土木工程材料：第二章氣硬性膠凝材料

1、第二章 氣硬性膠凝材料 一、石灰 二、建筑石膏 三、其它氣硬性膠凝材料【教學目標與要求】 掌握石膏、石灰的硬化機理、性質及使用要點，熟悉其主要用途。 膠凝材料：通過物理、化學作用，從漿體變成堅硬的固體，并能把散粒材料或塊狀材料粘結成整體的材料。 無機膠凝材料按硬化條件不同分為氣硬性和水硬性兩類： 水硬性膠凝材料：拌和水后,既可在空氣中硬化亦可于水中硬化，并保持及發(fā)展強度。 氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，并且只能在空氣中保持和繼續(xù)發(fā)展其強度。 將無機膠凝材料分為氣硬性和水硬性有重要的實用意義：氣硬性膠凝材料一般只適用于地上或干燥環(huán)境，不適宜用于潮濕環(huán)境，更不能用于水中。第一節(jié) 石灰 一、石灰

2、的生產和產品種類二、生石灰的熟化和硬化三、石灰的性質四、石灰的應用一、石灰的生產和產品種類：1.原材料： 以碳酸鈣為主要成分的巖石粘土雜質含量在8%以下的石灰石、白云石、白堊、貝殼等。粘土雜質含量超過8%時，得到的生石灰具有部分水硬性。一、石灰的生產和產品種類：2.石灰的生產：經過煅燒，得到以CaO為主要成分的白色或灰白色塊狀固體即為生石灰。密度3.1，表觀密度800-1000。 根據煅燒溫度不同，可得到不同性質的石灰： 欠火石灰、正火石灰、過火石灰 石灰另一來源：CaC2+2H2O=C2H2+Ca（OH）2白堊柴達木貝殼山日產120噸的一組節(jié)能型石灰立窯日產140噸節(jié)能型石灰立窯 正火石灰煅

3、燒正常的生石灰，白色、疏松多孔，水化快、易吸潮成粉。欠火石灰在煅燒過程中，若溫度過低或煅燒時間不足或塊料尺寸過大，使得CaCO3不能完全分解，將會生成“欠火石灰”，內核仍為CaCO3，呈青灰色，不能與水反應，產漿量低。 過火石灰如果煅燒時間過長或溫度過高，將生成顏色較深（呈黃褐色）、塊體致密（表觀密度大）)的“過火石灰”。過火石灰表面由于黏土熔融包裹一層玻璃釉狀物，水化極慢。當正常石灰變硬后才開始熟化，產生體積膨脹，引起已硬化石灰體的隆起鼓包和開裂。為了消除過火石灰的危害，保持石灰膏在貯存池中放置兩周以上，這一過程稱為“陳伏”。陳伏期間，石灰漿表面應保持一層水，隔絕空氣，防止Ca(OH)2與C

4、O2發(fā)生碳化反應（p23中間一段）。因石灰漿的陳伏時間不足，使其中部分過火石灰在石漿砂漿制作時尚未水化，將導致在硬化的石灰砂漿中繼續(xù)水化成Ca(OH)2，產生體積膨脹，從而形成凸出放射狀膨脹裂紋。3.石灰產品的種類：按成分分： MgO5鈣質石灰；當MgO5鎂質石灰。塊狀生石灰（磨細制成生石灰粉）熟石灰粉(消石灰粉)(6080水) 石灰漿(膏)(3-4倍水) 石灰乳消石灰粉：將生石灰用適量水經消化和干燥而成的粉末，主要成分為Ca(OH)2，稱為消石灰粉。石灰膏：將塊狀生石灰用過量水(約為生石灰體積的34倍)消化，或將消石灰粉和水拌合，所得膏狀物，主要成份為Ca(OH)2和水。3.石灰產品的種類（

5、p24最后一段）： 建筑工程中所用的石灰常分三個品種：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。主要技術指標見:JC/T479-92 建筑生石灰、JC/T480-92建筑生石灰粉JC/T481-92 建筑消石灰粉按現(xiàn)行建材行業(yè)的標準JC/T 479-92建筑生石灰的規(guī)定，鈣質生石灰、鎂質生石灰各分為優(yōu)等品、一等品、和合格品三個等級，技術指標可見表3-1：按現(xiàn)行行業(yè)的標準JC/T 480-92建筑生石灰粉的規(guī)定，生石灰粉的技術指標如表3-2：JC/T481-92 建筑消石灰粉建筑消石灰粉按氧化鎂含量分為鈣質消石灰粉、鎂質消石灰粉、白云石消石灰粉等，每種又有優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級，其分類界限

6、見下兩表：二、生石灰的熟化和硬化（由于生石灰水化放熱，且體積不穩(wěn)定，故一般不直接用塊狀生石灰）1.生石灰的熟化：（實驗演示）。二、生石灰的熟化和硬化石灰熟化過程特點：水化速度快、放熱量大多孔結構、晶顆粒細?。ㄗ⒁獍踩w積膨脹質純且煅燒良好的生石灰體積將膨脹34倍，含雜質且煅燒不良的生石灰體積也有1.52倍的膨脹值。（石灰樁、靜態(tài)破碎，砼中夾帶生石灰2006）水化反應可逆控制溫度根據石灰消解速度的快慢，可將石灰分為： 快熟石灰：熟化速度30min（應逐漸將水加于石灰上，使石灰保持一定的溫度，以加速消解過程）。2.石灰的硬化：石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面兩個同時進行的過程來完成： (1)結

7、晶作用：游離水分蒸發(fā)，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結晶析出。(2)碳化作用：氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳和水生成碳酸鈣結晶，釋出水分并被蒸發(fā)。2.石灰的硬化：硬化過程特點：釋放水分，體積收縮，凝結硬化緩慢。 凝結硬化緩慢原因空氣中CO2濃度低（0.04%）、碳化慢；硬化的表層對內部的硬化起阻礙作用。影響凝結硬化的因素： 空氣濕度應適宜（不宜火烤） CO2濃度城市0.04%，農村0.03%，室內0.1%鍋爐房更高，地下深土中可長期保存三、石灰的性質1.保水性、可塑性好： 生石灰消化為石灰漿時，能形成大量的顆粒極細(粒徑約1m)、呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣粒子，表面吸附一層水膜，因而保水性良好。 水膜起到

8、潤滑作用，使顆粒間的摩擦力減小，因而其可塑性好。混合砂漿，可顯著提高砂漿的保水性。 三、石灰的性質2.硬化慢、強度低： 終凝在干燥環(huán)境一天以上，長期緩慢硬化；生石灰消化時的理論需水量為生石灰重量的32，但為了使石灰漿具有可塑性，故實際消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸發(fā)，留下大量孔隙，使硬化石灰體密實度小，強度低。例如1：3配 比的石灰砂漿，其28d的抗壓強度只有0.20.5MPa。臨時建筑、平房和圍墻等適用 3硬化時體積收縮大：硬化時石灰漿中大量的游離水蒸發(fā)，內部毛細管失水緊縮，引起顯著的體積收縮變形， 使硬化石灰體產生裂紋石灰漿不宜單獨使用，施工時常摻入骨料(砂子)或纖維材料(麻刀、紙筋等

9、)。因石灰砂漿在硬化過程中干燥收縮所產生的網狀干縮性裂紋，水灰比過大，石灰過多，易產生此類裂紋。石灰膨脹裂紋 4.耐水性差：石灰漿 受潮后，尚未碳化的Ca(OH)2易產生溶解，硬化石灰體遇水 會產生潰散，軟化系數為0，故石灰不宜用于潮濕環(huán)境。 5、吸濕性強、自動消解，不宜久存：儲存生石灰，要防止受潮，且不宜儲存過久。最好運到工地（或熟化工廠）后，立即熟化成石灰漿，將儲存期變?yōu)殛惙凇?生石灰受潮熟化時放出大量的熱，體積膨脹，儲存和運輸生石灰時，還要注意安全。四、建筑石灰的用途（例）1廣泛用于建筑室內粉刷2大量用于拌制建筑砂漿3配制三合土和灰土 4加固含水的軟土地基 5生產硅酸鹽制品 1廣泛用于

10、建筑室內粉刷 建筑室內墻面和頂棚采用消石灰乳進行粉刷。由于石灰乳是一種廉價的涂料，施工方便，且顏色潔白，能為室內增白添亮，因此，建筑中應用十分廣泛。消石灰乳由消石灰粉或消石灰漿摻大量水調制而成，消石灰粉和漿則由生石灰消化而得。2大量用于拌制建筑砂漿 消石灰漿和消石灰粉可以單獨或與水泥起配制成砂漿，前者稱石灰砂漿，后者稱混合砂漿。石灰砂漿可用作磚墻和混凝土基層的抹灰，混合砂漿則用于砌筑，也常用于抹灰。我國砌筑砂漿配合比設計規(guī)程(JGJ982000)和砌體工程施工質量驗收規(guī)范(GB502032002)都明確規(guī)定，“消化石灰粉不得直接用于拌制建筑砂漿”。消化石灰粉之所以不能用于建筑砂漿，除了顆粒太粗

11、因素之外，一個主要原因是我國的石灰生產工藝落后，大都采用土窯、立窯燒制石灰，同一窯石灰燒成溫度不可避免存在差異，從而形成部分石灰“過燒”或“欠燒”現(xiàn)象，表現(xiàn)為有效氧化鈣含量低，一般在7085，達不到90 。此外，過燒石灰水化速度十分緩慢，經常是砂漿硬化后，它還在繼續(xù)水化，水化產物體積膨脹導致砂漿本身破壞。具體表現(xiàn)為抹灰層的爆灰、開裂和起殼等質量通病。為此，有關規(guī)范對石灰泡水時間以及石灰膏的過濾都作出了詳細規(guī)定。同時，由于石灰屬氣硬性材料，因此石灰膏混合砂漿不能用于00m以下的基礎工程。此外，石灰的生產要消耗大量能源和產生大量二氧化碳，為保護環(huán)境，應當盡量減少石灰的使用量。本著高起點、高標準、高要求的原則，因此在推行商品砂漿中，禁止采用石灰膏作為保水增稠材料。3配制三合土和灰土 三合土是采用生石灰粉(或消石灰粉)、粘土和砂子按1：2：3的比例，再加水拌和夯實而成?；彝潦怯蒙曳酆驼惩涟?：24的比例，再加水拌和夯實而成。三合土和灰土在強力夯打之下，密實度大大提高，而且可能是粘土中的少量活性氧化硅和氧化鋁與石灰粉水化產物Ca(OH)，作用，生成了水硬性礦物，因而具有一定抗壓強度、耐水性和相當高的抗?jié)B能力。三合土和灰土主要用