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第二章 石灰和水泥 思考:什么是石灰? 石灰在工程中有什么用途？ 工程用石灰怎么选择？ 内容提要及知识要点 本章阐述了石灰的消化、硬化过程和质量检验评定指标； 通过学习，要求学生能够： 具有石灰消化与硬化、硅酸盐水泥熟料各矿物成分特性方面的知识； 具有石灰、技术性质的知识，并能进行检验； 能根据工程情况合理选用石灰。 第一节 概述 胶凝材料：在建筑工程中，能以自身的物理化学作用将松散材料(如砂、石)胶结合成为具有一定强度的整体结构的材料，统称为胶凝材料。 气硬性胶凝材料：如石灰、石膏、菱苦土的水玻璃等只能在空气中硬化、保持或继续提高强度的胶凝材料。 水硬性胶凝材料如各种水泥，则不仅能在空气中硬化、而且能更好的在水中硬化，且可在水中或适宜的环境中保持并继续提高速度。  石灰根据化学成分的不同分为生石灰和熟石灰。石灰的主要化学成分是CaO，熟石灰的主要成分是Ca(OH)2。根据成品加工方法的不同，可分为块状生石灰、生石灰粉、消石灰粉、石灰浆、石灰乳。 石灰的生产工艺 石灰是由富含碳酸钙的岩石(如石灰石、白云石、白垩等)为主，亦可应用含有氧化钙和部分氧化镁的岩石经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。煅烧过程中，碳酸钙的分解需要吸收热量，通常需加热至900℃以上，其化学反应可表示如下： 石灰的消化和硬化 1.石灰的消化 烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“消化”成为“消石灰”，这一过程亦称“熟 化”，故消石灰亦称“熟石灰”．其化学反应为： CaO+H20—Ca(OH)2+64.9kJ/mol 消石灰主要化学成分为氢氧化钙Ca(OH)2。上式理论需水量仅为石灰的32％，但是由于 石灰消化是一个放热反应过程，实际加水量达70％以上。根据加水量的不同，可以得到不同 形态的熟石灰，加水量恰好完成上述反应，可得到细粉状的熟石灰即消石灰粉；加入超过上 述反应所需的水，可得石灰浆；加入更多的水稀释石灰浆可得到石灰乳。 块状石灰从加水至产生热量达到最高温度所需的时间称为消解速度。在石灰消化时，应 注意加水速度。对消解速度快、活泼性大的石灰，如加水过慢，水量不够，则已消化的石灰 颗粒生成Ca(OH)2包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，这种现象称为“过烧”现 象；相反，对于消解速度慢、活泼性差的石灰，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加 了未消化颗粒，这种现象称为“过冷”现象。 石灰消化时，为了消除“过火石灰”的危害，可在消化后“陈伏”半月左右再使用。石 灰浆在陈伏期间，在其表面应有一层水分，使之与空气隔绝，以防止碳化。 2．石灰的硬化 石灰的硬化过程包括干燥硬化和碳酸化两部分。 2.1石灰浆的干燥硬化(结晶作用) 石灰浆体干燥过程，由于水分蒸发形成网状孔隙，这时滞留在孔隙中的自由水由于 表面张力的作用而产生毛细管压力，使石灰粒子更加密实，而获得“附加强度”。 此外，由于水分的蒸发，引起Ca(OH)：。溶液过饱和而结晶析出，并产生“结晶强 度”。但从溶液中析出Ca(OH)2数量极少，因此强度增长不显著。其反应为： Ca(OH)2+nH2O——Ca(OH)2·nH2O 2.2硬化石灰浆的碳化(碳化作用) 氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙晶体，为熟石灰的“碳化”，石灰浆体经 碳化后获得的最终强度，称为“碳化强度”。其化学反应式为： Ca(OH)2+C02+nH20——CaCO3+(n+1)H2O 该反应主要发生在与空气接触的表面，当浆体表面生成一层CaCO3薄膜后，碳化进 程减慢，同时内部的水分不易蒸发，所以石灰的硬化速度随时间增长逐渐减慢。 石灰的技术要求和技术标准 用于道路或桥梁工程的石灰，应符合下列技术要求： 1.有效氧化钙和氧化镁含量 （理论内容） 2.生石灰产浆量和未消化残渣含量 （理论内容） 3.二氧化碳(CO2)含量 （理论内容） 4.消石灰游离水含量 （理论内容） 5.细度 （理论内容） 观看试验部分内容 石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁。它们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。有效氧化钙和氧化镁含量的测定方法，按我国现行行业标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程规定，有效氧化钙含量用中和滴定法测定，氧化镁含量用络合滴定法测定。 产浆量是单