第3章无机胶凝材料

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工程 实例 3 (gōngchéng)
某学校教室用完全熟化的石灰膏作为内墙装饰材料， 但施工完毕两周后，发现(fāxiàn)墙壁上有裂缝现象，试 分析原因？
原因：
这是由于石灰在凝结硬化过程中，失去水分，干燥收缩性大，导致 白色装饰墙上出现了干缩裂纹。
措施：在石灰膏中加入抗裂纤维，或在资金保证的前提下，用性 能好的装饰材料代替。
需要使用石灰膏，有时使用熟石灰粉。
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如果陈伏时间(shíjiān)不够。。。
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熟化(shúhuà)为石灰膏：
将生石灰放入水 中，注意(zhù yì)水要过量
池中透明(tòumíng)液体为氢氧
化钙饱和溶液，下部 沉淀即为熟石灰
生石灰要在水中放置两周以上，此过程即为“陈伏”。 在这段时间里生石灰会完全和水反应，不会因含有过
慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过
程主要在内部发生。
原因(yuányīn)
空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展(jìnzhǎn)缓慢，
同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻止了
CO2的渗入，同时又使内部的水分无法析出，影响
硬化过程的进行。
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四、常用建筑石灰的品种
多用来(yònɡ lái)拌 制灰土和三合土
故灰土与三合土具有较高的强度和抗水性，广泛应用于建筑物基 础垫层，道路垫层与游泳池的抗渗工程。
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问 题？
1. 过火石灰有什么危害？应如何消除？
答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物(zhuànɡ wù)包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿 水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石 灰的熟化和陈伏期，或过滤掉。
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建筑石膏——非密闭的窑炉——> β型半水石膏，即建筑石膏。晶 体较细，调制成一定稠度(chóu dù)的浆体时，需水量较大，强度较低。 高强石膏——0.13MPa、124℃的过饱和蒸汽条件下蒸压，或置于某些 盐溶液中沸煮——> α型半水石膏，即高强石膏。 晶粒粗大，调制成浆体时需水量较小，因而强度较高。
白云石消石灰粉(MgO含量在24%~30%)， 按其技术要求(yāoqiú)分为优等品、一等品和合格品。
根据规定，钙质生石灰和镁质生石灰各分为3个等级，各 等级的质量要求见。
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二、生石灰的熟化
(shú huà )
CaO H2O Ca(OH )2 64.8KJ
生石灰+水
熟石灰
水化过程中体积增 大1-2.5倍，迅速(xùn 放 sù) 出大量热 工程上使用(shǐyòng)的石灰大都是熟石灰，有时
否有硬心，如有则为欠火石灰。 3、如无硬心，为白色疏松块状固体，则为优质生石灰。
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3、石灰的熟化（粉身碎骨浑不怕） 石灰的熟化过程(guòchéng)（消化） CaO + H2O —— Ca(OH)2 + Q（64.88KJ） ➢注生意石(zh灰ù yì在)：熟化过程(guòchéng)中体积膨胀1—2.5倍 。
火石灰造成熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象。
熟化为熟石灰粉：
将生石灰块淋水，使石灰充分熟化，又 不会过湿成团，此时得到的产品就是熟
石灰粉。 共一百零四页
生石灰的熟化
(shúhuà)
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三、石灰的硬化
氢氧化钙(qīnɡ yǎnɡ huà ɡài)晶体 水分损失
碳酸钙晶体 碳化
石灰浆体
水 石灰(shíhuī)凝 胶体
学习难点：
各种材料的性能差异，工程上使用的具体要求与取舍
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项目3 无机胶凝材料
胶凝材料：
凡是经过一系列的物理(wùlǐ)、化学变化，能将散粒状材料或块状材料粘结成 整体的材料，统称为胶凝材料。
胶凝 材料
有机(yǒujī)胶凝材 料
无机胶凝材料
沥青、树脂
石膏、石灰
气硬性 水玻璃、菱苦土 水硬性 水泥
石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴石膏45饰 条，前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然(tūrán) 坠落，请分析原因。
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• （2）石灰土（灰土）和三合土
如建筑物或道路(dàolù)基础中使用的石灰土，三合土，二 灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或 炉灰、级配碎石）等
石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或 石灰与工业废料的混合料，加适量的水充分拌合后，经碾压 或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面 的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙 或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。
请观察下图A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹(liè wén)有何差别，并讨论其成因。
石灰砂浆A
讨论
石灰砂浆B
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工程 实例 1 (gōngchéng)
某工地购进一批块状生石灰，作为材料员，你如何对石 灰的品质进行检验(jiǎnyàn)？
过程：
1、首先观察颜色，如果颜色为深褐色则可判断为过火石灰。 2、如果颜色为白色，则用小锤将块状生石灰砸开，观察是
项目3 无机(wújī)胶凝材料
学习重点：
1.掌握石膏、石灰(shíhuī)、水玻璃等气硬性胶凝材料硬化机理、性质及使用要点； 2.熟悉石膏、石灰、水玻璃的主要用途；
3.硅酸盐水泥、掺混合材硅酸盐水泥：熟悉矿物组成，了解硬化机理，熟练掌握性 质、检测方法及选用原则；
4.了解其他水泥品种及其性质和使用特点。
只能在空气中 凝结硬化
既能在空气中凝结(níngjié)硬2 化 也能在水中凝结硬化
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气硬性胶凝材料：
只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强 度(qiángdù)的胶凝材料，称为气硬性胶凝材料。
石膏、石灰、水玻璃
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任务 1 (rèn wu)
石灰
千锤万击出深山，
烈火焚烧 若等闲。 (fén shāo)
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孔隙
石灰(shíhuī)碳化 体
《石灰吟》
千锤万凿出深山，
烈火焚烧若等闲。
粉身碎骨浑不怕， 要留清白在人间。
过程 化学式
原料 (yuánliào) CaCO3
生产
煅烧
CaO (shēngchǎn)
H2O 熟化(shúhuCà)a(OH)2
CO2 硬化 CaCO3
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结晶和碳化两个过程(guòchéng)同时进行，但极为缓
➢ 配制石灰砂浆、石灰乳
➢ 配制石灰土、三合土 ➢ 生产(shēngchǎn)碳化石灰板 ➢ 加固含水的软土地基
三合土用作铺筑步道砖的垫层
灰
三
土
合 土
桩
桩
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六、石灰(shíhuī)的保存
（1）防潮；（与空气中的CO2发生(fāshēng)反应） （2）防火。（硬化时产生大量的热量）
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面可以吸附水膜
生石灰可以用来 做干燥剂
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五、石灰(shíhuī)的特性
1.石灰(shíhuī)的特性
强度低 体积(tǐjī)收缩大 耐水性差
石灰硬化收缩产生的裂缝 石灰砂浆墙面因受潮而脱落
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2. 石灰的应用
• （1）石灰乳和石灰砂浆 A）石灰乳：将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀
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一 、石膏的产生：
以CaSO4为主要成分的气硬性胶凝材料。
性质优良，原料来源(láiyuán)丰富，生产能耗低，因而在建筑工程中应用广泛。
1.石膏胶凝材料的生产
原料——主要是天然二水石膏（CaSO4·2H2O）矿石，也可利用化工石膏。 生产工序——破碎、加热煅烧、磨细
加热方式和煅烧温度 <———> 不同性质的石膏胶凝材料产品。
2.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何 避免？
答：石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收缩， 因而容易导致开裂。在使用时，避免单独使用，可掺 加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。
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自热式米饭(mǐfàn)
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3.1 石灰(shíhuī)
观察与讨论
石灰(shíhuī)砂浆的裂纹
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任务 2 (rèn wu)
石膏
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No Image
历史回顾
金字塔使用(shǐyòng)的胶凝材 料
古埃及人发现尼罗河流域盛产 (shèngchǎn)的石膏可以做成很好的粘结材料。 他们发现，把开采出来的石膏碾碎磨细， 再加上少量粘土一起煅烧，就会失去一部 分结晶水成为熟料。熟料中加水，调成糊 状，过不了多久又会重新变硬，而且石膏 糊粘性甚好。由此，埃及人发明了与水泥 相似的石膏粘结剂，并用它创造了世界建 筑史上的奇迹——金字塔。这些金字塔是 由巨大的石块以石膏复合胶凝材料粘结而 成的具有良好的耐久性。
释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷 白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加 入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可 提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少(jiǎnshǎo)涂层粉化现 象。
B）石灰砂浆：是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途， 分为砌筑砂浆和抹面砂浆。
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案例(àn lì)2： 建筑石灰是不耐水的，而且强度不高，但为什么灰 土和三合土抗水性却很好，强度又较高呢？
不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化 二铝以及三氧化二铁等物质(wùzhì)结合，即可生成胶结体的硅酸钙、
铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度。灰土逐 渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度，所以增强了抗水性。
熟石灰粉
煅烧
石灰岩
生石灰块
磨细
生石灰粉
粉刷墙壁
加过量水 进行陈伏
石灰乳
加水稀释
石灰 膏 (shíhuī)
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使用时可以 (kěyǐ)不进行陈
伏
用来拌制砌筑砂 浆或抹面砂浆
五、石灰(shíhuī)的特性和应用
1.石灰的特性
可塑性好和保水性(shuǐxìng)好
吸湿性好
凝结硬化慢
Ca(OH)2粒子(lìzǐ) 表
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• （3）灰砂砖和硅酸盐制品
石灰(shíhuī)与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅 拌, 经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度， 往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反 应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。
如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。
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工程 实例 2 (gōngchéng)
某学校教室用石灰膏作为内墙装饰，但施工完毕两 周后，发现墙壁(qiángbì)有鼓泡裂缝现象，试分析原因？
原因：
这是由于生石灰中存在过火石灰，在消解过程中熟化不完全造成 的，未熟化的生石灰颗粒继续熟化，体积膨胀，导致装饰面层 空鼓起泡。
措施：分层熟化，保证陈伏时间，使生石灰消解完全。
石灰的熟化，导致已硬化的
砂浆产生鼓泡、崩裂等现象
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如何解决它 的危害？
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块状生石灰
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优质石灰(shíhuī)
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过火石灰
（二）、石灰(shíhuī)的分类
建筑消石灰粉按MgO的含量分为
钙质消石灰粉(MgO含量小于4%)、 镁质消石灰粉(MgO含量在4%~24%)和
继续加热煅烧会如何？ 凝结硬化能力
工程中主要使用哪种？
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2.建筑石膏的凝结(níngjié)硬化
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3.建筑石膏的性质、技术要求与应用
(1) 建筑石膏的性质
初凝和终凝时间都很短；
硬化后孔隙率较大，表观密度小；
强度(qiángdù)较低；
导热系数小，吸声性强，吸湿性大，可调节室内的温度 和湿度； 耐水性和抗冻性差； 防火性能较好； 硬化时体积微膨胀，可装饰性好。
粉身碎骨全不怕，
要留清白在人间。
(明) 于谦
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一、石灰的生产
（一）、石灰的生产
温度过低时
碳酸钙没有完全
分解，降低了生
石灰的产量
欠火石灰(shíhuī)
煅烧(duànshāo)石灰石 或白垩,内 含CaCO3
温度在900℃左右时
正火石灰(shíhuī)
温度过高时
因煅烧温度过高使粘土杂质 融化并包裹石灰，从而延缓
案例1: 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却 可以用于基础的垫层、道路(dàolù)的基层等潮湿部位？
解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量 的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性 氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所 以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于 在潮湿环境中使用。 再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰 土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。 因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。