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1•2第二章无机气硬性胶凝材料•2.1石灰•2.1.1石灰生产简介石灰石白云石白垩•贝壳等。经煅烧后，即得到块状的生石灰，反应式如下2900～1000℃CaCO3CaO+CO2CaO石灰石机立窑3•《建筑生石灰》JC／T479—92规定，按氧化镁含量的多少，建筑石灰分为钙质和镁质两类。•当生石灰中MgO含量小于或等于5％时，称为钙质石灰；•当MgO含量大于5％时，称为镁质石灰。•在煅烧过程中，若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解，将生成“欠火石灰”。•如果煅烧间过长或温度过高，将生成颜色较深、块体致密的“过火石灰”。4•将煅烧成的块状生石灰经过不同的加工，还可得到石灰的另外三种产品：•生石灰粉：由块状生石灰磨细生成。•消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2，亦称熟石灰。•石灰膏：将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的3—4倍)消化，或将消石灰粉和水拌和，所得达一定稠度的膏状物，主要成分为Ca(OH)2和水。•2．1．2石灰的技术要求5•（1）建筑生石灰和建筑生石灰粉的技术要求•按现行建材行业标准《建筑生石灰》JC／T479—92、《建筑生石灰粉》JC／T480—92的规定，钙质生石灰、镁质生石灰各分为优等品、一等品和合格品三个等级，技术指标见表2-1、表2-2。•项目包括：有效（CaO+MgO）的质量分数•CO2的质量分数；•未消化残渣的质量分数；（建筑生石灰）•产浆量；（建筑生石灰）•细度；（建筑生石灰粉）6•(2)建筑消石灰粉的技术要求•按《建筑消石灰粉》JC／T481—92的规定，建筑消石灰粉按氧化镁含量分为钙质消石灰粉、镁质消石灰粉、白云石消石灰粉，分为优等品、一等品和合格品三个等级。•项目包括有效（CaO+MgO）的质量分数•游离水；•体积安定性•细度•(hnlg)/tumu0507(teacher)/indexteacher.htm7•2．1.3石灰的特性•(1)可塑性和保水性好•生石灰熟化后形成的石灰浆，是球状细颗粒高度分散的胶体，表面附有较厚的水膜，降低了颗粒之间的摩擦力，具有良好的塑性，易铺摊成均匀的薄层。在水泥砂浆中加入石灰浆，可使可塑性和保水性显著提高。•(2)生石灰水化时水化热大，体积增大•生石灰加水进行水化的过程，称为石灰的熟化或消化，反应式如下：•CaO+H2O＝Ca(OH)2+64.9kJ•生石灰熟化时放出大量的热(称水化热)，并且体积增大1.0～2.5倍。熟化产物即消石灰，主要成分为Ca(OH)2。8•生石灰常含有过火石灰，水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。•陈伏：为了消除过火石灰的危害，需将石灰浆置于消化池中2～3周，即所谓陈伏。•(3)硬化缓慢•石灰水化后的逐渐凝结硬化，主要包括下面两个同时进行的过程：•结晶过程石灰浆体在干燥过程中，游离水分蒸发，使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。9•碳化过程Ca(OH)2与空气中CO2和水反应，形成不溶于水的碳酸钙晶体Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O•由于碳化作用主要发生在与空气接触的表层，且生成的CaCO3膜层较致密，阻碍了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分向外蒸发，因此硬化缓慢。•(4)硬化时体积收缩大•由于石灰浆中存在大量的游离水分，硬化时大量水分蒸发，导致内部毛细管失水紧缩，引起显著的体积收缩变形。10•使硬化的石灰浆体出现干缩裂纹。•(5)硬化后强度低•生石灰消化时的理论用水量为生石灰质量的32.13％，但为了使石灰浆具有一定的可塑性便于应用，同时考虑到一部分水因消化时水化热大而被蒸发掉，故实际消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸发，将留下大量孔隙，因而硬化石灰体密实度小，强度低。•(6)耐水性差11•2．1．4石灰的应用•(1)制作石灰乳涂料•石灰乳由消石灰粉或消石灰浆掺大量水调制而成。可用于建筑室内墙面和顶棚粉刷。•(2)配制砂浆•和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成砂浆，前者称石灰砂浆，后者称混合砂浆，用于墙体的砌筑和抹面。12•（3）拌制石灰土和石灰三合土•消石灰粉与粘土拌和，称为灰土，若再加入砂(或碎石、炉渣等)即成三合土。•三合土和灰土主要用于基础、路面和地面的垫层。•（4）生产硅酸盐制品•磨细石灰(或消石灰粉)和砂(或粉煤灰、粒化高炉矿渣、炉渣)等硅质材料加水拌和，经成型、蒸养或蒸压处理而成的建筑材料，统称为硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等。13•2.1.5工程实例分析•某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。14•原因分析•该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂纹。•因工程时间多，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。消石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。故可不必陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬化后的砂浆强度亦较高。15•2.2石膏•2．2．1建筑石膏生产简介•生产石膏胶凝材料的原料主要是天然二水石膏、天然无水石膏，也可采用化工石膏。天然二水石膏(CaSO4·2H2O)又称软石膏或生石膏，是生产建筑石膏和高强石膏的主要原料。二水石膏1617•将天然二水石膏或化工石膏经加热煅烧、脱水、磨细即得石膏胶凝材料。由于加热温度和方式的不同，可以得到具有不同性质的石膏产品。石膏生产设备18•β型半水石膏当常压下加热温度达到107～170℃时，二水石膏脱水变为β型半水石膏(即建筑石膏，又称熟石膏)，反应式为：•CaSO4·2H2OCaSO4·1/2H2O+1/2H2O•α型半水石膏若在压蒸条件下(0.13MPa，125℃)加热可产生α型半水石膏(即高强石膏)。•可溶性硬石膏(CaSO4Ⅲ)：当加热温度为170～200℃时，石膏继续脱水，生成可溶性硬石膏(CaSO4Ⅲ)，与水调和后仍能很快凝结硬化；当温度升高到200～250℃时，石膏中残留很少的水，凝结硬化非常缓慢，但遇水后还能生成半水石膏直至二水石膏。19•不溶性硬石膏：当加热温度高于400℃时，完全失去水分，形成不溶性硬石膏，也称死烧石膏(CaSO4Ⅱ)，它难溶于水，失去凝结硬化能力，但加入某些激发剂(如各种硫酸盐、石灰、煅烧白云石、粒化高炉矿渣等)混合磨细后，则重新具有水化硬化能力，成为无水石膏水泥(或称硬石膏水泥)。•高温煅烧石膏：当温度高于800℃时，部分石膏分解出CaO，得到高温煅烧石膏，水化硬化后有较高强度和抗水性。•20•2．2．2石膏的技术要求•建筑石膏色白，密度为2.60～2.75g／cm3，堆积密度为800～1100kg／m3。根据GB9776—88规定，建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等级(见表)建筑石膏产品的标记顺序为：产品名称，抗折强度值，标准号。•例如，抗折强度为2．5MP的建筑石膏标记为:建筑石膏2.5GB9776。21•2．2．3建筑石膏的特性•(1)凝结硬化快•建筑石膏与适量水拌和后，发生如下反应：•CaSO4·1/2H2O+3/2H2OCaSO4·2H2O•建筑石膏拌水后形成流动的可塑性凝胶体，并开始溶解于水中，很快形成饱和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏。由于二水石膏在常温下的溶解度仅为半水石膏溶解度的1／5，故二水石膏胶体微粒将从溶液中析出。并促使一批新的半水石膏溶解和水化，直至半水石膏全部转化为二水石膏。22•(2)硬化时体积微膨胀•(3)硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低•(4)隔热、吸声性良好•(5)防火性能良好•(6)具有一定的调温调湿性•(7)耐水性和抗冻性差•(8)加工性能好23•2．4建筑石膏的应用•可用来制作各种石膏板、各种建筑艺术配件及建筑装饰、彩色石膏制品、空心石膏砌块、石膏混凝土、粉刷石膏、人造大理石等。另外，石膏作为重要的外加剂，广泛应用于水泥、水泥制品及硅酸盐制品中。•(1)制备粉刷石膏•粉刷石膏是由建筑石膏或由建筑石膏和CaSO4Ⅱ二者混合后再掺入外加剂、细骨料等而制成的气硬性胶凝材料。粉刷石膏按用途可分为面层粉刷石膏(M)、底层粉刷石膏(D)和保温层粉刷石膏(W)三类。24•(2)建筑石膏制品•建筑石膏制品的种类很多，如纸面石膏板、25•空心石膏条板、纤维石膏板、石膏砌块和装饰石膏板等。主要用作分室墙、内隔墙、吊顶和装饰。•建筑石膏配以纤维增强材料、胶粘剂等还可制成石膏角线、线板、角花、灯圈、罗马柱、雕塑等艺术装饰石。26•工程实例•石膏饰条粘贴失效工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析原因。•①建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配即用。•②在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者，在粘结的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。27•2.3水玻璃（waterglass)•水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成，化学通式为R2O·nSiO2，其中，n是二氧化硅与碱金属氧化物之间的摩尔比，为水玻璃的模数，一般在1.5～3.5之间。常见的水玻璃有硅酸钠(Na20·nSiO2)和硅酸钾(K2O·nSiO2)等，以硅酸钠水玻璃最为常用。•2.3.1水玻璃的特性•水玻璃溶液在空气中吸收二氧化碳，发生如下反应：28•Na2O·nSiO2+CO2+mH2O——-Na2CO3+nSiO2mH2O•由于上述过程进行得非常缓慢，所以常常加入促硬剂氟硅酸钠(Na2SiF6),加速硅酸凝胶析出•2(Na2O·nSiO2)+Na2SiF6+mH2O——-6NaF十(2n+1)SiO2·mH2O•氟硅酸钠的适宜掺量为水玻璃质量的12％～15％。29•水玻璃具有良好的粘结性能。水玻璃的模数越大，胶体组分越多，越难溶于水，粘结能力越强。同一模数的水玻璃，浓度越高，则密度越大，粘结力越强。•工程中常用的水玻璃模数为2．6～2．8，密度为1．3～1．4g／cm3。•水玻璃中总固体含量增多，则冰点降低，性能变脆。冻结后的水玻璃溶液，再加热熔化，其性质不变。•水玻璃具有很强的耐酸性能，能抵抗多数无机酸和有机酸的作用。•水玻璃耐热温度可达1200℃，在高温下不燃烧，不分解，强度不降低，甚至有所增加。30•水玻璃硬化时析出的硅酸凝胶能堵塞材料的毛细孔隙，起到阻止水分渗透的作用。•2．3．2水玻璃的应用•利用水玻璃的上述性能，在建筑工程中主要有如下几方面的用途：•（1）水玻璃涂层、防水剂•(2)以水玻璃为胶结料，加入氟硅酸钠促硬剂和一定级配的耐酸粉料和耐酸粗细骨料配制成的耐酸浆体、耐酸砂浆和耐酸混凝土，用于防腐工程。•（3）制作耐热砂浆和耐热混凝土