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学习情境三 气硬性胶凝材料 【学习目标】 1. 知识目标 掌握石膏、石灰的技术要求，石灰和石膏的主要性质及应用； 2）理解石膏和石灰的凝结于硬化原理； 3）了解生产石灰、石膏的原料鱼生产工艺； 4）了解水玻璃和菱苦土的应用。 2. 能力目标 （1）掌握石膏、石灰及水玻璃等气硬性胶凝材料的硬化机理性质及使用要点； （2）熟悉各种气硬性胶凝材料的主要用途； 3）能够根据工程实际情况，结合石灰的性质，正确合理地使用石灰。 【导入】上海某新村四幢六层楼于1989年9～11月进行内外墙粉刷，1990年4月交付甲方使用。此后陆续发现内外墙粉刷层发生爆裂。至5月份阴雨天，爆裂点迅速增多，破坏范围上万平方米。爆裂源为微黄色粉粒或粉料。该内外墙粉刷用的“水灰”，系宝山某厂自办的“三产”性质的部门供应，该部门由个人承包。 经了解，粉刷过程已发现有“水灰”中有一些粗颗粒。对爆裂采集的微黄色爆裂物作X射线衍射分析，证实除含石英、长石、CaO、Ca(OH)2、CaCO3外，还含有较多的MgO、Mg(OH)2以及少量白云石。 　原因分析：该“水灰“含有相当数量的粗颗粒，相当部分为CaO与MgO，这些未充分消解的CaO和MgO在潮湿的环境下缓慢水化，分别生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，固相体积膨胀约2倍，从而产生爆裂破坏。还需说明的是，MgO的水化速度更慢，更易造成危害。使用劣质建材，就是给工程埋下定时炸弹，危害人民利益。　 石灰是在土木工程中使用较早的矿物胶凝材料之一。石灰的原料分布很广，生产工艺简 单，成本低廉，在土木工程中应用很广。目前，工程中常用的石灰产品有：磨细生石灰粉、消石灰粉和石灰膏。 一、石灰的生产↑ 在煅烧过程中,煅烧温度宜控制在1000℃左右,此煅烧温度下生成的产品是正火石灰；如果火候控制不好,煅烧温度过高或时间过长,会生成过火石灰；煅烧温度过低或时间过短,会生成欠火石灰。正火石灰具有多孔结构，内部孔隙率大，表观密度小，与水作用速度快；欠火石灰中CaO的含量低，会降低石灰的质量等级和利用率；过火石灰孔隙率小，表观密度大，结构密实，表面被熔融的黏土杂质形成的玻璃物质所包裹，熟化极其缓慢，当这种未充分熟化的石灰用于工程中如抹灰后，会吸收空气中大量的水蒸汽，继续熟化，体积膨胀，致使墙面砂浆隆起、开裂，严重影响工程质量。 二、石灰的熟化与硬化生石灰（CaO）与水反应生成氢氧化钙称为石灰的。石灰浆体的包括干燥结晶和碳化两个过程，后者过程缓慢。石灰的熟化块状生石灰CaO在使用前都要加水熟化(又称消解)生成熟石灰Ca(OH)2（又称消石灰），即： 生石灰在熟化过程中，放出大量的热，并且体积迅速增加1～2.5倍；一般煅烧良好、杂质小、CaO含量高的生石灰熟化较快，放热量和体积增大也较多。 根据熟化时加水量的多少，可熟化成石灰膏和消石灰粉。 将生石灰放在化灰池中，用过量的水熟化成石灰乳，然后经筛网流入储灰池，经沉淀去除多余的水分得到的膏状物即为石灰膏。为消除过火石灰对工程的危害，在使用前必须使其完全熟化或将其去除。常采用的方法是在熟化过程中首先将较大的过火石灰块利用筛网等去除（同时也为了去除较大的欠火石灰块，以改善石灰质量），之后将其放于储灰池中存放两周以上，即“陈伏”，使较小的过火石灰块熟化。在陈伏期间，需防止石灰碳化，应在其表面保留一定厚度的水层，以隔绝空气。 消石灰粉是将生石灰加适量的水熟化而形成的，加水量以能充分熟化而又不过湿成团为度。 块状生石灰使用前一定要熟化，如果将块状生石灰直接磨细成生石灰粉，则可以不预先熟化、陈伏而直接应用。因为生石灰粉细度高、与水接触的表面积大，因而水化反应速度快，且水化时体积膨胀均匀，避免了局部膨胀过大。 2. 石灰的硬化石灰水化后逐渐凝结硬化石灰的硬化石灰水化后逐渐凝结硬化主要包括下面两个过程：干燥结晶硬化过程石灰浆体在干燥过程中，游离水分蒸发，形成网状孔隙，这些滞留于孔隙中的自由水由于表面张力的作用而产生毛细管压力，使石灰粒子更紧密且由于水分蒸发，使从饱和溶液中逐渐结晶析出。碳化过程Ca（OH）2与空气中的CO2和H2O作用，生成碳酸钙而使石灰硬化。其反应式如下： 这个反应实际是CO2和H2O反应结合形成H2CO3，再与Ca（OH）2作用生成CaCO3。碳化过程是从膏体表层开始，逐渐深入到内部，但表层生成的CaCO3阻碍了CO2的深入，也影响了内部水分的蒸发，所以石灰的硬化速度很缓慢。 从以上的硬化过程可以看出，这两个过程都需在空气中才能进行，也只能在空气中才能继续发展并提高其强度，所以石灰是气硬性胶凝材料，只能用于干燥环境的建筑工程中。 按石灰中氧化镁含量将生石灰、生石灰粉分为钙质石灰（MgO5%）和镁质石灰（MgO≥5%）；按消石灰