石灰和水泥资料

硅酸二钙
快硬铁铝酸盐水泥等
氟铝酸钙、硅酸二钙 氟铝酸盐水泥等
以火山灰或潜在水硬性材料 以及其他活性材料为主要组 分的水泥
活性二氧化硅 活性氧化铝
石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热钢渣矿 渣水泥等
一、硅酸盐水泥的定义与分类 • 定义
硅酸盐水泥熟料 0～5%石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏
磨细
硅酸盐水泥
气硬性胶凝材料 在 凝结硬化。 只能
空气中
水硬性胶凝材料不仅可以在 凝结硬化，还可以 得到更好的凝结硬空化气。中 在水中
第一节 石灰
《石灰吟》 千锤万凿出深山，
烈火焚烧若等闲。 粉骨碎身浑不怕， 要留清白在人间。
一、石灰 (一)石灰的生产
煅烧石灰石 或白垩,内
含CaCO3
温度过低时
温度在900℃左右时
水化过程中体积增 大1-2.5倍，迅速放
出大量热
(二)生石灰的熟化
工程上使用的石灰大都是熟石灰，有时 需要使用石灰膏，有时使用熟石灰粉。
熟化为石灰膏：
将生石灰放入水 中，注意水要过量
池中透明液体为氢氧 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，不会因含有过火石灰造成
用来拌制砌筑砂浆或抹面砂浆
（六）石灰的特性和应用
1.石灰的特性
•可塑性好和保水性好 •吸湿性好 •凝结硬化慢
Ca(OH)2粒子表 面可以吸附水膜 生石灰可以用来做干燥剂
（六）石灰的特性和应用
1.石灰的特性
•强度低 •体积收缩大 •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
2.石灰的应用
• 原因分析：该“水灰“含有相当数量的粗颗粒，相当部分为CaO与MgO，这些未充分消 解的CaO和MgO在潮湿的环境下缓慢水化，分别生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，固相体积膨 胀约2倍，从而产生爆裂破坏。还需说明的是，MgO的水化速度更慢，更易造成危害。
(2) 石灰的选用
• 概况：某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。因 生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后， 石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。
主要水硬性物质
主要品种
硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥
硅酸钙
绝大多数通用水泥、专用水泥和特性水泥
铝酸钙
高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸 盐水泥等。
无水硫铝酸钙 硅酸二钙
有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、 快硬硫铝酸盐水泥等
铁相、无水硫铝酸钙、 有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、
• 防治措施：首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水 泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。
• (1) 内外墙粉刷层爆裂
• 现象：上海某新村四幢六层楼1989年9～11月进行内外墙粉刷，1990年4月交付甲方使用。此后 陆续发现内外墙粉刷层发生爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平方米。爆裂 源为微黄色粉粒或粉料。该内外墙粉刷用的“水灰”，系宝山某厂自办的“三产”性质的部门供 应，该部门由个人承包。 “水灰”中有一些粗颗粒。对爆裂采集的微黄色爆裂物作X射线衍 射分析，证实除含石英、长石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，还含有较多的MgO、Mg(OH)2以 及少量白云石。
(四) 石灰的技术要求和技术标准
• 1、技术要求 • 1）有效氧化wk.baidu.com和氧化镁含量 • 石灰中活性氧化钙和氧化镁的含量是评价石灰质量的主要指标，其含量愈多，活性愈高，
质量也愈好。 • 2）生石灰产浆量和未消化残渣含量 • 石灰产浆量愈高，则表示其质量越好。未消化残渣含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。 • 未消化残渣含量：
➢ 配制石灰砂浆、石灰乳 ➢ 配制石灰土、三合土 ➢ 生产碳化石灰板 ➢ 加固含水的软土地基
灰 土 桩
三合土用作铺筑步道砖的垫层
三 合 土 桩
（七）石灰的储存 • 防水防潮，在干燥的环境中储存。
观察与讨论 ： • 请观察图中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。
石灰砂浆A
度；而其水化热少；耐腐蚀性好。 C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在1～3 d或稍长的时间内的强度起到一定作用；
C3A的水化热多；耐腐蚀性最差。 C4AF的硬化速度也较快，但强度低，其对硅酸盐水泥的强度贡献小；其水化热和耐腐蚀性均属中
等。 A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期强度及水化热都较高，故A硅酸盐水泥的早期强度
Ⅰ型硅酸盐水泥,代号P.I，不掺混合材料 II型硅酸盐水泥,代号P.II，掺加不超过质量5％的混合材料。
二、硅酸盐水泥的生产及矿物组成
1.硅酸盐水泥的生产 硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是
“两磨一烧”如图1-1所示
石灰质原料 粘土质原料 铁矿粉等
按比例混合、 磨细
生料
窑内煅烧 （约1450℃）
煤
C3S/％ 60
C2S/％ 15
C3A/％ 16
C4AF/％ 9
B水泥
47
28
10
15
• 讨论：硅酸盐水泥熟料矿物各具特性。 C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个星期以内的强度；C3S的水
化热较多，其含量也最多，故它放出的热量最多；但其耐腐蚀性较差。 C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右达到C3S四个星期的发挥程
石灰和水泥资料
定义与分类
胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后，能够由浆体变成固体，并在变化过程中把一些散粒材 料或块状材料胶结成具有一定强度的整体。
定义与分类
胶凝材料
有机胶凝材料（树脂、沥青等）
二者有何区别
无机胶凝材料
水硬性胶凝材料（水泥） 气硬性胶凝材料（石灰、石膏）
气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别
石灰砂浆B
• 讨论：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，反应式如下：
• CaCO3 → CaO(生石灰)+CO2↑
•
在煅烧过程中，若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解，将会
生成“欠火石灰”。如果煅烧时间过长或温度过高，将生成颜色较深、块体致密的
r m1 100% m
式中：r-未消化残渣含量（%） m1-未消化残渣质量（%） m-石灰试样质量（g）
石灰产浆量的计算：
QR2H106
式中：Q-产浆量（L/kg） -取3.14 ; R-产浆桶半径（mm） H-浆体高度（mm）
3）二氧化碳含量 CO2含量越高，表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则（CaO + MgO）含量相对降低，导致石灰
慢 低 早期低后期高 良 小
铝酸三钙
C3A 7～15 少
快 高 低 差 大
铁铝酸四钙
C4AF 10～18 少
中 中 中（抗折强度） 优 小
观察与讨论
• 熟料矿物组成对早期强度及水化热的影响 ：以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百 分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。
矿物组成 A水泥
第二节 硅酸盐水泥
• 水泥是能与水发生物理化学作用，使其由可塑性浆体硬化成坚硬的人造石材的一种粉末状水硬性 胶凝材料。它是重要的建筑材料。被称为“建筑业的粮食”
• 水泥的发明是在长期生产实践中不断积累的结果，是在古代建筑胶凝材料的基础上发展起来的，经 历了一个漫长的历史过程。
• 全世界第一袋商业水泥是由法国企业“拉法基”所生产，在水泥、混凝土与骨料、石膏建材和屋面 系统四大产品领域位居世界前列。集团成立于1833年，2004年的销售额为144亿欧元，企业分布于 75个国家，员工总数超过75000名。2001年以首付38亿欧元兼并了英国兰圈水泥公司以后，立即 由2000年的世界第二跃居为2001年的世界第一水泥生产商。其收购兰圈公司年产近1000万吨水泥 生产能力的总价为74亿欧元，2004年拉法基销售水泥13800万吨，集料21400万吨预拌混凝土 3400万立方米。2004年水泥销量排名世界第一，预拌混凝土产量排名世界第二。
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 石灰的熟化，导致已硬化的 砂浆产生鼓泡、崩裂等现象
欠火石灰 正火石灰 过火石灰
碳酸钙没有完全 分解，降低了生
石灰的产量
如何解决它的危害？
(二)生石灰的熟化
C a H 2 O O C (O a )2 H 6.8 K 4 J
生石灰+水
熟石灰
消石灰粉体积安定性是指消石灰粉在消化、硬 化过程中体积变化的均匀性。
2、技术标准（略详见教材）
（五）常用建筑石灰的品种
磨细生石灰粉 消 石 灰粉 石灰膏 石灰乳
（五）常用建筑石灰的品种
多用来拌制灰土和三合土
熟石灰粉
石灰岩
煅烧
粉刷墙壁
石灰乳
加水稀释
生石灰块 加过量水 进行陈伏
石灰膏
磨细
生石灰粉
使用时可以不进行陈 伏
“过火石灰”。过火石灰水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起
已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，保持石灰膏表面有水的
情况下，在贮存池中放置一周以上，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CO2发生碳化反应。
• 石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，致使其中部分过火石灰 在石浆砂浆制作时尚未水化，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，从而形成膨胀性裂纹。
石膏 熟料 混合材料
磨细
水泥
图1-1 水泥生产工艺流程示意图
2、熟料的矿物组成及其特性 熟料的矿物组成：
水泥熟料矿物
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 游离氧化钙和氧化镁 碱类及杂质
3CaO•SiO2，C3S 2CaO•SiO2，C2S 3CaO•Al2O3，C3A 4CaO•Al2O3•Fe2O3，C4AF f－CaO和f－MgO 化学式及简写
水泥的分类 • 按性能和用途分
通用水泥
水泥
专用水泥 特性水泥
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 石灰石硅酸盐水泥
如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、 大坝水泥等
如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐 水泥等
水泥的分类 按主要水硬性物质分
水泥种类
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。
(三)石灰的硬化
结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓 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 空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，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。
水化程度： 释热量：
主要矿物组成的技术特性：
几种矿物的水化速率 C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
强度
几种矿物强度发展特征
❖ 硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性
矿物组成
含量 /% 水化速度
水化热 强度 耐化学侵蚀 干缩性
硅酸三钙
C3S 37～60 最多
较快 中 高 中 中
硅酸二钙
C2S 15～37次之
与水化热高于B水泥。
一、挡墙开裂与水泥的选用 ：
现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该 工程使用某立窑水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：
C3S 61％ C2S 14％ C3A 14％ C4AF 11％
原因分析：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混 凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝 土贯穿型的纵向裂缝。
• 原因分析：该石灰的陈伏时间不够。数日后部 分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积
膨胀，以致产生膨胀性裂纹。
采取措施：因工程时间紧，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。消石灰粉在磨细 过程中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。故可不必
陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬化后的 砂浆强度亦较高。
的胶结性能下降。 4）消石灰游离水含量 游离水含量影响石灰的使用质量，因此对消石灰的游离水含量需加以限制。 5）细度 细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物影响石灰的粘结性。现行标准规定的试验方法是：称 取试样50g，倒入0.9mm、0.125mm套筛内进行筛分，分别称量筛余物，按原试样计算其筛余百 分率。 6)体积安定性