项目一　石　灰

【知识导学】 石灰具有原料来源广、生产工艺简单、成本低廉和使用方便等特点，是工程中最早和较常用的无机胶凝材料之一。

一、石灰的生产

生产石灰的原料是石灰岩、白垩或白云质石灰岩等天然岩石，其化学成分主要是碳酸钙。原料经高温煅烧后得到的白色块状产品，称为石灰（亦称生石灰），其主要化学成分为氧化钙。反应式为

由于窑内煅烧温度不均匀，产品中除了正火石灰外还含有少量的欠火石灰和过火石灰。欠火石灰含有未完全分解的碳酸钙内核，降低了石灰的产量；过火石灰表面有一层深褐色熔融物质，阻碍石灰的正常熟化；正火石灰质轻、色匀（白色或略带灰白色）、密度较小，工程性质优良。

石灰原料中常含有少量的菱镁矿等杂质，煅烧时生成氧化镁，由于碳酸镁的分解温度低于碳酸钙的分解温度，故长时间高温度的煅烧很容易形成水化速度很慢的过烧氧化镁。根据石灰中氧化镁的含量，将石灰分为钙质石灰（氧化镁含量不大于5%）和镁质石灰（氧化镁含量大于5%）。镁质石灰具有熟化稍慢、凝结硬化后强度较高的特点。

二、石灰的熟化与凝结硬化

1.石灰的熟化

石灰的熟化又称消解，是指生石灰加水生成氢氧化钙的过程。氢氧化钙俗称熟石灰或消石灰。石灰熟化的化学反应如下：

石灰熟化时放出大量的热，体积膨胀1.0～2.5倍。通过熟化时加水量的控制，可将熟石灰制成熟石灰粉（加水量约为生石灰质量的70%）和熟石灰膏（加水量约为生石灰质量的2.5～3倍），供不同施工场合使用。

石灰膏多存放在工地现场的储灰坑中，产品含水量约50%，表观密度为1300～1400kg/m3。由于过火石灰熟化缓慢，为防止过火石灰在建筑物中吸收空气中水分继续熟化，造成建筑物局部膨胀开裂，石灰膏应在储灰坑中隔绝空气存放2周以上，使生石灰充分熟化后再用于工程，这种过程称为“陈伏”。

2.石灰的凝结硬化

胶凝材料的凝结硬化是一个连续的物理、化学变化过程，经过凝结硬化这个过程，具有可塑性的胶凝材料能逐渐变成坚硬的固体物质。为便于研究，通常将具有可塑性的浆体逐渐失去塑性的过程，称为凝结；随着物理、化学作用的延续，浆体产生强度，并逐渐提高，最终变成坚硬的固体物质的过程，称为硬化。

石灰的凝结硬化是干燥结晶和碳化两个交错进行的过程。

（1）干燥结晶。石灰浆体中的水分被砌体部分吸收及蒸发后，石灰胶粒更加紧密，同时氢氧化钙从饱和溶液中逐渐结晶析出，使石灰浆体凝结硬化，产生强度并逐步提高。

（2）碳化。浆体中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生化学反应，生成碳酸钙，反应式如下：

碳酸钙与氢氧化钙两种晶体在浆体中交叉共生，构成紧密的结晶网，使石灰浆体逐渐变成坚硬的固体物质。由于干燥结晶和碳化过程十分缓慢，且氢氧化钙易溶于水，故石灰不能用于潮湿环境及水下的建筑物中。

三、石灰的技术性质

1.石灰的技术指标

石灰的商业品种主要有建筑生石灰（块灰）、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。根据我国建材行业标准《建筑生石灰》（JC/T 479—2013）、《建筑消石灰》（JC/T 481—2013）的规定，石灰产品按化学成分分为钙质石灰和镁质石灰两类，按照化学成分的含量每类分成若干个等级，各等级的化学成分和物理性质详见表2-1、表2-2。

石灰的识别标志由产品名称、加工情况和产品依据标准编号组成，生石灰块在代号后加Q，生石灰粉加QP，如90级钙质生石灰粉标记为“CL 90-QP JC/T 479—2013”。

每批产品出厂时，应向用户提供产品质量证明书。证明书中应注明生产厂家、产品名称、标记、检验结果、批号、生产日期等。

2.石灰的特性

石灰与其他材料相比，具有如下特性：

（1）拌和物可塑性好。生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细的呈胶体分散状态的氢氧化钙，其表面能吸附一层较厚的水膜，水膜可降低颗粒之间的摩擦力，使石灰浆体具有良好的塑性，易摊铺成均匀的薄层，便于施工。

（2）硬化过程中体积收缩大。石灰浆体需水量大，硬化时要脱去大量游离水使体积产生显著收缩。为抑制体积收缩，避免建筑物开裂，常在石灰中掺入砂、纸筋、麻刀等，一方面提高其抗拉强度，抵抗收缩引起的开裂；另一方面还可促进水分的蒸发，提高碳化和硬化速度。

（3）硬化慢、强度低。石灰的凝结硬化过程十分缓慢，特别是表层碳酸钙薄层的形成，阻碍了浆体内部的水分蒸发及碳化向其内部的深入。硬化后的石灰强度较低，1：3的石灰砂浆28d抗压强度只有0.2～0.5MPa，受潮后强度更低。

（4）耐水性差。由于氢氧化钙易溶于水，使其强度降低，在水中还会溃散，所以石灰不能用于水工建筑物或潮湿环境中的建筑物。

（5）吸湿性强。生石灰极易吸收空气中的水分熟化成熟石灰粉，所以生石灰必须在防潮防水的密闭条件下储存。

四、石灰的应用与储运

1.石灰的应用

建筑石灰主要有以下三种应用途径：

（1）现场配制石灰土与石灰砂浆。石灰和黏土按比例配合形成灰土，再加入砂，可配成三合土。灰土或三合土经分层夯实，具有一定的强度（抗压强度一般为4～5MPa）和耐水性，多用于建筑物的基础或路面垫层。石灰砂浆或水泥石灰砂浆是建筑工程中常用的砌筑、抹面材料。

（2）制作硅酸盐及碳化制品。以生石灰粉和硅质材料（如砂、粉煤灰、火山灰等）为基料，加少量石膏、外加剂，加水拌和成型，经湿热处理而得的制品，统称为硅酸盐制品，如蒸养粉煤灰砖及砌块等。石灰碳化制品是将石灰粉和纤维料（或集料）按规定比例混合，在水湿条件下混拌成型，经干燥后再进行人工碳化而成，如碳化砖、瓦、管材及石灰碳化板等。

（3）配制无熟料水泥。石灰是生产无熟料水泥的重要原料，如石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥和石灰火山灰水泥等。无熟料水泥具有生产成本低、工艺简单的特点。

2.石灰的储运

生石灰在运输时应注意防雨，且不得与易燃、易爆及液体物品混运。石灰应存放在封闭严密、干燥的仓库中。石灰存放太久，会吸收空气中的水分自行熟化，与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙，失去胶结性。不同类生石灰应分别储存或运输，不得混杂。