3.1-无机胶凝材料.ppt

2. 石灰的硬化
（1）结晶过程 由于水分蒸发，使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结 晶析出。
（2）碳化过程 Ca(OH)2和空气中的CO2和水反应，形成不溶于 水的碳酸钙晶体，析出的水分则逐渐被蒸发。
Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O 放出大量水分,体积收缩
3.1.3 石灰的技术性质
3.1.2 石灰的熟化与硬化
1. 石灰的熟化 生石灰与水发生水化反应，生成Ca(OH)2的过程，石 灰与水反应时水化热大，水化速率快。生石灰的消化反 应为放热反应，消化时不但水化热大，而且放热速率也 快。水化过程中体积增大。块状生石灰消化过程中其外 观体积可增大1.5-2倍，这一性质易在工程中造成事故， 应予重视。 熟化反应：CaO＋H2O → Ca(OH)2＋64.9×103J 为了使得生石灰中的过火石灰充分熟化，消除过火 石灰的危害，通常将生石灰在储灰坑中静置两个星期以 上，称为“陈伏”。
根据JC/T 479－92《建筑生石灰》规定，按氧化镁含 量的多少，建筑石灰可分为钙质和镁质两类。当石灰 中MgO含量小于或等于5％时，称钙质石灰；当MgO 含量大于5％时，称为镁质石灰。
将煅烧成的块状生石灰经过不同加工，还可 得到石灰的另外三种产品：
生石灰粉：石灰在制备过程中，采用石灰石、 白云石、白垩、贝壳等原料经煅烧后，即得到 块状的生石灰，生石灰粉是由块状生石灰磨细 生成。 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3～4倍)消化，或将消石灰粉和水拌合，所得的 一定稠度的膏状物，主要成份为Ca(OH)2和水。
胶凝材料
凡能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固的石状 体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质， 统称为胶凝材料。
胶凝材料包括有机胶凝材料与无机胶凝材料。 无机胶凝材料按硬化条件不同可分为气硬性和水硬 性两类。水硬性胶凝材料又称水泥，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。 只能在空气中硬化，并保持和继续发展强度者称为 气硬性胶凝材料。 石灰就属于一种气硬性胶凝材料。
(3) 拌制石灰土和石灰三合土
消石灰粉与粘土的拌合物，称为灰土，若再加入砂（或碎 石、炉渣等），即成三合土。灰土和三合土在夯实或压实 下，密实度大大提高，而且在潮湿的环境中，粘土颗粒表 面的少量活性氧化硅和氧化铝与Ca(OH)2发生反应，生成水 硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，使粘土的抗渗能力、抗 压强度、耐水性得到改善。三合土和灰土主要用于建筑物 基础、路面和地面的垫层。 (4) 生产硅酸盐制品 磨细生石灰(或消石灰粉)和砂(或粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉 渣)等硅质材料加水拌和，经过成型、蒸养或蒸压处理等工序 而成的建筑材料，统称为硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖、 粉煤灰砌块、 硅酸盐砌块等。
2. 建筑石膏的硬化
在浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变 稠而失去流动性，可塑性也开始下降，称为初凝。 随着水分蒸发和水化的继续进行，微粒间摩擦力和 粘结力逐渐增大，浆体完全失去可塑性，开始产 生结构强度，则称为终凝。随着晶体颗粒不断长 大、连生、交错，使浆体逐渐变硬产生强度，即 为硬化。 建筑石膏凝结硬化过程很快，其终凝时间不超过30 min，在室内自然干燥的条件下，一星期左右完全 硬化，所以施工时根据实际需要，往往加入适量 的缓凝剂。
3.2.2 建筑石膏的水化与硬化
1.建筑石膏的水化
建筑石膏与适量水拌和后，发生如下反应：
CaSO4 1 H 2 O 3 H 2 O CaSO4 2 H 2 O 2 2 建筑石膏凝结硬化示意图:
１——半水石膏；２——二水石膏胶体微粒；３——二水石膏晶体；４——交错的晶体
建筑石膏与适量的水相混合，最初成为可塑 的浆体，但很快就失去塑性并产生强度，并 发展成为坚硬的固体。这一过程可分为水化 和硬化两部分。 建筑石膏拌水后形成流动的可塑性胶凝体， 并开始溶解于水中，很快形成饱和溶液，溶 液中的半水石膏与水反应生成二水石膏，半 水石膏全部转化为二水石膏。大约需要7-12 分钟。
胶凝材料分类
有机胶凝材料：沥青、树脂 胶凝 材料 以高分子化合物为主要成分的胶凝材料 气硬性：石膏、石灰、水 无机胶凝材料
玻璃、菱苦土
水硬性：水泥
气硬性胶凝材料只适用于地上或干燥环境； 水硬性胶凝材料适用于地上、地下或水中环 境。
3.1 石灰
• 石灰的生产 • 石灰的分类
• 石灰的硬化
石灰
• 石灰的应用
900C (理论)， 1000～1100C（实际）
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
正火石灰呈白色微黄，结构疏松，体积膨胀大， 产浆量高。 过烧石灰的内部结构致密，CaO晶粒粗大，与水 反应的速率极慢。
欠火石灰呈青灰色，不能与水反应，产浆量低。
耐水性差
由于石灰浆 硬化慢、强度低，当其受 潮后，其中尚未碳化的Ca(OH)2易产生 溶解，硬化石灰体遇水 会产生溃散，
故石灰不宜用于潮湿环境。
吸湿性强
块状生石灰在放置过程中，会缓慢吸收空气中的水分而 自动熟化成消石灰粉，再与空气中的二氧化碳作用生成 碳酸钙，失去胶结能力。 储存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜储存过久。 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。由于生石灰受潮熟化时放出大量的 热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要 注意安全。
• 石灰的技术性质
• 石灰技术要求
3.1.1 石灰的生产及分类
石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石(粘土杂质含量小 于8％)、白垩等为原料，在低于烧结温度下燃烧所得的产 物，其主要成分是氧化钙(CaO)，燃烧反应式如下：
CaCO3 CaO CO2
煅烧正常的块状石灰，疏松多孔，白色微黄。燃烧温 度过高过低，或燃烧时间过长过短，都会影响石灰的质量。
硬化后强度低
生石灰消化时的理论需水量为生石灰重量 的32．13％，但为了使石灰浆具有一定的 可塑性便于应用，同时考虑到一部分水因 消化时水化热大而被蒸发掉，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。
硬化时体积收缩大
由于石灰浆中存在大量的游离水，硬化时大 量水分蒸发，导致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，故石灰浆不宜单独使用，通常工程 施工时常掺入一定量的骨料(砂子)或纤维材 料(麻刀、纸筋等)。
第3章无机胶凝材料来自【教学目标与要求】 ⑴ 熟悉气硬性胶凝材料及其主要用途。 ⑵ 熟悉硅酸盐水泥的组成、性质及选用。 ⑶ 了解其它水泥。 【教学重点与难点】 重点：硅酸盐水泥等几种通用水泥的性能特点、 检测方法及选用原则。 难点：对硅酸盐水泥技术要求的理解。 【教学建议】 建议学习中以硅酸盐水泥为点，搞清楚此点后拓 展至其它通用水泥，再拓展至其它特性水泥和专用 水泥，采用点面结合、对比的学习方法。
放出大量热量，体积膨胀
陈伏期间，石灰浆表面要保有一层水分，防止 发生碳化。这种传统方法熟化时间长，硬化速度慢， 硬化后强度低，近年工地大量使用生石灰粉，不必 预先消解和陈伏。
生石灰熟化成石灰粉，常采用淋灰的方法即每 堆放半米高的生石灰块，60%-80%的水，分层堆放 再淋水，以能充分消解而又不过湿成团为度，消石 灰粉在使用以前，也应有类似石灰浆的陈伏时间。
二者水化时的理论需水量虽均为18.61％，但高强 石膏实际需水量小，仅为30％一40％。而建筑石膏 的晶粒细，其实际需水量高达50％－70％。 温度高于800℃时，部分石膏分解出CaO，磨细后的 产品称为高温煅烧石膏，此时CaO 起碱性激发剂的 作用，硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性也较 好，也称地板石膏。
思考：石灰的其它用途？ 干燥剂； 塑料、橡胶填料； …………
3.2 建筑石膏
种类
石膏
水化 硬化
技术 性质
应用
3.2.1 石膏的种类 ⑴ 天然二水石膏 天然二水石膏（CaSO4·2H2O）矿石是生产石膏胶 凝材料的主要原料，纯净的天然二水石膏矿石呈无色 透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质而呈灰色， 褐色，黄色，红色，黑色等颜色。 ⑵ 化工石膏 化工石膏是指一些含有CaSO4·2H2O与CaSO4混合物 的化工副产品及废渣，也可作为生产石膏的原料，例 如磷石膏是制造磷酸时的废渣，此外还有盐石膏、硼 石膏、黄石膏、钛石膏等。
3.2.3 建筑石膏的性质与技术要求
1. 性质 ① 密度（2600-2750kg/m3）与堆积密度（8001000kg/m3）,属于轻质材料。
②凝结硬化快 建筑石膏的初凝时间不小于6min，终凝时间不大于 30min，—星期左右完全硬化。 由于凝结快，在实际工程使用时往往需要掺加适量 缓凝剂，如可掺0.1％-0.2％的动物胶或1％亚硫 酸盐酒精废液，也可掺0.1％-0.5％的硼砂等。
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：
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，其分类界限见下两表：
3.1.4 石灰的应用 (1) 制作石灰乳涂料
石灰乳由消石灰粉或消石灰浆掺大量水调制而成。可用于 建筑室内墙面和顶棚粉刷。掺入少量佛青颜料，可使其呈 纯白色；掺入107胶或少量水泥粒化高炉矿渣(或粉煤灰)， 可提高粉刷层的防水性；掺入各种色彩的耐碱材料，可获 得更好的装饰效果。 (2) 配制砂浆 石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成砂浆，前 者称石灰砂浆，后者称混合砂浆，用于墙体的砌筑和抹面。 为了克服石灰浆收缩性大的缺点，配制时常要加入纸筋等 纤维质材料。