建筑土木材料 石膏与石灰

第 4章

石膏与石灰

本章提要本章讲述了建筑工程中常用的石膏、石灰这 两种气硬性胶凝材料。要求掌握各种材料的特性 及应用，熟悉其生产、凝结硬化原理以及储运、 使用中应注意的问题。

胶凝材料基本概念胶凝材料是指能够将散粒材料(如砂、石子等)、块状材料(如砖、石块等)或者纤维材料

(如玻璃纤维、植物纤维等)粘结成为整体，并经过物理、化学作用后可由塑性浆体(液态、半

固态)逐渐硬化而成为人造石材(坚硬的固体状态)的材料。

胶凝材料的分类有机胶凝材料 基本成分为天然的或合成的有机 高分子化合物，如沥青、树脂。只能在空气中硬化、保 持或发展强度如：石膏、 石灰、水玻璃等。耐水 性差。 能在空气和水中硬化、 保持和发展强度。如： 水泥。耐水性好。

胶 凝 材 料无机胶凝材料

气硬性胶凝材料

水硬性胶凝材料 基本成分为无机化合物。

§4.1 建筑石膏

石膏制品

欧式风情建筑(哈尔滨中央大街)

1 石膏的分类天然石膏：天然石膏是以天然石材形式开采获得的石膏 矿物，又可分为天然二水石膏( CaSO4 2H 2O )和天 然硬石膏( CaSO4 )。 化学石膏：化学石膏是指化工生产过程中所形成的以二 水石膏( CaSO4 2H 2O )和半水石膏( CaSO4 1 H 2O ) 为主要成分的副产品。2

天然二水石膏

2 石膏的生产在 CaSO 4 H 2 O系统中公认的石膏相有5种形态、7个变种。 二水石膏 CaSO 4 2 H 2 O α型与β型半水石膏 α与βⅢ型硬石膏 Ⅱ型硬膏石 CaSO4Ⅱ -、 -CaSO4Ⅲ 、 CaSO4 H 2 O1 2

,只在1180℃以上才存在。 Ⅰ型硬石膏 CaSOⅠ 4

1 CaSO4 H 2O 为建筑石膏，又称熟石膏。 21 CaSO4 H 2O 为高强石膏。 2

(1)建筑石膏 建筑石膏是以β型半水石膏为主要成分，不加任何外加 剂的白色粉状胶结料。由天然二水石膏经低温煅烧、脱水、 磨细而成。

1 1 CaSO4 2 H 2O CaSO4 H 2O 1 H 2O 2 2110~170C

(2)高强石膏

主要成分为α型半水石膏。(3)硬石膏

主要成分为无水石膏。

3 建筑石膏的凝结与硬化1 3 CaSO4 H 2O H 2O CaSO4 2H 2O 2 2

胶化

结晶开始

结晶长大与交错

1-半水石膏；2-二水石膏胶粒；3-二水石膏晶体；4-交错的晶体

析出的二水石膏晶粒之间通过接触点和化学键相互作 用形成结晶结构，浆体的塑性下降，这一现象称为石膏的 初凝；而后随着晶粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑 性很快下降直至消失，这种现象为石膏的终凝。之后晶粒 仍不断长大并交错共生直至水分完全蒸发，其强度不断增 大，这一过程称为石膏的硬化

。凝结和硬化交叉进行。

4 建筑石膏的技术性质(1)建筑石膏的技术要求 建筑石膏按产品名称、抗折强度及标准号的顺序进 行产品标记，例如，抗折强度为2.5MPa的建筑石膏表示 为：建筑石膏2.5GB9776。建筑石膏技术指标 技术指标 优等品 一等品 合格品

抗折强度，MPa,≥抗压强度，MPa,≥ 细度(0.2mm方孔筛筛余， %),≤ 凝结时间

2.55.0 5.0

2.14.0 10.0

1.83.0 15.0

初凝时间≥6min;终凝时间≤30min。

(2)建筑石膏的技术特性

凝结硬化快。常温下完全水化的时间为7~12min,终凝时间不超过30min,7d左右完全硬化。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。 硬化后孔隙率大强度较低。半水石膏水化，理论需水量 18.6%,实际加水量约为60~80%,多余水分硬化后蒸发， 留下孔隙，孔隙率达到40%~60%。因此硬化后，强度较

低，表观密度较小，导热性较低，吸声性较好。

体积稳定。建筑石膏凝结硬化过程中，其体积会略有膨胀

(0.05%~0.15%),这种膨胀避免了普通材料干燥时的开裂，使石膏制品表面较为光滑饱满、尺寸精确，棱角清晰 完整，从而制成图案花型复杂的装饰构件、模型和雕塑。 有良好的装饰性和可加工性。石膏表面光滑饱满，颜色洁 白，质地细腻，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有

所改善，硬度也较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉、可钻、可粘。具有良好的可加工性。

防火性好。受到高温作用时或遇火后会脱出结晶水，并能 在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具

有良好的防火效果。耐水性差。

潮湿条件→晶粒间的结合力减弱，强度下降；水中浸泡→水化物二水石膏晶体逐渐溶解而破坏； 吸水受冻→空隙中水分会结冰膨胀破坏。 提高石膏 的耐水性 加入水硬性材料，如水泥、矿渣。 加入有机防水材料，如沥青、石蜡