土木工程材料

建筑材料中，凡是自身经过一系列物理、化学作用，或与其他物质（如水等）混合后一起经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒材料（如砂、石等）或块、片状材料（如砖、石块等）胶结成整体的物质，称为胶凝材料。

胶凝材料按其化学组成，可分为有机胶凝材料（如沥青、树脂等）与无机胶凝材料（如石灰、水泥等）。无机胶凝材料又称矿物胶凝材料，它根据硬化条件可分为气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且只能在空气中保持或发展其强度，如石膏、石灰等；水硬性胶凝材料则不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度，如水泥。

生产石膏的原料主要是天然二水石膏，又称软石膏或生石膏。由于加热温度和方式不同，可生产不同性质的石膏。

建筑石膏：天然二水石膏在107～170℃煅烧成熟石膏再磨细，主要成分为β型半水石膏。高强度石膏：压蒸锅内约131.7kPa（124℃）蒸炼得α型半水石膏。无水石膏水泥：加热至400～750℃得不溶性硬石膏，掺激发剂磨细。地板石膏：800℃以上煅烧。

建筑石膏和高强石膏与水拌和后，半水石膏将重新水化生成二水石膏，放出热量并凝结硬化。其水化反应为：

半水石膏加水后先溶解，再水化析出二水石膏；浆体失水变稠失去可塑性称为凝结，晶体交错生长形成强度称为硬化。半水石膏水化理论需水量仅为其质量的18.6%，实际加水量远大于此，故硬化体孔隙多。

建筑石膏的主要特性：①凝结硬化快（初凝不小于6min，终凝不大于30min）；②凝结硬化时体积微膨胀；③孔隙率大，耐水、抗渗、抗冻性差；④保温性与吸声性好；⑤色白可加彩色；⑥具有一定调温调湿性能（软化系数约0.2～0.3，不耐水）；⑦防火性好（二水石膏遇火脱水产生水蒸气阻火）。

建筑石膏主要用于室内抹灰及粉刷、建筑装饰制品、各类石膏板等，不宜在外墙使用。运输贮存要注意防潮，贮存期一般不宜超过3个月。

石灰是一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。以石灰石等碳酸钙含量高的原料，经900～1100℃煅烧而成。生石灰主要成分为$\mathrm{CaO}$。按其氧化镁含量（以5%为限）可分为钙质石灰（$\mathrm{MgO}\le 5\%$）和镁质石灰（$\mathrm{MgO}>5\%$）。

将主要成分为碳酸钙的天然岩石煅烧，排除二氧化碳后得生石灰。反应可表示为：

石灰中常含欠火石灰和过火石灰：欠火石灰碳酸钙未完全分解，黏结力不足；过火石灰结构密实、表面常包覆熔融物，熟化很慢。

生石灰CaO加水反应生成$\mathrm{Ca(OH)_2}$的过程称为熟化（消化）。特点：①速度快；②体积膨胀约1.5～2.0倍；③放出大量热（约64.9kJ/mol）。理论需水量约32.1%，实际加水更多。

过火石灰危害：若在石灰使用并硬化后再继续熟化，体积膨胀会引起局部鼓泡、隆起和开裂。为消除危害，石灰膏使用前应在化灰池中存放2周以上，使过火石灰充分熟化，这个过程称为“陈伏”。粉状生石灰磨细后使用可不“陈伏”。