石灰

公路与建筑学院第二章石灰和水泥公路与建筑学院•一、胶凝材料的定义在建筑工程中，能以自身的物理化学作用将松散材料(如砂、石)胶结合成为具有一定强度的整体结构的材料，统称为胶凝材料。•二、胶凝材料的分类胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料概述公路与建筑学院气硬性胶凝材料：如石灰、石膏、水玻璃等在空气中硬化、保持或继续提高强度的胶凝材料。水硬性胶凝材料：如各种水泥，则不仅能在空气中硬化、而且能更好的在水中硬化，且可在水中或适宜的环境中保持并继续提高强度。有机胶凝材料：常用的有各种沥青、树脂、橡胶等。只能不宜用于潮湿环境公路与建筑学院本节主要内容石灰水玻璃石膏第一节无机气硬性胶凝材料公路与建筑学院1.1石灰思考:什么是石灰?石灰在工程中有什么用途？工程用石灰怎么选择？工地现场石灰堆放工地现场石灰过筛公路与建筑学院根据成品加工方法不同，分为：（1）块状生石灰原料煅烧而得，主要成分CaO（2）磨细生石灰磨细而得（3）消石灰（熟石灰）生石灰+适量水粉末，主要成分Ca(OH)2（4）石灰浆（石灰膏）生石灰+水（为生石灰体积的3～4倍）可塑浆体再多加水石灰乳（白色悬浊液）根据MgO含量多少，分为：或MgO≤4%或MgO﹥4%一、石灰及其分类消化生石灰钙质石灰镁质石灰MgO≤5%MgO＞5%公路与建筑学院根据消化速度不同，分为：（1）快速消化石灰消化时间﹤10min（2）中速10～30min（3）慢速﹥30min根据最高温度值，分为：（1）低热石灰消化温度﹤70℃（2）高热石灰﹥70℃在一定的标准条件下，从石灰与水混合起，到达到最高温度所需的时间。公路与建筑学院二、石灰的原料和生产（一）石灰的原料生产石灰的原材料主要是含碳酸钙为主的天然岩石，常用的是石灰石、白云石质石灰石。主要成分为CaCO3。（二）生产工艺CaCO3———CaO+CO2900—1100℃生石灰公路与建筑学院公路与建筑学院石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。正常温度下煅烧得到的石灰色白或带灰色，具有多孔结构，即内部孔隙率大、晶粒细小、体积密度小，与水作用速度快。生产时，由于火候或温度控制不均，常会含有欠火石灰或过火石灰。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。欠火石灰多孔CaOCaCO3过火石灰致密CaO釉状物公路与建筑学院•欠火石灰含有未烧透的内核，未消化残渣含量高，有效氧化钙和氧化镁含量低，使用时缺乏粘结力。•由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，块体密度大，消化缓慢。这种石灰称为“过火石灰”。降低了利用率，无危害与水作用缓慢，使用后仍能继续消化，引起结构物体积膨胀，导致鼓包、隆起、起皮等破坏现象公路与建筑学院三、石灰的熟化（消化）（一）熟化过程生石灰+水——熟石灰熟化过程的特点：放出大量的热；体积膨胀1.5～3.5倍。（二)熟化的方式淋灰——生石灰粉（消石灰粉）化灰——熟石灰膏CaO+H2O==Ca（OH）2+64.83kj消石灰公路与建筑学院根据熟化时加水量的不同，石灰的熟化方式分为以下两种：(1)石灰膏在化灰池中加入大量的水(生石灰的3~4倍)熟化成石灰乳，然后经筛网(3×3mm)流入储灰池，经沉淀除去多余的水分得到的膏状物即为石灰膏。石灰膏含水约50%，体积密度为1300~1400kg/m3。1kg生石灰可熟化成2.1～3.0L的石灰膏。(2)消石灰粉每半米高的生石灰块，淋适量的水(生石灰量的60%~80%)，直至数层，经熟化得到的粉状物称为消石灰粉。加水量以消石灰粉略湿，但不成团为宜。公路与建筑学院•为避免过火石灰在使用后，因吸收空气中的水蒸气而逐步熟化膨胀，使已硬化的浆体产生隆起、开裂等破坏，在使用前必须使其熟化或将其去除。•抹面用石灰膏需在储灰池中存放15d以上(生石灰粉需熟化3d)，即进行陈伏，以使较小的过火石灰块充分熟化。陈伏时为防止石灰碳化，石灰膏表面须保存有一层水，消石灰粉也须采取相应的措施。公路与建筑学院四、石灰的硬化（一）干燥硬化与结晶硬化石灰浆体干燥过程中，水分蒸发形成网状孔隙，滞留在孔隙中的自由水由于表面张力的作用而产生毛细管压力，使石灰粒子更加密实，而获得“附加强度”。此外，水分的蒸发引起Ca(OH)2溶液过饱和而结晶析出，并产生“结晶强度”。但析出Ca(OH)2数量极少，因此强度增长不显著。其反应为：Ca(OH)2+nH2O——Ca(OH)2·nH2O（二）碳化硬化Ca（OH）2与空气中的CO2作用，生成CaCO3晶体，为熟石灰的“碳化”，碳化后获得的最终强度，称为“碳化强度”。其化学反应式为：Ca(OH)2+C02+nH20——CaCO3+(n+1)H2O该反应主要发生在与空气接触的表面，当浆体表面生成一层CaCO3薄膜后，碳化进程减慢，同时内部的水分不易蒸发，所以石灰的硬化速度随时间增长逐渐减慢。公路与建筑学院五、石灰的技术要求和技术标准有效氧化钙和氧化镁含量生石灰产浆量和未消化残渣含量二氧化碳含量消石灰游离水含量细度（一）石灰的技术要求详解详解详解详解详解（二）石灰的技术标准公路与建筑学院返回石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁。它们的含量是评价石灰质量的主要指标，其含量愈多，活性愈高，质量也愈好。有效氧化钙和氧化镁含量的测定方法，按我国现行行业标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程规定，有效氧化钙含量用中和滴定法测定，氧化镁含量用络合滴定法测定。试验公路与建筑学院返回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。试验方法：（1）取石灰试样1kg，倒入装有2500mL(20±5℃)清水的标准产浆桶内的筛筒中，盖上盖子，静置消化20min，用圆木棒连续搅动2min，继续静置消化40min，再搅动2min。（2）提取筛筒，用清水冲洗筛筒内残渣，至水流不浑浊，冲洗残渣的清水仍倒入产浆桶内，水的总体积控制在3000mL。（3）将残渣在100～105℃烘箱烘干至恒重，冷却至室温后用5mm圆孔筛筛分，称量筛余物，计算未消化残渣含量。（4）石灰浆体在产浆桶中静置24h后，用钢尺量出浆体高度，计算产浆量。公路与建筑学院•控制生石灰或生石灰粉中CO2的含量，是为了检测石灰石在煅烧时“欠火”造成产品中未分解完成的碳酸盐的含量。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。返回公路与建筑学院•游离水含量，指化学结合水以外的含水量。生石灰在消化过程中加入的水是理论需水量的2～3倍，除部分水被石灰消化过程中放出的热蒸发掉外，多加的水分残留于氢氧化钙(除结合水外)中。残余水分蒸发后，留下孔隙会加剧消石灰粉的碳化作用，以致影响石灰的质量，因此对消石灰粉的游离水含量需加以限制。返回公路与建筑学院细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物会影响石灰的粘结性。现行标准《建筑生石灰粉》(JC/T480—92)和《建筑消石灰粉》(JC/T481—92)以0.9mm和0.125mm筛余百分率控制。返回公路与建筑学院石灰的技术标准建筑石灰按现行标准《建筑生石灰》(JC/T479—92)、《建筑生石灰粉》(JC/T480—92)和《建筑消石灰粉》(JC/T481—92)的规定，按其氧化镁含量划分为钙质石灰和镁质石灰两类，其分类界限按下表的规定。生石灰生石灰粉消石灰粉钙质石灰≤5≤54镁质石灰55≥4建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。返回公路与建筑学院生石灰技术标准根据氧化镁含量分为钙质生石灰和镁质生石灰两类，然后再按有效氧化钙和氧化镁含量、产浆量、未消解残渣和CO2含量等4个项目的指标分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品1.(CaO+Mg0)含量(％)不小于9085808580752.未消化残渣含量(5mm)圆孔筛筛余量(％)不大于51015510153.C02(％)不大于57968104.产浆量(L／kg)不小于2.82.32.02.82.32.0返回公路与建筑学院生石灰粉技术标准根据氧化镁含量分为钙质石灰和镁质石灰两类后，再按(CaO+MgO)含量、CO2含量和细度等项目的指标，分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品1.(CaO+Mg0)含量(％)不小于8580758075702.C02(％)不大于791181012细度0.9mm筛筛余(％)不大于0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余(％)不大于7.012.018.07.012.018.0返回公路与建筑学院消石灰粉技术标准消石灰粉按氧化镁含量4％时称为钙质消石灰粉，4％≤氧化镁含量24％时称为镁质消石灰粉，24％≤氧化镁含量30％时称为白云石消石灰粉。按等级分为优等品、一等品和合格品等3个等级，如下表。项目钙质生石灰镁质生石灰白云石消石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品1．(CaO+Mgo)含量(％)不小于7065606560556560552．游离水(％)0.4—2.00.4—2.00.4—2.03．体积安定性合格合格--合格合格--合格合格--4.细度0.9mm筛筛余(％)不大于000.5000.5000.50.125mm筛余(％)不大于310153101531015返回公路与建筑学院六、石灰的应用及储存•（一）石灰的特点1、生石灰吸湿性强，保水性好，可塑性好：氢氧化钙颗粒比表面积很大，表面吸附一层较厚水膜，这一性质常被用来改善砂浆的保水性。2、凝结硬化慢、强度低：石灰的凝结硬化很慢，潮湿环境中不会产生凝结硬化。硬化后的强度很低。如1:3的石灰砂浆28d的抗压强度仅为0.2~0.5MPa。3、硬化后体积收缩大，易开裂：氢氧化钙颗粒吸附的大量水分，蒸发后产生很大的毛细管压力，使石灰浆体产生很大的收缩而开裂，因此石灰除粉刷外不宜单独使用。4、耐水性差：硬化后石灰浆体的主要成分为氢氧化钙，仅有少量的碳酸钙。由于氢氧化钙可微溶于水，所以石灰的耐水性很差，软化系数接近于零。公路与建筑学院（二）石灰的应用1、配制石灰砂浆和石灰乳，石灰砂浆主要用于地面以上部分的砌筑工程，并可用于抹面等装饰工程；2、配制三合土和灰土，石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土或与粘土、砂石、炉渣制成三合土，用于道路工程的垫层；3、加固软土地基，在软土地基中打人生石灰桩，可利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到提高地基承载力的目的；4、在道路工程中，随着半刚性基层在高等级路面中的应用，石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土及其稳定碎石等广泛用于路面基层。在桥梁工程中，石灰砂浆、石灰水泥砂浆、石灰粉煤灰砂浆广泛用于圬工砌体；5、制作碳化石灰板；6、生产硅酸盐制品；7、生产无熟料水泥。公路与建筑学院1.灰土和二合土消石灰粉与粘土拌合后称为灰土或石灰土，再加砂或石屑、炉渣等即成三合土。由于消石灰粉的可塑性好，在夯实或压实下，灰土和三合土的密实度增加，并且粘土中所含的少量活性SiO2和活性Al2O3与Ca(OH)2反应生成了少量的水硬性产物，所以二者的密实程度、强度和耐水性得到改善。因此，灰土和三合土广泛用于建筑物的基础和道路的垫层。2.石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆利用石灰膏或消石灰粉可配制成石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆。生石灰块(粉)须在干燥条件下运输和贮存，且不宜存放太久。因在存放过程中，生石灰会吸收空气中的水分熟化成消石灰粉，并进一步与空气中的CO2作用生成碳酸钙，从而失去胶结能力。长期存放时应在密闭条件下，且应防潮、防水。公路与建筑学院（三）石灰的储存1、生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。