第二章-石灰.ppt

道路建筑材料道路建筑材料石灰石灰主讲：乔晓霞主讲：乔晓霞概概 述述l胶凝材料胶凝材料l 在建筑工程中，能以自身的物理化学作在建筑工程中，能以自身的物理化学作用将松散材料用将松散材料(如砂、石如砂、石)胶结合成为具有胶结合成为具有一定强度的整体结构的材料，统称为胶凝一定强度的整体结构的材料，统称为胶凝材料。材料。l l气硬性胶凝材料：气硬性胶凝材料：l 如石灰、石膏、菱苦土的水玻璃等只如石灰、石膏、菱苦土的水玻璃等只能在空气中硬化、保持或继续提高强度的能在空气中硬化、保持或继续提高强度的胶凝材料。胶凝材料。l 水硬性胶凝材料：水硬性胶凝材料：l 如各种水泥，则不仅能在空气中硬化、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速度。适宜的环境中保持并继续提高速度。第一节第一节 概概 述述胶凝材料有机胶凝材料 无机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料工地现场石灰堆放工地现场石灰过筛内容提要及知识要点内容提要及知识要点1.本章阐述了石灰的消化、硬化过程和质量检验评本章阐述了石灰的消化、硬化过程和质量检验评定指标；定指标；2.通过学习，要求学生能够：通过学习，要求学生能够：（1）掌握石灰、技术性质的知识；）掌握石灰、技术性质的知识；（2）能根据工程情况合理选用石灰。）能根据工程情况合理选用石灰。一、石灰的组成及主要成分一、石灰的组成及主要成分l根据成品加工方法的不同，可分为：根据成品加工方法的不同，可分为：l块状生石灰块状生石灰 CaO:原料煅烧而成的原产品原料煅烧而成的原产品l生石灰粉生石灰粉CaO：块状生石灰磨细的细粉：块状生石灰磨细的细粉l消石灰粉消石灰粉Ca(OH)2 ：适量水消化：适量水消化l石灰浆石灰浆Ca(OH)2 ：多量水消化，可塑性浆体：多量水消化，可塑性浆体l石灰乳石灰乳Ca(OH)2 ：白色悬浊液：白色悬浊液二、石灰生产工艺概述二、石灰生产工艺概述 石灰是由富含石灰是由富含碳酸钙碳酸钙的岩石的岩石(如石灰石、白云石、如石灰石、白云石、白垩等白垩等)经过高温煅烧，逸出二氧化碳气体后得经过高温煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。到的块状材料。煅烧过程中，碳酸钙的分解需要吸收热量，通常煅烧过程中，碳酸钙的分解需要吸收热量，通常需加热至需加热至900900以上，其化学反应可表示如下：以上，其化学反应可表示如下：CaCO3 CaCO3 CaO+CO2 CaO+CO2（178kJ/mol178kJ/mol）9001300二、石灰生产工艺概述二、石灰生产工艺概述l由于石灰原料中，含有碳酸镁成分，石灰中由于石灰原料中，含有碳酸镁成分，石灰中含有氧化镁成分，建筑行业表中，根据石含有氧化镁成分，建筑行业表中，根据石灰中氧化镁含量将石灰分为钙质石灰和镁灰中氧化镁含量将石灰分为钙质石灰和镁质石灰质石灰二、石灰生产工艺概述二、石灰生产工艺概述l优质的石灰：优质的石灰：色质洁白或带灰色，质量较轻，块状石灰堆色质洁白或带灰色，质量较轻，块状石灰堆积密度为积密度为800-1000kg/m800-1000kg/m。l“欠火石灰欠火石灰”：欠火石灰的未消化残渣含量高，有效氧化欠火石灰的未消化残渣含量高，有效氧化钙和氧化镁含量低，使用时缺乏粘结力。钙和氧化镁含量低，使用时缺乏粘结力。l“过火石灰过火石灰”：石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积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。收缩明显，颜色呈灰黑色，块体密度大，消化缓慢。三、石灰的消化三、石灰的消化烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“消化消化”成为成为“消消石灰石灰”，这一过程亦称，这一过程亦称“熟熟”化化”，故消石灰亦称，故消石灰亦称“熟熟石灰石灰”其化学反应为：其化学反应为：CaO+HCaO+H2 20 0Ca(OH)2+64.9kJ/molCa(OH)2+64.9kJ/mol理论需水量仅为石灰的理论需水量仅为石灰的3232，但是由于石灰消化是一个放热，但是由于石灰消化是一个放热反应过程，实际加水量达反应过程，实际加水量达7070以上。以上。在石灰消化时，应注意加水速度。在石灰消化时，应注意加水速度。对消解速度快、活泼性大的石灰，如加水过慢，水量不够，对消解速度快、活泼性大的石灰，如加水过慢，水量不够，则已消化的石灰颗粒生成则已消化的石灰颗粒生成Ca(OH)Ca(OH)2 2包围于未消化颗粒周围，包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，这种现象称为使内部石灰不易消化，这种现象称为“过烧过烧”现象。现象。相反，对于消解速度慢、活泼性差的石灰，如加水过快，则相反，对于消解速度慢、活泼性差的石灰，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，这种现象称为发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，这种现象称为“过冷过冷”现象。现象。四、石灰的硬化四、石灰的硬化 石灰的硬化过程包括干燥硬化和碳酸化两部分。石灰的硬化过程包括干燥硬化和碳酸化两部分。石灰浆的干燥硬化石灰浆的干燥硬化(结晶作用结晶作用)石灰浆在干燥过程中游离水逐渐蒸发，或被周围气石灰浆在干燥过程中游离水逐渐蒸发，或被周围气体吸收，体吸收，Ca(OH)2从过饱和溶液结晶析出，固体颗从过饱和溶液结晶析出，固体颗粒相互靠拢粘结，强度也随之提高。粒相互靠拢粘结，强度也随之提高。其反应为：其反应为：Ca(OH)Ca(OH)2 2+nH2O+nH2OCa(OH)Ca(OH)2 2nHnH2 2O O 硬化石灰浆的碳化硬化石灰浆的碳化(碳化作用碳化作用)氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙晶，氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙晶，称为称为“碳化强度碳化强度”。其化学反应式为：。其化学反应式为：Ca(OH)Ca(OH)2 2+C0+C02 2+nH+nH2 20 0CaCOCaCO3 3+(n+1)H+(n+1)H2 2O O 五、石灰的技术要求五、石灰的技术要求l1.1.有效氧化钙和氧化镁含量有效氧化钙和氧化镁含量l 石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化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定方法，按我国现行行业标准公路工程公路工程无机结合料稳定材料试验规程规定，有效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。量用络合滴定法测定。五、石灰的技术要求五、石灰的技术要求l2.2.生石灰产浆量和未消化残渣含量生石灰产浆量和未消化残渣含量产浆量是单位质量产浆量是单位质量(1kg)的生石灰经消化后，的生石灰经消化后，所产石灰浆体的体积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，未能消化而化残渣含量是生石灰消化后，未能消化而存留在存留在2.36mm圆孔筛上的残渣占试样的百分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，须加以率。其含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。限制。五、石灰的技术要求五、石灰的技术要求l3.3.二氧化碳二氧化碳(CO2)(CO2)含量含量l控制生石灰或生石灰粉中控制生石灰或生石灰粉中COCO2 2的含量，是为的含量，是为了检测石灰石在煅烧时了检测石灰石在煅烧时“欠火欠火”造成产品造成产品中未分解完成的碳酸盐的含量。中未分解完成的碳酸盐的含量。COCO2 2含量越含量越高，即表示未分解完全的碳酸盐含量越高，高，即表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则则(CaO+MgO)(CaO+MgO)含量相对降低，导致石灰的胶含量相对降低，导致石灰的胶结性能的下降。结性能的下降。五、石灰的技术要求五、石灰的技术要求l4.4.消石灰游离水含量消石灰游离水含量l游离水含量，指化学结合水以外的含水量。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生石灰在消化过程中加入的水是理论需水量的量的2 23 3倍，除部分水被石灰消化过程中倍，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放出的热蒸发掉外，多加的水分残留于氢氧化钙氧化钙(除结合水外除结合水外)中。残余水分蒸发后，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。离水含量需加以限制。五、石灰的技术要求五、石灰的技术要求l5.5.细度细度l细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物影响石灰的粘结性。现行标准以物影响石灰的粘结性。现行标准以0.6mm0.6mm和和0.15mm0.15mm筛余百分率控制。筛余百分率控制。六、石灰技术标准六、石灰技术标准l根据公路路面基层施工技术规范（JTJ 034 2000）将生石灰和消石灰划分为三个等级，具体见表：七、石灰的应用七、石灰的应用1.石灰砂浆l 用于砌筑工程，抹面等装饰工程。七、石灰的应用七、石灰的应用l2.加固软土地基七、石灰的应用七、石灰的应用l3.石灰和粘土拌制的石灰土或与黏土、砂石、矿渣制成的三合土用于道路工程的垫层 七、石灰的应用七、石灰的应用l4.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。七、石灰的储存七、石灰的储存1.磨细的生石灰粉应储存于干燥仓库内，采取严格防水措施。2如需较长时间储存生石灰，最好将其消解成石灰浆，并使表面隔绝空气，以防碳化。总结总结l石灰是一种气硬性胶凝材料石灰是一种气硬性胶凝材料,其基本成分为其基本成分为活性氧化钙；活性氧化钙；l石灰硬化后的强度主要依靠氢氧化钙的结晶石灰硬化后的强度主要依靠氢氧化钙的结晶及碳化作用；及碳化作用；l氢氧化钙的溶解度较高氢氧化钙的溶解度较高,在潮湿的环境中在潮湿的环境中,石石灰遇水会溶解溃散灰遇水会溶解溃散,强度会降低强度会降低,因此石灰不因此石灰不宜长期潮湿的环境中或有水环境中使用。宜长期潮湿的环境中或有水环境中使用。作业作业l1.何谓有效氧化钙，简述测定石灰有效氧化何谓有效氧化钙，简述测定石灰有效氧化钙和氧化镁的意义和方法要点。钙和氧化镁的意义和方法要点。l2.简述石灰的煅烧、消化和硬化的化学反应简述石灰的煅烧、消化和硬化的化学反应过程，并说明其强度形成机理。过程，并说明其强度形成机理。l3.石灰质量评价的主要指标是什么？石灰质量评价的主要指标是什么？