工程中將能夠把散粒材料或塊狀材料粘結(jié)成一個(gè)整體的材

1、 工程中將能夠把散粒材料或塊狀材料粘結(jié)成一個(gè)整體的工程中將能夠把散粒材料或塊狀材料粘結(jié)成一個(gè)整體的材料稱為材料稱為膠凝材料膠凝材料。 按按化學(xué)成分化學(xué)成分，可分為，可分為有機(jī)膠凝材料有機(jī)膠凝材料和和無機(jī)膠凝材料無機(jī)膠凝材料。有。有機(jī)膠凝材料常用的有各種瀝青、樹脂、橡膠等。無機(jī)膠凝材機(jī)膠凝材料常用的有各種瀝青、樹脂、橡膠等。無機(jī)膠凝材料按料按硬化條件硬化條件分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。 氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)硬化，也只能在空氣氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)硬化，也只能在空氣中保持和發(fā)展其強(qiáng)度，即氣硬性膠凝材料的耐水性差，不宜中保持和發(fā)展其強(qiáng)度，

2、即氣硬性膠凝材料的耐水性差，不宜用于潮濕環(huán)境；用于潮濕環(huán)境； 水硬性膠凝材料則既能在空氣中硬化，又能在水中更好水硬性膠凝材料則既能在空氣中硬化，又能在水中更好地硬化，并保持和發(fā)展其強(qiáng)度，即水硬性膠凝材料的耐水性地硬化，并保持和發(fā)展其強(qiáng)度，即水硬性膠凝材料的耐水性好，可用于潮濕環(huán)境或水中。好，可用于潮濕環(huán)境或水中。 常用的氣硬性膠凝材料有石膏、石灰、水玻璃、菱苦土常用的氣硬性膠凝材料有石膏、石灰、水玻璃、菱苦土等，常用的水硬性膠凝材料有各種水泥。等，常用的水硬性膠凝材料有各種水泥。第第2章章 氣硬性無機(jī)膠凝材料氣硬性無機(jī)膠凝材料 正常溫度下煅燒得到的石灰具有多孔結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部孔隙正常溫度下煅燒得到

3、的石灰具有多孔結(jié)構(gòu)，即內(nèi)部孔隙率大、晶粒細(xì)小、體積密度小，與水作用速度快。生產(chǎn)時(shí)，率大、晶粒細(xì)小、體積密度小，與水作用速度快。生產(chǎn)時(shí)，由于火候或溫度控制不均，常會(huì)含有欠火石灰或過火石灰。由于火候或溫度控制不均，常會(huì)含有欠火石灰或過火石灰。 石灰石灰(lime)是一種古老的建筑材料。由于其原料來源廣是一種古老的建筑材料。由于其原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，所以至今仍被廣泛用于建筑泛，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，所以至今仍被廣泛用于建筑工程中。工程中。一、石灰的煅燒一、石灰的煅燒 生產(chǎn)石灰所用的原料主要是含碳酸鈣為主的天然巖石，生產(chǎn)石灰所用的原料主要是含碳酸鈣為主的天然巖石，常用的是石灰石、白

4、云石質(zhì)石灰石。常用的是石灰石、白云石質(zhì)石灰石。 石灰的煅燒一般在立窯中進(jìn)行。將石灰石礦石在高溫下石灰的煅燒一般在立窯中進(jìn)行。將石灰石礦石在高溫下煅燒，即得生石灰，其主要成分為氧化鈣。煅燒，即得生石灰，其主要成分為氧化鈣。211009003COCaOCaCO2.1 石灰石灰 欠火石灰欠火石灰只是降低了石灰的利用率，不會(huì)帶來危害。只是降低了石灰的利用率，不會(huì)帶來危害。過火過火石灰石灰是由于煅燒溫度過高，導(dǎo)致內(nèi)部孔隙率小，而且過火石灰是由于煅燒溫度過高，導(dǎo)致內(nèi)部孔隙率小，而且過火石灰顆粒表面部分被玻璃狀物質(zhì)顆粒表面部分被玻璃狀物質(zhì)( (即釉狀物即釉狀物) )所包覆，因此過火石灰所包覆，因此過火石灰與

5、水的作用慢與水的作用慢( (需數(shù)十天至數(shù)年需數(shù)十天至數(shù)年) )，這對(duì)使用非常不利。，這對(duì)使用非常不利。欠火石灰欠火石灰多孔多孔CaOCaOCaCOCaCO3 3過火石灰過火石灰致密致密CaOCaO釉狀物釉狀物二、石灰的熟化與硬化二、石灰的熟化與硬化 ( (一一) )石灰的熟化石灰的熟化 石灰的石灰的熟化，又稱消解，是生石灰熟化，又稱消解，是生石灰( (氧化鈣氧化鈣) )與水作用生與水作用生成熟石灰成熟石灰( (氫氧化鈣氫氧化鈣) )的過程的過程，即，即64kJCa(OH)OHCaO22 伴隨著熟化過程，放出大量的熱，并且體積迅速增加伴隨著熟化過程，放出大量的熱，并且體積迅速增加12.5倍。根據(jù)

6、熟化時(shí)加水量的不同，石灰的熟化方式分為以倍。根據(jù)熟化時(shí)加水量的不同，石灰的熟化方式分為以下兩種：下兩種： (1) 石灰膏石灰膏 在化灰池中加入大量的水在化灰池中加入大量的水( (生石灰的生石灰的34倍倍) )熟熟化成石灰乳，然后經(jīng)化成石灰乳，然后經(jīng)篩網(wǎng)篩網(wǎng)( (33mm) )流入流入儲(chǔ)灰池，經(jīng)沉淀除去儲(chǔ)灰池，經(jīng)沉淀除去多余的水分得到的膏狀物即為石灰膏。石灰膏含水約多余的水分得到的膏狀物即為石灰膏。石灰膏含水約50%，體積密度為體積密度為13001400kg/m3。1kg生石灰可熟化成生石灰可熟化成2.13.0L的的石灰膏。石灰膏。 (2) 消石灰粉消石灰粉 每半米高的生石灰塊，淋適量的每半米高

7、的生石灰塊，淋適量的水水( (生石灰生石灰量的量的60%80%) )，直至數(shù)層，經(jīng)熟化得到的粉狀，直至數(shù)層，經(jīng)熟化得到的粉狀物稱為消石物稱為消石灰粉。加水量以消石灰粉略濕，但不成團(tuán)為宜?；曳?。加水量以消石灰粉略濕，但不成團(tuán)為宜。 為避免過火石灰在使用后，因吸收空氣中的水蒸氣而逐步為避免過火石灰在使用后，因吸收空氣中的水蒸氣而逐步熟化膨脹，使已硬化的漿體產(chǎn)生隆起、開裂等破壞，在使用熟化膨脹，使已硬化的漿體產(chǎn)生隆起、開裂等破壞，在使用前必須使其熟化或?qū)⑵淙コ?。前必須使其熟化或?qū)⑵淙コ?抹面用石灰膏需在儲(chǔ)灰池中存放抹面用石灰膏需在儲(chǔ)灰池中存放15d以上以上( (生石灰粉需熟化生石灰粉需熟化3d)

8、)，即進(jìn)行，即進(jìn)行陳伏陳伏，以使較小的過火石灰塊充分熟化。陳伏時(shí)，以使較小的過火石灰塊充分熟化。陳伏時(shí)為防止石灰碳化，石灰膏表面須保存有一層水，消石灰粉也須為防止石灰碳化，石灰膏表面須保存有一層水，消石灰粉也須采取相應(yīng)的措施。采取相應(yīng)的措施。(二二) 石灰的硬化石灰的硬化 石灰漿體的硬化包括干燥硬化和碳化硬化。石灰漿體的硬化包括干燥硬化和碳化硬化。 (1) 干燥硬化干燥硬化 干燥過程中，石灰漿體中的毛細(xì)孔隙失水，產(chǎn)生毛細(xì)管干燥過程中，石灰漿體中的毛細(xì)孔隙失水，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，使氫氧化鈣顆粒間的接觸緊密。同時(shí)干燥過程中氫氧壓力，使氫氧化鈣顆粒間的接觸緊密。同時(shí)干燥過程中氫氧化鈣也會(huì)在過飽和溶液中

9、結(jié)晶，但結(jié)晶數(shù)量很少，產(chǎn)生的強(qiáng)化鈣也會(huì)在過飽和溶液中結(jié)晶，但結(jié)晶數(shù)量很少，產(chǎn)生的強(qiáng)度很低。若再遇水，因毛細(xì)管壓力消失，氫氧化鈣顆粒間緊度很低。若再遇水，因毛細(xì)管壓力消失，氫氧化鈣顆粒間緊密程度降低，且氫氧化鈣微溶于水，強(qiáng)度喪失。密程度降低，且氫氧化鈣微溶于水，強(qiáng)度喪失。 (2) 碳化硬化碳化硬化 氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣晶體稱為氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣晶體稱為碳化碳化。其反應(yīng)如下：。其反應(yīng)如下：OHCaCO OH COCa(OH)23222 生成的碳酸鈣具有相當(dāng)高的強(qiáng)度。由于空氣中生成的碳酸鈣具有相當(dāng)高的強(qiáng)度。由于空氣中CO2的濃的濃度很低，因此碳化過程極為緩慢

10、。當(dāng)石灰漿體含水量過少，度很低，因此碳化過程極為緩慢。當(dāng)石灰漿體含水量過少，處于干燥狀態(tài)時(shí)，碳化反應(yīng)幾乎停止。石灰漿體含水量多時(shí)，處于干燥狀態(tài)時(shí)，碳化反應(yīng)幾乎停止。石灰漿體含水量多時(shí)，孔隙中幾乎充滿水，孔隙中幾乎充滿水，CO2氣體難以滲透，碳化作用儀在表面進(jìn)氣體難以滲透，碳化作用儀在表面進(jìn)行，生成的碳酸鈣達(dá)到一定厚度時(shí)，阻礙行，生成的碳酸鈣達(dá)到一定厚度時(shí)，阻礙CO2向內(nèi)滲透，同時(shí)向內(nèi)滲透，同時(shí)也阻礙內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，從而減慢了碳化速度。也阻礙內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，從而減慢了碳化速度。 由石灰硬化的原因及過程可以得出石灰漿體硬化慢、強(qiáng)由石灰硬化的原因及過程可以得出石灰漿體硬化慢、強(qiáng)度低、不耐水的結(jié)論

11、。度低、不耐水的結(jié)論。三、石灰的技術(shù)要求三、石灰的技術(shù)要求 按石灰中氧化鎂的含量，將生石灰和生石灰粉劃分為鈣按石灰中氧化鎂的含量，將生石灰和生石灰粉劃分為鈣質(zhì)石灰質(zhì)石灰( (MgO5%) )和鎂質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰( (MgO5%) )；按消石灰中氧；按消石灰中氧化鎂的含量將消石灰粉劃分為鈣質(zhì)消石灰粉化鎂的含量將消石灰粉劃分為鈣質(zhì)消石灰粉( (MgO4%) )、鎂質(zhì)消石灰粉鎂質(zhì)消石灰粉( (4%MgO24%) )和白云石消石灰粉和白云石消石灰粉( (24%MgO30%) )。項(xiàng)目項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)質(zhì)品優(yōu)質(zhì)品一等品一等品合格品合格品 優(yōu)質(zhì)品優(yōu)質(zhì)品 一等品一等品合格品合格品

12、( (CaOMgO含量含量) ) ( (%) )， 908580858075未消化殘?jiān)课聪瘹堅(jiān)? (5mm圓孔篩圓孔篩, %),), 5101551012CO2 ( (%) )， 5796810產(chǎn)漿量產(chǎn)漿量 ( (l/kg) ), 2.82.32.02.82.32.0建筑生石灰各等級(jí)的技術(shù)指標(biāo)（建筑生石灰各等級(jí)的技術(shù)指標(biāo)（JC/T47992）四、石灰的性質(zhì)與應(yīng)用四、石灰的性質(zhì)與應(yīng)用 ( (一一) )石灰的性質(zhì)石灰的性質(zhì) 石灰與其它膠凝材料相比具有以下特性：石灰與其它膠凝材料相比具有以下特性： (1) 保水性，可塑性好保水性，可塑性好 氫氧化鈣顆粒比表面積很大，表面吸氫氧化鈣顆粒比表面

13、積很大，表面吸附一層較厚水膜，這一性質(zhì)常被用來改善砂漿的保水性。附一層較厚水膜，這一性質(zhì)常被用來改善砂漿的保水性。 (2) 凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低 石灰的凝結(jié)硬化很慢，潮濕環(huán)境中石灰的凝結(jié)硬化很慢，潮濕環(huán)境中不會(huì)產(chǎn)生凝結(jié)硬化。硬化后的強(qiáng)度很低。如不會(huì)產(chǎn)生凝結(jié)硬化。硬化后的強(qiáng)度很低。如1:3的石灰砂漿的石灰砂漿28d的的抗壓強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度僅為0.20.5MPa。 (3) 耐水性差耐水性差 硬化后石灰漿體的主要成分為氫氧化鈣，僅有硬化后石灰漿體的主要成分為氫氧化鈣，僅有少量的碳酸鈣。由于氫氧化鈣可微溶于水，所以石灰的耐水性很少量的碳酸鈣。由于氫氧化鈣可微溶于水，所以石灰的耐水性很差

14、，軟化系數(shù)接近于零。差，軟化系數(shù)接近于零。 (4) 干燥收縮大干燥收縮大 氫氧化鈣顆粒吸附的大量水分，蒸發(fā)后產(chǎn)生氫氧化鈣顆粒吸附的大量水分，蒸發(fā)后產(chǎn)生很大的毛細(xì)管壓力，使石灰漿體產(chǎn)生很大的收縮而開裂，因此石很大的毛細(xì)管壓力，使石灰漿體產(chǎn)生很大的收縮而開裂，因此石灰除粉刷外不宜單獨(dú)使用。灰除粉刷外不宜單獨(dú)使用。( (二二) ) 石灰的主要應(yīng)用石灰的主要應(yīng)用 1. 灰土和二合土灰土和二合土 消石灰粉與粘土拌合后稱為灰土或石灰土，再加砂或石屑、消石灰粉與粘土拌合后稱為灰土或石灰土，再加砂或石屑、爐渣等即成三合土。由于消石灰粉的可塑性好，在夯實(shí)或壓實(shí)爐渣等即成三合土。由于消石灰粉的可塑性好，在夯實(shí)或壓

15、實(shí)下，灰土和三合土的密實(shí)度增加，并且粘土中所含的少量活性下，灰土和三合土的密實(shí)度增加，并且粘土中所含的少量活性SiO2和活性和活性Al2O3與與Ca(OH)2反應(yīng)生成了少量的水硬性產(chǎn)物，所反應(yīng)生成了少量的水硬性產(chǎn)物，所以二者的密實(shí)程度、強(qiáng)度和耐水性得到改善。因此，灰土和三以二者的密實(shí)程度、強(qiáng)度和耐水性得到改善。因此，灰土和三合土廣泛用于建筑物的基礎(chǔ)和道路的墊層。合土廣泛用于建筑物的基礎(chǔ)和道路的墊層。 2.石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿 利用石灰膏或消石灰粉可配制成石灰砂漿或水泥石灰混合利用石灰膏或消石灰粉可配制成石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿。砂漿。 生石灰生石灰塊塊( (粉

16、粉) )須在干燥條件下運(yùn)輸和貯存，且不宜存放太須在干燥條件下運(yùn)輸和貯存，且不宜存放太久。因在存放過程中，生石灰會(huì)吸收空氣中的水分熟化成消石久。因在存放過程中，生石灰會(huì)吸收空氣中的水分熟化成消石灰粉，并進(jìn)一步與空氣中的灰粉，并進(jìn)一步與空氣中的CO2作用生成碳酸鈣，從而失去膠作用生成碳酸鈣，從而失去膠結(jié)能力。長(zhǎng)期存放時(shí)應(yīng)在密閉條件下，且應(yīng)防潮、防水。結(jié)能力。長(zhǎng)期存放時(shí)應(yīng)在密閉條件下，且應(yīng)防潮、防水。2.2 水玻璃水玻璃 干法：干法： Na2CO3+nSiO2 Na2OnSiO2 (固態(tài)固態(tài))+CO2 濕法：濕法：SiO2+NaOH Na2OnSiO2 (液態(tài)液態(tài))130014000.20.3MPa

17、蒸汽蒸汽 一、水玻璃的組成及生產(chǎn)一、水玻璃的組成及生產(chǎn) 水玻璃水玻璃(俗稱泡花堿俗稱泡花堿)是一種水溶性硅酸鹽。其化學(xué)式為是一種水溶性硅酸鹽。其化學(xué)式為R2OnSiO2，式中，式中R2O為堿金屬氧化物，為堿金屬氧化物，n為二氧化硅與堿金屬為二氧化硅與堿金屬氧化物摩爾數(shù)的比值，稱為水玻璃的模數(shù)。氧化物摩爾數(shù)的比值，稱為水玻璃的模數(shù)。n，則水玻璃的粘，則水玻璃的粘度愈大、粘結(jié)力與強(qiáng)度及耐酸、耐熱性愈高，但也愈難溶于水度愈大、粘結(jié)力與強(qiáng)度及耐酸、耐熱性愈高，但也愈難溶于水中，且由于粘度太大，不利于施工；同一模數(shù)的水玻璃，其濃中，且由于粘度太大，不利于施工；同一模數(shù)的水玻璃，其濃度（或密度）增加，則粘

18、度增大，粘結(jié)力與強(qiáng)度及耐酸、耐熱度（或密度）增加，則粘度增大，粘結(jié)力與強(qiáng)度及耐酸、耐熱性均提高，但太大時(shí)不利于施工。建筑上常用的水玻璃是硅酸性均提高，但太大時(shí)不利于施工。建筑上常用的水玻璃是硅酸鈉鈉(Na2OnSiO2)的水溶液，要求高時(shí)也使用硅酸鉀的水溶液，要求高時(shí)也使用硅酸鉀(K2OnSiO2)的水溶液，呈青灰或黃色粘稠液體。常用水玻璃模數(shù)為的水溶液，呈青灰或黃色粘稠液體。常用水玻璃模數(shù)為2.63.0、密度為、密度為1.31.5。OH +1)SiO+(2 OH1)SiO+(2OH1)SiO+(2+6NaF OH+SiFNa +)SiOO2(Na22222226222mnmnmnmn 若用碳

19、酸鉀代替碳酸鈉若用碳酸鉀代替碳酸鈉, 則可制得碳酸鉀水玻璃。則可制得碳酸鉀水玻璃。二、水玻璃的硬化二、水玻璃的硬化 水玻璃是氣硬性膠凝材料，能與空氣中的水玻璃是氣硬性膠凝材料，能與空氣中的CO2反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成無定形的無定形的SiO2凝膠凝膠(又稱硅酸凝膠又稱硅酸凝膠)，凝膠脫水轉(zhuǎn)變成，凝膠脫水轉(zhuǎn)變成SiO2而硬而硬化化(又稱自然硬化又稱自然硬化)，其化學(xué)反應(yīng)如下：，其化學(xué)反應(yīng)如下：Na2OnSiO2+CO2+mH2O Na2CO3+nSiO2mH2O 由于空氣中的由于空氣中的CO2含量極少，上述反應(yīng)極其緩慢，因此水含量極少，上述反應(yīng)極其緩慢，因此水玻璃在使用時(shí)常加入促硬劑，以加快其硬化速

20、度玻璃在使用時(shí)常加入促硬劑，以加快其硬化速度(又稱加速硬又稱加速硬化化)，常用的硬化劑為，常用的硬化劑為Na2SiF6，其化學(xué)反應(yīng)如下：，其化學(xué)反應(yīng)如下： 加入氟硅酸鈉后，初凝時(shí)間可縮短至加入氟硅酸鈉后，初凝時(shí)間可縮短至3060min。 氟硅酸鈉的適宜摻量，一般占水玻璃的氟硅酸鈉的適宜摻量，一般占水玻璃的12%15%，若摻，若摻量少，則凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低，并且存在有較多的沒參加反量少，則凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低，并且存在有較多的沒參加反應(yīng)的水玻璃，當(dāng)遇水時(shí)，殘余水玻璃易溶于水，影響硬化后應(yīng)的水玻璃，當(dāng)遇水時(shí)，殘余水玻璃易溶于水，影響硬化后水玻璃的耐水性；若其摻量超過水玻璃的耐水性；若其摻量超過15%

21、，則凝結(jié)硬化過快，造，則凝結(jié)硬化過快，造成施工困難，且抗?jié)B性和強(qiáng)度降低。成施工困難，且抗?jié)B性和強(qiáng)度降低。 2. 耐酸性好耐酸性好 硬化后的主要為硬化后的主要為SiO2，可抵抗除氫氟酸、過熱磷酸以外的，可抵抗除氫氟酸、過熱磷酸以外的幾乎所有的無機(jī)酸和有機(jī)酸。用于配制水玻璃耐酸混凝土、砂漿幾乎所有的無機(jī)酸和有機(jī)酸。用于配制水玻璃耐酸混凝土、砂漿、膠泥等。、膠泥等。 3. 耐熱性好耐熱性好 硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強(qiáng)度下降不大。硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強(qiáng)度下降不大。用于配制水玻璃耐熱混凝土、砂漿、膠泥用于配制水玻璃耐熱混凝土、砂漿、膠泥(1000)。 4. 耐堿性和耐水性差耐堿性和耐水性差 水玻璃硬化不完全，其中仍含有一定量的水玻璃硬化不完全，其中仍含有一定量的Na2On