石灰

石灰第一节石灰的基础知识•石灰是气硬性胶凝材料。•胶凝材料——经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。胶凝材料分类胶凝材料有机胶凝材料：沥青、树脂无机胶凝材料气硬性：石膏、石灰、水玻璃、菱苦土水硬性：水泥以高分子化合物为主要成分的胶凝材料气硬性与水硬性胶凝材料的特点•气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度；关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！•水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！•石灰是在建筑工程上使用较早的矿物胶凝材料之一，是以石灰石为原料经煅烧而成的。•建筑石灰常简称为石灰，实际上它是具有不同化学成分和物理形态的生石灰、消石灰、水硬性石灰的统称。由于生产石灰的原料分布广泛，生产工艺简单，成本低廉，故至今仍被广泛应用于土木工程中。北京修复明长城遗址拒绝水泥始建于明代的北京古城墙，正是用这种以石灰、石膏为主要原料的黏合剂配以巨大的城砖砌成。新修复的城墙在用料和工艺上都与老城墙相同。确保“修旧如旧”效果沿用明代古方城砖黏合剂选择灰白色的石灰膏。经过了600多年的风风雨雨，这些残墙岿然不倒，就是石灰膏耐久度的明证。•建筑石灰的组成与品种•建筑石灰的制备•石灰的硬化•石灰的性质•石灰的应用一、石灰的原料与生产石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石(粘土杂质含量小于8％)、白垩等为原料，在低于烧结温度下燃烧所得的产物，其主要成分是氧化钙（CaO），燃烧反应式如下：21100C1000)(9003CaOCOCaCOC（实际）～，理论煅烧正常的块状石灰，疏松多孔，白色微黄。燃烧温度过高过低，或燃烧时间过长过短，都会影响石灰的质量。制备工艺与产品石灰石1000～1200C磨细生石灰粉生石灰水喷淋熟石灰粉(水)化灰池石灰浆浓缩石灰膏陈伏煅烧温度较低，时间较短时，欠火石灰煅烧温度较高，时间较长时，过火石灰减轻或消除过火石灰的危害石灰的生产过烧石灰的内部结构致密，CaO晶粒粗大，与水反应的速率极慢。当石灰浆中含有这类过烧石灰(呈黄褐色)时，它将在石灰浆硬化以后才发生水化作用，于是会因产生膨胀而引起崩裂或隆起等现象。•欠火石灰呈青灰色，不能与水反应，产浆量低。正火石灰呈白色微黄，结构疏松，体积膨胀大，产浆量高。柴达木贝壳山日产120吨的一组节能型石灰立窑日产140吨节能型石灰立窑二、石灰的组成与品种块状生石灰、生石灰粉：CaO；熟(消)石灰粉：Ca(OH)2；石灰膏(浆)：Ca(OH)2、H2O；三、石灰的水化生石灰与水发生水化反应，生成Ca(OH)2的过程，石灰与水反应时水化热大，水化速率快。生石灰的消化反应为放热反应，消化时不但水化热大，而且放热速率也快。水化过程中体积增大。块状生石灰消化过程中其外观体积可增大1.5-2倍，这一性质易在工程中造成事故，应予重视。•熟化反应：CaO＋H2O→Ca(OH)2＋64.9×103J••陈伏：为了使得生石灰中的过火石灰充分熟化，消除过火石灰的危害，通常将生石灰在储灰坑中静置两个星期以上，称为“陈伏”。放出大量热量，体积膨胀因石灰浆的陈伏时间不足，使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，将导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成凸出放射状膨胀裂纹。陈伏期间，石灰浆表面要保有一层水分，防止发生碳化。这种传统方法熟化时间长，硬化速度慢，硬化后强度低，近年工地大量使用生石灰粉，不必预先消解和陈伏。石灰的熟化•生石灰熟化成石灰粉，常采用淋灰的方法即每维放半米高的生石灰块，60%-80%的水，分层堆放再淋水，以能充分消解而又不过湿成团为度，消石灰粉在使用以前，也应有类似石灰浆的陈伏时间。四、石灰的硬化1.结晶过程Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。•2.碳化过程•Ca(OH)2和空气中的CO2和水反应，形成不溶于水的碳酸钙晶体，析出的水分则逐渐被蒸发。Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O放出大量水分,体积收缩五、石灰的技术性质可塑性好生石灰消化为石灰浆时，能形成颗粒极细(粒径约lm)呈胶体分散状态的氢氧化钙粒子，表面吸附一厚层的水膜，使颗粒间的摩擦力减小，因而其可塑性好。利用这一性质，将其掺入水泥砂浆中，配制成混合砂浆，可显著提高砂浆的保水性硬化缓慢石灰浆的硬化只能在空气中进行，由于空气中CO2含量少，使碳化作用进行缓慢，加之已硬化的表层对内部的硬化起阻碍作用，所以石灰浆的硬化过程较长。硬化后强度低生石灰消化时的理论需水量为生石灰重量的32．13％，但为了使石灰浆具有一定的可塑性便于应用，同时考虑到一部分水因消化时水化热大而被蒸发掉，故实际消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸发，留下大量孔隙，使硬化石灰体密实度小，强度低。硬化时体积收缩大由于石灰浆中存在大量的游离水，硬化时大量水分蒸发，导致内部毛细管失水紧缩，引起显著的体积收缩变形，使硬化石灰体产生裂纹，故石灰浆不宜单独使用，通常工程施工时常掺入一定量的骨料(砂子)或纤维材料(麻刀、纸筋等)。耐水性差由于石灰浆硬化慢、强度低，当其受潮后，其中尚未碳化的Ca(OH)2易产生溶解，硬化石灰体遇水会产生溃散，故石灰不宜用于潮湿环境。因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所产生的网状干缩性裂纹石灰膨胀裂纹由于石灰浆中存在大量的游离水，硬化时大量水分蒸发，导致内部毛细管失水紧缩，引起显著的体积收缩变形，使硬化石灰体产生裂纹，故石灰浆不宜单独使用，通常工程施工时常掺入一定量的骨料(砂子)或纤维材料(麻刀、纸筋等)。石灰产品的种类块状生石灰→磨细制成生石灰粉→熟石灰粉(消石灰粉)(60～80％水)→石灰浆(膏)(3-4倍水)→石灰乳生石灰粉：石灰在制备过程中，采用石灰石、白云石、白垩、贝壳等原料经煅烧后，即得到块状的生石灰，生石灰粉是由块状生石灰磨细生成。消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2,称为消石灰粉。石灰膏：将块状生石灰用过量水(约为生石灰体积的3～4倍)消化，或将消石灰粉和水拌合，所得的一定稠度的膏状物，主要成份为Ca(OH)2和水。建筑工程中所用的石灰常分三个品种：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。我国建材行业标准JC/T479-92《建筑生石灰》、JC/T480-92《建筑生石灰粉》与JC/T481-92《建筑消石灰粉》分别对生石灰、生石灰粉及消石灰粉的主要技术指标作出相关的规定。六、石灰的应用1.广泛用于建筑室内粉刷建筑室内墙面和顶棚采用消石灰乳进行粉刷。由于石灰乳是一种廉价的涂料，施工方便，且颜色洁白，能为室内增白添亮，因此，建筑中应用十分广泛。消石灰乳由消石灰粉或消石灰浆掺大量水调制而成，消石灰粉和浆则由生石灰消化而得。•2.大量用于拌制建筑砂浆•消石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥—起配制成砂浆，前者称石灰砂浆，后者称混合。石灰砂浆可用作砖墙和混凝土基层的抹灰，混合砂浆则用于砌筑，也常用于抹灰。3.加固含水的软土地基生石灰块可直接用来加固含水的软土地基(称为石灰桩)。它是在桩孔内灌入生石灰块，利用生石灰吸水熟化时体积膨胀的性能产生膨胀压力，从而使地基加固。•4.生产硅酸盐制品•以石灰和硅质材料(如石英砂、粉煤灰等)为原料，加水拌合，经成型，蒸养或蒸压处理等工序而成的建筑材料，统称为硅酸盐制品。如蒸压灰砂砖，主要用作墙体材料。石灰的应用5.配制三合土和灰土三合土是采用生石灰粉(或消石灰粉)、粘土和砂子按1：2：3的比例，再加水拌和夯实而成。灰土是用生石灰粉和粘土按1：2~4的比例，再加水拌和夯实而成。三合土和灰土在强力夯打之下，密实度大大提高，而且可能是粘土中的少量活性氧化硅和氧化铝与石灰粉水化产物Ca(OH)2，作用，生成了水硬性矿物，因而具有一定抗压强度、耐水性和相当高的抗渗能力。三合土和灰土主要用于建筑物的基础、路面或地面的垫层。问题？1.过火石灰有什么危害？应如何消除？答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈伏期，或过滤掉。2.石灰硬化过程中，为什么容易开裂？使用时应如何避免？答：石灰浆体的硬化是靠水分的大量挥发，体积显著收缩，因而容易导致开裂。在使用时，避免单独使用，可掺加一些砂子、麻刀丝或纸筋等。第二节石灰的检测•一、检测依据•《建筑生石灰》JC/T479-1992•《建筑生石灰粉》JC/T480-1992•《建筑消石灰粉》JC/T481-1992•《建筑石灰试验方法物理试验方法》JC/T478.1-1992•《建筑石灰试验方法化学分析试验方法》JC/T478.2-1992二、技术指标按现行行业的标准JC/T480-92《建筑生石灰粉》的规定，生石灰粉的技术指标如表3-2：建筑消石灰粉按氧化镁含量分为钙质消石灰粉、镁质消石灰粉、白云石消石灰粉等，每种又有优等品、一等品和合格品三个等级，其分类界限见下两表：三、建筑石灰的检测方法•1.物理性能检测•（1）细度•（2）产浆量、未消化残渣含量检测•（3）消石灰粉体积安定性的检测•2.化学性能检测•（1）石灰结合水、二氧化碳含量、烧失量的检测•（2）酸不溶物的检测•（3）二氧化硅含量的检测•（4）三氧化二铁含量的检测•（5）三氧化二铝含量的检测•（6）氧化钙含量的检测•（7）氧化镁含量的检测