《建筑材料與檢測》第三章無機(jī)氣硬性膠凝材料PPT課件

1、 建筑材料與檢測建筑材料與檢測 第三章第三章 無機(jī)氣硬性膠凝材料無機(jī)氣硬性膠凝材料 主講教師：吳俊峰主講教師：吳俊峰 無機(jī)膠凝材料無機(jī)膠凝材料 （以無機(jī)化合物為基本成分）（以無機(jī)化合物為基本成分） 有機(jī)膠凝材料有機(jī)膠凝材料（天然的或合成的有機(jī)（天然的或合成的有機(jī)高分子化合物為基本成分）高分子化合物為基本成分）（瀝青（瀝青、樹脂）樹脂） 按凝結(jié)硬化按凝結(jié)硬化條件分類條件分類 氣硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料只在空氣中硬化只在空氣中硬化 （石灰、石膏）（石灰、石膏） 水硬性膠凝材料水硬性膠凝材料空氣、水中皆可空氣、水中皆可 硬化硬化 （水泥）（水泥） 氣硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料 膠凝材料：能通過物理

2、化學(xué)作用將散粒材料或塊膠凝材料：能通過物理化學(xué)作用將散粒材料或塊狀材料膠結(jié)成為一個整體，并產(chǎn)生強(qiáng)度的材料。狀材料膠結(jié)成為一個整體，并產(chǎn)生強(qiáng)度的材料。 氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，保持并發(fā)氣硬性膠凝材料：只能在空氣中硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度的材料。展其強(qiáng)度的材料。 水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好的在水中硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度的材料。的在水中硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度的材料。無機(jī)氣硬性膠凝材料無機(jī)氣硬性膠凝材料 石石 灰灰 石灰吟石灰吟明明 于謙于謙 千錘萬鑿出深山，千錘萬鑿出深山， 烈火焚燒若等閑。烈火焚燒若等閑。 粉身碎骨渾不怕，粉身碎骨渾

3、不怕，要留清白在人間。要留清白在人間。 本節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo)本節(jié)的學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 1）了解建筑石灰的化學(xué)組成及生產(chǎn)工藝。）了解建筑石灰的化學(xué)組成及生產(chǎn)工藝。 2 2）掌握石灰的）掌握石灰的熟化熟化與與陳伏陳伏。掌握石灰。掌握石灰硬化硬化的兩部的兩部分。分。 3 3）重點掌握石灰的）重點掌握石灰的特性及應(yīng)用特性及應(yīng)用。石石 灰灰石灰的原料和生產(chǎn)石灰的原料和生產(chǎn)1.1.原料原料 以以CaCOCaCO3 3為主要成分的巖石為主要成分的巖石( (石灰石、白堊等石灰石、白堊等) ) 富含富含CaCOCaCO3 3 部分部分MgCOMgCO3 3 2.2.煅燒煅燒欠火石灰欠火石灰：溫度過低溫度過低/ /時間不夠時

4、間不夠/ /石灰石不能充分燒透石灰石不能充分燒透, ,存在硬心存在硬心（含有未分解的（含有未分解的CaCO3 ）過火石灰：過火石灰：溫度過高溫度過高/ /時間過長時間過長/ / CaO形成粗大晶體甚至熔融，形成粗大晶體甚至熔融，使使CaO活性大幅度下降活性大幅度下降/顏色深（褐、黑）顏色深（褐、黑） CaCO3 CaO 9001000 CO2MgCO3 MgO 3. 3. 石灰分類石灰分類（2 2）按石灰的存在形式分類）按石灰的存在形式分類v 塊狀生石灰塊狀生石灰 煅燒直接獲得煅燒直接獲得v 生石灰粉生石灰粉 塊狀生石灰磨細(xì)塊狀生石灰磨細(xì)v 消消( (熟熟) )石灰粉石灰粉 生石灰消解生石灰消

5、解v 石灰膏石灰膏/ /乳乳 生石灰生石灰+ +過量水過量水鈣質(zhì)石灰（鈣質(zhì)石灰（MgO5）鎂質(zhì)石灰（鎂質(zhì)石灰（MgO5）特點：熟化較慢，但硬化強(qiáng)度稍高。特點：熟化較慢，但硬化強(qiáng)度稍高。（1 1）按）按MgOMgO含量分類含量分類CaOCaOCa(OH)Ca(OH)2 2塊狀生石灰生石灰粉石灰膏石灰的熟化與硬化石灰的熟化與硬化1. 1. 石灰的熟化（消化）石灰的熟化（消化） CaO + HCaO + H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 2 + Q+ Q（64.9KJ64.9KJ）生石灰用適量水經(jīng)消化和干燥而成的粉末生石灰用適量水經(jīng)消化和干燥而成的粉末, ,成為熟石灰成為熟石灰. . 主主

6、要成分為要成分為Ca(OH)2.將塊狀生石灰用過量水消化將塊狀生石灰用過量水消化, ,或?qū)⑾曳酆退韬退玫交驅(qū)⑾曳酆退韬退玫降囊欢ǔ矶鹊母酄钗餅槭腋嗟囊欢ǔ矶鹊母酄钗餅槭腋? ,主要成分為主要成分為Ca(OH)2和水和水. 特點：特點： 放熱量大、快（放熱量大、快（1h1h放熱是混凝放熱是混凝土土1d1d放熱量的放熱量的9 9倍多）倍多） 體積增大：體積增大：1 1.5.52.02.0倍倍注意：注意： 石灰的熟化過程會放出大量的熱，注石灰的熟化過程會放出大量的熱，注 意意焚燒時候消解安全。焚燒時候消解安全。 措施：分層消解。措施：分層消解。 過火石灰可以使用，但應(yīng)陳伏半個月，

7、因為過火石灰可以使用，但應(yīng)陳伏半個月，因為粘土雜質(zhì)熔融、填充或包裹石灰表面粘土雜質(zhì)熔融、填充或包裹石灰表面密實度高密實度高 石灰消解慢。石灰消解慢。 欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解，使用時缺欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解，使用時缺乏粘結(jié)力，降低石灰的利用率。乏粘結(jié)力，降低石灰的利用率。 “陳伏陳伏”: :為了消除熟石灰中過火石灰顆粒的危為了消除熟石灰中過火石灰顆粒的危害害, ,石灰漿應(yīng)在儲灰坑中靜置石灰漿應(yīng)在儲灰坑中靜置2 2周以上周以上, ,即即”陳伏陳伏” ” 。石灰的硬化石灰的硬化1 1）干燥結(jié)晶硬化：）干燥結(jié)晶硬化： 水分蒸發(fā)，氫氧化鈣過飽和析晶水分蒸發(fā)，氫氧化鈣過飽和析晶結(jié)晶強(qiáng)度結(jié)晶強(qiáng)度

8、物理作用物理作用兩種強(qiáng)度兩種強(qiáng)度水分蒸發(fā)，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，壓密石灰粒子水分蒸發(fā)，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力，壓密石灰粒子附加強(qiáng)度附加強(qiáng)度 2 2）碳化硬化：）碳化硬化： CaCa（OHOH）2 2COCO2 2H H2 2O O CaCO CaCO3 3 化學(xué)作用化學(xué)作用碳化強(qiáng)度碳化強(qiáng)度 如果含水量過小如果含水量過小, ,處于干燥狀態(tài)時處于干燥狀態(tài)時, ,碳化反應(yīng)幾乎停止碳化反應(yīng)幾乎停止. .而空氣中而空氣中CO2CO2含量較少含量較少, ,碳化作用主要發(fā)生在石灰漿體與碳化作用主要發(fā)生在石灰漿體與空氣接觸的表面上空氣接觸的表面上. .表面上生成的表面上生成的CaCO3CaCO3膜層將阻礙膜層將阻礙CO2C

9、O2的進(jìn)一步滲入的進(jìn)一步滲入, ,同時也阻礙內(nèi)部水分的蒸發(fā)同時也阻礙內(nèi)部水分的蒸發(fā), ,使使Ca(OH)2Ca(OH)2的結(jié)晶也進(jìn)行得緩慢的結(jié)晶也進(jìn)行得緩慢. . 所以相當(dāng)長的時間里所以相當(dāng)長的時間里, ,石灰漿體處于表層為石灰漿體處于表層為CaCO3,CaCO3,內(nèi)部內(nèi)部為為Ca(OH)2Ca(OH)2的狀態(tài)的狀態(tài), ,其硬化是一個相當(dāng)緩慢的過程其硬化是一個相當(dāng)緩慢的過程. .小結(jié)：石灰的生產(chǎn)、消解、硬化過火石灰存在過火石灰存在, ,陳伏半個月左右陳伏半個月左右 常見實例：陳伏時間不夠，引起房屋抹面層凸起開裂常見實例：陳伏時間不夠，引起房屋抹面層凸起開裂消解為石灰膏的作用消解為石灰膏的作用

10、水層隔絕空氣，避免發(fā)生碳化水層隔絕空氣，避免發(fā)生碳化消解安全消解安全 分層消解，熱量較快散釋分層消解，熱量較快散釋石灰的特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用石灰的特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用 1.1.石灰的特性石灰的特性 （1 1）保水性好，可塑性好）保水性好，可塑性好“保水性保水性”: :熟石灰粉或石灰膏與水拌和后熟石灰粉或石灰膏與水拌和后, ,保持水分不泌出保持水分不泌出的能力的能力, ,即為即為“保水性保水性”. . 生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細(xì)（直徑約為生石灰熟化為石灰漿時，能自動形成顆粒極細(xì)（直徑約為1m1m）的的氫氧化鈣粒子，比表面積大）的的氫氧化鈣粒子，比表面積大, ,表面能吸附一層厚表面能

11、吸附一層厚的水膜的水膜, ,使顆粒間的摩擦力減小。因此，用石灰調(diào)成的石灰使顆粒間的摩擦力減小。因此，用石灰調(diào)成的石灰砂漿其突出的優(yōu)點是具有良好的可塑性。在水泥砂漿中摻入砂漿其突出的優(yōu)點是具有良好的可塑性。在水泥砂漿中摻入石灰膏，可使砂漿可塑性顯著提高。石灰膏，可使砂漿可塑性顯著提高。 （2 2）硬化較慢、強(qiáng)度低）硬化較慢、強(qiáng)度低從石灰漿體的硬化過程可以看出，由于空氣中二氧化碳從石灰漿體的硬化過程可以看出，由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化甚為緩慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，稀薄，碳化甚為緩慢。而且表面碳化后，形成緊密外殼，不利于碳化作用的深入，也不利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)，因不利于碳化作用的深入，也不

12、利于內(nèi)部水分的蒸發(fā)，因此石灰是硬化緩慢的材料。同時，石灰的硬化只能在空此石灰是硬化緩慢的材料。同時，石灰的硬化只能在空氣中進(jìn)行。硬化后的強(qiáng)度也不高，氣中進(jìn)行。硬化后的強(qiáng)度也不高，1:31:3的石灰砂漿的石灰砂漿2828天天抗壓強(qiáng)度通常只有抗壓強(qiáng)度通常只有0.20.20.5MPa0.5MPa。 （3 3）硬化時體積收縮大）硬化時體積收縮大石灰在硬化過程中，由于大量的游離水蒸發(fā)，從而引起顯著石灰在硬化過程中，由于大量的游離水蒸發(fā)，從而引起顯著的體積收縮，不宜單獨使用。工程上常在其中摻入砂、各種的體積收縮，不宜單獨使用。工程上常在其中摻入砂、各種纖維材料等減少收縮。纖維材料等減少收縮。（4 4）耐水

13、性差）耐水性差硬化后的石灰受潮后，其中的氫氧化鈣和氧化鈣會溶解，強(qiáng)硬化后的石灰受潮后，其中的氫氧化鈣和氧化鈣會溶解，強(qiáng)度更低，在水中還會潰散。所以，石灰不宜在潮濕的環(huán)境中度更低，在水中還會潰散。所以，石灰不宜在潮濕的環(huán)境中使用，也不宜單獨用于建筑物基礎(chǔ)。使用，也不宜單獨用于建筑物基礎(chǔ)。 （5 5）石灰吸濕性強(qiáng)）石灰吸濕性強(qiáng)塊狀生石灰在放置過程中，會緩慢吸收空氣中的水分而自動塊狀生石灰在放置過程中，會緩慢吸收空氣中的水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣，熟化成消石灰粉，再與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣，失去膠結(jié)能力。失去膠結(jié)能力。石灰的應(yīng)用石灰的應(yīng)用建筑工程中所使用的石

14、灰通常分為三個品種：建筑工程中所使用的石灰通常分為三個品種：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。 (1) 制作石灰乳涂料制作石灰乳涂料石灰乳由消石灰粉或消石灰漿摻大量水調(diào)制而成?？捎糜谑胰橛上曳刍蛳覞{摻大量水調(diào)制而成?？捎糜诮ㄖ覂?nèi)墻面和頂棚粉刷。摻入少量佛青顏料，可使其呈建筑室內(nèi)墻面和頂棚粉刷。摻入少量佛青顏料，可使其呈純白色；摻入純白色；摻入107膠或少量水泥?；郀t礦渣膠或少量水泥?；郀t礦渣(或粉煤灰或粉煤灰)，可提高粉刷層的防水性；摻入各種色彩的耐堿材料，可獲可提高粉刷層的防水性；摻入各種色彩的耐堿材料，可獲得更好的裝飾效果。得更

15、好的裝飾效果。(2) 配制砂漿配制砂漿石灰漿和消石灰粉可以單獨或與水泥一起配制成砂漿，前石灰漿和消石灰粉可以單獨或與水泥一起配制成砂漿，前者稱石灰砂漿，后者稱混合砂漿，用于墻體的砌筑和抹面。者稱石灰砂漿，后者稱混合砂漿，用于墻體的砌筑和抹面。為了克服石灰漿收縮性大的缺點，配制時常要加入紙筋等為了克服石灰漿收縮性大的缺點，配制時常要加入紙筋等纖維質(zhì)材料。纖維質(zhì)材料。 （3 3）. .石灰土和三合土石灰土和三合土 灰土和三合土在夯實或壓實下，密實度大大提高，而且灰土和三合土在夯實或壓實下，密實度大大提高，而且在潮濕的環(huán)境中，粘土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化在潮濕的環(huán)境中，粘土顆粒表面的少量活性氧

16、化硅和氧化鋁與鋁與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化發(fā)生反應(yīng)，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，使粘土的抗?jié)B能力、抗壓強(qiáng)度、耐水性得到改善。鋁酸鈣，使粘土的抗?jié)B能力、抗壓強(qiáng)度、耐水性得到改善。三合土和灰土主要用于建筑物基礎(chǔ)、路面和地面的墊層。三合土和灰土主要用于建筑物基礎(chǔ)、路面和地面的墊層。石灰粘土石灰粘土 石灰土石灰土( (灰土灰土) )：用于道路的底基層、基層用于道路的底基層、基層 拌和拌和 按比例按比例5%5%12%12% 石灰粘土砂（爐渣石灰粘土砂（爐渣/ /石膏）石膏）三合土：三合土：應(yīng)用歷史悠久應(yīng)用歷史悠久 主要用于建筑物的地基、基礎(chǔ)，也用于道路的基層、墊層主要

17、用于建筑物的地基、基礎(chǔ)，也用于道路的基層、墊層石灰的運輸和儲存 生石灰塊及生石灰粉在運輸時要采取防水措施，不能生石灰塊及生石灰粉在運輸時要采取防水措施，不能與易燃、易爆及液體物品同時裝運。運到現(xiàn)場的石灰與易燃、易爆及液體物品同時裝運。運到現(xiàn)場的石灰產(chǎn)品，不宜長期儲存。熟化好的石灰膏，也不宜長期產(chǎn)品，不宜長期儲存。熟化好的石灰膏，也不宜長期暴露在空氣中，表面應(yīng)加以覆蓋，以防碳化結(jié)硬。暴露在空氣中，表面應(yīng)加以覆蓋，以防碳化結(jié)硬。工程實例分析工程實例分析 請觀察圖中A、B兩種已經(jīng)硬化的石灰砂漿產(chǎn)生的裂紋有何差別，并討論其成因。1、石灰砂漿的裂紋、石灰砂漿的裂紋AB 石灰砂漿石灰砂漿A為網(wǎng)狀干縮性裂紋

18、，是因石灰砂漿為網(wǎng)狀干縮性裂紋，是因石灰砂漿在硬化過程中干燥收縮所致。在硬化過程中干燥收縮所致。 石灰砂漿石灰砂漿B為凸出放射性裂紋，這是由于石灰為凸出放射性裂紋，這是由于石灰漿的陳伏時間不足，制使其中部分過火石灰在漿的陳伏時間不足，制使其中部分過火石灰在石漿砂漿制作時尚未水化，導(dǎo)致在硬化的石灰石漿砂漿制作時尚未水化，導(dǎo)致在硬化的石灰砂漿中繼續(xù)水化成砂漿中繼續(xù)水化成Ca(OH)2，產(chǎn)生體積膨脹，產(chǎn)生體積膨脹，從而形成膨脹性裂紋。從而形成膨脹性裂紋。 2.維修古建筑時，發(fā)現(xiàn)古建筑中石灰砂漿堅硬，維修古建筑時，發(fā)現(xiàn)古建筑中石灰砂漿堅硬，而且強(qiáng)度較高。有人由此得出古代生產(chǎn)的石灰而且強(qiáng)度較高。有人由此得出古代生產(chǎn)的石灰質(zhì)量質(zhì)量 ( 或強(qiáng)度或強(qiáng)度 ) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)代石灰的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)代石灰的質(zhì)量 ( 或或強(qiáng)度強(qiáng)度 ) 的結(jié)論。問此結(jié)論是否正確？的結(jié)論。問此結(jié)論是否正確？ 錯誤。錯誤。 因為石灰的硬化包括干燥結(jié)晶硬化過程及碳化因為石灰的硬化包括干燥結(jié)晶硬化過程及碳化過程。但由于碳化作用是一個很緩慢的過程，過程。但由于碳化作用是一個很緩慢的過程，表層生成的表層生成的CaCO3膜層阻礙空氣中膜層阻礙空氣中CO2的滲的滲入，此過程相當(dāng)漫長。古建筑所用的石灰年代入，此過程相當(dāng)漫長。古建筑所用的石灰年代久遠(yuǎn)，碳化過程較充分，故其強(qiáng)度較高。久