3.2 建筑石膏（课件）- 《建筑材料》同步教学（重庆大学·2023）

3.2 建筑石膏 石膏胶凝材料及其制品是一种理想的高效节能材料，在建筑中已得到广泛应用。 石膏制品具有质量轻、抗火、隔音、绝热效果好等优点，同时生产工艺简单，资源丰富。它不仅是一种有悠久历史的胶凝材料，而且是一种有发展前途的新型建筑材料。 石膏板吊顶 石膏墙板 石膏砌块 3.2.1 石膏的生产与品种 建筑工程中使用最多的石膏是建筑石膏，其次是模型石膏，此外还有高强石膏、无水石膏和地板石膏。 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，是含两个结晶水的硫酸钙。生产石膏的主要工序是加热与磨细。由于加热温度和方式不同，可生产出不同性质的石膏。 1）建筑石膏 建筑石膏是将天然二水石膏等原料在107 ～170 ℃的温度下煅烧成熟石膏，再经磨细而成的白色粉状物，其主要成分为β 型半水石膏，其反应式为： 建筑石膏呈白色粉末状，密度为2.60～2.75ｇ／ｃｍ３。其硬化后具有很好的绝热吸声性能和较好的防火性能；其颜色洁白，可用于室内粉刷施工，如加入颜料可制成具有各种色彩的装饰制品，如多孔石膏制品和石膏板等。但建筑石膏不宜用于室外工程和65℃ 以上的高温工程。 2）模型石膏 模型石膏是煅烧二水石膏生成的熟石膏，其杂质含量少，比建筑石膏磨得更细。它比建筑石膏凝结快、强度高，主要用于制作模型、雕塑等。 3）高强石膏 当在压力为0.13ＭＰａ、温度为124℃的压蒸条件下蒸炼脱水，则生成α型半水石膏，即高强石膏，其反应式为： 这种石膏硬化后具有较高的密实度和强度。高强石膏适用于强度要求高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。掺入防水剂后，其制品可用于湿度较高的环境中，也可加入有机溶液中配成黏结剂使用。 4）无水石膏 将天然二水石膏加热至400～750 ℃时，石膏将完全失去水分，成为不溶性硬石膏，将其与适量激发剂混合磨细后即为无水石膏，其反应式为： 无水石膏适宜于室内使用，主要用来制作石膏板或其他制品，也可用作室内抹灰。 5）地板石膏 如果将天然二水石膏在800 ℃以上煅烧，使部分硫酸钙分解出氧化钙，磨细后的产品称为高温煅烧石膏，也称地板石膏。地板石膏硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性较好，因此主要用于室内地面装饰。 3.2.2 建筑石膏的水化和硬化 1）建筑石膏的水化 反应式： CaSO4 ·1/2H2O + 2/3H2O == CaSO4 ·2H2O 生成物溶解度小，晶体析出，水分蒸发，凝结，连生交错，强度增大，硬化。 （a）胶化 （b）结晶开始 （c ）结晶长大与交错 2）建筑石膏的硬化 随着水化反应的不断进行，自由水分被水化和蒸发而不断减少，加之生成的二水石膏微粒比半水石膏细，比表面积大，吸附更多的水，从而使石膏浆体很快失去塑性而凝结；又随着二水石膏微粒结晶长大，晶体颗粒逐渐互相搭接、交错、共生，从而产生强度，即硬化。实际上，上述水化和凝结硬化过程是相互交叉而连续进行的。 建筑石膏凝结硬化过程最显著的特点为： ①速度快。水化过程一般为7 ～12 ｍｉｎ，整个凝结硬化过程只需20～30ｍｉｎ。 ②体积微膨胀。建筑石膏凝结硬化过程产生约１％ 的体积膨胀，这是其他胶凝材料所不具有的特性。 3.2.3 石膏的技术标准 建筑石膏呈洁白粉末状，密度为2.6 ～2.75 ｇ／ｃｍ３，堆积密度为800 ～1100ｋｇ／ ｍ３。建筑石膏的技术要求主要有细度、凝结时间和强度。按2ｈ 强度的差别，分为3.0，2.0 和1.6 三个等级，根据国家标准《建筑石膏》（ＧＢ／ Ｔ 9776—2008），建筑石膏的物理力学性能见表3.1。 3.2.4 建筑石膏的特性与应用 1.凝结硬化快 石膏加水拌和后，在6～10 min便开始失去可塑性,终凝不超过30 min，一般加硼砂、亚硫酸盐纸浆废液等缓凝剂。 2.硬化后体积微膨胀 石膏浆体在凝结硬化时会产生微膨胀(0.5～1.0%)，这使石膏制品的表面光滑、细腻、形体饱满，所以适合制作建筑装饰制品 。 1）建筑石膏的特性 3.硬化后孔隙率大，重量轻但强度低 水化需水18.6%，石膏硬化后具有很大孔隙率（约50～60%)，因而强度低(7d为8～12 Mpa)，抗冻性、抗渗性及耐水性较差。但具有轻质、保温隔热、吸声、吸湿的特点。同样体积的石膏板与水泥板相比较，重量只有其四分之一。美国108层的摩天大楼由于大量采用了石膏建材，总重量只相当于我国20－30层的楼房。石膏建材由于自身轻、厚度小，同时大大降低了高层建筑的地基施工费用，缩短了工期，降低了造价，又