道路建筑材料

單元二氣硬性膠凝材料課程思政元素：

“清白做人”價值引領(lǐng)：“千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。

粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間?！?/p>

“清清白白”做人，“堂堂正正”做事！

知識目標(biāo)?了解膠凝材料的定義和分類?熟悉石灰的消化、硬化過程和技術(shù)性質(zhì)?掌握石灰質(zhì)量檢測方法、評定標(biāo)準(zhǔn)和選用方法能力目標(biāo)?能夠依據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》對石灰相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，并依據(jù)《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》對所測定定技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行正確評定和合理選用?能夠規(guī)范填寫實驗原始記錄，并獨(dú)立出具相關(guān)試驗報告膠凝材料：是指能以自身的物理化學(xué)作用從具有流動性的漿狀體轉(zhuǎn)變成堅硬的固體,并能將砂、石子等散粒材料或磚、板等塊片狀材料黏結(jié)為具有一定強(qiáng)度的整體結(jié)構(gòu)的材料。膠凝材料按化學(xué)成分分為兩大類:有機(jī)膠凝材料(如各種瀝青和樹脂)和無機(jī)(礦物)膠凝材料。無機(jī)膠凝材料按照硬化條件又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化,也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度(如石灰、石膏、水玻璃)水硬性膠凝材料不僅能在空氣中,而且可以更好地在水中硬化,保持并發(fā)展其強(qiáng)度(如水泥)。膠凝材料模塊一

石灰

石灰的定義

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石灰是一種以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料。1.1石灰的原料、生產(chǎn)及品種石灰的生產(chǎn)11）原料

生產(chǎn)石灰的原料有兩種：一是天然原料，以CaCO3為主要成分的礦物、巖石(如石灰?guī)r、白云巖)或貝殼等；二是化工副產(chǎn)品，如電石渣（用碳化鈣制取乙炔時產(chǎn)生的，其主要成分是氫氧化鈣）。

不同形態(tài)的石灰2）生產(chǎn)工藝流程

將主要成分為CaCO3和MgCO3的巖石經(jīng)高溫煅燒(加熱至900℃以上)，逸出CO2氣體，得到的白色或灰白色的塊狀材料即為生石灰，其主要化學(xué)成分為CaO和MgO。在石灰的原料中，除主要成分CaCO3外，常含有MgCO3。煅燒過程中MgCO3分解出MgO，存在于石灰中。石灰的生產(chǎn)(a)石灰石

(b)石灰的煅燒反應(yīng)特點(diǎn)：1、體積收縮小，10%~15%2、吸收熱量3、顏色及狀態(tài)：白色或淡黃色（MgO），多孔且強(qiáng)度低。4）石灰的分類按煅燒質(zhì)量分類：正火：斷面均可刻痕；潔白或帶灰色、密度輕、一般為800~1000kg/m3欠火：中心有硬結(jié)；有效氧化鈣和氧化鎂含量低，粘結(jié)力差，顏色呈深灰色（不能在工程中使用）產(chǎn)生原因：原料尺寸過大或者窯中溫度不均勻等原因。過火：表面玻璃質(zhì)（病害）水化速度慢，體積膨脹、收縮明顯、顏色呈灰黑色，密度大。使用時水化速度緩慢，易引起已成型結(jié)構(gòu)物體積膨脹，產(chǎn)生裂縫，造成“起泡與分裂、剝落等”，危害極大。產(chǎn)生原因：溫度過高，時間過長使石灰表面出現(xiàn)裂縫，體積縮小生石灰分類：優(yōu)質(zhì)石灰：潔白或略帶灰色，質(zhì)量較輕，堆積密度為800-1000kg/m3?！扒坊鹗摇保菏沂铣叽邕^大或窯中溫度不勻等原因，使得石灰中含有未燒透的內(nèi)核，這種石灰即稱為欠火石灰。顏色發(fā)青且未消化殘渣含量高，有效氧化鈣和氧化鎂含量低，使用時缺乏黏結(jié)力?！斑^火石灰”：是由于煅燒溫度過高、時間過長而使石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，塊體密度大，消化緩慢，這種石灰稱“過火石灰”。

過火石灰的危害及防治：使用時則消解緩慢，甚至用于建筑結(jié)構(gòu)物中仍能繼續(xù)消化，以致引起體積膨脹，導(dǎo)致表面剝落或產(chǎn)生裂縫等破壞現(xiàn)象，故危害極大。防治：可在消化后“陳伏”半月左右再使用。石灰漿在陳伏期間，在其表面應(yīng)有一層水分，使之與空氣隔絕，以防止碳化。石灰按成品加工方法分類石灰塊狀生石灰生石灰粉消石灰石灰灰漿石灰的熟化與硬化11）熟化過程

塊狀生石灰在使用前都要加水消解，這一過程稱為消解、消化或熟化，也可稱之為淋灰，經(jīng)消解后的石灰稱為消石灰或熟石灰，其化學(xué)反應(yīng)式為：

CaO+H2O→Ca(OH)2+64.9kJ/mol

生石灰在熟化過程中有三個顯著的特點(diǎn)：一是體積膨脹大(1～2.5倍)；二是放熱量大，放熱速度快；三是理論加水<實際加水量。1.2石灰的消化(熟化或消解)與陳伏加水量不同，將會得到不同的熟石灰，如：

熟石灰粉，加水量適中，攪拌使得消化不結(jié)團(tuán)；

石灰膏：加水量較多，熟石灰呈半固態(tài)；

石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流態(tài)；

石灰粉：將生石灰磨細(xì)成生石灰粉，則不必預(yù)先熟化，陳伏，可直接使用，可節(jié)約場地，改善施工環(huán)境，但是成本高，不能長期存儲。

目的：使生石灰具有粘結(jié)性和塑性2）熟化方法1）石灰的干燥硬化(干燥結(jié)晶作用)（1）干燥結(jié)晶過程。（2）碳化硬化過程。1.3石灰漿體的硬化石灰漿體的硬化包括同時進(jìn)行的過程:干燥結(jié)晶和碳化作用。1）石灰的干燥硬化（干燥結(jié)晶作用）

石灰漿在干燥過程中游離水蒸發(fā)，或被砌體吸收，氫氧化鈣從飽和溶液中結(jié)晶析出，固體顆粒互相靠攏黏緊，強(qiáng)度也隨之提高。2）碳化作用

?碳化作用是指氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳在有水的條件下生成碳酸鈣晶體的過程，石灰碳化作用只在有水條件下才能進(jìn)行。石灰漿體的硬化包括以上兩個同時進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)過程，表層以碳化為主，內(nèi)部以干燥硬化為主。

1.4石灰的技術(shù)要求4、二氧化碳(CO2)含量

石灰石在煅燒時“欠火”造成產(chǎn)品中未分解完成的碳酸鹽的含量。CO2含量越高，即表示未分解完全的碳酸鹽含量越高，則(CaO+MgO)含量相對降低，導(dǎo)致石灰的膠結(jié)性能的下降。5、消石灰游離水含量

游離水含量：指化學(xué)結(jié)合水以外的含水量。多加的水分殘留于氫氧化鈣(除結(jié)合水外)中，殘余水分蒸發(fā)后，留下孔隙會加劇消石灰粉碳化作用6、細(xì)度

以90μm和0.2mm方孔篩篩余百分率控制。稱取試樣100g，稱量篩余物，按原試樣計算其篩余百分率。某工地急需配制石灰砂漿。當(dāng)時有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供選用。因生石灰價格相對較便宜便選用，并馬上加水配制石灰膏，再配制石灰砂漿。使用數(shù)日后，石灰砂漿出現(xiàn)眾多凸出的膨脹性裂縫?！苍蚍治觥?/p>

該石灰的陳伏時間不夠。數(shù)日后部分過火石灰在已硬化的石灰砂漿中熟化，造成體積安定性不良，體積膨脹，以致產(chǎn)生膨脹性裂紋。〔防治措施〕

若無現(xiàn)成合格的石灰膏，可選用消石灰粉。消石灰粉在磨細(xì)過程中，過火石灰磨成了細(xì)粉，易于克服過火石灰的危害。工程實例2-1（1）按《建筑生石灰》(JC/T479—2013)的相關(guān)要求,鈣質(zhì)生石灰和鎂質(zhì)生石灰的技術(shù)指標(biāo)如表2-21.5石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（2）按《建筑生石灰》(JC/T481—2013)的相關(guān)要求，建筑消石灰的技術(shù)指標(biāo)如下表2-4。

小結(jié)：問題：石灰在使用中體積如何變化？

答：加水消化時放熱膨脹、體積增大，硬化時體積收縮，所以單純石灰漿硬化時容易發(fā)生收縮開裂，工程中常配成石灰砂漿或添加纖維后使用。1、石灰不能單獨(dú)使用（強(qiáng)度低）

放入砂子、麻刀、紙筋2、不能直接使用---------產(chǎn)生病害（膨脹、粘結(jié)力和塑性差）3、石灰必須熟化后才能使用。1、保水性、可塑性良好；2、凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低；3、耐水性差4、體積收縮大；5、吸濕性強(qiáng)。1.6石灰的主要性質(zhì)特點(diǎn)(1)石灰乳涂料：將熟化好的消石灰加水稀釋后,直接用作室內(nèi)墻壁和頂棚的涂料。加入各種耐堿顏料,可使色彩豐富。(2)石灰砂漿：主要用于地面以上部分的砌筑工程，并可用于抹面等裝飾工程。(3)加固軟土地基：在軟土地基中打人生石灰樁，可利用生石灰吸水產(chǎn)生膨脹對樁周土壤起擠密作用，利用生石灰和粘土礦物間產(chǎn)生的膠凝反應(yīng)使周圍的土固結(jié)，達(dá)到提高地基承載力目的。(4)三合土和灰土：石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土或與粘土、砂石、爐渣制成三合土，用于道路工程的墊層。在道路工程中，隨著半剛性基層在高等級路面中的應(yīng)用，石灰穩(wěn)定土、石灰粉煤灰穩(wěn)定土及其穩(wěn)定碎石等廣泛用于路面基層。1.7石灰的應(yīng)用(5)硅酸鹽制品：磨細(xì)的生石灰或消石灰與砂、粉煤灰、爐渣等硅質(zhì)材料加水拌和，經(jīng)成型蒸養(yǎng)或蒸壓處理等工序制成的建筑材料，如灰砂磚、灰砂構(gòu)件、粉煤灰砌塊等。(6)制作碳化石灰制品：將生石灰粉與纖維材料或輕質(zhì)集料加水?dāng)嚢璩尚停缓笥枚趸歼M(jìn)行人工碳化后制成，導(dǎo)熱系數(shù)較小,保溫絕緣性好，宜做非承重內(nèi)隔墻墻板、頂棚等。(7)磨細(xì)生石灰：若將塊狀生石灰直接磨成細(xì)粉，即制得磨細(xì)生石灰。制成硅酸鹽或碳化制品時，可不預(yù)先熟化、陳伏而直接使用。(8)無熟料水泥：將活性混合材料(如?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰、鋼渣等)和堿性激發(fā)劑(如石灰等)或硫酸鹽激發(fā)劑(如石膏等)，按比例配合后磨細(xì)得到。適用于地下、水中和潮濕環(huán)境中的建筑工程，也可用于制作地坪、路面以及一般建筑；不適用于凍融交替頻繁、早期強(qiáng)度要求較高、長期處于干燥地區(qū)的建筑工程。（1）磨細(xì)生石灰粉應(yīng)儲存于干燥倉庫內(nèi)，采取嚴(yán)格防水措施。1.8石灰的儲運(yùn)和質(zhì)量證明書1）運(yùn)輸和存儲（2）如需較長時間儲存生石灰，最好將其消解成石灰漿，并使表面隔絕空氣，以防碳化。

每批產(chǎn)品出廠時應(yīng)向用戶提供質(zhì)量證明書,其中注明廠名、商標(biāo)、產(chǎn)品名稱、等級、試驗結(jié)果、批量編號、出廠日期、本標(biāo)準(zhǔn)編號及使用說用書。2）質(zhì)量證明書模塊二

石膏

石膏的定義

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石膏是以硫酸鈣為主要成分的傳統(tǒng)氣硬性膠凝材料。2.1石膏的原料、生產(chǎn)及品種石膏的生產(chǎn)11）原料

生產(chǎn)石膏的原料是天然二水石膏，又稱軟石膏或生石膏。2）生產(chǎn)工藝流程

石膏的生產(chǎn)工序主要是原料破碎、加熱與磨細(xì)過篩。3）石膏的品種和用途用于建筑抹灰、粉刷、砌筑砂漿及各種石膏制品石膏品種建筑石膏硬石膏高強(qiáng)石膏模型石膏調(diào)制抹灰、砌筑及制造人造大理石的砂漿,或鋪設(shè)地面要求較高的抹灰工程、裝飾制品和石膏板陶瓷的制坯工藝,少量用于裝飾浮雕凝結(jié)硬化：建筑石膏與適當(dāng)?shù)乃韬?開始形成可塑性漿體,但很快就失去塑性并產(chǎn)生強(qiáng)度,發(fā)展為堅硬的石狀體的現(xiàn)象。建筑石膏加水后,半水石膏溶解于水,與水進(jìn)行水化反應(yīng),生成二水石膏，反應(yīng)如下。石灰的生產(chǎn)與分類2.2建筑石膏的凝結(jié)硬化

建筑石膏與其他膠凝材料相比具有以下性質(zhì):(1)凝結(jié)硬化快、孔隙率大、密度小、保溫性和吸聲性好，硬化后的建筑石膏內(nèi)部存在大量微孔，故其孔隙率大、密度小、保溫性和吸聲性好。

(2)建筑石膏在凝結(jié)硬化時產(chǎn)生微膨脹，其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀尺寸準(zhǔn)確細(xì)致，裝飾性好。

(3)硬化后的石膏主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時或遇火時會脫出21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣氣幕，可有效阻止火勢的蔓延，而具有一定