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)度增長也不大。在大氣環(huán)境中，氫氧化鈣在潮濕狀態(tài)下會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溶解潰散。因此，石灰不宜在長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。

E、碳化石灰板 將磨細(xì)生石灰、纖維狀填料（如玻璃纖維）或輕質(zhì)骨料加水?dāng)嚢璩尚蜑榕黧w，然后再通入二氧化碳進(jìn)行人工碳化（約12～）而成的一種輕質(zhì)板材。適合作非承重的內(nèi)隔墻板、頂棚等。
生石灰塊及生石灰粉須在干燥條件下運(yùn)輸和儲存，且不宜存放太久。長期存放時(shí)應(yīng)在密閉條件下，且應(yīng)防潮、防水。
石灰在土木工程中應(yīng)用范圍很廣，主要用途如下：
（1）石灰乳和砂漿 消石灰粉或石灰膏摻加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿，用于砌筑或抹灰工程。
（2）石灰穩(wěn)定土將消石灰粉或生石灰粉摻入各種粉碎或原來松散的土中，經(jīng)拌合、壓實(shí)及養(yǎng)護(hù)后得到的混合料，稱為石灰穩(wěn)定土。它包括石灰土、石灰穩(wěn)定砂礫土、石灰碎石土等。粘土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化鋁與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，使粘土的抗?jié)B能力，抗壓強(qiáng)度，耐水性得到改善。廣泛用作建筑物的基礎(chǔ)、地面的墊層及道路的路面基層。
（3）硅酸鹽制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)與硅質(zhì)材料(砂、粉煤灰、火山灰、礦渣等)為主要原料，經(jīng)過配料、拌合、成型和養(yǎng)護(hù)后可制得磚、砌塊等各種制品。因內(nèi)部的膠凝物質(zhì)主要是水化硅酸鈣，所以稱為硅酸鹽制品，常用的有灰砂磚、粉煤灰磚等。

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

物理性質(zhì)

石灰是一種以氧化鈣為主要成分的氣硬性無機(jī)膠凝材料。石灰是用石灰石、白云石、白堊、貝殼等含量高的產(chǎn)物，經(jīng)900～1100℃煅燒而成。石灰是人類早應(yīng)用的膠凝材料。石灰在土木工程中應(yīng)用范圍很廣，在我國還可用在醫(yī)方面。為此，古代流傳下以石灰為題材的詩詞，千古吟頌。



發(fā)展歷程

公元前8世紀(jì)古希臘人已用于建筑，
 
石灰石 
也在公元前7世紀(jì)開始使用石灰。至今石灰仍然是用途廣泛的建筑材料。石灰有生石灰和熟石灰（即消石灰），按其氧化鎂含量（以 5%為限）又可分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰。由于其原料分布廣，生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉。
石灰具有較強(qiáng)的堿性，在常溫下，能與玻璃態(tài)的活性氧化硅或活性氧化鋁反應(yīng)，生成有水硬性的產(chǎn)物，產(chǎn)生膠結(jié)。因此，石灰還是建筑材料工業(yè)中重要的原材料。