土木工程應(yīng)用

生石灰是將以含為主的天然巖石，在高溫下煅燒而得，其主要成分為氧化鈣（CaO）。在煅燒時(shí)由于火候或溫度控制不均，常會(huì)含有欠火石灰或過火石灰。欠火石灰產(chǎn)漿量小，質(zhì)量較差，利用率降低，不會(huì)帶來危害。過火石灰的水化速度大大減慢，在硬化后才與水發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生較大的體積膨脹，致使硬化后的石灰表面局部產(chǎn)生鼓包、崩裂等現(xiàn)象，工程上稱為“爆灰”?！氨摇笔墙ㄖこ藤|(zhì)量通病之一。
生石灰與水作用生成熟石灰（Ca(OH)2）的過程，稱為熟化。工程上，將生石灰加大量的水（生石灰質(zhì)量的2～3倍）熟化成石灰乳，然后經(jīng)篩網(wǎng)流入儲(chǔ)灰池并“陳伏”至少兩周，以消除過火石灰的危害，經(jīng)沉淀除去多余的水分得到的膏狀物即為石灰膏。也可將每半米高的生石灰塊，淋上適當(dāng)?shù)乃ㄉ伊康?0%～80%），經(jīng)熟化得到的粉狀物稱為消石灰粉。加水量以消石灰粉略濕、但不成團(tuán)為宜。
基本性能
石灰的保水性、可塑性好，工程上常被用來改善砂漿的保水性，以克服水泥砂漿保水性差的缺點(diǎn)。石灰凝結(jié)硬化速度慢、強(qiáng)度低、耐水性差。石灰的干燥收縮大，因此除粉刷以外，不宜單獨(dú)使用。
石灰在建筑上的用途主要有：
A、石灰乳涂料 石灰加大量的水所得的稀漿，即為石灰乳。主要用于要求不高的室內(nèi)粉刷。
B、砂漿 利用石灰膏或消石灰粉可配制成石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿，用于抹灰和砌筑。
C、灰土和三合土 消石灰粉與黏土拌合后稱為灰土，再加砂或石屑、爐渣等即成三合土?；彝梁腿贤翉V泛用于建筑物的基礎(chǔ)和道路的墊層。
D、硅酸鹽混凝土及其制品 以石灰與硅質(zhì)材料（如石英砂、粉煤灰、礦渣等）為主要原料，經(jīng)磨細(xì)、配料、拌合、成型、養(yǎng)護(hù)（蒸汽養(yǎng)護(hù)或壓蒸養(yǎng)護(hù)）等工序得到的人造石材。常用的硅酸鹽混凝土制品有蒸汽養(yǎng)護(hù)和壓蒸養(yǎng)護(hù)的各種粉煤灰磚、灰砂磚、砌塊及加氣混凝土等。

熟化與硬化

生石灰(CaO)與水反應(yīng)生成氫氧化鈣的過程，稱為石灰的熟化或消化。反應(yīng)生成的產(chǎn)物氫氧化鈣稱為熟石灰或消石灰。
石灰熟化時(shí)放出大量的熱，體積1.5--2倍。煅燒良好、氧化鈣含量高的石灰熟化較快，放熱量和體積也較多。工地上熟化石灰常用兩種方法：消石灰漿法和消石灰粉法。
根據(jù)加水量的不同，石灰可熟化成消石灰粉或石灰膏。石灰熟化的理論需水量為石灰重量的32%。在生石灰中，均勻加入60%～80%的水，可得到顆粒細(xì)小、分散均勻的消石灰粉。若用過量的水熟化，將得到具有一定稠度的石灰膏。石灰中一般都含有過火石灰，過火石灰熟化慢，若在石灰漿體硬化后再發(fā)生熟化，會(huì)因熟化產(chǎn)生的膨脹而引起隆起和開裂。為了消除過火石灰的這種危害，石灰在熟化后，還應(yīng)“陳伏”2周左右。
石灰漿體的硬化包括干燥結(jié)晶和碳化兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過程。石灰漿體因水分蒸發(fā)或被吸收而干燥，在漿體內(nèi)的孔隙網(wǎng)中，產(chǎn)生毛細(xì)管壓力。使石灰顆粒更加緊密而獲得強(qiáng)度。這種強(qiáng)度類似于粘土失水而獲得的強(qiáng)度，其值不大，遇水會(huì)喪失。同時(shí)，由于干燥失水。引起漿體中氫氧化鈣溶液過飽和，結(jié)晶出氫氧化鈣晶體，產(chǎn)生強(qiáng)度；但析出的晶體數(shù)量少，強(qiáng)度增長(zhǎng)也不大。在大氣環(huán)境中，氫氧化鈣在潮濕狀態(tài)下會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成，并釋放出水分，即發(fā)生碳化。
碳化所生成的晶體相互交叉連生或與氫氧化鈣共生，形成緊密交織的結(jié)晶網(wǎng)，使硬化石灰漿體的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。但是，由于空氣中的二氧化碳含量很低，表面形成的層結(jié)構(gòu)較致密，會(huì)阻礙二氧化碳的進(jìn)一步滲入，因此，碳化過程是十分緩慢的。
 
生石灰熟化后形成的石灰漿中，石灰粒子形成氫氧化鈣膠體結(jié)構(gòu)，顆粒極細(xì)(粒徑約為1μm)，比表面積很大(達(dá)10～30 m2/g)，其表面吸附一層較厚的水膜，可吸附大量的水，因而有較強(qiáng)保持水分的能力，即保水性好。將它摻入水泥砂漿中，配成混合砂漿，可顯著提高砂漿的和易性。
石灰依靠干燥結(jié)晶以及碳化作用而硬化，由于空氣中的二氧化碳含量低，且碳化后形成的硬殼阻止二氧化碳向內(nèi)部滲透，也妨礙水分向外蒸發(fā)，因而硬化緩慢，硬化后的強(qiáng)度也不高，1：3的石灰砂漿28 d的抗壓強(qiáng)度只有0.2～0.5 MPa。在處于潮濕環(huán)境時(shí)，石灰中的水分不蒸發(fā)，二氧化碳也無法滲入，硬化將停止；加上氫氧化鈣微溶于水，已硬化的石灰遇水還會(huì)溶解潰散。因此，石灰不宜在長(zhǎng)期潮濕和受水浸泡的環(huán)境中使用。
石灰在硬化過程中，要蒸發(fā)掉大量的水分，引起體積顯著收縮，易出現(xiàn)干縮裂縫。所以，石灰不宜單獨(dú)使用，一般要摻人砂、紙筋、麻刀等材料，以減少收縮，增加抗拉強(qiáng)度，并能節(jié)約石灰。

生產(chǎn)工藝
 
石灰 
原始的石灰生產(chǎn)工藝是將石灰石與燃料（木材）分層鋪放，引火煅燒一周即得?，F(xiàn)代則采用機(jī)械化、半機(jī)械化立窯以及回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐等設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。煅燒時(shí)間也相應(yīng)地縮短，用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)石灰僅需2～4小時(shí)，比用立窯生產(chǎn)可提高生產(chǎn)效率5倍以上。又出現(xiàn)了橫流式、雙斜坡式及燒油環(huán)行立窯和帶預(yù)熱器的短回轉(zhuǎn)窯等節(jié)能效果顯著的工藝和設(shè)備，燃料也擴(kuò)大為煤、焦炭、重油或液化氣等。



原料成分

 
凡是以為主要成分的天然巖石，如石灰?guī)r、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r等，都可用來生產(chǎn)石灰。
將主要成分為的天然巖石，在適當(dāng)溫度下煅燒，排除分解出的二氧化碳后，所得的以氧化鈣(CaO)為主要成分的產(chǎn)品即為石灰，又稱生石灰。
在實(shí)際生產(chǎn)中，為加快分解，煅燒溫度常提高到1000～1100℃。由于石灰石原料的尺寸大或煅燒時(shí)窯中溫度分布不勻等原因，石灰中常含有欠火石灰和過火石灰。欠火石灰中的未完全分解，使用時(shí)缺乏粘結(jié)力。過火石灰結(jié)構(gòu)密實(shí)，表面常包覆一層熔融物，熟化很慢。由于生產(chǎn)原料中常含有碳酸鎂(MgCO3)，因此生石灰中還含有次要成分氧化鎂(MgO)，根據(jù)氧化鎂含量的多少，生石灰分為鈣質(zhì)石灰(MgO≤5%)和鎂質(zhì)石灰(MgO>5%)。
生石灰呈白色或灰色塊狀，為便于使用，塊狀生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。生石灰粉是由塊狀生石灰磨細(xì)而得到的細(xì)粉，其主要成分是CaO；消石灰粉是塊狀生石灰用適量水熟化而得到的粉末，又稱熟石灰，其主要成分是Ca(OH)2；石灰膏是塊狀生石灰用較多的水(約為生石灰體積的3—4倍)熟化而得到的膏狀物．也稱石灰漿。其主要成分也是Ca(OH)2。
化學(xué)式：
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O

石灰是建筑行業(yè)的健將，可以說是有水泥建筑的地方總少不了石灰的參與。而石灰同時(shí)也是污水處理中的寵兒，它應(yīng)用于多種污水處理當(dāng)中。那么建筑用的石灰與水處理用的石灰是不是一樣的呢？它們是否存在著什么樣的差異呢？
建筑石灰與水處理石灰的區(qū)別
 首先從外觀上看，建筑石灰與水處理石灰都為白色粉末。再者從儲(chǔ)存運(yùn)輸上有同樣的注意事項(xiàng)。其實(shí)這兩者同屬于CaO產(chǎn)品，可以說其成分并沒有差別。但實(shí)際上它們還是存在差別的。
建筑石灰與水處理石灰的區(qū)別
1、水處理石灰的含量遠(yuǎn)高于建筑石灰。在建筑行業(yè)應(yīng)用中對(duì)于CaO含量的要求遠(yuǎn)沒有水處理行業(yè)高。
2、作用不同。石灰在建筑行業(yè)中主要發(fā)揮的是它的膠結(jié)性作用，也就是說，在此行業(yè)中，石灰主要是與活性氧化硅或活性氧化鋁等反應(yīng)產(chǎn)生具有膠結(jié)作用的產(chǎn)物，所起的是膠結(jié)作用，同時(shí)還具有耐水性。在實(shí)際應(yīng)用中，它一般與砂、紙筋等一起使用，不單獨(dú)使用。
3、價(jià)格區(qū)別。長(zhǎng)隆科技做過相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以現(xiàn)在的市場(chǎng)價(jià)格來說，三、四百元可以買得到的石灰為建筑石灰，這種石灰雜質(zhì)比較多。而水處理用的熟石灰或生石灰普遍需要每噸六、七百元，也就是說水處理級(jí)的會(huì)是建筑級(jí)的兩倍以上。
建筑石灰與水處理石灰可以混用嗎
 它在水處理行業(yè)中，主要起酸堿中和作用，可直接投加于水中，也可先溶解再投加。主要是利用其強(qiáng)堿性。當(dāng)然，在污水處理中，它還兼具混凝、除氟等凈化作用。可在不添加其它劑單獨(dú)投加使用。
 一般來說這兩種石灰主要是含量上的區(qū)別，水處理石灰的雜質(zhì)要少很多。而在建筑中還需要添加其它物料，且其含量對(duì)建筑的影響并不大，對(duì)石灰的要求也比較低。因此，水處理用的石灰可用于建筑上，其效果相對(duì)也比較好。而建筑級(jí)的石灰由于雜質(zhì)比較多，應(yīng)用于污水處理中會(huì)產(chǎn)生過多雜質(zhì)，造成污泥量過大等不良影響。