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1、氣硬性膠凝材料 知識點1石灰、石膏、水玻璃的特性及應用.2以上三種氣硬性膠凝材料的凝結硬化原理。 要求掌握：1石灰、石膏的技術要求、特性、應用及保管。2水玻璃的特性及工程中的應用.了解：1膠凝材料的分類.2石灰、石膏、水玻璃的生產工藝及對性能的影響。在建筑工程中，把經過一系列的物理、化學作用后，由液體或膏狀體變?yōu)閳杂驳墓腆w，同時能將砂、石、磚、砌塊等散?；驂K狀材料膠結成具有一定機械強度的整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料品種繁多，按化學成分可分為有機膠凝材料和無機膠凝材料兩大類，其中無機膠凝材料按硬化條件又可分為水硬性膠凝材料和氣硬性膠凝材料兩類。所謂氣硬性膠凝材料，是指只能在空氣中硬化并保

2、持或繼續(xù)提高其強度的膠凝材料,如石灰、石膏、水玻璃等.氣硬性膠凝材料一般只適合用于地上或干燥環(huán)境，不宜用于潮濕環(huán)境，更不可用于水中。水硬性膠凝材料是指不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化并保持或繼續(xù)提高其強度的膠凝材料，如水泥。水硬性膠凝材料既適用于地上,也適用于地下或水中。3。1 石灰石灰是建筑工程中使用較早的礦物膠凝材料之一。由于其原料來源廣泛，生產工藝簡單，成本低廉，具有其特定的工程性能,所以至今仍廣泛應用于建筑工程中。3.1。1 石灰的生產1。原料生產石灰的原料有兩種：一是天然原料，以碳酸鈣為主要成分的礦物、巖石（如石灰?guī)r、白云巖）或貝殼等;一是化工副產品,如電石渣（是碳化鈣制取

3、乙炔時產生的，其主要成分是氫氧化鈣）。而主要原料是天然的石灰?guī)r。2。生產過程將主要成分為碳酸鈣和碳酸鎂的巖石經高溫鍛燒(加熱至900以上),逸出CO2氣體，得到的白色或灰白色的塊狀材料即為生石灰，其主要化學成分為氧化鈣和氧化鎂.CaCO3 CaO + CO2在上述反應過程中，CaCO3、CaO、CO2的質量比為1005644，即質量減少44,而在正常煅燒過程中，體積只減少約15，所以生石灰具有多孔結構。石灰的生產過程中，對質量有影響的因素有：煅燒的溫度和時間、石灰?guī)r中碳酸鎂的含量及黏土雜質含量。碳酸鈣在900時開始分解，但速度較慢。所以，煅燒溫度宜控制在10001100左右。溫度較低、煅燒時間

4、不足、石灰?guī)r原料尺寸過大、裝料過多等因素，會產生欠火石灰。欠火石灰中CaCO3尚未完全分解，未分解的CaCO3，沒有活性，從而降低了石灰的有效成分含量；溫度過高或煅燒時間過長時，則會產生過火石灰。因為隨煅燒溫度的提高和時間的延長,已分解的CaO體積收縮，毛體積密度增大,質地致密，熟化速度慢。若原料中含有較多的SiO2和Al2O3等黏土雜質,則會在表面形成熔融的玻璃物質，從而使石灰與水反應的速度變得更慢(需數(shù)天或數(shù)月）。過火石灰如用于工程上，其細小顆粒會在已經硬化的漿體中吸收水分，發(fā)生水化反應而體積膨脹,引起局部鼓泡或脫落，影響工程質量。在石灰的原料中,除主要成分碳酸鈣外，常含有碳酸鎂。MgCO

5、3 MgO + CO2煅燒過程中碳酸鎂分解出氧化鎂，存在于石灰中.根據(jù)石灰中氧化鎂含量多少,將石灰分為鈣質石灰、鎂質石灰。鎂質石灰熟化較慢,但硬化后強度稍高.用于建筑工程中的多為鈣質石灰。3.1.2 石灰的熟化1.熟化過程塊狀生石灰在使用前都要加水消解，這一過程稱為“消解”或“熟化，也可稱之為“淋灰，經消解后的石灰稱為“消石灰”或“熟石灰”，其化學反應式為CaO + H2O Ca(OH)2 + 64.88J生石灰在熟化過程有二個顯著的特點：一是體積膨脹大（約12.5倍）；二是放熱量大，放熱速度快。煅燒良好、氧化鈣含量高、雜質含量小的生石灰，其熟化速度快,放熱量和體積增大也多。此外，熟化速度還取

6、決于及熟化池中的溫度，溫度高，熟化速度快。2.熟化方法（1）經過篩與陳伏后制成石灰膏石灰中不可避免含有未分解的碳酸鈣及過火的石灰顆粒。為消除這類雜質的危害,石灰膏在使用前應進行過篩和陳伏。即在化灰池或熟化機中加水,拌制成石灰漿，熟化的氫氧化鈣經篩網過濾（除渣)流入儲灰池,在儲灰池中沉淀陳伏成膏狀材料,即石灰膏。為保證石灰充分熟化，必須在儲灰池中儲存半個月后再使用，這一過程稱為陳伏.陳伏期間,石灰膏表面應保留一層水,或用其它材料覆蓋，避免石灰膏與空氣接觸而導致碳化。一般情況下，1kg的生石灰約可化成1。53L的石灰膏。石灰膏可用來拌制砌筑砂漿、抹面砂漿,也可以摻入較多的水制成石灰乳液用于粉刷。（

7、2）制成消石灰粉將生石灰淋以適當?shù)乃?消解成氫氧化鈣，再經磨細、篩分而得干粉,稱為消石灰粉或熟石灰粉。消石灰粉也需放置一段時間，待進一步熟化后使用。由于其熟化未必充分，不宜用于拌制砂漿、灰漿.消石灰粉常用于拌制石灰土、三合土。3。1.3 石灰的硬化石灰漿在空氣中的硬化是物理變化過程干燥結晶，和化學反應過程碳化硬化兩個同時進行的過程.1。干燥結晶過程石灰膏中的游離水分一部分蒸發(fā)掉，一部分被砌體吸收。氫氧化鈣從過飽和溶液中結晶析出，晶相顆粒逐漸靠攏結合成固體,強度隨之提高。2.碳化硬化過程氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應生成不溶于水的、強度和硬度較高的碳酸鈣，析出的水分逐漸蒸發(fā),其反應式為Ca（OH

8、)2 + CO2 + nH2O CaCO3 + (n+1)H2O這個反應實際是二氧化碳與水結合形成碳酸，再與氫氧化鈣作用生成碳酸鈣。如果沒有水，這個反應就不能進行。碳化過程是由表及里,但表層生成的碳酸鈣結晶阻礙了二氧化碳的深入，也影響了內部水分的蒸發(fā)，所以碳化過程長時間只限于表面。氫氧化鈣的結晶作用則主要發(fā)生在內部。石灰硬化過程的二個主要特點是：一是硬化速度慢;二是體積收縮大。從以上的石灰硬化過程可以看出，石灰的硬化只能在空氣中進行,也只能在空氣中才能繼續(xù)發(fā)展提高其強度，所以石灰只能用于干燥環(huán)境的地面上建筑物、構筑物，而不能用于水中或潮濕環(huán)境中。3。1。4 石灰的分類1.根據(jù)成品加工方法不同分

9、塊狀生石灰：原料經煅燒而得到的塊狀白色原成品(主要成分CaO)。生石灰粉:以塊狀生石灰為原料，經研磨制得的生石灰粉（主要成分CaO)。消石灰粉:以生石灰為原料，經水化和加工制得的消石灰粉主要成分Ca（OH）2。2.按化學成分(MgO含量）分根據(jù)石灰中MgO含量，可分為鈣質石灰與鎂質石灰,見表3.1.表3。1 MgO含量鈣 質鎂 質鈣 質鎂 質生石灰5%5消石灰粉4%424%生石灰粉白云石消石灰粉24%303.按熟化速度分熟化速度是指石灰從加水起到達到最高溫度所經的時間?？焓焓?熟化速度在10min以內。中熟石灰:熟化速度在1030min。慢熟石灰：熟化速度在30min以上。熟化速度不同,所采

10、用的熟化方法也不同,如快熟石灰應先在池中注好水，然后慢慢加入生石灰，以免池中溫度過高，既影響熟化石灰的質量，也易對施工人員造成傷害.而慢熟石灰則應先加生石灰，再慢慢向池中注水，以保持池中有較高的溫度，從而保證石灰的熟化速度.3。1。5 石灰的技術性能及標準建筑生石灰根據(jù)有效氧化鈣和有效氧化鎂的含量、二氧化碳含量、未消化殘渣含量以及產漿量劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。各等級的技術要求見表3.2。表3.2 建筑生石灰的技術指標(JC/T4791992）項 目鈣質生石灰粉鎂質生石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量 /，908580858075未消化殘渣含量（5mm圓孔篩余)

11、/，5101551015CO2含量 /%，5796810產漿量 /L/,2。82.32.02.82.32.0建筑生石灰粉根據(jù)有效氧化鈣和有效氧化鎂含量、二氧化碳含量及細度劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。各等級的技術要求見表3。3。表3。3 建筑生石灰粉的技術指標(JC/T4801992）項 目鈣質生石灰粉鎂質生石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量 /%，858075807570CO2含量 /%,791181012細 度0。9mm篩篩余 /%，0。20.51。50。20.51.50。125mm篩篩余 /%，7.012.018.07。012.018。0建筑消石灰粉根據(jù)有效氧化

12、鈣和有效氧化鎂含量、游離水量、體積安定性及細度劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。各等級的技術要求見表3。4。表3。4 建筑消石灰粉的技術指標(JC/T 481-1992）項目鈣質生石灰粉鎂質生石灰粉白云石消石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量 /，706560656055656055游離水（）0。42體積安定性合格-合格合格細度0。9mm篩篩余/%，000.5000.5000。50.125mm篩篩余/，3101531015310153.1。6 石灰的性能石灰與其他膠凝材料相比具有以下特性：1.保水性、可塑性好生石灰熟化為石灰漿時,能自動形成顆粒極細的呈膠體

13、分散狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附一層厚的水膜，因而保水性能好，且水膜層也大大降低了顆粒間的摩擦力。因此，用石灰膏制成的石灰砂漿具有良好的保水性和可塑性.在水泥砂漿中摻入石灰膏,可使砂漿的保水性和可塑性顯著提高.2。硬化慢、強度低石灰漿體硬化過程的特點之一就是硬化速度慢.原因是空氣中的二氧化碳濃度低，且碳化是由表及里，在表面形成較致密的殼,使外部的二氧化碳較難進入其內部，同時內部的水分也不易蒸發(fā)，所以硬化緩慢，硬化后的強度也不高，如13石灰砂漿28天的抗壓強度通常只有0.20.5MPa。3。體積收縮大體積收縮大是石灰在硬化過程中的另一特點，一方面是由于蒸發(fā)大量的游離水而引起顯著的收縮；另一方面碳化也

14、會產生收縮。所以石灰除調成石灰乳液作薄層涂刷外，不宜單獨使用，常摻入砂，紙筋等以減少收縮、限制裂縫的擴展.4.耐水性差石灰漿體在硬化過程中的較長時間內，主要成分仍是氫氧化鈣（表層是碳酸鈣），由于氫氧化鈣易溶于水，所以石灰的耐水性較差。硬化中的石灰若長期受到水的作用，會導致強度降低，甚至會潰散.5.吸濕性強生石灰極易吸收空氣中的水分熟化成熟石灰粉,所以生石灰長期存放應在密閉條件下，并應防潮、防水。3.1。7 石灰的應用1。拌制灰漿、砂漿如麻刀灰、紙筋灰,石灰砂漿、水泥石灰混合砂漿等，用于砌筑工程、抹面工程。2.拌制灰土、三合土利用石灰與粘性土可拌制成灰土；利用石灰、粘土與砂石或碎磚、爐渣等填料可拌制成三合土或碎磚三合土；利用石灰與粉煤灰、粘性土可拌制成粉煤灰石灰土；利用石灰與粉煤灰、砂、碎石可拌制成粉煤灰碎石土等等，大量應用于建筑物基礎、地面、道路等的墊層,地基的換土處理等。為方便石灰與粘土等的拌合，宜用磨細的生石灰或消石灰粉,磨細的生石灰還可使灰土和三合土有較高的緊密度，較高的強度和耐水性。3.建筑生石灰粉將生石灰磨成細粉，即建筑生石灰粉.建筑生石灰粉加入適量的水拌成的石灰漿可以直接使用，主要是因為粉狀石灰熟化速度較快，熟化放出的熱促使硬化進一步加快。硬化后的強度要