气硬性凝胶材料(石灰)
2气硬性凝胶材料的选择和应用
学习情境2 气硬性胶凝材料的选择和应用建筑工程中主要应用的气硬性胶凝材料有石灰、石膏、水玻璃和菱苦土。
单元1 石灰石灰一般是相同化学组成和物理形态的生石灰、消石灰、水硬性石灰的统称。
它是建筑上最早使用的胶凝材料之一。
因其原料分布广泛，生产工艺简单，成本低廉，使用方便，所以一直得到广泛应用。
1.1 石灰的生产生产石灰所用原料主要是以碳酸钙为主的天然岩石，如石灰石、白垩等。
将这些原料在高温下煅烧，即得生石灰：21100~9003CO CaO CaCO C +−−−−→−︒↑正常温度下煅烧得的生石灰具有多孔结构，即内部孔隙率大、晶粒细小、体积密度小，与水作用速度快。
由于生产时，火候或温度控制不均，常会含有欠火石灰和过火石灰。
欠火石灰中含有未分解的碳酸钙内核，外部为正常煅烧石灰。
欠火石灰只是降低了石灰的利用率，不会带来危害。
温度过高得到的生石灰，称为过火石灰。
过火石灰的结构致密、孔隙率较小、体积密度大，并且晶粒粗大，甚至发生原料中混入或夹带有粘土成分，在高温下熔融，使过火石灰颗粒表面部分为玻璃质物质（即釉状物）所包覆。
因此过火石灰与水作用很慢（需数十天至数年以上），这时对使用非常不利。
1.2 石灰的熟化石灰的熟化，又称消解，是生石灰（氧化钙）与水作用生成熟石灰（氢氧化钙）的过程，即：→()kJ OH Ca O H CaO 8.6422++伴随着熟化过程，放出大量的热，并且体积迅速增加1～2.5倍。
为避免过火石灰在使用后，因吸收空气中的水蒸气而逐步水化膨胀，使硬化砂浆或石灰制品生产隆起、开裂等破坏，在使用前必需使其熟化或将其去除。
常采用的方法是在熟化过程中首先将较大的欠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），之后利用二周以上的熟化时间（即陈伏），使较小的过火石灰块熟化。
熟化时需防止石灰碳化（也就是在陈伏期间，应在其表面保留一定厚度的水层，以与空气隔绝。
）。
熟石灰，又称为消石灰，有二种使用形式：（1）石灰膏 生石灰块加水3～4倍的水，经熟化、沉淀、陈伏等得到的膏状体。
第1章 气硬性胶凝材料——石灰、石膏
是什么？ 是什么？ 是什么？
检测石灰中的有效成分含量、残渣含量、产浆量等。
2.经验观察：
如何鉴别？
•鉴别生石灰中的正火石灰、过火石灰、欠火石灰的含量。
•观察生石灰中的块灰与粉灰的含量。
•观察石灰的产浆量与残渣含量。
欠火石灰、过火石灰、正火石灰的鉴别方法
五、石灰的储存和保管 • 防水防潮 • 不宜太久 • 分别存放
降低石灰质量（CaO含量低），残渣多 。 过火石灰：温度过高，石灰结构紧密，水化速度缓慢。 使用后崩裂、鼓泡，有危害性。
二、石灰的使用 （一）石灰的熟化 1.过程：
生石灰
+水
熟石灰
CaO H2O Ca(OH)2 热量 Q
2.特点：
体积膨胀、放热量大
3.熟化方法：
（1）淋灰：制备熟石灰粉(消石灰粉) （2）陈伏：制备石灰膏
陈伏
目的是什么？ 让生石灰得以充分熟化，消除过火石灰的危害。
二、石灰的使用 （二）石灰的硬化 1.过程：
（1）干燥过程
（2）碳化过程
2.特点：
产物 是什么？
反应条件 是什么？
速度慢，体积收缩大，放出水分，
只能在空气中完成。所以石灰是气硬性胶凝材料。
二、石灰的使用 （三）石灰的成品 1.块灰： CaO 2.石灰粉：CaO 或 Ca(OH)2 3.石灰膏： Ca(OH)2
正火石灰：水化速度快，CaO含量高。 欠火石灰： 质量差 过火石灰： 有危害 生石灰： CaO 熟石灰： Ca(OH)2 块灰：块状生石灰 粉灰：磨细生石灰 或 熟石灰粉 灰浆：石灰浆（乳） 膏灰：熟石灰膏
2.石灰
3.石灰
4.石灰
生产工艺的关键——煅烧（温度）
气硬性胶凝材料
过烧石灰——熟化慢、使用时需陈伏。 3.产品：
生石灰粉——磨细生石灰 消石灰粉(熟石灰)———加水60~80%（生石灰
重量）也需“陈伏” 石灰膏——表观密度1300~1400kg
二、 性能
➢ 可塑性和保水性好。 故用作石灰水泥砂浆，改善和易性。
因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所产生的网状干缩性裂纹
石灰膨胀裂纹
由于石灰浆中存在大量的游离水，硬化时大量水分蒸发，导致内部裂纹，故石灰浆不宜 单独使用，通常工程施工时常掺入一定量的骨料(砂子)或纤维材料(麻刀、纸 筋等)。
6.生产轻质碳酸钙。
第二节 石膏
一、概述 1. 常用的石膏胶凝材料及原材料： ➢ 种类：建筑石膏（β）、高强石膏（α）；
无水石膏水泥；高温煅烧石膏 ➢ 原材料：二水石膏（软、生石膏）；无水
石膏（硬石膏）；天然、化工石膏 2. 二水石膏（CaSO4‧2H2O)的脱水反应
（1）65~75 ℃ 开始脱水 （2）107~170℃ 生成半水石膏。常压，β型，建筑
2.2 建筑石膏
氟铝石膏
石膏空心条板
纸面石膏条板
轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（竖吊）
轻钢龙骨纸面石膏板吊顶（平吊）
轻钢龙骨纸面石膏权隔墙
将可耐福厚板水平 向安装在C型竖向 龙骨上
可耐福双层龙 骨隔墙系统安 装程序
沿每耐在龙将 耐 向 石装有将板竖竖1福沿后向双骨膏，接另 福 安.可安向5在上胶向安m顶,龙层间板以缝一 厚 装再耐装龙沿涂（龙装设龙骨C放错保用福在骨侧 板边以龙骨龙型一骨置缝证一石C上的 水龙密骨方骨竖个安岩型安所根膏可 平骨封）向向可装棉竖
CaO+MgO 含量——限制胶凝组分含量。 下限（不小于）
气硬性胶凝材料
CaCO3 900℃ CaO CO2 MgCO3 700℃ MgO CO2 实际生产中，锻烧温度通常为1000～1200℃。生产所得为生石灰， 主要成分CaO，是一种白色或灰色的块状物质，通常称作块灰。由于原 料中常含有碳酸镁(MgCO3)，锻烧后生成MgO，
石灰是一种传统的气硬性胶凝材料。原料来源广、生产工艺简单、 成本低廉，并具有某些优异性能，至今仍为建筑工程广泛使用。
2.2.1 石灰的生产
石灰最主要的原材料是石灰石、白云石和白要，主要成分是碳酸钙 ，其次是少量的碳酸镁。原材料的品种和产地不同，对石灰性质影响较 大，一般要求原材料中黏土杂质含量小于8%。
2.2.2 石灰的熟化与硬化
一、石灰的熟化
石灰的熟化，又称消解，是生石灰(CaO)与水反应生成熟石灰
[(Ca(OH)2)]的过程，反应方程如下：
CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9kJ
石灰的熟化反应速度快，锻烧良好的CaO与水接触时几秒钟内即反
应完毕，并释放大量的热，熟化时体积膨胀，体积增大1.5～2.0倍。
(2)碳化过程：Ca(OH)2与空气中的CO2和水作用，生成不溶解于水 的CaCO3晶体，析出的水分又逐渐被蒸发，这过程称作碳化，反应式如 下：
Ca(OH )2 CO2 nH 2O CaCO3 (n 1)H 2O
碳化过程形成的CaCO3：晶体使硬化石灰浆体结构致密、强度提高 。但由于空气中CO2的浓度很低，又只在表面进行，故碳化过程极为缓 慢。空气中湿度过小或过大均不利于石灰的碳化硬化。
(3)施工现场使用的生石灰最好立即熟化，存放于储灰池内进行陈 伏。
建筑材料2-石灰
粉煤灰砖
灰砂砖
第一节
石灰
六.石灰的储运 1.生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月，作到“随
到随化”。
2.不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。 这是因为储运中的生石灰受潮熟化要放出大量的热且体积膨 胀，会导致易燃、易爆品燃烧和爆炸。 3.熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建 筑物产生的危害。陈伏期间，石灰膏上部要覆盖一层水，以 防碳化。
（6）波特兰水泥时期：1818年，法国人维卡（L.J.Vicat）在 研究水硬性石灰中发现，用白垩与粘土加水湿磨后煅烧，能制 成一种人工水硬性石灰。这可视作现代波特兰水泥制造的雏形。 1824年10月21日，英国建筑工人约瑟夫· 阿斯普丁（Joseph Aspdin）获得了生产波特兰水泥的专利。当时的波特兰水泥标 号不足5MPa，而目前在50 MPa左右。目前水泥有100多种。 波特兰水泥的发明，开创了胶凝材料的新纪元，从此，天然石 材在建筑上的黄金时代就一去不复返了。
（3）石灰时期：由于石灰煅烧温度比石膏高很多，而燃料短 缺，因此石灰的使用比石膏迟一些。希腊在上古时代就已使用 石灰；古罗马人从古希腊学来使用石灰，砌墙的一些罗马砂浆 保持至今。我国古人于公元前220年修建长城时，用石灰、砂、 粘土配成三合土，洒水夯实筑成城墙。
（4）石灰火山灰时期：古希腊人用圣多伦岛的火山凝灰岩 （即圣多伦土）磨细后与石灰、砂混合，所得砂浆强度高、抗 水性好。古罗马人用火山凝灰岩（质量最好的产于普佐里，因 而被称为普佐兰那）加石灰制成砂浆，建造了万神殿（墙厚20 英尺，圆顶跨度142英尺）、水渠（总长359英里）、克罗逊斗 兽场、庞贝城等著名建筑。在中世纪（十二~十四世纪），随 着陶瓷生产的发展，人们开始将废陶瓷、碎砖瓦磨细后与石灰 混合使用，并将这种人工火山灰质材料称为水泥。石灰与火山 灰质材料混合使用的做法延续至今，即硅酸盐混凝土。 （5）水硬性石灰时期：1756年，英国工程师约翰· 斯米顿 （John Smeaton）奉命在海上重建一个灯塔（Eddystone Lighthouse），他研究了石灰火山灰质材料的性质，发现：凡 是质量好的石灰，石灰石中均含有相当数量的粘土。这是第一 次揭示了水硬性石灰的性质。1796年，约瑟夫· 派克（Joseph Perker）用龟甲石（一种粘土质石灰石）烧成了罗马水泥。
三种气硬性胶凝材料应用注意事项
三种气硬性胶凝材料应用注意事项气硬性胶凝材料主要包括石灰、石膏、水玻璃以及镁质胶凝材料等。
气硬性胶凝材料，顾名思义，即只能在空气中硬化，只能在空气中保持或继续提高其强度，故气硬性胶凝材料一般只适用于地上或干燥环境，不适宜于潮湿环境和水中。
（一）建筑工程中的石灰，包括建筑生石灰、生石灰粉和消石灰等。
他以碳酸钙为主要成分的石灰岩为原料，在低于烧结温度下煅烧而成，是一种古老的建筑材料。
1.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。
欠火石灰中含有未分解的碳酸钙内核，外部为正常煅烧的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不会带来危害。
温度过高得到的石灰称为过火石灰。
过火石灰的结构致密，孔隙率小，体积密度大，并且晶粒粗大，表面常被熔融的黏土杂质形成的玻璃物质所包覆。
因此过火石灰与水作用的速度很慢，须数天甚至数年，这对石灰的使用极为不利。
为避免过火石灰在使用以后，因吸收空气中的水蒸气而逐步熟化膨胀，使已硬化的砂浆或制品产生隆起、开裂等破坏现象，在使用以前必须使过火石灰熟化或将过火石灰去除。
常采用的方法是在熟化过程中，利用筛网除掉较大尺寸过火石灰颗粒，而较小的过火石灰颗粒在储灰坑中至少存放二周以上，使其充分熟化，此即所谓的“陈伏”。
陈伏时为防止石灰炭化，石灰膏的表面须保存有一层水。
2.生石灰在运输或贮存时，应避免受潮，以防止生石灰吸收空气中的水分而自行熟化，然后又在空气中谈话而失去胶结能力。
3.石灰不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。
4.石灰在硬化过程中，要蒸发掉大量的水分，引起体积显著收缩，易出现干缩裂缝。
所以，石灰不宜单独使用，一般要掺人砂、纸筋、麻刀等材料，以减少收缩，增加抗拉强度，并能节约石灰。
（二）建筑石膏，不仅是一种有悠久历史的古老的胶凝材料，而且也是一种有发展前途的新型建筑材料。
作为气硬性胶凝材料的石膏，通常是由天然二水石膏经过低温煅烧、脱水、磨细制成。
1.建筑石膏在实际应用时，为了保证可塑性，实际加水量通常为百分之六十到八十。
气硬性凝胶材料(石灰)
（1）ü块状的生石灰：Ø即由天然岩石原料煅烧而得到的产品，主要成分是CaO；
（2）ü磨细生石灰：Ø把块状生水灰磨细而得到的粉末材料，主要成分为Cao
（3）ü消石灰粉: Ø将生石灰加适量的水熟化而得到的粉末；Ca（OH）2；
（4）ü消石灰浆: Ø加多量的水(3~4倍的水）而得的浆体，主要成分为Ca（OH)2+水
布置作业
分钟
教案纸
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
讲授新课（50分钟)
基本概念：
1、什么叫胶凝材料?
胶凝材料是指在建筑工程中，能将散粒材料(如砂子、石子）或块状材料（如砖、石块）粘合为一个整体的材料.
2、分类:
胶凝材料一般分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。
无机胶凝材料：水硬性和气硬性无机胶凝材料。
（2）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶,释出水分并被蒸发：
5石灰的特性
6.石灰的
（1）石灰乳和石灰砂浆
（2）石灰土（灰土)和三合土
（3）灰砂砖和硅酸盐制品
第1页
教案首页
课题
石灰
课时
教学目标
1、了解石灰的原料及生产。
2、主要技术要求及工程应用。
教学重点
凝结硬化原理材料
教学难点
凝结硬化原理材料
原料及生产，主要技术要求，工程应用
学情分析
新生没有接触过建筑材料，教具
课后体会
教学过程
时间分配
组织教学
复习
讲授新课
2分钟
分钟
总结
课堂练习
区别：（1）气硬性胶凝材料:只能在空气中(干燥条件下）硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃和菱苦水。
气硬性胶凝材料介绍(石灰、石膏、水玻璃)
七、石灰的应用
• 配制建筑砂浆和石灰乳 • 配制三合土（石灰＋粘土＋砂）、石灰土（石灰＋粘
土）
• 作为其它建材制品的原料
如：硅酸盐制品、灰砂砖、碳化板等。
• 配制无熟料水泥
石灰＋火山灰活性材料
• 软土地基加固（石灰桩） • 制造静态破碎剂和膨胀剂
第2章 气硬性胶凝材料
2.1 石 灰( lime)
石灰是使用最早的矿物胶凝材料之一。由于原料分 布广泛，生产工艺简单，成本低廉，所以在建筑上历来 应用很广。
石灰要点
•化学组成与品种 •制备工艺 •熟化与陈伏 •凝结与硬化 •技术要求 •特性 •应用
第2章 气硬性胶凝材料
一、石灰的化学组成与品种
生产石灰的原料：
CaCO3为主要成分的天然岩石。如：石灰石、白垩等。
• 过火石灰
煅烧温度过高或时间过长，部分块状石灰表层 会被煅烧成十分致密的釉状物。过火石灰颜色较深， 与水反应很慢，石灰硬化后再与水反应发生体积膨胀 而引起开裂 。
第2章 气硬性胶凝材料
3、石灰的陈伏
• 为了避免过火石灰吸水熟化产生膨胀，造成已硬化的砂
浆或制品隆起、开裂等质量事故，生石灰在使用前必须 进行彻底的熟化（水化）。
➢ 生石灰水化理论需水量32.1％，但为充分水化，实际加水 量为70～100％。
第2章 气硬性胶凝材料
2、欠火石灰和过火石灰
煅烧过程中，由于块度、受热状态及煅烧时间 的差异，不可避免地存在过火石灰和欠火石灰。
• 欠火石灰
煅烧温度不足或时间不足时，碳酸钙不能完全 分解，即生石灰中含有石灰石。欠火石灰不能完全熟 化，产浆量低。石灰利用率低。
硬化时大量水分蒸发，导致显著的体积收缩，使硬化石灰体产 生裂纹。石灰浆不宜单独使用，施工时常掺入一定量的骨料(砂子) 或纤维材料(麻刀、纸筋等)。
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（1）ü块状的生石灰：Ø即由天然岩石原料煅烧而得到的产品,主要成分是CaO；
（2）ü磨细生石灰：Ø把块状生水灰磨细而得到的粉末材料，主要成分为Cao
（3）ü消石灰粉：Ø将生石灰加适量的水熟化而得到的粉末；Ca(OH)2;
（4）ü消石灰浆：Ø加多量的水（3~4倍的水）而得的浆体,主要成分为Ca(OH)2+水
1生产简介：主要原料是天然岩石（以碳酸钙为主要原料）。常用的有石灰石，白云石等；
生产过程中形成的二种不利情况
第一种情况:生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。
第二种情况是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，这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。2石灰的种类
区别：（1）气硬性胶凝材料：只能在空气中（干燥条件下）硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃和菱苦水。
（2）水硬性胶凝材料：既能在空气中（干燥条件下）硬化，又能在水中继
续硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如水泥。
第1节石灰
石灰广泛应用于建筑工程中；
优点：（1）原材料丰富，分布广；
（2）生产工艺简单，成本低.
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课题
石灰
课时
教学目标
1、了解石灰的原料及生产。
2、主要技术要求及工程应用。
教学重点
凝结硬化原理材料
教学难点
凝结硬化原理材料
原料及生产，主要技术要求，工程应用
学情分析
新生没有接触过建筑材料，难以理解各种概念。
教学方法
讲练结合
教具
课后体会
教学过程
时间分配
组织教学
复习
讲授新课
2分钟
分钟
总结
课堂练习
2）、石灰按氧化镁（MgO）含量分类：
（1）、钙质生石灰：Ø氧化镁（MgO)含量<5%;
（2）镁质生石灰：Ø氧化镁（MgO）含量>5%;
3石灰的熟化
生石灰（CaO）加水生成Ca(OH)2过程，称为石灰的熟化或消解过程。
4石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：
（1）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。
布置作业
分钟
教案纸
教学环节
及时间分配、备注
师生活动
教学内容
讲授新课（50分钟）
基本概念：
1、什么叫胶凝材料？
胶凝材料是指在建筑工程中，能将散粒材料（如砂子、石子）或块状材料（如砖、石块）粘合为一个整体的材料。
2、分类：
胶凝材料一般分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。
无机胶凝材料：水硬性和气硬性无机胶凝材料。
（2）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：
5石灰的特性
6.石灰的
（1）石灰乳和石灰砂浆
（2）石灰土（灰土）和三合土
（3）灰砂砖和硅酸盐制品
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