【導(dǎo)讀】①?gòu)V義上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的總稱。不僅包括構(gòu)成建筑物的材料，而。且包括在建筑工程施工中的一些輔助性材料。，建筑材料投資占60%以上。，建筑功能的實(shí)現(xiàn)，必須有品種多樣質(zhì)量良好的建筑材料。我國(guó)的建筑材料主要是天然石材、木材、磚、石灰等一些材料。料的生產(chǎn)和使用方面，取得了許多重大成就。建國(guó)以來(lái)建材及建材工業(yè)的發(fā)展。期間我國(guó)全社會(huì)固定資產(chǎn)投資總規(guī)模為22～24萬(wàn)億元。為對(duì)建材業(yè)的需求，尤其是對(duì)水泥產(chǎn)品的需求。2020年大幅增長(zhǎng)了12.7%，占世界產(chǎn)量的三分之一左右，超過(guò)亞洲產(chǎn)量的50%強(qiáng)。行業(yè)，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)?；?，以確保工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)。供需雙方，必須按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行材料的驗(yàn)收，以確保雙方的合法權(quán)益。JGJ——建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；JC——國(guó)家建材局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；均可能影響其總質(zhì)量或體積。材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。

　　

【正文】 環(huán)境 4. 收縮大、抗折強(qiáng)度低－加砂、絲麻、紙筋 石灰的應(yīng)用 （ 1）石灰乳和石灰砂漿 ? 將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水?dāng)嚢柘♂?，成?石灰乳 ，是一種廉價(jià)的涂料， 主要用于內(nèi)墻和天棚刷白 ，增加室內(nèi)美觀和亮度。我國(guó)農(nóng)村也用于外墻。石灰乳可加入各種耐堿顏料。調(diào)入少量水泥、?；郀t礦渣或粉煤灰，可提高其耐水性，調(diào)入氯化鈣或明礬，可減少涂層粉化現(xiàn)象。 ? 石灰砂漿 是將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為 砌筑砂漿和抹面砂漿 。 （ 2）石灰土（灰土）和三合土 ? 石灰與粘土或硅鋁質(zhì) 工業(yè)廢料混合使用，制成石灰土或石灰與工業(yè)廢料的混合料，加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實(shí)，在潮濕環(huán)境中使石灰與粘土或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，適于在潮濕環(huán)境中使用。如建筑物或道路基礎(chǔ)中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或爐灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或爐灰、級(jí)配碎石）等。 石灰 ＋ 粘土 —— （ 按 比例 5%～ 12%拌合） 石灰土 (灰土 )：用于道路的底基層、基層 石灰＋粘土＋砂（爐渣 /石膏） ——三合土：主要用于建筑物的地基、基礎(chǔ)，也用于道路的基層、墊層 23 （ 3）灰砂磚和硅酸鹽制品 ? 石灰與天然砂或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻，加水?dāng)嚢?, 經(jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強(qiáng)度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護(hù)或蒸壓，使石灰與硅鋁質(zhì)材料反應(yīng)速度顯著加快，使制品產(chǎn)生較高的早期強(qiáng)度。如 灰砂磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等。 例 41 根據(jù)石灰漿體的凝結(jié)硬化過(guò)程，試分析硬化石灰漿體有哪些特性？ 解：石灰漿體在空氣中凝結(jié)硬化過(guò)程，是由下面兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程來(lái)完成的： （１）結(jié)晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。 （２）碳化作用：氫化氧鈣與空氣中的二氧化碳化合 生成碳酸鈣結(jié)晶，釋出水分并被蒸發(fā)： 2 2 2 3 2( ) ( 1 )C a O H C O n H O C a C O n H O? ? ? ? ? 由于氫氧化鈣結(jié)晶速度慢且結(jié)晶量少，空氣中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于二氧化碳的滲透和碳化作用的深入。因而硬化石灰漿體具有以下特性：（ 1）凝結(jié)硬化慢；（ 2）硬化后強(qiáng)度低；（ 3）硬化時(shí)體積收縮大；（ 4）耐水性差 例 42 某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月后，墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時(shí)在個(gè)別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋。試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。 解：石灰砂漿抹面 的墻面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，引發(fā)的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過(guò)程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結(jié)果。 墻面上個(gè)別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時(shí)所用的石灰中混入了過(guò)火石灰。這部分過(guò)火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過(guò)火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化，造成體積膨脹。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。 例 43 既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻可以 用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位？ 解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加適量 的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實(shí)，在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合土的強(qiáng)度和耐水性會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸提高，適于在潮濕環(huán)境中使用。 再者，由于石灰的可塑性好，與粘土等拌合后經(jīng)壓實(shí)或夯實(shí)，使灰土或三合土的密實(shí)度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位。 二、 石膏 石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物，當(dāng)石膏中含有結(jié)晶水不同時(shí)可形成多種性能不同的石膏。 石膏的原料、分類及生產(chǎn) 根據(jù)石膏中含有結(jié)晶水的多少不同可分為： ? （ 1）無(wú)水石膏（ CaSO4）： 也稱硬石膏，它結(jié)晶緊密，質(zhì)地較硬，是生產(chǎn)硬石膏水泥的原料。 ? （ 2）天然石膏（ CaSO42H2O）：也稱生石膏或二水石膏， 大部分自然石膏礦為生石膏，是生產(chǎn)建筑石膏的主要原料。 24 ? （３）建筑石膏 （ CaSO41/2 H2O） 也稱熟石膏或半水石膏。 它是由生石膏加工而成的，根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同可分為α型半水石膏和β型半水石膏： ① 建筑石膏通常是由天然石膏經(jīng)壓蒸或煅燒加熱而成的。常壓下煅燒加熱到 107℃～170℃，可產(chǎn)生β型建筑石膏： 10 7 ~ 17 04 2 4 2 21121 22CCCaS O H O CaS O H O H O? ??????? ? ?常 壓 （二水石膏） （β型半水石膏） ② 124℃條件下壓蒸（ 大氣壓）加熱可產(chǎn)生α型建筑石膏： 4 2 4 2 2124 1121 22CCa S O H O Ca S O H O H O? ????? ? ?壓 蒸 （二水石膏） （α型半水石膏） α型半水石膏與β型半水石膏相比，結(jié)晶顆粒較粗，比表面積較小，強(qiáng)度高，因此又稱為高強(qiáng)石膏。 建筑石膏的水化與硬化 ? 建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反應(yīng)，漿體的可塑性很快消 失而發(fā)生凝結(jié)，此后進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展強(qiáng)度而硬化。 建筑石膏與水之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)為：4 2 2 4 211 1222Ca S O H O H O Ca S O H O? ? ? ? ? ? 此反應(yīng)實(shí)際上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反應(yīng)，因?yàn)槎嗳芙舛缺劝胨嗟娜芙舛刃〉枚?，所以此反?yīng)總體表現(xiàn)為向右進(jìn)行，二水石膏以膠體微粒自水中析出。 ? 隨著二水石膏沉淀的不斷增加，就會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶，結(jié)晶體的不斷生成和長(zhǎng)大，晶體顆粒之間便產(chǎn)生了磨擦力和粘結(jié)力，造成漿體的塑性開(kāi)始下降，這一現(xiàn)象稱為石膏的初凝；而后隨著晶體顆粒間磨擦力和粘結(jié)力的增大，漿體的塑性很快下降 ，直至消失，這種現(xiàn)象為石膏的 終凝 。 ? 石膏終凝后，其晶體顆粒仍在不斷長(zhǎng)大和連生，形成相互交錯(cuò)且孔隙率逐漸減小的結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度也會(huì)不斷增大，直至水分完全蒸發(fā)，形成硬化后的石膏結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程稱為石膏的 硬化 。石膏漿體的凝結(jié)和硬化，實(shí)際上是交叉進(jìn)行的。 自由水水化和蒸發(fā)，石膏漿體可塑性減小，漿體變稠 ——凝結(jié) 晶體逐漸長(zhǎng)大，漿體產(chǎn)生強(qiáng)度，直到干燥 ——硬化 建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)和要求 （ 1）技術(shù)性質(zhì) ? 表觀密度小、抗折強(qiáng)度低－加筋、覆面； ? 凝結(jié)硬化快－ 6～ 30min；加緩凝劑 （ 建筑石膏的漿體，凝結(jié)硬化速度很快。 一般石膏的初凝時(shí)間僅為 10min 左右，終凝時(shí)間不超過(guò) 30min，這對(duì)于普通工程施工操作十分方便。有時(shí)需要操作時(shí)間較長(zhǎng)，可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動(dòng)物膠、亞硫酸鹽酒精廢液等。） ? 孔隙率大、導(dǎo)熱率小、質(zhì)輕、 強(qiáng)度低 ； （建筑石膏在使用時(shí)，為獲得良好的流動(dòng)性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化過(guò)程中由于水分的蒸發(fā)，使原來(lái)的充水部分空間形成孔隙，造成石膏內(nèi)部的大量微孔，使其重量減輕，但是抗壓強(qiáng)度也因此下降。通常石膏硬化后的表觀密度約為８ 00kg／ｍ 3～ 1000 kg／ｍ3，抗壓強(qiáng)度約為３Ｍ Pa～ 5Ｍ Pa。） 25 ? 隔熱、 吸聲性好 （石膏硬化體中大量的微孔，使其傳熱性顯著下降，因此具有良好的絕熱能力；石膏的大量微孔，特別是表面微孔對(duì)聲音傳導(dǎo)或反射的能力也顯著下降，使其具有較強(qiáng)的吸聲能力。大熱容量和大的孔隙率及開(kāi)口孔結(jié)構(gòu)， 使石膏具有呼吸水蒸氣的功能。） ? 體積微膨脹－制品密實(shí)、表面光滑細(xì)膩； （建筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶水后的結(jié)晶過(guò)程，其體積不僅不會(huì)收縮，而且還稍有膨脹（ %~%），這種膨脹不會(huì)對(duì)石膏造成危害，還能使石膏的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥時(shí)的開(kāi)裂。） ? 防火性好－高溫－ 結(jié)晶水脫出； （硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時(shí)或遇火后會(huì)脫出 21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢(shì)的蔓延，具有良好的防火效果。） ? 吸濕性強(qiáng)、耐水性差－防水劑、鋁箔覆面改性。 （由于硬化石膏的強(qiáng)度來(lái)自于晶體粒子間的粘結(jié)力，遇水后粒子間連接點(diǎn)的粘結(jié)力可能被削弱。部分二水石膏溶解而產(chǎn)生局部潰散，所以建筑石膏硬化體的耐水性較差。 ） 建筑石膏的應(yīng)用 ? 制備石膏砂漿和粉刷石膏 ——石膏表面堅(jiān)硬、光滑細(xì)膩、不起灰，便于再裝飾， 常用于室內(nèi)高級(jí)抹灰和粉刷。 ? 石膏板 及裝飾件 ——石膏板質(zhì)輕、保溫隔熱、吸聲防火、尺寸穩(wěn)定、便于施工， 廣泛用于高層建筑和大跨度建筑隔墻。 例 ？其凝結(jié)硬化機(jī)理是什么？ 解 ：建筑石膏的成分為 CaSO4H2O，也稱熟石膏或半水石膏。 建筑石膏的凝結(jié)硬化機(jī)理是，當(dāng)建筑石膏與適量水拌合后，先成為可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反應(yīng)，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝結(jié)，此后進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展強(qiáng)度而硬化。建筑石膏與水之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為： 4 2 2 4 211 1222Ca S O H O H O Ca S O H O? ? ? ? ? 由于二水石膏在水中的 溶解度比半水石膏小得多（僅為半水石膏的五分之一），所以二水石膏以膠體微粒不斷自水中析出 , 漿體的稠度逐漸增大，表現(xiàn)為石膏的凝結(jié)，其后半水石膏繼續(xù)溶解和水化 , 漿體逐漸凝聚，失去可塑性，并逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，晶體顆粒不斷長(zhǎng)大和連生，形成相互交錯(cuò) , 彼此緊密聯(lián)結(jié) , 硬化成塊體并產(chǎn)生強(qiáng)度，直至完全干燥，強(qiáng)度才停止發(fā)展。這就是石膏的硬化過(guò)程。 例 45 建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外使用？ 解：建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性質(zhì)： （ 1） 石膏 表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結(jié)硬化時(shí)產(chǎn)生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準(zhǔn)確、細(xì)致，裝飾性好； （ 2） 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保溫性、吸聲性好。 （ 3） 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時(shí)或遇火后會(huì)脫出 21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢(shì)的蔓延，具有一定的防火性。 （ 4） 建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性，故可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度， 26 改變室內(nèi)的 小氣候。 在室外使用建筑石膏制品時(shí)，必然要受到雨水冰凍等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗?jié)B性差、 抗凍性差 , 所以不適用于室外使用 . 三、水玻璃 水玻璃俗稱泡花堿，由堿金屬氧化物和二氧化硅組成，屬可溶性的硅酸鹽類。 ? 根據(jù)堿金屬氧化物的不同，水玻璃有 :硅酸鈉水玻璃（ Na2Oｎ SiO2）、硅酸鉀水玻璃K2Oｎ SiO2）、硅酸鋰水玻璃（ Li2Oｎ SiO2）等品種，最常用的是硅酸鈉水玻璃。 （ 22SiOn RO? 稱為水玻璃模數(shù)）根據(jù)水玻璃模數(shù)的不同，又 分為 “堿性 ”水玻璃（ｎ＜３和 “中性 ”水玻璃（ｎ≥ 3）。實(shí)際上中性水玻璃和堿性水玻璃的溶液都呈明顯的堿性反應(yīng)。 水玻璃的生產(chǎn) 生產(chǎn)水玻璃的方法分為濕法和干法兩種。 ①濕法生產(chǎn) 硅酸水玻璃是將石英砂和苛性鈉溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱。直接反應(yīng)生液體水玻璃。 ②干法生產(chǎn) 硅酸鈉水玻璃是將石英砂和碳酸鈉磨細(xì)拌勻，在熔爐中于 1300~1400?C 溫度下熔化，按下式反應(yīng)生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而生成液體水玻璃。其反應(yīng)式為： 2 3 2 2 2 2Na CO n S iO Na O n S iO CO? ? ? ? ? 水玻璃的硬化 液體 水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無(wú)定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化： 2 2 2 2 2 3 2 22 2 2 2N a O n S iO C O m H O N a C O n S iO m H OS iO H O S iO H O? ? ? ? ? ?? ? ? 由于空氣中 CO2 濃度較低，這個(gè)過(guò)程進(jìn)行的很慢，為了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸鈉 Na2SiF6 作為促硬劑，促使硅酸凝膠加速析出。氟硅酸鈉的適宜用量為水玻璃重量的 12％～１５％。 水玻璃的技術(shù)性質(zhì) （１）粘結(jié)力強(qiáng)。 水玻璃硬化后具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝膠還有堵塞毛細(xì)孔隙而防止水分滲透的作用。 （２）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，能抵抗大多數(shù)無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸的作用。但其不耐堿性介質(zhì)侵蝕。 （３）耐熱性高。 水玻璃不燃燒，硬化后形成 SiO2 空間網(wǎng)狀骨架，在高溫下硅酸凝膠干燥得更加強(qiáng)烈，強(qiáng)度并不降低，甚至有所增加。 水玻璃的應(yīng)用 （ 1）用作涂料，涂刷材料表面： 直接將液體水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土磚、硅酸鹽制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密實(shí)度、強(qiáng)度、抗?jié)B性、耐水性均得到提高?！具@是因?yàn)樗Ａc材料中的 Ca（ OH） 2 反應(yīng)生成硅酸鈣凝膠，填充了材料間孔隙。】 （ 2）配