第3章胶凝材料课件.pptx

第3章胶凝材料;本章内容;胶凝材料：在土木工程材料中，凡是经过一系列的物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。;气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保材或发展其强度。

水硬性不仅在空气中，而且能更好的在水中硬化，并保持、发展其强度。

;3.1气硬性胶凝材料

3.1.1石灰

石灰的早期发现与应用

考古学家认为，石灰石烧成石灰是偶然发现。其中有些石块受热失去强度，遇水后裂为白色粉末（应用生石灰却需要一定知识才行）。

石灰石——埃及的齐阿普斯金字塔；希腊人雕刻石像等。

石灰稳定地基——罗马人修筑道路，中国建造的西藏佛教塔和万里长城都已加以应用。;1.石灰的原料

生产石灰的原料主要是含碳酸钙为主的天然岩石。石灰的另一来源是利用化学工业副产品。

2．生石灰的生产

;煅烧石灰石

(内含CaCO3);3．生石灰的熟化

生石灰的熟化（又称消化或消解）是指生石灰与水发生化学反应生成熟石灰的过程。其反应式如下：

CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9kJ

目的：使生石灰具有粘性和塑性。

特点：①放热和膨胀（1～2.5倍）

②理论加水实际加水量(24.3%70%)

;熟化方法

根据熟化时加水量的不同，石灰的方式分为两种。

1）熟化为熟石灰粉：

将生石灰块分层淋适量的水，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。

;2）熟化为石灰膏：

将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。

为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。

;严格控制加水量和加水速度

不同品质的石灰熟化速度不同：

活泼性大的石灰：加水要快，水量充足，并加速搅拌散热，否则已消化的石灰颗粒包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，称为“过烧”现象；

活泼性小的石灰：加水要慢，水量少，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，称为“过冷”现象。;4．石灰的硬化

石灰的硬化速度很???慢，且硬化体强度很低。石灰浆体在空气中逐渐硬化，主要是干燥结晶和碳化这三个过程同时进行来完成。

⑴干燥作用。石灰浆中多余的水分蒸发或砌体吸收而使石灰粒子紧密接触，获得一定强度。

⑵结晶作用。石灰浆体中的游离水分逐渐蒸发，Ca(OH)2逐渐从饱和溶液中结晶析出，形成结晶结构网，促使石灰浆体的硬化，同时干燥使浆体紧缩而产生强度。

⑶碳化作用。Ca(OH)2与空气中的CO2和H2O发生化学反应，生成碳酸钙，并释放出水分，使强度提高。其反应式如下：

Ca(OH)2＋CO2＋nH2OCaCO3＋(n＋1)H2O

;石灰的硬化主要依靠结晶作用，结晶作用又主要依靠水分蒸发速度，由于自然界中水分的蒸发速度是有限的，且因表面形成的CaCO3结构致密，会阻碍CO2进一步进入，且空气中的CO2的浓度很低，在相当长得时间内，仍然是表层CaCO3内部为Ca(OH)2，因此石灰的硬度是一个相当缓慢的过程。;5．石灰的品种及技术性质

1)按石灰中氧化镁的含量分类：

生石灰可分为钙质生石灰（MgO含量≤5%）和镁质生石灰（MgO含量＞5%），见表3-1。

熟石灰分为钙质消石灰粉（MgO含量≤4%）、镁质消石灰粉（MgO含量为4%-24%）和白云石质消石灰粉（MgO含量为24%-30%）。

2)按石灰加工方法不同分类:

块灰，其直接高温煅烧所得的块状生石灰，其主要成分是CaO。

磨细生石灰粉，其块灰经破碎、磨细即为磨细生石灰，然后包装成袋待用。

消石灰粉，其由生石灰加适量水充分消化所得的粉末，主要成分是Ca(OH)2，其技术指标见表3-3所示。

石灰膏，其消石灰和一定量的水组成的具有一定稠度的膏状物,其主要成分是Ca(OH)2和H2O。

石灰乳，其生石灰加入大量水熟化而成的一种乳状液，主要成分是Ca(OH)2和H2O。;生石灰产浆量和未消化残渣含量

产浆量是单位质量(1Kg)的生石灰经消化后，所产石灰浆体的体积(L)。石灰产浆量愈高，则表示其质量越好。

未消化残渣含量是生石灰消化后，未能消化而存留在5mm圆孔筛上的残渣占试样的百分率。其含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。

;二氧化碳(CO2)含量

CO2含量越高，即表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则（CaO+MgO）含量相对降低，导致石灰的胶结性能的下降。

生石灰试样1g放于坩埚内，在高温电炉中于580±20℃灼烧结晶水，再将试样950～1000℃高温1h，冷却至室