第二章 石灰.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 石灰,第一节 概 述,石灰,(,CaO,):,石灰石,(CaCO,3,),煅烧,CaO+CO,2,气体,分类,:,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（,30min,）,第二节 石灰的原料,天然原料：,普通石灰石（致密石灰石）,CaCO,3,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,CaCO,3,+178,kj,/mol CaO+CO,2,碳酸钙的分解作用是吸热反应,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,CaCO,3,的,分解温度。,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,T=,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-CaCO,3,+SiO,2,b-CaCO,3,+C,2,S,d-CaCO,3,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,CaCO,3,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,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,+H,2,O 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,CaO2H,2,O,转化为,Ca(OH),2,+H,2,O,凝聚硬化,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；,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,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,+H,2,O 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,反应式,分子量,比密度,系统的绝对体积（,cm,3,）,固体的绝对体积（,cm,3,）,绝对体积的变化（）,反应所需的相对水量,反应前,反应后,反应前,反应后,系统,固相,CaO,+H,2,O,=,Ca(OH),2,56.08,3.34,34.8,33.2,16.7,33.2,4.54,97.92,0.321,18.02,1.00,74.10,2.23,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,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：,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,Ca,2+,+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。,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：,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,P,m,发展情况：,1-,水化动力学曲线,2-,结构形成动力学曲线,水固比,（,W/S,）,塑性强度,P,m,(MPa,),强度降低（）,最大,(,P,m,),max,水化完成瞬时,(,P,m,),H,水化结束后养护,4,小时,(P,m,),4,0.4,1.2,0.9,0.9,0,25,0.5,0.75,0.6,0.38,37,20,0.6,0.12,0.105,0.045,57,12.5,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：,CO,2,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。,完,