第四章 机气硬性胶凝材料.pptVIP

第四章 无机气硬性胶凝材料 4.1概述 建筑上用来将散粒材料（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料按其化学成分可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类，前者如水泥、石灰、石膏、菱苦土、水玻璃等，后者如沥青、有机高分子聚合物等。无机胶凝材料按其硬化条件又分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两大类。 气硬性胶凝材料是指只能在空气中凝结硬化，也只能在空气中保持或发展其强度的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、菱苦土等 。水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化、保持并继续提高其强度的胶凝材料。如各种水泥。 4.2 石灰 石灰是以碳酸钙（ＣａＣＯ3）为主要成分的石灰石煅烧而得到的一种胶凝材料。主要成分为氧化钙（ＣａＯ）和氧化镁（ＭｇＯ）。 4.2.2石灰的生产工艺 １.原料：富含碳酸钙的岩石（如石灰石、白云石、白垩等）。 ２.原理：高温煅烧 优质的石灰，色质洁白或略带灰色，质量较轻，块状石灰堆积密度为８００～１０００ｋｇ／ｍ3，具有多孔结构。 欠火石灰：当煅烧温度过低或时间不足时，碳酸钙不能完全分解，生石灰中含有石灰石，这类石灰称为欠火石灰。欠火颜色发青，内部有未烧透的内核，使用时不能完全消化，产浆量低，石灰利用率下降。 过火石灰：当煅烧温度过高或时间过长时，部分块状石灰的表面会出现玻璃状的釉状外壳，这类石灰称为过火石灰。过火石灰的特点是体积收缩明显，颜色呈灰黑色，石灰块体密度增大，消化缓慢，往往要在石灰硬化后才开始水化，水化时体积膨胀，导致产生裂缝等破坏现象，危害极大。 4.2.3石灰的熟化 １、石灰的熟化：又称消化、水化，它是指生石灰与水发生水化反应生成Ca（OH）2的过程。其化学反应式为： CaO+H2O=Ca（OH）2+64.9×103J 生石灰熟化的特点： （1）水化热大，放热速度快，体积膨胀。在最初1h内的放热量几乎是硅酸盐水泥1d放热量的9倍； （2）水化速度快。煅烧良好的生石灰与水接触几秒种内即反应完毕。 （3）反应可逆。常温下反应向右进行，在547℃时反应向左进行。 （4）体积膨胀。质纯且煅烧良好的生石灰熟化时体积增大１.5～２倍。 2、消石灰粉：熟化时在生石灰中加入适量的水（60～80%），则生成粉状熟石灰，称消石灰粉，其成分主要为Ca（OH）2 。 3、石灰膏：熟化时在生石灰中加入大量的水，则生成浆状石灰膏，其主要成分为Ca（OH）2 和水。 4、石灰的陈伏：在生石灰的煅烧过程中产生过火石灰是难免的。由于过火石灰的表面包覆着一层玻璃状釉状物，熟化很慢，通常在石灰浆硬化后才开始水化，水化时体积膨胀引起石灰硬化体隆起、鼓包和开裂。为消除过火石灰的危害，石灰膏使用前应在化灰池中存放2周以上，目的是使过火石灰充分熟化，这个过程称为陈伏。 磨细生石灰粉不需要陈伏。因为过火石灰被磨细，表面积增大，水化速度加快，几乎可同步熟化，同时将局部大膨胀变成了均匀分布的微小膨胀，从而消除了大的局部膨胀应力。 4.2.4石灰的凝结硬化 石灰的凝结硬化过程包括结晶过程和碳化过程两个过程。 结晶过程：石灰浆中游离水分蒸发或被基底材料如砌块吸收，Ca（OH）2溶液达到饱和状态，于是Ca（OH）2结晶析出，促使浆体硬化。 碳化过程：空气中的CO2遇水生成碳酸，再与Ca（OH）2反应生成CaCO3晶体，释放出水分并被蒸发的过程。由于CaCO3晶体不溶于水且结构致密，它覆盖在石灰浆体的表面，使其表面结构更加致密。 Ca（OH）2+CO2+H2O= CaCO3+2H2O 石灰浆凝结硬化过程的特点： （1）速度慢：碳化作用是由表及里进行的，当表层的Ca（OH）2被碳化，生成的碳酸钙在石灰浆体表面形成更加致密的膜层，阻碍了内部水分向外蒸发，使氢氧化钙的结晶作用变得更慢，同时阻碍了二氧化碳向内部进一步渗入，使碳化作用变得更慢，随时间延长，表层碳酸钙膜层逐渐增厚，阻碍作用更大，导致石灰的凝结硬化过程极其缓慢，在相当长的时间内，表层为碳酸钙，内部仍为氢氧化钙。 （2）体积收缩大。容易产生收缩裂缝。 4.2.5石灰的主要技术性质 （1）保水性和可塑性好：氢氧化钙颗粒极细（粒径为1微米），比表面积很大，因而对水的吸附能力强，故保水性好。同时颗粒表面吸附一层厚的水膜，使颗粒间的摩擦力减小，因而其可塑性好。 （2）硬化较慢、强度低：石灰浆硬化后的强度一般小于1MPa。 （3）硬化时体积收缩大：石灰浆硬化过程中会有大量游离水蒸发，导致内部毛细管失水紧缩，引起显著的体积收缩，同时碳化过程也会引起体积收缩，使石灰硬