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造园材料
园林工程中，常需要将砂、石子等散粒状材料或者砖、石块等块状材料粘结为整体，具有粘结功能的材料统称为胶凝材料或胶结材料。
胶凝材料根据化学组成分分为:1,无机胶凝材料;2:有机胶凝材料;
无机胶凝材料根据硬化条件分为:1,气硬性胶凝材料;2:水硬性胶凝材料。
气硬性胶凝材料:只能在空气中凝结硬化、保持并发展其强度的无机胶凝材料,常用的有石灰、石膏、水玻璃等。
水硬性胶凝材料:既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并发展其强度的无机胶凝材料，称为水硬性胶凝材料，如各种水泥。
第六章 无机胶凝材料
第六章 无机胶凝材料
6.1 石灰
石灰是人类应用最早的矿物胶凝材料，以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料，分布广泛，生产工艺简单，成本低廉，可以方便的加工成生石灰粉、熟石灰和石灰膏等，也可与其他配料组成混合物，所以在园林工程中有着广泛的应用。
6.1.1 石灰的生产与品种
6.1.1.1 石灰的生产
石灰的主要成分是由碳酸钙组成的石灰石经过1000~1200℃煅烧，得到的以氧化钙为主、同时含有一定氧化镁的块状生石灰。
石灰石的主要成分是碳酸钙，经过煅烧后碳酸钙分解为固体状的氧化钙和二氧化碳气体。其反应式为：
生石灰外观为白色或灰色的块状。烧透的生石灰新块密度为800~1000kg/m 。
第六章 无机胶凝材料
6.1.1.2 石灰的品种
石灰按其含氧化镁的比例不同，成分可分为钙质石灰和镁质石灰。一般来说含氧化镁≤5%的称为钙质石灰；含氧化镁＞5%的称为镁质石灰。镁质石灰的熟化速度比钙质石灰慢，但是硬化后的强度相对较高。
6.1.2 石灰的熟化与硬化
6.1.2.1 石灰的熟化
生石灰（CaO）在工程上使用之前，通常需要先用水将其消解为熟石灰（Ca(OH)2），即氢氧化钙，这个过程称为石灰的“熟化”。 其反应式为：
生石灰经熟化后生成的氢氧化钙被称为熟石灰或消石灰。
用于调制抹灰砂浆时，需将生石灰熟化成石灰浆。即将生石灰在化灰池中加水熟化，通过网孔流入储灰池内，如图6-1所示。
石灰浆在储灰池中沉淀并除去上层水分后称为石灰膏，石灰膏密度为1300～1400kg／m 。1kg生石灰可熟化成1.5～3L石灰膏。
图6-1 工地上熟化石灰的储灰池
第六章 无机胶凝材料
第六章 无机胶凝材料
6.1.2.2 石灰的硬化
（1）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶，形成结晶网，使强度增加。
（2）碳化作用：石灰中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合形成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发。其反应式为：
6.1.3 石灰的特性
1. 熟石灰具有良好的可塑性
2. 生石灰吸湿性强，保水性好
3. 凝结硬化慢，强度低
4. 硬化时体积收缩大
5. 耐水性差
在购买或使用石灰时，可以从石灰的颜色、质量的轻重、硬度和断面状态等几个方面对其质量加以鉴别，见表6-1。
第六章 无机胶凝材料
6.1.4 石灰的技术指标
6.1.4.1 建筑生石灰
根据我国建材行业标准《建筑生石灰》（JC/T 479-2013）的规定，按生石灰中氧化镁的含量，将生石灰分为钙质生石灰和镁质生石灰两类，每类又分成各个等级，具体见表6-2。
标准对建筑生石灰的化学成分和主要的物理性质分别做了详细规定，其技术指标详见表6-3和表6-4。
第六章 无机胶凝材料
生石灰的识别标志由产品名称、加工情况和产品依据标准编号组成。生石灰块在代号后加Q，生石灰粉在代号后加QP。
示例：符合JC/T 479-2013的钙质生石灰粉90标记为：
CL 90-QP JC/T 479-2013
说明：CL——钙质石灰；90——（CaO+MgO）的百分比含量；QP——粉状；JC/T 479-2013——产品依据标准。
第六章 无机胶凝材料
第六章 无机胶凝材料
6.1.4.2 建筑消石灰
根据《建筑消石灰》（JC/T 481-2013）的规定，建筑消石灰是按扣除游离水和结合水后（CaO+MgO）的百分含量加以分类，见表6-5。
建筑消石灰的化学成分和主要物理性质应分别符合表6-6和表6-7的规定。
第六章 无机胶凝材料
消石灰的识别标志由产品名称和产品依据标准编号组成。
示例：符合JC/T 481-2013的钙质消石灰90 标记为：
HCL 90 JC/T 481-2013
说明：HCL——钙质消石灰；90——（CaO+MgO）含量；JC/T 481-2013——产品依据标准。
第六章 无机胶凝材料
第六章 无机胶凝材料
6.1.5 石灰在园林中的应用
6.1.5.1 制作石灰浆
石灰浆即石灰乳，是由消石灰粉或消石灰乳掺水调制而成。掺入少量佛青颜料，可使其呈纯白色；掺入107胶或少量水泥粒化高炉矿渣（或粉煤灰），可提高粉刷层的防水性；掺入各种色彩的耐碱材料，可获得良好的装饰效果。
优点：施工简单，造价低廉，能极大的改善建筑的外观效果；
缺点：在室外易被雨水打湿或冲刷，以致溃散，耐久性欠佳；
现在有各种仿瓷涂料，除了能达到石灰浆墙面的效果外，还具有漆膜坚硬、光亮，耐水、耐碱、耐磨、耐老化性能好，附着力强等优点，尤其在室外墙面使用时，是石灰浆良好的替代品。
6.1.5.2 配制三合土
将石灰与黏土按一定比例混合即配制成灰土，若再掺入一定量的砂或石渣即配制成了三合土。
加入石灰改善黏土的可塑性，易于将三合土所做垫层夯得更加密实，提高其强度和耐水性。利用三合土夯打成的坚实地面或土墙，寿命可达三四百年之久。
第六章 无机胶凝材料
6.1.5.3 配制砂浆
为了克服石灰砂浆收缩性大的缺点，配制时常要加入纸筋等纤维质材料。
6.1.5.4 制作碳化石灰板
碳化石灰板是在磨细生石灰中掺加玻璃纤维、植物纤维或轻质骨料（矿渣等）并加水，强制搅拌成型后，用二氧化碳进行人工碳化（12～24h）而成的一种轻质板材。为了减轻质量和提高碳化效果，多制成空心板或多孔板。
碳化石灰空心板或多孔板表观密度为700~800kg／m3（当孔洞率为34％～39％时），抗弯强度为3～5MPa，抗压强度为5～15MPa，热导率小于0.2W／(m·K)，能锯，能钉，所以常用作建筑物的非承重内隔墙、天花板、吸声板等。
6.1.5.5 生产碳酸盐制品
磨细生石灰（或消石灰）和砂（或粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉渣）等硅质材料加水拌和，经成型、蒸养或蒸压处理等工序而成的建筑材料，统称为硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块或板材等。
第六章 无机胶凝材料
6.2 石膏
石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料
6.2.1 石膏的生产与品种
6.2.1.1 石膏的制备
天然二水石膏矿石（CaSO4·2H2O，又称为石膏或软石膏）和天然无水石膏矿石（CaSO4 ，又称硬石膏），后者结晶紧密，质轻较硬，只能用于生产无水石膏水泥。生产石膏胶凝材料的原料主要是天然二水石膏矿石，纯净的石膏矿石呈无色透明或白色（见图6-2）
图6-2 天然石膏矿
根据《天然石膏》（GB/T 5483-2008）规定，石膏矿石按其矿物成分分为石膏、硬石膏、混合石膏三种类型：
（1）石膏：代号G，在形式上主要以二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）存在。
（2）硬石膏：代号A，在形式上主要以无水硫酸钙（CaSO4）存在的，且无水硫酸钙（CaSO4）的质量分数与二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）和无水硫酸钙（CaSO4）的质量分数之和的比不小于80%。
（3）混合石膏：代号M，在形式上主要以二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）和无水硫酸钙（CaSO4）存在的，且无水硫酸钙（CaSO4）的质量分数与二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）和无水硫酸钙（CaSO4）的质量分数之和的比小于80%。
依据三种类型石膏的不同品位分5个等级（见表6-8）。
第六章 无机胶凝材料
第六章 无机胶凝材料
6.2.1.2 石膏的品种
由于加热方式和温度的不同，同一原料，可生产出不同结构、性质和用途的石膏胶凝材料品种：
（1）将天然二水石膏在非密闭的窑炉中加热，当温度为65～70℃时，CaSO4·2H2O开始脱水，至107～170℃时生成半水石膏 。其反应式为：
所生成的以 为主要成分的产品即为β型半水石膏，也就是建筑石膏（又称熟石膏）。
（2）将天然二水石膏置于具有0.13 MPa、125℃过饱和蒸汽条件下蒸炼，或置于某些盐溶液中沸煮，则二水石膏脱水生成α型半水石膏。该石膏晶粒粗大，比表面积小，调制成一定稠度的浆体时，需水量少，硬化后强度高，故称高强石膏。
（3）当加热温度为170～200℃时，石膏脱水成为可溶性硬石膏，与水调和后仍能很快凝结硬化；当加热温度升高到200～250℃，石膏中残留很少的水，其凝结硬化就非常缓慢。但遇水后还能生成半水石膏，直至二水石膏。
（4）当加热温度高于400 ℃（通常为400～750℃）。石膏完全失去水分，成为不溶性硬石膏，失去凝结硬化能力，成为“死”烧石膏。但是如果掺入适量激发剂（如5％硫酸钠或硫酸氢钠与1％铁矾或铜矾的混合物，l％～5％石灰或石灰与少量半水石膏的混合物，l0%～15％碱性粒化高炉矿渣等）混合磨细，即可制成无水石膏水泥，硬化后强度可达5～30 MPa，可用于制造石膏板或其他制品，也可用于室内抹灰。
（5）当加热温度继续升高至800℃以上时，部分石膏分解出的氧化钙起催化作用，所得产品又重新具有凝结硬化性能，而且硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性较好。该产品称为高温煅烧石膏，也称为地板石膏，可用于制作地板材料。
第六章 无机胶凝材料
第六章 无机胶凝材料
6.2.2 建筑石膏的凝结与硬化
石膏的凝结硬化是一个连续的溶解、水化、胶化、结晶过程。
其反应式为：
半水石膏极易溶于水（溶解度8.5g／L），加水后，溶液很快就达到饱和状态而分解出溶解度低的二水石膏（溶解度2.05g／L）。二水石膏呈细颗粒胶质状态。由于二水石膏的析出，溶液中的半水石膏下降为非饱和状态，新的一批半水石膏又被溶解，达到饱和后分解出第二批二水石膏，如此循环进行，直到半水石膏全部溶解为止。同时二水石膏迅速结晶，结晶体彼此连结，使石膏具有了强度，随着干燥而排出内部的游离水分，结晶体之间的摩擦力及黏结力逐渐增大，石膏强度也随之增加，最后成为坚硬的固体。
第六章 无机胶凝材料
6.2.3 建筑石膏的等级与特性
6.2.3.1 等级标准
建筑石膏按强度、细度、凝结时问分为优等品、一等品、合格品三个等级，其技术要求，见表6-9。
第六章 无机胶凝材料
6.2.3.2 特性
1. 凝结硬化快
2. 硬化时体积微膨胀
3. 硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低
4. 防火性能好
5. 具有一定的调温、调湿功能
6. 耐水性、抗冻性和耐热性差
7. 加工性能好
第六章 无机胶凝材料
6.2.3.3 储存及保质期
建筑石膏在贮运过程中，应防止受潮及混入杂物。不同等级的建筑石膏，应分别贮运，不得混杂；一般贮存期为3个月，超过3个月，强度将降低30%左右。超过贮存期限的石膏应重新进行质量检测，以确定其等级。
6.2.4 建筑石膏的应用
由于建筑石膏耐水性和抗冻性较差，因此不宜在室外及潮湿环境中使用，常用于园林工程的室内装饰及构件制作。
6.2.4.1 用于室内抹灰及粉刷
其热容量大，吸湿性好，能够调节室内温湿度，给人以舒适感，而且经石膏抹灰后的墙面、顶棚还可直接涂刷涂料、粘贴壁纸，因而是一种较好的室内抹灰材料；石膏浆（可掺入部分石灰或外加剂）粉刷后的墙面光滑细腻，洁白美观。如用于墙面粉刷、满批石膏、嵌缝石膏、粘结石膏等常见的建筑石膏粉系列产品。
6.2.4.2 制作石膏制品及板材
建筑石膏可以方便地制成各种雕塑艺术制品、建筑饰面(见图6-3）及角线(见图6-4）等各种装饰件。
图6-3 石膏天花板装饰
图6-4 石膏角线
第六章 无机胶凝材料
在建筑石膏中加入不同的掺和料，可制成具有不同使用特性的建筑板材。常见的石膏板材有以下几种：
1. 纸面石膏板
主要用于内隔墙(见图6-5）、内墙贴面、天花板、吸声板等，但耐水性差，不宜用于潮湿环境中，在潮湿环境下使用容易生霉。
2. 纤维石膏板
3. 装饰石膏板
4. 空心条板和石膏砌块
图6-5 室内纸面石膏板隔墙
第六章 无机胶凝材料

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