道路工程材料第34章-石灰

3.1建筑石灰3.2建筑石膏3.3水玻璃3.4思考題目錄基本概念：膠凝材料引言凡能在物理、化學(xué)作用下，從漿體變?yōu)閳怨痰氖癄铙w，并能膠結(jié)散粒、塊狀物料，成為具有一定機械強度的整體的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。既能在空氣中凝結(jié)硬化也能在水中凝結(jié)硬化膠凝材料有機膠凝材料無機膠凝材料石膏、石灰水玻璃、菱苦土水泥瀝青、樹脂氣硬性水硬性只能在空氣中凝結(jié)硬化引言石灰石灰的生產(chǎn)石灰的消化石灰的硬化技術(shù)標準石灰的應(yīng)用石灰的特性3.1建筑石灰3.1.1石灰的生產(chǎn)原料：以CaCO3為主要成分的天然巖石，如：石灰石、白堊等。石灰的制備：石灰石的熱分解反應(yīng)：

CaCO3CaO＋CO2制備工藝：巖石破碎煅燒粉磨(消解)制備工藝與產(chǎn)品石灰石1000～1200

C磨細生石灰粉生石灰水噴淋熟石灰粉(水)化灰池石灰漿濃縮石灰膏陳伏煅燒溫度較低，時間較短時，

欠火石灰煅燒溫度較高，時間較長時，

過火石灰減輕或消除過火石灰的危害MgO含量小于或等于5％時，稱鈣質(zhì)石灰當MgO含量大于5％時，稱為鎂質(zhì)石灰石灰的分類氣硬性石灰粘土雜質(zhì)含量＞8%的石灰石熱分解物及其水化物：生石灰粉：CaO；熟(消)石灰粉：Ca(OH)2；石灰膏(漿)：Ca(OH)2、H2O；水硬性石灰粘土雜質(zhì)含量＞8%的石灰石熱分解物：

CaO、活性Si2O、Al2O3等石灰的分類3.1.2石灰的消化

熟化反應(yīng)CaO＋H2O→Ca(OH)2＋64.9×103J

現(xiàn)象：放出大量熱量，體積膨脹用于加固含水的軟土地基配制三合土和灰土深層攪拌石灰樁加固軟土地基石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土卻可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位？解答要點：潮濕環(huán)境中石灰與黏土表面的活性二氧化硅或活性氧化鋁反應(yīng)。石灰的可塑性好，與黏土等拌合后經(jīng)壓實或夯實。問題問題過火石灰的熟化是否需要經(jīng)過特殊處理？如何處理？陳伏解決兩個問題：1，陳伏方式？2，陳伏時間？判斷題:（？）石灰的陳伏是為了獲得工作性能好的石灰漿，以保證施工質(zhì)量。3.1.3石灰的硬化石灰漿體

氫氧化鈣晶體碳酸鈣晶體石灰凝膠體石灰碳化體水孔隙水分損失碳化干燥作用生石灰或熟石灰＋水成為Ca(OH)2漿體；漿體中游離水的不斷損失，導(dǎo)致Ca(OH)2結(jié)晶；晶粒長大、交錯堆聚成晶粒結(jié)構(gòu)網(wǎng)—硬化。碳化作用Ca(OH)2與空氣中的CO2氣體反應(yīng)，在表面形成CaCO3膜層。Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O石灰漿體在碳化過程中的反應(yīng)式表示為Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O問題可塑性好用于改善漿體的流動性用作水泥混合砂漿硬化速度慢網(wǎng)狀干縮性裂紋網(wǎng)狀干縮性裂紋石灰膨脹裂紋石灰熟化時釋放大量______，體積發(fā)生顯著_____，石灰硬化時產(chǎn)生大量______，體積產(chǎn)生明顯______。石灰漿體在硬化過程中，_______。A，體積明顯縮小B，放出大量熱C，體積膨脹D，與CO2作用形成CaCO33.1.4石灰的特性和技術(shù)標準可塑性好生石灰消化為石灰漿時，能形成顆粒極細呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣粒子，表面吸附一厚層的水膜，使顆粒間的摩擦力減小，因而其可塑性好。利用這一性質(zhì)，將其摻入水泥砂漿中，配制成混合砂漿，可顯著提高砂漿的保水性。硬化后強度低

生石灰消化時的理論需水量為生石灰重量的32．13％，但為了使石灰漿具有一定的可塑性便于應(yīng)用，同時考慮到一部分水因消化時水化熱大而被蒸發(fā)掉，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。硬化緩慢

石灰漿的硬化只能在空氣中進行，由于空氣中CO2含量少，使碳化作用進行緩慢，加之已硬化的表層對內(nèi)部的硬化起阻礙作用，所以石灰漿的硬化過程較長。硬化時體積收縮大

由于石灰漿中存在大量的游離水，硬化時大量水分蒸發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)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(chǎn)生裂紋，故石灰漿不宜單獨使用，通常工程施工時常摻入一定量的骨料(砂子)或纖維材料(麻刀、紙筋等)。耐水性差

由于石灰漿硬化慢、強度低，受潮后其中尚未碳化的Ca(OH)2易產(chǎn)生溶解，硬化石灰體遇水產(chǎn)生潰散，故石灰不宜用于潮濕環(huán)境。

石灰的技術(shù)標準：

根據(jù)我國建材行業(yè)標準JC/T479-92《建筑生石灰》與JC/T480-92《建筑生石灰粉》、JC/T481-92《建筑消石灰粉》的規(guī)定，按照技術(shù)指標分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個等級。生石灰、生石灰粉及消石灰的技術(shù)指標見表3.1、3.2、3.3。

建筑工程中所使用的石灰通常分為三個品種：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。表3.1生石灰的技術(shù)標準

項目鈣質(zhì)生石灰

鎂質(zhì)生石灰

優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量/%≮908580858075C02含量/%≯

5796810未消化殘渣含量（5mm圓孔篩余）/%≯5101551015

產(chǎn)漿量/L·kg-1≮

2.82.32.02.82.32.0末消化殘渣中包括“生燒”石核，“死燒’’灰核及煤瘤等雜物。根據(jù)其量的增減，可斷定出窯爐熱熱工程序是否正常等。未消化殘渣含量也是建筑用戶比較關(guān)注的指標，因為它和單位工程石灰耗用量，殘渣外排量及施工環(huán)境污染程度密切相關(guān)。因此減少未消化殘渣含量，可以降低工廠成本和滿足用戶要求。所以在標準中對生石灰的未消化殘渣含量指標作了規(guī)定。

CO2指標是為了控制石灰石生燒,造成產(chǎn)品中未分解完全的碳酸鹽增多.CO2含量高,則未分解完全的碳酸鹽含量越高,(CaO十MgO)含量則降低,影響產(chǎn)品膠凝性能。表3.2生石灰粉的技術(shù)標準項目鈣質(zhì)生石灰

鎂質(zhì)生石灰

優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量/%≮858075807570C02含量/%≯

791181012細度0.90mm篩篩余/%≯0.20.51.50.20.51.50.125mm篩篩余/%≯7.012.018.07.012.018.0表3.3消石灰粉的技術(shù)標準項目鈣質(zhì)消石灰粉鎂質(zhì)消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/%0.4～２體積安定性合格合格—合格合格—合格合格—細度0.90mm篩篩余/%≯000.5000.5000.50.125mm篩篩余%≯310153101531015

游離水：指外在水分，不包括化學(xué)結(jié)合水部分。殘余水分過多蒸發(fā)后，留下孔隙，會加劇消石灰粉碳化現(xiàn)象的產(chǎn)生,而影響工程質(zhì)量。另外，過多的殘余水使包裝袋不實,危害用戶利益。

大于0.125mm“死燒”石灰顆粒，在建筑使用前的處理過程中不可能消解，仍以顆粒狀被抹到墻上，數(shù)日之后，因吸水逐漸消解體積膨脹，這時在墻面上出現(xiàn)“麻點”，破壞了墻面的平整美觀。此外，篩余殘渣中的不消化物，如石粒、煤、灰渣等的存在，影響產(chǎn)品的粘度和白度，降低了使用價值。

工程實例

某工地要使用一種生石灰粉，現(xiàn)取試樣，應(yīng)如何判該石灰的品質(zhì)？

過程：

1.檢測石灰中CaO和MgO的含量、二氧化碳的含量、細度。

2.根據(jù)MgO含量，判定該石灰的類別（鈣質(zhì)/鎂質(zhì)石灰）

3.根據(jù)表3.1判定該石灰的等級?！竟こ虒嵗?/p>

上海某新村四幢六層樓1989年9～11月進行內(nèi)外墻粉刷，1990年4月交付甲方使用。后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)內(nèi)外墻粉刷層發(fā)生爆裂。至5月份陰雨天，爆裂點迅速增多，破壞范圍上萬平方米。爆裂源為微黃色粉?；蚍哿?。該內(nèi)外墻粉刷用的“水灰”，系寶山某廠自辦“三產(chǎn)”性質(zhì)的部門供應(yīng)，該部門由個人承包。

經(jīng)了解，粉刷過程已發(fā)現(xiàn)有“水灰”中有一些粗顆粒。對爆裂采集的微黃色爆裂物作X射線衍射分析，證實除含石英、長石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，還含有較多的MgO、

Mg(OH)2以及少量白云石。

該“水灰“含有相當數(shù)量的粗顆粒，相當部分為CaO與MgO，這些未充分消解的CaO和MgO在潮濕的環(huán)境下緩慢水化，分別生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，固相體積膨脹約2倍，從而產(chǎn)生爆裂破壞。還需說明的是，MgO水化速度更慢，更易造成危害?！驹蚍治觥?.1.5石灰的應(yīng)用用于建筑室內(nèi)粉刷用于拌制建筑砂漿加固含水的軟土地基生產(chǎn)硅酸鹽制品配制三合土和灰土生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣1，石灰漿體在空氣中硬化是由

和___兩個過程來完成的。2，選擇：要保持石灰膏不變質(zhì)，應(yīng)把它置于___。

a)水中b)干燥的空氣中

c)潮濕空氣中d)含二氧化碳空氣中3，簡答：何謂欠火石灰、過火石灰，它對石灰質(zhì)量有何影響? 思考題回顧煅燒溫度過火石灰處理方式特殊性能實際用途石灰3.2建筑石膏生產(chǎn)水化硬化應(yīng)用技術(shù)性質(zhì)石膏3.2.1概述石膏二水石膏無水石膏問題：建筑中使用的是哪種石膏？3.2.2建筑石膏的生產(chǎn)CaSO4

2H2O120~180C干燥空氣125~180C水蒸氣-CaSO40.5H2O-CaSO40.5H2O-CaSO4(Ⅲ)可溶-CaSO4(Ⅲ)可溶200~360C200~360C400~800C400~800CCaSO4(Ⅱ)不溶800~1180CCaSO4(Ⅰ)不溶＋CaO非密閉煅燒工藝及其產(chǎn)品組成密閉蒸煉工藝及其產(chǎn)品組成隨著煅燒溫度升高：二水石膏轉(zhuǎn)變?yōu)?型半水石膏

-型轉(zhuǎn)變可溶性無水石膏可溶性轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶性無水石膏難溶性轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄詿o水石膏1.水化：半水石膏和水反應(yīng)生成二水石膏的過程。

由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（約四倍），所以二水石膏處于過飽和狀態(tài)，不斷從溶液中析晶，水解反應(yīng)不斷右移，直至半水石膏全部轉(zhuǎn)變成二水石膏。3.2.3建筑石膏的水化與硬化

2.凝結(jié)：可塑性漿體失去可塑性，開始產(chǎn)生強度的過程。生成二水石膏用水吸附水水分蒸發(fā)溶液中的自由水漿體變稠摩擦力粘結(jié)力失去可塑性3.硬化：失去可塑性漿體強度增加的過程。

石膏晶體數(shù)量增加，晶體長大，彼此連生，相互交錯，形成結(jié)晶網(wǎng)，產(chǎn)生強度。以上三個過程是相互交錯，連續(xù)進行的。

建筑石膏凝結(jié)硬化示意圖１——半水石膏；２——二水石膏膠體微粒；３——二水石膏晶體；４——交錯的晶體

3.2.4建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)按抗折強度指標分為3.0,2.0,1.6三個等級；按原材料種類分為天然建筑石膏(N)，脫硫建筑石膏(S)，和磷建筑石膏(P)。建筑石膏N2.0GB/T9776-2008建筑石膏產(chǎn)品標記順序為：產(chǎn)品名稱、代號、等級、標準號。例如:等級為2.0的天然建筑石膏，其標記為：等級細度/%凝結(jié)時間/min2h強度/MPa初凝終凝抗折抗壓3.0≤10≥3≤30≥3.0≥6.02.0≥2.0≥4.01.6≥1.6≥3.0凝結(jié)硬化快建筑石膏硬化后孔隙率大、強度較低建筑石膏硬化時體積略有膨脹，裝飾性好建筑石膏硬化體隔熱性和吸音性能良好耐水性和抗凍性差防火性能良好具有一定的調(diào)濕調(diào)溫性石膏制品可加工性能好3.2.4建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)學(xué)會分析、思考和回答問題！1.石膏硬化體的表觀密度小，孔隙率大，Why？

答：半水石膏需加水60～80％，才能使?jié){體達到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6％的水量；即，有40~60％多的水不能參與反應(yīng)，硬化后多余水分的揮發(fā)留下大量孔隙。2、孔隙率較大在應(yīng)用上，有哪些優(yōu)點和缺點Which？答：優(yōu)點—保溫隔熱性、吸聲隔聲性好；質(zhì)輕?？勺鳛閴Π?、天花板、墻面粉刷砂漿等。缺點—強度低、吸水率較大、耐水性差。不能用作結(jié)構(gòu)材料，不宜用于潮濕環(huán)境等。學(xué)會分析、思考和回答問題！3.為什么石膏制品的耐水性差Why？答：石膏晶體是親水性很強的離子晶體，而且晶體內(nèi)有明顯的解理面，層間和晶體顆粒間是較弱的氫鍵結(jié)合，因此，水分子進入，降低了晶體層間和顆粒間的相互作用力，導(dǎo)致強度下降；其軟化系數(shù)只有0.30~0.45；另一方面，二水石膏在水中的溶解度較大，石膏制品長期在水中的強度將更低。學(xué)會分析、思考和回答問題！4、如何改善石膏制品的耐水性How?

答：降低孔隙率，改善孔隙結(jié)構(gòu)，對毛細縫隙進行憎水處理，以減小吸水率；摻加其它礦物或有機物，以降低晶體水化物的溶解度，阻止水分子對晶體顆粒間的削弱作用。二水石膏晶體解理面學(xué)會分析、思考和回答問題！5、為什么石膏制品的防火性好Why?

答：石膏制品的孔隙率大，隔熱性較好；二水石膏晶體含有兩個結(jié)晶水分子，在受熱后，二水石膏晶體脫去水分子，并蒸發(fā)吸收和帶走熱量；硫酸鈣分子的分解溫度很高，因此，在高溫下，主要發(fā)生脫水和燒結(jié)。學(xué)會分析、思考和回答問題！6、進一步思考的問題:警察在勘察犯罪野外現(xiàn)場時，用石膏翻版罪犯足印，其原理是什么？試驗證明石膏板有調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度的功能，為什么？如何在土木工程建設(shè)中正確地使用或選用石膏，為什么？調(diào)濕作用紅線條表示室內(nèi)濕度變化藍線條表示室外濕度變化3.2.5建筑石膏的應(yīng)用紙面石膏板空心石膏條板纖維石膏板石膏砌塊裝飾石膏制品紙面石膏條板輕鋼龍骨石膏板墻體體系(簡稱QST)具有以下優(yōu)點：

(1)質(zhì)輕，強度較高。(2)尺寸穩(wěn)定。

(3)抗震性好。(4)自動調(diào)濕性好。

(5)裝飾方便。(6)占地面積少。

(7)便于管道及電線等埋設(shè)。(8)施工簡便，進度快。石膏空心條板主要包括浮雕藝術(shù)石膏角線、線板、角花、燈圈、壁爐、羅馬柱、燈座、雕塑等。這些制品均系采用優(yōu)質(zhì)建筑石膏為基料，配以纖維增強材料、膠粘劑等，與水拌制成料漿，經(jīng)注模成型、硬化、干燥而成。這類石膏裝飾件用于室內(nèi)頂棚和墻面，使樓堂館所富麗堂皇，氣勢宏偉；居室雍容華貴，溫馨典雅。建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外?某住戶喜愛石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作裝飾。使用一段時間后，客廳、臥室效果相當好，但廚房、廁所、浴室的石膏制品出現(xiàn)發(fā)霉變形。請分析原因。

案例分析分析答案分析：廚房、廁所、浴室等處一般較潮濕，普通石膏制品具有強的吸濕性和吸水性，在潮濕的環(huán)境中，晶體間的粘結(jié)力削弱，強度下降、變形，且還會發(fā)霉。

建筑石膏一般不宜在潮濕和溫度過高的環(huán)境中使用。欲提高其耐水性，可于建筑石膏中摻入一定量的水泥或其它含活性SiO2、Al2O3及CaO的材料。如粉煤灰、石灰。摻入有機防水劑亦可改善石膏制品的耐水性。

某工人用建筑石膏粉拌水為一桶石膏漿，用以在光滑的天花板上直接粘貼，石膏飾條前后半小時完工。幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然墜落，請分析原因。案例分析分析答案分析：①建筑石膏拌水后一般于數(shù)分鐘至半小時左右凝結(jié)，后來粘貼石膏飾條的石膏漿已初凝，粘結(jié)性能差?？蓳饺刖從齽?，延長凝結(jié)時間；或者分多次配制石膏漿，即配即用。

②在光滑的天花板上直接貼石膏條，粘貼難以牢固，宜對表面予以打刮，以利粘貼?；蛘撸谡辰Y(jié)的石膏漿中摻入部分粘結(jié)性強的粘結(jié)劑。

填空：建筑石膏的化學(xué)成分是

，高強度石膏化學(xué)成分是

。填空：普通建筑石膏水化反應(yīng)理論需水量為

，實際加水量為

。選擇：下列物質(zhì)中，

不是氣硬性膠凝材料。

A)石膏B)石灰C)水泥D)水玻璃判斷：石膏凝結(jié)速度快，因此硅酸鹽水泥摻適量的石膏是為了加快硅酸鹽水泥的凝結(jié)速度。？（該問題以后解答）習(xí)題3.3水玻璃

水玻璃又稱泡花堿，是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成。是一種能夠溶解于水的硅酸鹽材料。水玻璃的硬化