第四讲 气硬性胶凝材料详解

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石膏凝结硬化示意图
（1）二水石膏的溶解度约为半水石膏溶 解度的1/5左右。（2）硬化过程中，水参 与反应并不断蒸发。
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石膏的SEM照片
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表4.2 生石灰粉的技术标准
项目
钙质生石灰
镁质生石灰
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
CaO+MgO含量/% ≮ 85 80 75 80 75 70
C02含量/%
≯ 7 9 11 8 10 12
0.90mm筛筛余/%≯ 0.2 0.5 1.5 0.2 0.5 1.5
细
度 0.125mm筛筛余/%≯
JC/T480-92《建筑生石灰粉》、JC/T481-92《建筑消石灰粉》 的规定，按照技术指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。
• 桥涵用石灰技术标准应满足建筑石灰的技术要求。 • 路面基层用石灰技术标准应满足JTJ034-2000《公路路面基
层施工技术规范》要求。
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表4.1 生石灰的技术标准
气硬性胶凝材料
胶凝材料（结合料） ——经物理、化学作用，能将散
粒状或块状材料粘结为整体的材料
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胶凝材料分类:
无机胶凝材料
（以无机化合物为基本成分）
按凝结硬化 条件分类
气硬性胶凝材料 ——只在空气中硬化
（石灰、石膏）
水硬性胶凝材料
——空气、水中皆可硬化 （水泥）
有机胶凝材料
（天然的或合成的有机 高分子化合物为基本成分）
（沥青、树脂）
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石灰
一、 石灰的生产 1.原料
——以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等)
富含CaCO3 部分MgCO3
3
2.煅烧
900 1100 C
CaCO3
CaO CO2 Q
块状生石灰
块状生石灰的特点： CaO质量几乎下降一半,但体积缩小很少,故优质生石灰
应为白色疏松结构。 欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）
7.0
12.0 18.0
7.0
12.0 18.0
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表4.3 消石灰粉的技术标准
项
目
CaO+MgO含量/% ≮
钙质消石灰粉
镁质消石灰粉 白云石消石灰粉
优等 一等 合格 优等 一等 合格 优等 一等 合格 品 品品品品品品品品
70 65 60 65 60 55 65 60 55
游离水/%
0.4～２
体积安定性
＞5
≤4
＞4
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四、石灰的主要技术特性
1.良好的可塑性与保水性颗粒非常小，近1um
2. 生石灰水化时水化热大，体积增大1.5倍以上 3.凝结硬化缓慢碳化过程非常缓慢 4.硬化后强度低 5.耐水性差
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五、 石灰的应用
（1）制作石灰乳涂料
（2）配制砂浆
（3）拌制石灰土和石灰三合土
（4）生产硅酸盐Βιβλιοθήκη Baidu品
0.90mm筛 细 筛余/%≯ 度 0.125mm筛
筛余%≯
合格 合格 — 合格 合格 — 合格 合格 —
0
0 0.5 0
0 0.5 0
0 0.5
3 10 15 3 10 15 3 10 15
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表4.4 路面基层用石灰的技术标准
钙质生石灰 镁质生石灰 钙质消石灰 镁质消石灰
项
目
等级
ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ
项目
钙质生石灰
镁质生石灰
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
CaO+MgO含量/% ≮ 90 85 80 85 80 75
C02含量/% ≯
5 7 9 6 8 10
未消化残渣含量
（5mm圆孔筛余）/% 5 10 15 5 10 15
≯
产浆量/L·kg-1 ≮ 2.8 2.3 2.0 2.8 2.3 2.0
——常见实例：陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂
➢ 消解为石灰膏/乳的作用
——水层隔绝空气，避免发生碳化
➢ 消解安全
——分层消解，热量较快散释
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三、 石灰的技术要求 • 建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种：建筑生石灰、
建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。 根据我国建材行业标准JC/T479-92《建筑生石灰》与
➢ 消解安全 ➢ 措施：分层消解
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2.硬化
1）干燥结晶硬化：
产生2种强度
水分蒸发，产生毛细管压力，压密石灰粒子 ——附加强度
水分蒸发，氢氧化钙过饱和析晶 ——结晶强度
2）碳化： Ca（OH）2＋CO2＋H2O —— CaCO3
碳化强度
提供表面强度和后期强度
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石灰的生产、消解、硬化小结
➢ 过火石灰存在,陈伏半个月左右
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天然二水石膏煅烧反应式：
（1）建筑石膏
CaSO4
2H2O
107~170
CaSO4
1 2
H 2O
11 2
H 2O
（2）高强石膏
CaSO4
2H 2O
0.13MPa ，124℃
CaSO4
1 2
H 2O
1
1 2
H 2O
在过饱和蒸汽条件下生产，可获得晶粒较粗、较
致密的半水石膏，调制成浆体时需水量较小， α
与β型石膏标准稠度需水量差异近两倍，所以α-
型强度较高。
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二、 建筑石膏水化硬化
1. 建筑石膏的水化
CaSO4
•
1 2
H 2O
3 2
H2O
CaSO4
•
2H2O
特点：极快,全过程约7～12min。
2. 建筑石膏的凝结硬化
自由水水化和蒸发，石膏浆体可塑性减小，浆体变稠——凝结 晶体逐渐长大，浆体产生强度，直到干燥——硬化
注意
过火石灰可以使用，但应陈伏半个月 4
3. 常用建筑石灰的产品 生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳
熟石灰粉
煅烧
石灰石
块状生石灰
磨细
加过量水 进行陈伏
加水稀释
石灰乳
石灰膏
生石灰粉
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二、石灰的熟化与硬化
1. 石灰的熟化（消化） CaO + H2O —— Ca(OH)2 + Q（64.9KJ） 注意：
三合土用作铺筑步道砖的垫层
灰
三 合
土
土
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桩
桩
石膏
石膏是以硫酸钙为主要成分， 建筑中常用：
建筑石膏、高强石膏、无水石膏水泥
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一、石膏的分类及生产：
天然二水石膏 （CaSO4·2H2O）矿石是生产 石膏胶凝材料的主要原料 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 天然无水石膏（CaSO4）结晶紧密，结构比 天然二水石膏致密，质地较硬，难溶于水，
CaO+MgO含量/% ≮ 85 80 75 80 75 70 65 60 55 60 55 50
未消化残渣含量 /5mm圆孔筛余/% ≯
7
11 17 10 14 20
含水量/% ≯
444444
0.71mm筛筛余
细
/%≯
度 0.125mm筛筛余 %≯
MgO含量/%
≤5
—1 1—1 1
13 20 — 13 20 —