第二章 石灰
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成水化产物。
——水化产物向原来的充水空间转移。
当前者的速率大于后者，则产生试件膨胀和开裂。
2、孔隙体积增加
——固相体积增加引起孔隙体积增加。
固相体积和孔隙体积增量之和可能超过石灰-水系统
的空间，引起石灰浆体的体积增大。
通过对石灰消化时体积变化机理的研究，可得出 控制石灰体积变化的主要方法：
对菱镁矿杂质，为避免
体积安定性不良，应限制
石灰石中菱镁矿的含量。
四、石灰（氧化钙）的活性与结构的关系
“活性”—与水反应的能力。
D.R.格拉森的研究表明：石灰的活性主要是由
（1）内比表面积；（2）晶格变形程度 决定
CaCO3的煅烧机理：
碳酸钙分解形成假晶的氧化钙→
氧化钙晶体再结晶形成面心立方体晶体→
1.2 0.75 0.12
第六节
石灰浆体的硬化
机理：结晶与干燥；碳酸化。 主要是干燥与碳酸化。
影响石灰碳酸化速率的因素：
CO2的浓度；溶解石灰的溶度；石灰溶液与空气接触面 积的大小。
——人工加速石灰浆体硬化的措施。
第七节 石灰的应用
一、石灰的技术性质
二、石灰的应用
1、石灰乳和石灰砂浆 2、三合土和灰土 3、配制无熟料水泥及硅酸盐制品 4、碳化制品等。
——剧烈的放热、——显著的体积膨胀、
——过大的水灰比等。
结晶结构形成后在潮湿环境下强度的降低。 原因为：结晶接触点的溶解
右图为石灰浆体在不同 水灰比条件下的水化过程 与塑性强度Pm发展情况： 1-水化动力学曲线 2-结构形成动力学曲线
塑性强度Pm(MPa)
强度降低（％）
水固比 （W/S ）
2-煅烧正常的石灰； 3-有15%过烧的石灰； 4-含32%MgO的苦土石灰。
2、水化温度对石灰水化反应能力的影响
石灰水化反应速度随着水化温度的提高而显 著增加。
3、外加剂对石灰水化反应能力的影响
加快消化速率——氯盐
延缓消化速率——磷酸盐、草酸盐、硫酸盐等。
二、石灰的水化特点：
1、水化热高、放热速率快
系统的绝 对体积 （cm3）
反 应 前 CaO +H2O = Ca(OH)2 固体的绝对体积 （cm3） 绝对体积的变 化（％） 反应 所需 的相 对水 量
反应式
分子 量
比密 度
反应 后
反应前
反应后
Βιβλιοθήκη Baidu
系统
固相
56.08
18.02 74.10
3.34
1.00 2.23 34.8 33.2 16.7 33.2 —4.54 ＋ 97.92 0.321
最大 (Pm)max
水化完成 瞬时 (Pm)H
0.9 0.6 0.105
水化结束后 养护4小时 (Pm)4
0.9 0.38 0.045
( Pm ) H ( Pm ) 4 ( Pm ) max ( Pm ) H ( Pm ) H ( Pm ) max
0 37 57 25 20 12.5
0.4 0.5 0.6
第二章 石灰
第一节
概
述
石灰(CaO):
分类:
石灰石(CaCO3)煅烧→CaO+CO2气体
1、使用性质：气硬性石灰、水硬性石灰； 2、加工方法：块状生石灰、生石灰粉、消石灰粉、石 灰浆等；
3、消化速度：快速消化石灰（<10min）
中速消化石灰（10～30min）
慢速消化石灰（>30min）
第二节
再结晶的氧化钙烧结。
碳酸钙煅烧过程中 内比表面积的变化：
第四节 石灰的水化反应
一、石灰的水化反应过程及影响因素 石灰的水化反应又称石灰的“消化”或“熟 化”。 CaO + H2O Ca(OH)2+ 64.9KJ
石灰水化时要注意控制温度及周围介质中水蒸
气的压力，才能保证反应向右方进行。
石灰的水化过程：（A.Backmann理论） CaO吸水→CaO· 2O→转化为Ca(OH)2+H2O→凝聚硬化 2H
窑和机械化立窑。
2、回转窑
窑的装置和原理与生产水泥所用的回转窑相似。
3、土窑
属间歇作业窑。
三、碳酸钙的分解温度
石灰石的实际煅烧，一般在1000～1200℃，高于理论
分解温度。
石灰石的致密程度、料块大小、杂质（成分）不同对 煅烧温度有较大的影响。 J.伍勒提出的片状石灰石的分解温度T的数学关系式
——使用石灰时，先拌水形成消石灰或石灰膏的原
因之一。 2、需水量大 CaO + H2O Ca(OH)2+ 64.9KJ
理论需水量仅为32%，但实际要使CaO全部转变为 Ca(OH)2，约需加入70%的水才可得到十分干燥、体 积疏松的消石灰粉。
3、体积膨胀 石灰水化前后石灰-水系统体积变化如何？如下表
几乎所有的消石灰都有一定量的过剩水，吸附结合的
水量取决于比表面积、沉淀条件等。
影响石灰水化反应能力的因素：
1、煅烧条件对石灰水化反应能力的影响
在不同温度下煅烧的石灰，其结构的物理特征有很大 的差异，直接影响石灰的水化反应能力。
下图为各种石灰的水化速度和水化温度
1-有15%欠烧的石灰；
T=
· · Ra 2 · · 10
2
该公式只适用于片状石灰石，对其他形状的石灰石采
用形状因数F，如果F片状 =1，则F圆柱体 =0.55， F立方体 =0.48，F球体 =0.37。
石灰石中粘土杂质对煅烧制度的影响
a- CaCO3+SiO2
b- CaCO3+C2S d-CaCO3
CaO+CO2↑
⑴碳酸钙的分解作用是吸热反应 ⑵碳酸钙的分解决定于煅烧温度
随温度的↑，分解速率加快；
由右图可得出分解压力达1atm时， 分解温度为898℃，即为CaCO3的 分解温度。
⑶碳酸钙的分解过程是可逆的
石灰具有多孔结构：
二、碳酸钙的分解设备 1、立窑
用立窑生产石灰比较广泛。最常用的立窑有普通立
二、石灰浆体凝聚结构及其特性
石灰水化→溶解与分散→胶体粒子→凝聚结构
凝聚结构的特性：具有触变性与结构强度 影响凝聚结构性能的因素：——粒子数量、粒子细 度与扩散层厚度。
可控制的途径 ——石灰的细度；水灰比；外加剂的 掺入等。
三、石灰浆体结晶结构的形成及其条件
凝聚结构→结晶结构 受到许多破坏因素：
石灰的原料
天然原料： 普通石灰石（致密石灰石）—CaCO3含量≥90%，粘土 杂质。
大理石—直接用于装饰工程，一些碎块可烧制石灰，
可得几乎是化学纯的CaO。
鲕状石灰石、贝壳石灰石、白垩等。
废渣原料：电石渣、氨碱法制碱的残渣。
第三节
石灰石的煅烧及石灰的结构特性
一、碳酸钙的分解反应
CaCO3+178 kj/mol
理论上石灰与水泥 等其他胶凝材料一样， 和水进行化学反应时， 都产生了化学减缩。 但实际上石灰与水 作用时，外观体积是 增大的。 右图为磨细生石灰在 水灰比为0.33的情况 下石灰浆体体积增大 的数值。
石灰水化产生显著的体积增大的原因： 1、水化过程中物质的转移
——水分子进入石灰粒子内部，发生水化反应，生
1、改变石灰的细度
试验表明，石灰磨得越
细，石灰消化时的体积
变化就越小。
2、水灰比的影响
水灰比对石灰消化时体积变化的影响如下图所示。
3、介质温度的影响 石灰消化时的介质温度对石灰体积变化有显著的影响。 随着介质温度的提高， 水灰浆体的体积 增大明显， 如图所示。
4、石膏掺合料的影响
石灰中掺5%的石膏，
可显著减少其膨胀值。
石膏抑制石灰浆体体积
膨胀的原因有两方面： 水化速率和孔隙体积。
第五节
石灰在水作用下的分散与浆体的结构形成
一、石灰在水作用下的溶解与分散
溶解： Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH分散：吸附分散与化学分散。 石灰粒子分散后， 形成如右图所示的胶体粒子。
完
——水化产物向原来的充水空间转移。
当前者的速率大于后者，则产生试件膨胀和开裂。
2、孔隙体积增加
——固相体积增加引起孔隙体积增加。
固相体积和孔隙体积增量之和可能超过石灰-水系统
的空间，引起石灰浆体的体积增大。
通过对石灰消化时体积变化机理的研究，可得出 控制石灰体积变化的主要方法：
对菱镁矿杂质，为避免
体积安定性不良，应限制
石灰石中菱镁矿的含量。
四、石灰（氧化钙）的活性与结构的关系
“活性”—与水反应的能力。
D.R.格拉森的研究表明：石灰的活性主要是由
（1）内比表面积；（2）晶格变形程度 决定
CaCO3的煅烧机理：
碳酸钙分解形成假晶的氧化钙→
氧化钙晶体再结晶形成面心立方体晶体→
1.2 0.75 0.12
第六节
石灰浆体的硬化
机理：结晶与干燥；碳酸化。 主要是干燥与碳酸化。
影响石灰碳酸化速率的因素：
CO2的浓度；溶解石灰的溶度；石灰溶液与空气接触面 积的大小。
——人工加速石灰浆体硬化的措施。
第七节 石灰的应用
一、石灰的技术性质
二、石灰的应用
1、石灰乳和石灰砂浆 2、三合土和灰土 3、配制无熟料水泥及硅酸盐制品 4、碳化制品等。
——剧烈的放热、——显著的体积膨胀、
——过大的水灰比等。
结晶结构形成后在潮湿环境下强度的降低。 原因为：结晶接触点的溶解
右图为石灰浆体在不同 水灰比条件下的水化过程 与塑性强度Pm发展情况： 1-水化动力学曲线 2-结构形成动力学曲线
塑性强度Pm(MPa)
强度降低（％）
水固比 （W/S ）
2-煅烧正常的石灰； 3-有15%过烧的石灰； 4-含32%MgO的苦土石灰。
2、水化温度对石灰水化反应能力的影响
石灰水化反应速度随着水化温度的提高而显 著增加。
3、外加剂对石灰水化反应能力的影响
加快消化速率——氯盐
延缓消化速率——磷酸盐、草酸盐、硫酸盐等。
二、石灰的水化特点：
1、水化热高、放热速率快
系统的绝 对体积 （cm3）
反 应 前 CaO +H2O = Ca(OH)2 固体的绝对体积 （cm3） 绝对体积的变 化（％） 反应 所需 的相 对水 量
反应式
分子 量
比密 度
反应 后
反应前
反应后
Βιβλιοθήκη Baidu
系统
固相
56.08
18.02 74.10
3.34
1.00 2.23 34.8 33.2 16.7 33.2 —4.54 ＋ 97.92 0.321
最大 (Pm)max
水化完成 瞬时 (Pm)H
0.9 0.6 0.105
水化结束后 养护4小时 (Pm)4
0.9 0.38 0.045
( Pm ) H ( Pm ) 4 ( Pm ) max ( Pm ) H ( Pm ) H ( Pm ) max
0 37 57 25 20 12.5
0.4 0.5 0.6
第二章 石灰
第一节
概
述
石灰(CaO):
分类:
石灰石(CaCO3)煅烧→CaO+CO2气体
1、使用性质：气硬性石灰、水硬性石灰； 2、加工方法：块状生石灰、生石灰粉、消石灰粉、石 灰浆等；
3、消化速度：快速消化石灰（<10min）
中速消化石灰（10～30min）
慢速消化石灰（>30min）
第二节
再结晶的氧化钙烧结。
碳酸钙煅烧过程中 内比表面积的变化：
第四节 石灰的水化反应
一、石灰的水化反应过程及影响因素 石灰的水化反应又称石灰的“消化”或“熟 化”。 CaO + H2O Ca(OH)2+ 64.9KJ
石灰水化时要注意控制温度及周围介质中水蒸
气的压力，才能保证反应向右方进行。
石灰的水化过程：（A.Backmann理论） CaO吸水→CaO· 2O→转化为Ca(OH)2+H2O→凝聚硬化 2H
窑和机械化立窑。
2、回转窑
窑的装置和原理与生产水泥所用的回转窑相似。
3、土窑
属间歇作业窑。
三、碳酸钙的分解温度
石灰石的实际煅烧，一般在1000～1200℃，高于理论
分解温度。
石灰石的致密程度、料块大小、杂质（成分）不同对 煅烧温度有较大的影响。 J.伍勒提出的片状石灰石的分解温度T的数学关系式
——使用石灰时，先拌水形成消石灰或石灰膏的原
因之一。 2、需水量大 CaO + H2O Ca(OH)2+ 64.9KJ
理论需水量仅为32%，但实际要使CaO全部转变为 Ca(OH)2，约需加入70%的水才可得到十分干燥、体 积疏松的消石灰粉。
3、体积膨胀 石灰水化前后石灰-水系统体积变化如何？如下表
几乎所有的消石灰都有一定量的过剩水，吸附结合的
水量取决于比表面积、沉淀条件等。
影响石灰水化反应能力的因素：
1、煅烧条件对石灰水化反应能力的影响
在不同温度下煅烧的石灰，其结构的物理特征有很大 的差异，直接影响石灰的水化反应能力。
下图为各种石灰的水化速度和水化温度
1-有15%欠烧的石灰；
T=
· · Ra 2 · · 10
2
该公式只适用于片状石灰石，对其他形状的石灰石采
用形状因数F，如果F片状 =1，则F圆柱体 =0.55， F立方体 =0.48，F球体 =0.37。
石灰石中粘土杂质对煅烧制度的影响
a- CaCO3+SiO2
b- CaCO3+C2S d-CaCO3
CaO+CO2↑
⑴碳酸钙的分解作用是吸热反应 ⑵碳酸钙的分解决定于煅烧温度
随温度的↑，分解速率加快；
由右图可得出分解压力达1atm时， 分解温度为898℃，即为CaCO3的 分解温度。
⑶碳酸钙的分解过程是可逆的
石灰具有多孔结构：
二、碳酸钙的分解设备 1、立窑
用立窑生产石灰比较广泛。最常用的立窑有普通立
二、石灰浆体凝聚结构及其特性
石灰水化→溶解与分散→胶体粒子→凝聚结构
凝聚结构的特性：具有触变性与结构强度 影响凝聚结构性能的因素：——粒子数量、粒子细 度与扩散层厚度。
可控制的途径 ——石灰的细度；水灰比；外加剂的 掺入等。
三、石灰浆体结晶结构的形成及其条件
凝聚结构→结晶结构 受到许多破坏因素：
石灰的原料
天然原料： 普通石灰石（致密石灰石）—CaCO3含量≥90%，粘土 杂质。
大理石—直接用于装饰工程，一些碎块可烧制石灰，
可得几乎是化学纯的CaO。
鲕状石灰石、贝壳石灰石、白垩等。
废渣原料：电石渣、氨碱法制碱的残渣。
第三节
石灰石的煅烧及石灰的结构特性
一、碳酸钙的分解反应
CaCO3+178 kj/mol
理论上石灰与水泥 等其他胶凝材料一样， 和水进行化学反应时， 都产生了化学减缩。 但实际上石灰与水 作用时，外观体积是 增大的。 右图为磨细生石灰在 水灰比为0.33的情况 下石灰浆体体积增大 的数值。
石灰水化产生显著的体积增大的原因： 1、水化过程中物质的转移
——水分子进入石灰粒子内部，发生水化反应，生
1、改变石灰的细度
试验表明，石灰磨得越
细，石灰消化时的体积
变化就越小。
2、水灰比的影响
水灰比对石灰消化时体积变化的影响如下图所示。
3、介质温度的影响 石灰消化时的介质温度对石灰体积变化有显著的影响。 随着介质温度的提高， 水灰浆体的体积 增大明显， 如图所示。
4、石膏掺合料的影响
石灰中掺5%的石膏，
可显著减少其膨胀值。
石膏抑制石灰浆体体积
膨胀的原因有两方面： 水化速率和孔隙体积。
第五节
石灰在水作用下的分散与浆体的结构形成
一、石灰在水作用下的溶解与分散
溶解： Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH分散：吸附分散与化学分散。 石灰粒子分散后， 形成如右图所示的胶体粒子。
完