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建筑上常用的氣硬性膠凝材料有石膏、石灰、水玻璃和菱苦土等品種。

(一)建筑石膏

建筑石膏的主要化學(xué)成分為半水石膏[CaS04·H20]。

建筑石膏具有質(zhì)地細(xì)膩，色彩潔白，硬化快速，容易加工等特點，在建筑材料領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。例如，在生產(chǎn)普通硅酸鹽類水泥時通常摻入3%～5%的石膏來調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間;在生產(chǎn)膨脹水泥時石膏通常作為不可缺少的膨脹組分。石膏質(zhì)量輕，加工性能好，耐火，保溫隔熱、隔聲性能好，原材料資源豐富，可大量用做建筑物的裝飾、裝修材料，例如建筑石膏與水拌制的漿體可用做建筑物內(nèi)墻的抹面材料，以建筑石膏為原材料，配合纖維材料、細(xì)骨料等制作的紙面石膏板、建筑飾面板、保溫、隔聲板和各種砌塊等被大量用于建筑領(lǐng)域。此外，石膏還被用做日常生活和裝飾品的原材料，例如石膏塑制工藝品，制作牙科、陶瓷和機械模型等。

1.建筑石膏的生產(chǎn)

生產(chǎn)建筑石膏的原料有天然石膏和化工石膏兩大類。

天然石膏包括二水石膏(也叫生石膏，分子式為CaSO4·2H20)、無水石膏(也叫硬石膏，分子式為CaSO4)和石膏礦石，石膏礦石是一種細(xì)分散的機械混合物，含有較多的雜質(zhì)成分，CaSO4·2H20的含量為30%～60%。

表2-2-5 木材各方向的強度對比表

化工石膏品種 CaSO4·2H20含量范圍(%)

磷石膏 64 ～ 96

氟石膏 88 ～ 95

鹽石膏 80 ～ 99

乳石膏 77 ～ 80

黃石膏 67 ～ 84

化工石膏是以硫酸鈣為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)品。目前我國化工石膏的主要品種有磷石膏、氟石膏、鹽石膏、乳石膏和黃石膏等。各品種化工石膏中CaSO4·2H20的含量范圍如表2-2-5所示。這些化工石膏經(jīng)適當(dāng)處理后可代替天然石膏作為生產(chǎn)建筑石膏的原材料。

生產(chǎn)石膏的主要工序是加熱與磨細(xì)。由于加熱方式和溫度的不同，可生產(chǎn)不同性質(zhì)的石膏品種，統(tǒng)稱熟石膏。建筑上作為膠凝材料使用的半水石膏是二水石膏在常壓、107～170℃的溫度下脫水得到的β型半水石膏，其脫水反應(yīng)式如式2-2-26所示。將脫水得到的β型半水石膏磨細(xì)成白色粉末狀，叫做建筑石膏。

CaSO4·2H20 CaS04·H20+ H20 (2-2-26)

可見，建筑石膏的生產(chǎn)是對二水石膏加熱使之脫水，生成半水石膏的過程，而建筑石膏的應(yīng)用是將半水石膏加水拌合成膏狀，在未硬化之前做成所需的形狀，然后利用半水石膏與水的反應(yīng)又生成二水石膏同時硬化并產(chǎn)生強度的過程。

2.建筑石膏的特性

(1)凝結(jié)硬化快。初凝不小于6min，終凝不大于30min，一周左右完全硬化。所謂初凝時間是指自石膏與水拌合起，至漿體開始失去流動性的時間;終凝時間指自石膏加水拌合時起，至漿體完全失去流動性，并開始產(chǎn)生強度的時間。由于建筑石膏的凝結(jié)時間很短，在實際工程中通常要摻緩凝劑，以保證施工時間的需要。

(2)硬化后體積稍有膨脹，膨脹量約為0.05%～0.15%。這一特性對建筑石膏作板材制品或抹面等十分有利。因為如果膠凝材料硬化后體積收縮，表面將產(chǎn)生裂紋;而建筑石膏的微量膨脹特性使得硬化后石膏制品表面能保持不開裂。

(3)硬化后的石膏具有多孔性，表觀密度小、導(dǎo)熱性較小，強度較低。建筑石膏水化反應(yīng)理論上需水僅為18.6%，但在攪拌時為保證半水石膏充分溶解以及漿體具有流動性，通常需加50%～70%的水。多余的水分蒸發(fā)后在石膏硬化體內(nèi)將留下大量的孔隙，所以硬化后的石膏孔隙率高達(dá)50%～60%。由于多孔性，建筑石膏的保溫隔熱性能好，但強度較低。

(4)吸濕性強，耐水性、抗凍性差。建筑石膏水化后生成二水石膏結(jié)晶體，具有溶解性，因此，遇水將嚴(yán)重削弱晶體粒子之間的結(jié)合力。吸水受凍后，將因孔隙中水分結(jié)冰而崩裂。

(5)石膏硬化體的防火性能好。由于建筑石膏硬化后的主要成分是CaSO4·2H20，遇火將放出H20，在制品表面形成水蒸氣幕，可防止火的蔓延。

(6)裝飾性好，可加工性好。石膏制品表面平整、色彩潔白。并可進行鋸、刨、釘、雕刻等加工，具有良好的裝飾性能。

3.建筑石膏的應(yīng)用

(1)粉刷石膏。粉刷石膏是由建筑石膏或建筑石膏與不溶性硬石膏二者混合后再摻入外加劑、細(xì)骨料等制成的氣硬性膠凝材料。用于建筑物內(nèi)墻表面的粉刷。粉刷石膏的主要用途有三種：面層粉刷石膏;底層粉刷石膏;保溫層粉刷石膏。粉刷石膏的初凝時間不小于1h，終凝時間不大于8h。

(2)建筑石膏制品。建筑石膏制品分為紙面石膏板、石膏空心條板和石膏砌塊。

1)紙面石膏板。以建筑石膏為主要原料，加入適量的輕集料、纖維增強材料及外加劑等，與水一起拌制成石膏料漿，作為心材，根據(jù)需要覆蓋不同性質(zhì)的面層紙，經(jīng)壓制成型、干燥、養(yǎng)護等工序制作而成的板材。根據(jù)用途分為普通紙面石膏板、耐水紙面石膏板和耐火紙面石膏板三種。其中普通紙面石膏板主要用于室內(nèi)吊頂、內(nèi)隔墻;耐水紙面石膏板用于廚房、衛(wèi)生間等潮濕場合;耐火紙面石膏板用于耐火性能要求較高的室內(nèi)隔墻、吊頂裝飾用板等。

2)石膏空心條板。以建筑石膏為基材，摻入無機輕集料、無機纖維增強材料壓制而成的板材，主要用做建筑物內(nèi)墻材料，其尺寸規(guī)格為長度(2400～3000mm)、寬度600mm、厚度為60mm。

3)石膏砌塊。以建筑石膏為主要原料，經(jīng)加水?dāng)嚢?、澆注成型和干燥制成的輕質(zhì)建筑石膏制品。生產(chǎn)中允許加入纖維增強材料或輕集料，也可加入發(fā)泡劑。石膏砌塊適用于砌筑室內(nèi)的非承重內(nèi)墻。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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