玻璃的粘性和强度越高，但水中的溶解能力下降。当n>3.0时，只能溶于热水中，给使用带来不变。
    • n值越小，水玻璃的粘性和强度越低，越宜溶于水。建筑工程中常用模数n为2.6~2.9，既易溶于水又有较高的强度。
  • 凝结固化
    • 原理
      • 液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化
    • 由于空气中CO2浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠（Na2SiF6）作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的12% ～15%。
  • 主要技术性质
    • 粘结力和强度高
      • 水玻璃硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度
    • 耐酸性好
      • 硬化后的水玻璃，其主要成分是SiO2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用
    • 耐热性好
      • 硬化后形成SiO2空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥的更加强烈，强度降低很小
    • 耐碱性和耐水性差
      • SiO2和Na2O.nSiO2均溶于碱，Na2O.nSiO2、NaF、Na2CO3均溶于水
  • 应用
    • 涂刷材料表面，提高抗风化能力
      • 水玻璃溶液涂刷或浸渍材料后，能渗入缝隙和空隙中，固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道，提高材料的密度和强度，从而提高材料的抗风化能力
    • 加固土壤
      • 将水玻璃和氯化钙溶液交替注入土壤中，两种溶液迅速反应生成硅胶和硅酸钙凝胶，起到胶结和填充空隙的作用，使土壤的强度和承载能力提高
    • 配制速凝防水剂
      • 可与多种矾配制成速凝防水剂，用于堵漏、填缝等局部抢修
    • 配制耐酸凝胶，砂浆，耐酸混凝土
      • 耐酸凝胶是用水玻璃和耐酸粉料配制而成
    • 配置耐热凝胶，耐热砂浆，耐热混凝土
      • 水玻璃凝胶主要用于耐火材料的砌筑和修补。水玻璃耐热砂浆和混凝土主要用于高炉基础和其他有耐热要求的结构部位
• 石膏
  • 水化与硬化
    • 建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化
    • 建筑石膏的水化、凝结硬化是一个连续的、不可分割的过程，也就是说水化是前提，凝结硬化是结果。
    • 随着水化的进行，二水石膏生成结晶量不断增加，水分逐渐减少，浆体开始失去塑性，这一现象称为石膏的初凝
    • 初凝时间
      • 石膏从加水开始拌和一直到开始凝固并变得不再流动的时间点
      • 初凝时间的延长可以为施工提供更多的操作时间，有助于确保工作的顺利进行
    • 而后浆体继续变稠，颗粒间磨擦力和粘结力增大，并开始产生结构强度，这种现象为石膏的终凝
    • 终凝时间
      • 石膏从加水开始拌和一直到完全凝固和变得坚固的时间点
      • 终凝时间的掌握则决定了何时可以进行后续的工作步骤，如砂光和涂漆等
  • 主要技术性质
    • 凝结硬化速度快；强度较低；体积微膨胀
    • 耐水性差但具一定的调湿功能
    • 防火性好；保温，隔声性能好；良好的装饰性和可加工性
  • 应用
    • 室内抹灰及粉刷
      • 抹灰是以石膏为胶凝材料，加入水和沙子配成石膏砂浆，作为内墙面抹平用。具有良好的保温隔热性能，调节室内空气的湿度和良好的隔音与防火性能。由于不耐水，不宜在外墙使用。
      • 粉刷是建筑石膏加水和适量外加剂，调制成涂料，涂刷装修内墙面。
    • 建筑装饰制品
      • 建筑石膏加入少量纤维增强材料和建筑胶水等制作成各种装饰制品
    • 石膏板
      • 建筑工程中使用量最大的一类板材。包括石膏装饰板、空心石膏板、蜂窝板等。作为装饰吊顶、隔板或保温、隔声、防火等使用
    • 其他用途
      • 作为生产某些硅酸盐制品时的增强剂。如粉煤灰砖、炉渣制品等。
      • 在运输和储存时要注意防潮，储存期一般不宜超过3个月，否则将使石膏制品的质量下降。
  • 硬化过程中的特点
    • 凝结硬化速度快。一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝时间不超过30min
      • 这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等
    • 体积微膨胀（0.2%~1.5%）。建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程
      • 这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂