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土木工程材料Civil Engineering Materials 第二章气硬性胶凝材料 Chapter 2 Non-Hydraulic Cementitious Materials 主要内容 胶凝材料Cementitious Materials or Binder 石灰Lime 石膏Gypsum 小节与思考Summary Exercises Cementitious Materials 胶凝材料的概念 Definition物理化学变化－可塑浆体－坚硬石状体－将散体材料胶结成为一个整体Binder is a variety of materials to glue individual filler particles together to form concrete 胶凝材料的分类 Classification有机胶凝材料：Epoxy，Asphalt无机胶凝材料：气硬性－Lime Gypsum 水硬性－Cement Cementitious Materials 气硬性胶凝材料 Non-Hydraulic只能在空气中凝结(Setting)、硬化(Hardening)，并保持其强度 水硬性胶凝材料 Hydraulic不仅能在空气中凝结、硬化，而且能在水中发展其强度 区别凝结硬化所处的环境、强度的保持和发展、生产工艺过程 主要内容 胶凝材料Cementitious Materials or Binder 石灰Lime 石膏Gypsum 小节与思考Summary Exercises 石灰 (Lime) 石灰的制造Manufacture 石灰的水化、硬化Hydration Hardening 石灰的应用Application 石灰的分类（Classification） 按使用性质分类 1）气硬性石灰 Non-Hydraulic Lime 由CaCO3含量较高,粘土含量＜8%的石灰石煅烧而成,我国目前使用的石灰大多数属于此类 2）水硬性石灰 Hydraulic Lime 用粘土含量≥8%的石灰石（如泥灰质石灰石等）煅烧而成。其成品中除CaO外，还有一定数量的C2S（ 2CaO·SiO2 ）、C12A7（12CaO·7Al2O3）等，呈现出水硬性 石灰的制造 (Manufacture) 原材料 Raw Material以CaCO3为主要成分的天然岩石（粘土含量＜8%石灰石） 煅烧 Calcining CaCO3 ＝ CaO＋CO2 文学性的高度概括（七言绝句） －于谦的《石灰吟》 于谦－《石灰吟》 石灰吟 千锤万凿出深山， 烈火焚烧若等闲。 粉骨碎身全不怕， 要留清白在人间。 石灰的制造 (Manufacture) 煅烧工艺与性态 Technique Characteristic欠烧石灰：CaCO3未完全分解，是CaCO3和CaO的混合物，胶凝性差僵烧石灰：也称过火石灰，CaO晶格畸变，活性变差，与水发生化学反应较慢 如何处理僵烧石灰陈伏：将生石灰与水置于一“水封”的池中陈化14天，称为陈伏目的：消除过火石灰的不利影响 CaO晶体在已煅烧的方解石中的分布 (a)中等煅烧的石灰 (b)强烈煅烧的石灰 (c)“僵烧”的石灰　 石灰的水化 水化反应过程 Autogenous ProcessingCaO＋H2O＝Ca(OH)2＋64.9kJ（自发过程） 水化特点 1）水化热高：强烈的水化反应能力 2）需水量大：需加入７０％的水（理论需水量32％，放热导致蒸发水量约37％） 3）体积膨胀：膨胀1.0~2.5倍（固相的绝对体积增加了97.92％，但石灰－水系统总体积减少了4.54％，发生了化学减缩） 石灰的水化 生石灰与熟石灰 Calces White Lime 1）生石灰： CaO，白色块状，酥松状态，极易吸水2）熟石灰： Ca(OH)2，粉末状，白色，密度2.1g/cm3，松散状态下堆积密度 400~500 kg/m3 石灰的硬化 硬化过程 Hardening Processing Ca(OH)2＋CO2＋H2O＝CaCO3＋2H2O结晶和碳化两个平行过程碳化的特点：体积收缩 为什么说石灰是气硬性胶凝材料主要水化产物的耐水性性质决定的 SEM Photograph of Ca(OH)2 Crystal SEM Photograph of CaCO3 石灰的应用 (Application) 建筑工程 (如何处理收缩问题)砌筑砂浆与抹灰砂浆，强调易铺性和胶结性 灰土工程石灰土、三合土 气硬性与水硬性石灰虽然是气硬性胶凝材料，但与粉煤灰等工业废渣发生水化反应，生