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1、第二章第二章 无机气硬性胶凝材料无机气硬性胶凝材料 有机胶凝材料有机胶凝材料胶凝材料胶凝材料 气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 无机胶凝材料无机胶凝材料 水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料v气硬性无机胶凝材料气硬性无机胶凝材料:只能在空气中硬化、只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料保持或继续发展强度的无机胶凝材料（石灰、石膏、菱苦土和水玻璃石灰、石膏、菱苦土和水玻璃）v水硬性无机胶凝材料：水硬性无机胶凝材料：不仅能在空气中，不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料。发展强度的无机胶凝材料。（水泥）第一节第一节 石石 灰灰 以
2、天然碳酸岩类岩石（石灰石、白云石等，主要成分为碳酸钙）经高温煅烧，生成的以CaOCaO为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：生石灰（堆积密度为8001000 kg/m3)一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。29003COCaOCaCOC 生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大、窑中温度不均匀、煅烧温度低或煅烧时寸过大、窑中温度不均匀、煅烧温度低或煅烧时间短等原因，生石灰中残留有未烧透的的石灰石间短等原因，生石灰中残留有未烧透的的石灰石内核，这种石灰称为内核，这种石灰称为“欠火石灰欠火石灰”。危害：危害：欠火石灰只是欠火石灰只是降
3、低了石灰的利用率降低了石灰的利用率，不会，不会带来危害。带来危害。第二种情况是由于烧制的温度过高或时间第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得晶粒粗大，且石灰表面出现裂缝或过长，使得晶粒粗大，且石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为这种石灰称为“过火石灰过火石灰”。危害：危害：过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，玻璃釉状物包覆，熟化很慢熟化很慢。当石灰已经硬化。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨胀，后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨胀，引起隆起鼓包
4、和开裂。引起隆起鼓包和开裂。二、石灰的熟化二、石灰的熟化 工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为消（熟）石灰使之消解为消（熟）石灰氢氧化钙，这个氢氧化钙，这个过程称为石灰的过程称为石灰的“消化消化”，又称，又称“熟化熟化”：molKJOHCaOHCaO/85.64)(22 生石灰的熟化反应为放热反应，熟化生石灰的熟化反应为放热反应，熟化时时体积增大体积增大12.5倍倍。煅烧良好的。煅烧良好的CaO与水与水接触时接触时几秒钟几秒钟内即反应完毕。内即反应完毕。陈伏：陈伏：为了消除为了消除过火石灰过火石灰的危害，生石灰的危害，生石灰 熟化形成的石灰浆应在储
5、灰坑中放置熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以两周以 上上，这一过程称为石灰的，这一过程称为石灰的“陈伏陈伏”。“陈伏陈伏”期期 间，石灰浆表面应间，石灰浆表面应保有一层水分保有一层水分，与空气隔，与空气隔 绝，以免碳化。绝，以免碳化。三、石灰的硬化三、石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，它包含石灰浆体在空气中逐渐硬化，它包含干燥、干燥、结晶和碳化结晶和碳化三个同时交错进行的过程。三个同时交错进行的过程。（）（）干燥作用：干燥作用：石灰浆体中多余水分蒸发或被砌石灰浆体中多余水分蒸发或被砌体吸收而使石灰粒子紧密，获得一定的强度。体吸收而使石灰粒子紧密，获得一定的强度。（2 2）结晶作用：结晶
6、作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。和溶液中结晶。（3 3）碳化作用碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。用不能在没有水分的全干状态下进行。OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(碳化 四、建筑石灰的技术指标四、建筑石灰的技术指标 建筑石灰的技术指标有建筑
7、石灰的技术指标有细度、细度、CaO+MgOCaO+MgO含量、含量、COCO2 2含含量和体积安定性量和体积安定性等。并按技术指标分为等。并按技术指标分为优等品、一等优等品、一等品和合格品品和合格品三个等级。具体技术要求见：三个等级。具体技术要求见：土木工程材料土木工程材料 JC/T479-1992 JC/T479-1992 建筑生石灰建筑生石灰(P54(P54 表表4 41 1）JC/T480-1992 JC/T480-1992 建筑生石灰粉建筑生石灰粉(P54(P54 表表4 42 2）JC/T481-1992 JC/T481-1992 建筑消石灰粉建筑消石灰粉(P54(P54 表表4 4
8、3 3）钙质生石灰钙质生石灰 MgO5%MgO5%钙质消石灰粉钙质消石灰粉 MgO4%MgO4%镁质生石灰镁质生石灰 MgOMgO5%5%镁质消石灰粉镁质消石灰粉 MgOMgO4%4%五、石灰的技术性质五、石灰的技术性质（1 1）保水性、可塑性好）保水性、可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为极细（直径约为1m1m）的呈胶体分散状态的氢）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好的保水性和可塑性。在水泥砂浆中是具有良好
9、的保水性和可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。（2 2）凝结硬化慢、强度低）凝结硬化慢、强度低 从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成碳化后，形成紧密外壳紧密外壳，不利于碳化作用的深，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬硬化缓慢化缓慢的材料。的材料。同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更化后
10、的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1 1：3 3）2828天强度仅为天强度仅为0.2-0.5MPa0.2-0.5MPa。所以，。所以，石灰不宜在潮石灰不宜在潮湿的环境下使用，也不宜用于重要建筑物基础湿的环境下使用，也不宜用于重要建筑物基础。（3 3）硬化时体积收缩大）硬化时体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩收缩而产生开裂开裂。因此，除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用不宜单独使用。常在其中掺入砂、麻刀、纸筋等以减少收缩和节约石灰。（4 4）耐水性差，不易贮存）耐水性差，不易贮存 块状类石灰放置太久，
11、会吸收空气中的水分块状类石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要石灰，不但要防止受潮防止受潮，而且，而且不宜贮存过久不宜贮存过久。最。最好运到后即熟化成石灰浆，好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时由于生石灰受潮熟化时放出大量的热放出大量的热，而且，而且体积膨胀体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要，所以，储存和运输生石灰时，还要注注意安全意安全。六、六、石灰的应用石灰的应用v（
12、1 1）石灰乳和石灰砂浆石灰乳和石灰砂浆 将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料廉价的涂料，主要用，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。村也用于外墙。石灰乳可加入各种石灰乳可加入各种耐碱颜料耐碱颜料可使色彩丰富。调可使色彩丰富。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐耐水性水性，调入氯化钙或明矾，可，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化减少涂层粉化现象。现象。石灰砂浆是将石灰砂
13、浆是将石灰膏、砂加水石灰膏、砂加水拌制而成，按其拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。（2 2）石灰土（灰土）和三合土）石灰土（灰土）和三合土 石灰与粘土或硅铝质工业废料石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或石灰混合使用，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，加适量的与工业废料的混合料，加适量的水水充分拌合后，经碾压或夯实，充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙水化硅酸钙
14、或水化铝酸钙，适，适于在潮湿环境中使用。于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。石）等。（3 3）灰砂砖和硅酸盐制品）灰砂砖和硅酸盐制品 石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌均匀，加水搅拌,经压振或压制，形成硅经压振或压制，形成硅酸盐制品。酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用为使其获早期强度，往往采用高温高高温高压养护或蒸压压养护或蒸压，使石灰与硅铝质
15、材料反应，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。制品等。例例1 1 某宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数某宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂网状裂纹纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。试分析上述现象产生的原因。答：答：石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂网状裂纹纹，引发的原因很多，但最
16、主要的原因在于石灰，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收体积收缩缩的结果。的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火过火石灰石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。现上述现象。例例2 2 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？的基层等潮湿部位？解：石灰土或三合土是由石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土消石灰粉和粘土等按比例等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化夯
