土木工程材料：第二章气硬性胶凝材料

1、第二章 气硬性胶凝材料 一、石灰 二、建筑石膏 三、其它气硬性胶凝材料【教学目标与要求】 掌握石膏、石灰的硬化机理、性质及使用要点，熟悉其主要用途。 胶凝材料：通过物理、化学作用，从浆体变成坚硬的固体，并能把散粒材料或块状材料粘结成整体的材料。 无机胶凝材料按硬化条件不同分为气硬性和水硬性两类： 水硬性胶凝材料：拌和水后,既可在空气中硬化亦可于水中硬化，并保持及发展强度。 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，并且只能在空气中保持和继续发展其强度。 将无机胶凝材料分为气硬性和水硬性有重要的实用意义：气硬性胶凝材料一般只适用于地上或干燥环境，不适宜用于潮湿环境，更不能用于水中。第一节 石灰 一、石灰

2、的生产和产品种类二、生石灰的熟化和硬化三、石灰的性质四、石灰的应用一、石灰的生产和产品种类：1.原材料： 以碳酸钙为主要成分的岩石粘土杂质含量在8%以下的石灰石、白云石、白垩、贝壳等。粘土杂质含量超过8%时，得到的生石灰具有部分水硬性。一、石灰的生产和产品种类：2.石灰的生产：经过煅烧，得到以CaO为主要成分的白色或灰白色块状固体即为生石灰。密度3.1，表观密度800-1000。 根据煅烧温度不同，可得到不同性质的石灰： 欠火石灰、正火石灰、过火石灰 石灰另一来源：CaC2+2H2O=C2H2+Ca（OH）2白垩柴达木贝壳山日产120吨的一组节能型石灰立窑日产140吨节能型石灰立窑 正火石灰煅

3、烧正常的生石灰，白色、疏松多孔，水化快、易吸潮成粉。欠火石灰在煅烧过程中，若温度过低或煅烧时间不足或块料尺寸过大，使得CaCO3不能完全分解，将会生成“欠火石灰”，内核仍为CaCO3，呈青灰色，不能与水反应，产浆量低。 过火石灰如果煅烧时间过长或温度过高，将生成颜色较深（呈黄褐色）、块体致密（表观密度大）)的“过火石灰”。过火石灰表面由于黏土熔融包裹一层玻璃釉状物，水化极慢。当正常石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已硬化石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，保持石灰膏在贮存池中放置两周以上，这一过程称为“陈伏”。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止Ca(OH)2与C

4、O2发生碳化反应（p23中间一段）。因石灰浆的陈伏时间不足，使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，将导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成凸出放射状膨胀裂纹。3.石灰产品的种类：按成分分： MgO5钙质石灰；当MgO5镁质石灰。块状生石灰（磨细制成生石灰粉）熟石灰粉(消石灰粉)(6080水) 石灰浆(膏)(3-4倍水) 石灰乳消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2，称为消石灰粉。石灰膏：将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的34倍)消化，或将消石灰粉和水拌合，所得膏状物，主要成份为Ca(OH)2和水。3.石灰产品的种类（

5、p24最后一段）： 建筑工程中所用的石灰常分三个品种：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。主要技术指标见:JC/T479-92 建筑生石灰、JC/T480-92建筑生石灰粉JC/T481-92 建筑消石灰粉按现行建材行业的标准JC/T 479-92建筑生石灰的规定，钙质生石灰、镁质生石灰各分为优等品、一等品、和合格品三个等级，技术指标可见表3-1：按现行行业的标准JC/T 480-92建筑生石灰粉的规定，生石灰粉的技术指标如表3-2：JC/T481-92 建筑消石灰粉建筑消石灰粉按氧化镁含量分为钙质消石灰粉、镁质消石灰粉、白云石消石灰粉等，每种又有优等品、一等品和合格品三个等级，其分类界限

6、见下两表：二、生石灰的熟化和硬化（由于生石灰水化放热，且体积不稳定，故一般不直接用块状生石灰）1.生石灰的熟化：（实验演示）。二、生石灰的熟化和硬化石灰熟化过程特点：水化速度快、放热量大多孔结构、晶颗粒细小（注意安全）体积膨胀质纯且煅烧良好的生石灰体积将膨胀34倍，含杂质且煅烧不良的生石灰体积也有1.52倍的膨胀值。（石灰桩、静态破碎，砼中夹带生石灰2006）水化反应可逆控制温度根据石灰消解速度的快慢，可将石灰分为： 快熟石灰：熟化速度30min（应逐渐将水加于石灰上，使石灰保持一定的温度，以加速消解过程）。2.石灰的硬化：石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成： (1)结

7、晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶析出。(2)碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳和水生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发。2.石灰的硬化：硬化过程特点：释放水分，体积收缩，凝结硬化缓慢。 凝结硬化缓慢原因空气中CO2浓度低（0.04%）、碳化慢；硬化的表层对内部的硬化起阻碍作用。影响凝结硬化的因素： 空气湿度应适宜（不宜火烤） CO2浓度城市0.04%，农村0.03%，室内0.1%锅炉房更高，地下深土中可长期保存三、石灰的性质1.保水性、可塑性好： 生石灰消化为石灰浆时，能形成大量的颗粒极细(粒径约1m)、呈胶体分散状态的氢氧化钙粒子，表面吸附一层水膜，因而保水性良好。 水膜起到

8、润滑作用，使颗粒间的摩擦力减小，因而其可塑性好。混合砂浆，可显著提高砂浆的保水性。 三、石灰的性质2.硬化慢、强度低： 终凝在干燥环境一天以上，长期缓慢硬化；生石灰消化时的理论需水量为生石灰重量的32，但为了使石灰浆具有可塑性，故实际消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸发，留下大量孔隙，使硬化石灰体密实度小，强度低。例如1：3配 比的石灰砂浆，其28d的抗压强度只有0.20.5MPa。临时建筑、平房和围墙等适用 3硬化时体积收缩大：硬化时石灰浆中大量的游离水蒸发，内部毛细管失水紧缩，引起显著的体积收缩变形， 使硬化石灰体产生裂纹石灰浆不宜单独使用，施工时常掺入骨料(砂子)或纤维材料(麻刀、纸筋等

9、)。因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所产生的网状干缩性裂纹，水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。石灰膨胀裂纹 4.耐水性差：石灰浆 受潮后，尚未碳化的Ca(OH)2易产生溶解，硬化石灰体遇水 会产生溃散，软化系数为0，故石灰不宜用于潮湿环境。 5、吸湿性强、自动消解，不宜久存：储存生石灰，要防止受潮，且不宜储存过久。最好运到工地（或熟化工厂）后，立即熟化成石灰浆，将储存期变为陈伏期。 生石灰受潮熟化时放出大量的热，体积膨胀，储存和运输生石灰时，还要注意安全。四、建筑石灰的用途（例）1广泛用于建筑室内粉刷2大量用于拌制建筑砂浆3配制三合土和灰土 4加固含水的软土地基 5生产硅酸盐制品 1广泛用于

10、建筑室内粉刷 建筑室内墙面和顶棚采用消石灰乳进行粉刷。由于石灰乳是一种廉价的涂料，施工方便，且颜色洁白，能为室内增白添亮，因此，建筑中应用十分广泛。消石灰乳由消石灰粉或消石灰浆掺大量水调制而成，消石灰粉和浆则由生石灰消化而得。2大量用于拌制建筑砂浆 消石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥起配制成砂浆，前者称石灰砂浆，后者称混合砂浆。石灰砂浆可用作砖墙和混凝土基层的抹灰，混合砂浆则用于砌筑，也常用于抹灰。我国砌筑砂浆配合比设计规程(JGJ982000)和砌体工程施工质量验收规范(GB502032002)都明确规定，“消化石灰粉不得直接用于拌制建筑砂浆”。消化石灰粉之所以不能用于建筑砂浆，除了颗粒太粗

11、因素之外，一个主要原因是我国的石灰生产工艺落后，大都采用土窑、立窑烧制石灰，同一窑石灰烧成温度不可避免存在差异，从而形成部分石灰“过烧”或“欠烧”现象，表现为有效氧化钙含量低，一般在7085，达不到90 。此外，过烧石灰水化速度十分缓慢，经常是砂浆硬化后，它还在继续水化，水化产物体积膨胀导致砂浆本身破坏。具体表现为抹灰层的爆灰、开裂和起壳等质量通病。为此，有关规范对石灰泡水时间以及石灰膏的过滤都作出了详细规定。同时，由于石灰属气硬性材料，因此石灰膏混合砂浆不能用于00m以下的基础工程。此外，石灰的生产要消耗大量能源和产生大量二氧化碳，为保护环境，应当尽量减少石灰的使用量。本着高起点、高标准、高要求的原则，因此在推行商品砂浆中，禁止采用石灰膏作为保水增稠材料。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，再加水拌和夯实而成。灰土是用生石灰粉和粘土按1：24的比例，再加水拌和夯实而成。三合土和灰土在强力夯打之下，密实度大大提高，而且可能是粘土中的少量活性氧化硅和氧化铝与石灰粉水化产物Ca(OH)，作用，生成了水硬性矿物，因而具有一定抗压强度、耐水性和相当高的抗渗能力。三合土和灰土主要用