石灰、石膏、水玻璃

第三章無機(jī)膠凝材料本次課程內(nèi)容

第一節(jié)石膏第二節(jié)石灰第三節(jié)水玻璃

膠凝材料：在土木工程材料中，凡是經(jīng)過一系列的物理、化學(xué)作用，能將散粒狀或塊狀材料粘結(jié)成整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料有機(jī)膠凝材料如瀝青、樹脂等無機(jī)膠凝材料氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料如石膏、石灰、水玻璃各種水泥氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，且只能在空氣中保持或發(fā)展其強(qiáng)度。水硬性不僅在空氣中，而且能更好的在水中硬化，并保持、發(fā)展其強(qiáng)度。石灰水泥石膏1.建筑石膏2.高強(qiáng)石膏一、石膏的生產(chǎn)β型半水石膏α型半水石膏1.石膏的水化二、建筑石膏的凝結(jié)與硬化半水石膏和水反應(yīng)生成二水石膏的過程。

由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（約四倍），所以二水石膏處于過飽和狀態(tài)，不斷從溶液中析晶，水解反應(yīng)不斷右移，直至半水石膏全部轉(zhuǎn)變成二水石膏。

2.石膏的凝結(jié)硬化

凝結(jié)：可塑性漿體失去可塑性，開始產(chǎn)生強(qiáng)度的過程。硬化：失去可塑性漿體強(qiáng)度增加的過程。

三、建筑石膏的技術(shù)要求和特性1、技術(shù)要求：建筑石膏按細(xì)度、強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間分為三級(jí)。2、特點(diǎn)：凝結(jié)硬化快早期強(qiáng)度發(fā)展快，但后期強(qiáng)度并不高微膨脹性：石膏硬化過程中產(chǎn)生1%左右的膨脹孔隙率高，吸聲性、吸濕性較強(qiáng)防火性強(qiáng)但耐火性差耐水性與抗凍性較差，石膏及制品只能在干燥環(huán)境中使用四、建筑石膏的應(yīng)用紙面石膏板裝飾石膏板吸聲用穿孔石膏板石膏藝術(shù)制品

室內(nèi)抹灰和粉刷石灰石灰的早期發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用考古學(xué)家認(rèn)為，石灰石燒成石灰是偶然發(fā)現(xiàn)。其中有些石塊受熱失去強(qiáng)度，遇水后裂為白色粉末石灰石——埃及的金字塔；希臘人雕刻石像等。石灰穩(wěn)定地基——羅馬人修筑道路，中國建造的西藏佛教塔和萬里長城都已加以應(yīng)用。一、石灰的生產(chǎn)工藝石灰是由富含碳酸鈣的巖石(如石灰石、白云石、白堊等)為主，亦可應(yīng)用含有氧化鈣和部分氧化鎂的巖石，經(jīng)過煅燒，逸出二氧化碳?xì)怏w后得到的塊狀材料。塊狀生石灰煅燒石灰石(內(nèi)含CaCO3)溫度在900℃左右時(shí)溫度過高時(shí)溫度過低時(shí)正火石灰欠火石灰過火石灰二、石灰的消化和硬化石灰的消化燒制成的生石灰，在使用時(shí)必須加水使其“消化”成為“消石灰”，這一過程亦稱“熟化”，故消石灰亦稱“熟石灰”。目的：使生石灰具有粘性和塑性。特點(diǎn)：放熱和膨脹（1～2.5倍）

熟化方法

根據(jù)熟化時(shí)加水量的不同，石灰的方式分為兩種。1、熟化為石灰膏：將生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。為了消除過火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰漿應(yīng)在儲(chǔ)灰坑中放置兩周以上，這一過程稱為石灰的“陳伏”。石灰漿表面應(yīng)保有一層水分，與空氣隔絕，以免碳化。用途：拌制石灰砌筑砂漿抹灰砂漿2、熟化為熟石灰粉：將生石灰塊分層淋適量的水，使石灰充分熟化，又不會(huì)過濕成團(tuán)，此時(shí)得到的產(chǎn)品就是熟石灰粉。用途：拌制石灰土、三合土石灰的硬化石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程來完成的：石灰漿的干燥硬化（結(jié)晶作用）滯流在孔隙自由水蒸發(fā)或被周圍砌體吸收，使石灰粒子密實(shí)，蒸發(fā)后使Ca(OH)2溶液飽和，析出結(jié)晶，數(shù)量少，強(qiáng)度不高（緩慢）石灰漿的碳化（碳化作用）氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣晶體。只有在有水的條件下才能進(jìn)行。結(jié)晶和碳化兩個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行，但極為緩慢。碳化過程長時(shí)間只限于表面，結(jié)晶過程主要在內(nèi)部發(fā)生。

三、石灰的技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求有效氧化鈣和氧化鎂含量石灰中產(chǎn)生粘結(jié)性的有效成分是活性氧化鈣和氧化鎂。它們的含量是評(píng)價(jià)石灰質(zhì)量主要指標(biāo)，其含量愈多，活性愈高，質(zhì)量也愈好。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建筑石灰按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑生石灰》(JC／T479一92)、《建筑生石灰粉》(JC／T480—92)和《建筑消石灰粉》(JC／T481—92)規(guī)定，按其氧化鎂含量劃分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰兩類。見下表。鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰中氧化鎂含量(%)界限石灰種類生石灰生石灰粉消石灰粉鈣質(zhì)石灰≤5≤5<4鎂質(zhì)石灰>5>5≥4生石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)氧化鎂含量按上表分為鈣質(zhì)生石灰和鎂質(zhì)生石灰兩類，然后再按有效氧化鈣和氧化鎂含量、產(chǎn)漿量、未消解殘?jiān)虲O2含量等4個(gè)項(xiàng)目的指標(biāo)分為優(yōu)等品、一等品和合格品3個(gè)等級(jí)，如下表。

項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品1.(CaO+Mg0)含量(％)不小于9085808580752.未消化殘?jiān)?5mm圓孔篩篩余量)(％)不大于51015510153.C02(％)

不大于57968104.產(chǎn)漿量(L／kg)不小于2.82.32.02.82.32.0生石灰粉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)氧化鎂含量分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰兩類后，再按(CaO+MgO)含量、CO2含量和細(xì)度等項(xiàng)目的指標(biāo)，分為優(yōu)等品、一等品和合格品3個(gè)等級(jí)，如下表。

項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品1.(CaO+Mg0)含量(％)不小于8580758075702.C02(％)不大于791181012細(xì)度0.9mm篩篩余(％)不大于0.20.51.50.20.51.50.125mm篩篩余(％)不大于7.012.018.07.012.018.0消石灰粉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)消石灰粉按氧化鎂含量<4％時(shí)稱為鈣質(zhì)消石灰粉，4％≤氧化鎂含量<24％時(shí)稱為鎂質(zhì)消石灰粉，24％≤氧化鎂含量<30％時(shí)稱為白云石消石灰粉。按等級(jí)分為優(yōu)等品、一等品和合格品等3個(gè)等級(jí)，如下表。項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰

鎂質(zhì)生石灰

白云石消石灰優(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1．(CaO+Mgo)含量(％)

不小于7065606560556560552．游離水(％)

0.4—2.00.4—2.00.4—2.03．體積安定性合格合格--合格合格--合格合格--4.細(xì)度0.9mm篩篩余(％)

不大于000.5000.5000.50.125mm篩余(％)

不大于310153101531015四、石灰的技術(shù)性質(zhì)可塑性好生石灰熟化為石灰漿時(shí)，能自動(dòng)形成顆粒極細(xì)的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附一層厚的水膜。因此用石灰調(diào)成的石灰砂漿其突出的優(yōu)點(diǎn)是具有良好可塑性。在水泥砂漿中摻入石灰漿，可使可塑性顯著提高。硬化慢、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)，因此，石灰是硬化緩慢的材料，硬化后的強(qiáng)度也不高。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基礎(chǔ)。

硬化時(shí)體積收縮大石灰在硬化過程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起顯著的收縮，所以除調(diào)成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨(dú)使用。常在其中摻入砂、紙筋等以減少收縮和節(jié)約石灰。

耐水性差

氫氧化鈣易溶于水，如果長期受潮或被水浸泡，會(huì)使已硬化的石灰潰散。若石灰漿體在完全硬化之前就處于潮濕的環(huán)境中，石灰中的水分不能蒸發(fā)出去，其硬化就會(huì)被阻止，所以石灰不易在潮濕的環(huán)境中應(yīng)用。

五、石灰的應(yīng)用和貯存石灰的應(yīng)用砌筑工程和抹面裝飾工程

將消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水?dāng)嚢柘♂專蔀槭胰椋且环N廉價(jià)的涂料，主要用于內(nèi)墻和天棚刷白，增加室內(nèi)美觀和亮度。石灰砂漿是將石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分為砌筑砂漿和抹面砂漿?；疑按u和硅酸鹽制品

石灰與天然砂或硅鋁質(zhì)工業(yè)廢料混合均勻，加水?dāng)嚢?，?jīng)壓振或壓制，形成硅酸鹽制品。為使其獲早期強(qiáng)度，往往采用高溫高壓養(yǎng)護(hù)或蒸壓，使石灰與硅鋁質(zhì)材料反應(yīng)速度顯著加快，使制品產(chǎn)生較高的早期強(qiáng)度。如灰砂磚、硅酸鹽磚、硅酸鹽混凝土制品等。蒸壓灰砂磚蒸壓加氣砼砌塊加固軟土地基在軟土地基中打入生石灰樁，可以利用生石灰吸水產(chǎn)生膨脹對(duì)樁周土壤起擠密作用，利用生石灰和粘土礦物間產(chǎn)生的膠凝反應(yīng)使周圍的土固結(jié)，從而達(dá)到地基承載力的目的。用于道路工程的墊層

石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土，或與粘土、砂石、礦渣制成三合土，用于道路工程的墊層。三合土用作鋪筑步道磚的墊層用于道路路面基層

在道路工程中，隨著半剛性基層在高等級(jí)路面中的應(yīng)用，石灰穩(wěn)定土、石灰粉煤灰穩(wěn)定土及其穩(wěn)定碎石廣泛用于路面基層。石灰穩(wěn)定用于土路面基層石灰的貯存磨細(xì)的生石灰粉應(yīng)貯存于干燥倉庫內(nèi)，采取嚴(yán)格防水措施。塊狀生石灰放置太久，會(huì)吸收空氣中的水分而自動(dòng)熟化成消石灰粉，再與空氣中二氧化碳作用而還原為碳酸鈣，失去膠結(jié)能力。所以貯存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜貯存過久。最好運(yùn)到后即熟化成石灰漿，將貯存期變?yōu)殛惙?。由于生石灰受潮熟化時(shí)放出大量的熱，而且體積膨脹，所以，儲(chǔ)存和運(yùn)輸生石灰時(shí)，還要注意安全。水玻璃什么是水玻璃？堿金屬硅酸鹽的水溶液：

R2O·nSiO2+H2O其中R=Na＋、K＋什么是水玻璃的模數(shù)？

n:氧化硅SiO