第三章 氣 硬 性 膠 凝 材 料

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1、第三章氣硬性膠凝材料膠凝材料是指經(jīng)過自身的物理化學(xué)作用后，在由可塑性漿體變成堅(jiān)硬石狀體的過程中，能把散?；驂K狀的物料膠結(jié)成一個(gè)整體的材料。膠凝材料分為無機(jī)膠凝材料(亦稱礦物膠凝材料)和有機(jī)膠凝材料①兩類。無機(jī)膠凝材料又分為氣硬性與水硬性兩種。氣硬性膠凝材料，只能在空氣中硬化，并保持或繼續(xù)提高其強(qiáng)度；屬于這類材料的有石灰、石膏、鎂質(zhì)膠凝材料及水玻璃等。水硬性膠凝材料，不僅能在空氣中而且能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)提高其強(qiáng)度；屬于這類材料的有各種水泥。第一節(jié)石灰石灰是一種古老的建筑材料，由于其原料分布廣，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，使用方便，因

2、此被廣泛用于建筑工程。用石灰?guī)r、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r或其他含碳酸鈣為主的天然原料，經(jīng)煅燒而得的塊狀產(chǎn)品，稱為生石灰。生石灰的主要成分是CaO，煅燒時(shí)的反應(yīng)為900oC?CaCO+?CaO?↑→CO32為了加快煅燒過程，常使溫度高達(dá)1000～1100℃。煅燒時(shí)溫度的高低及分布情況，對(duì)石灰質(zhì)量有很大影響。如溫度太低或溫度分布不均勻，碳酸鈣不能完全分解，則產(chǎn)生欠火石灰；若溫度太高，則產(chǎn)生過火石灰。煅燒良好的石灰，質(zhì)輕色勻，密度為3.2g/cm3，堆積表觀密度介于800kg/m33～1000kg/m之間。原料中常含有碳酸鎂，故生石灰中尚含有一些M

3、gO。按MgO的多少，生石灰又分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰。一、石灰的熟化(消解)石灰在使用前一般要加水進(jìn)行熟化。經(jīng)過熟化后的石灰，其主要成分是Ca(OH)2。石灰熟化的反應(yīng)為CaO+H2O??→Ca(OH)2+64.9kJ石灰在熟化過程中，放出大量的熱，體積膨脹約1.0～2.5倍。根據(jù)熟化時(shí)加水量的不同，熟石灰可呈粉狀或漿狀。生石灰熟化成消石灰粉的理論加水量，僅為CaO質(zhì)量的32％。但由于一部分水分隨放熱過程而蒸發(fā)，故實(shí)際需水量為70％左右。消石灰粉的密度約為2.1g/cm3，松散狀態(tài)①有機(jī)膠凝材料是指瀝青材料及樹脂等。下的堆積表觀密度為4

4、00kg/m～450kg/m。消石灰粉的生產(chǎn)一般多在工廠中進(jìn)行。在建筑工地上，多用石灰槽或石灰坑，將石灰熟化成石灰漿使用。通常加水量約為石灰量的2.5～3.0倍或更多。熟化時(shí)經(jīng)充分?jǐn)嚢?，使之生成稀薄的石灰乳，再注入石?3坑內(nèi)，澄清后約含50%水分的石灰漿(石灰膏)，其堆積表觀密度為1300kg/m～1400kg/m。欠火石灰的中心部分仍是碳酸鈣硬塊，不能熟化，形成渣子。過火石灰結(jié)構(gòu)緊密，且表面有一層深褐色的玻璃狀硬殼，故熟化很慢，當(dāng)被用于建筑物后，能繼續(xù)熟化產(chǎn)生體積膨脹，從而引起裂縫或局部脫落現(xiàn)象。為消除過火石灰的危害，石灰漿應(yīng)在消解

5、坑中存放兩星期以上(稱為“陳伏”)，使未熟化的顆粒充分熟化。“陳伏”期間，石灰漿表面應(yīng)覆蓋一層水膜，以免石灰漿碳化。二、石灰的硬化石灰漿體在空氣中逐漸硬化，其硬化包括兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程：(1)石灰漿中水分逐漸蒸發(fā)，或被周圍砌體所吸收，氫氧化鈣從飽和溶液中析出結(jié)晶，即結(jié)晶過程。(2)氫氧化鈣吸收空氣中的二氧化碳，生成碳酸鈣并放出水分，即碳化過程。其反應(yīng)如下：Ca(OH)+CO+nHO〓〓222表3—1鈣質(zhì)、鎂質(zhì)石灰分類CaCo+(n+1)HO32（JC/T479，480，481—92）碳化作用主要發(fā)生在與空氣接觸氧化鎂含量(％)的表面，當(dāng)

6、表層生成致密的碳酸鈣薄殼品種鈣質(zhì)石灰鎂質(zhì)石灰白云石消石灰后，不但阻礙二氧化碳繼續(xù)往深處透生石灰≤5＞5—入，同時(shí)也影響水分的蒸發(fā)，因此在砌生石灰粉≤5＞5—體的深處，氫氧化鈣不能充分碳化，而消石灰粉<44～<2424～<30是進(jìn)行結(jié)晶，所以石灰漿的硬化是一個(gè)較緩慢的過程。由于石灰漿的硬化是由碳化作用及水分的蒸發(fā)而引起的，故必須在空氣中進(jìn)行。又由于氫氧化鈣能溶于水，故石灰一般不用于與水接觸或潮濕環(huán)境下的建筑物。純石灰漿在硬化時(shí)收縮較大，易發(fā)生收縮裂縫，所以在工程上常配成石灰砂漿使用。摻入砂子除能構(gòu)成堅(jiān)固的骨架，以減少收縮并節(jié)約石灰外，還能

7、形成一定的孔隙，使內(nèi)部水分易于蒸發(fā)，二氧化碳易于透入，有利于硬化過程的進(jìn)行。鎂質(zhì)石灰的熟化與硬化均較慢，產(chǎn)漿量較少，但硬化后孔隙率較小，強(qiáng)度較高。三、石灰的技術(shù)指標(biāo)根據(jù)建筑石灰標(biāo)準(zhǔn)，建筑石灰分為鈣質(zhì)石灰、鎂質(zhì)石灰及白云石消石灰。其分類標(biāo)準(zhǔn)見表3—1，各類石灰技術(shù)指標(biāo)見表3—2。表3—2石灰的技術(shù)指標(biāo)（JC/T479,480,481—92）鈣質(zhì)鎂質(zhì)白云石消石灰品種項(xiàng)目?jī)?yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量(％)不小于908580858075———未消化殘?jiān)?5mm圓5101551015———孔篩余,％

8、)生石灰不大于CO(％)5796810———2產(chǎn)漿量(L/kg)不小于2.82.32.02.82.32.0———CaO+MgO含量(％)不小于858075807570———CO含量(％)791181012—