二級建造師：掌握無機膠凝材料的性能及應用

　　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。煅燒出來的生石灰呈塊狀，稱塊灰，塊灰經(jīng)磨細后成為生石灰粉。
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　　生石灰（塊灰）不能直接用于工程，使用前需要進行熟化。生石灰（CaO）與水反應生成氫氧化鈣Ca（OH）2（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。根據(jù)加水量的不同，石灰可熟化成消石灰粉或石灰膏。
　　（二）石灰的技術(shù)性質(zhì)
　　1.保水性好。在水泥砂漿中摻入石灰膏，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。
　　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，工程上通常要摻入砂、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。

　　二、石膏
　　石膏膠凝材料是一種以硫酸鈣（CaSO4）為主要成分的氣硬性無機膠凝材料。其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，以半水石膏（CaSO4?1/2H2O）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，最常用的是建筑石膏。
　　建筑石膏是以β型半水石膏β-CaSO4?1/2H2O）為主要成分，不添加任何外加劑的粉狀膠結(jié)料，主要用于制作石膏建筑制品。建筑石膏色白，雜質(zhì)含量很少，粒度很細，亦稱型石膏，也是制作裝飾制品的主要原料。由于建筑石膏顆粒較細，比表面積較大，故拌合時需水量較大，因而強度較低。
　　（二）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)，大約一星期左右完全硬化。為滿足施工要求，需要加入緩凝劑，如硼砂、酒石酸鉀鈉、檸檬酸、聚乙烯醇、石灰活化骨膠或皮膠等。
　　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。建筑石膏制品在防火的同時自身也會遭到損壞，而且石膏制品也不宜長期用于靠近65℃以上高溫的部位，以免二水石膏在此溫度下失去結(jié)晶水，從而失去強度。
　　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)晶膨脹而破壞。所以，石膏制品的耐水性和抗凍性較差，不宜用于潮濕部位。為提高其耐水性，可加入適量的水泥、礦渣等水硬性材料，也可加入有機防水劑等，可改善石膏制品的孔隙狀態(tài)或使孔壁具有憎水性。

　　三、水泥
　　水泥為無機水硬性膠凝材料，是重要的建筑材料之一，在建筑工程中有著廣泛的應用。水泥品種非常多，按其主要水硬性物質(zhì)名稱可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥、磷酸鹽水泥等。根據(jù)國家標準《水泥命名原則》GB4131-84規(guī)定，水泥按其性能及用途可分為通用水泥、專用水泥及特性水泥三類。目前，我國建筑工程中常用的是通用水泥，主要有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥（表2A311022-1）。
　　（一）常用水泥的技術(shù)要求
　　1.細度
　　細度是指水泥顆粒的粗細程度。水泥顆粒愈細，與水起反應的表面積就愈大，水化較快且較完全，因而凝結(jié)硬化快，早期強度高，但早期放熱量和硬化收縮較大，且成本較，儲存期較短。因此，水泥的細度應適中。
　　2.凝結(jié)時間
　　水泥的凝結(jié)時間分初凝時間和終凝時間。初凝時間是從水泥加水拌合起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間；終凝時間是從水泥加水拌合起至水泥漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所需的時間。水泥的凝結(jié)時間在施工中具有重要意義。為了保證有足夠的時間在初凝之前完成混凝土的攪拌、運輸和澆搗及砂漿的粉刷、砌筑等施工工序，初凝時間不宜過短；為使混凝土、砂漿能盡快地硬化達到一定的強度，以利于下道工序及早進行，終凝時間也不宜過長。國家標準規(guī)定，六大常用水泥的初凝時間均不得短于45min，硅酸鹽水泥的終凝時間不得長于6.5h，其他五類常用水泥的終凝時間不得長于10h。
    3.體積安定性
　　水泥的體積安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中，體積變化的均勻性。如果水泥硬化后產(chǎn)生不均勻的體積變化，即所謂體積安定性不良，就會使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂縫，降低建筑工程質(zhì)量，甚至引起嚴重事故。因此，施工中必須使用安定性合格的水泥。
　　4.強度及強度等級
　　國家標準規(guī)定，采用膠砂法來測定水泥的強度。該法是將水泥和標準砂按1：3混合，加入規(guī)定數(shù)量的水，按規(guī)定的方法制成試件，并按規(guī)定進行養(yǎng)護，分別測定其3d和28d的抗壓強度和抗折強度。根據(jù)測定結(jié)果，按表2A311022-1所列的有關國家標準中的規(guī)定，可確定該水泥的強度等級。
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