3.1 石灰
3.1.1 石灰生产简介
1.石灰的原料
生产石灰的天然原料是石灰岩、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（CaCO3）。
2.石灰的生产
原料经高温900～1100℃煅烧后得到的白色块状产品，称为石灰（也称生石灰），其主要成分为氧化钙。煅烧反应式为
CaCO3—→CaO+CO2↑
由于窑内煅烧温度不均匀，产品中常含有少量的欠火石灰和过火石灰。温度太低，碳酸钙分解不完全，产生的是欠火石灰，降低了石灰的产量；温度太高，产生的是过火石灰，由于石灰岩中的二氧化硅（SiO2）和三氧化二铝（Al2O3）等杂质与石灰反应生成融结物质，包裹在石灰表面形成过火石灰，使石灰的熟化很慢。煅烧良好的石灰质轻（表观密度为800～1000kg/m3）、色匀（白色或灰白色），工程质量优良。
石灰原料中常含有少量碳酸镁，煅烧时生成氧化镁。根据石灰中氧化镁的含量，将石灰分为钙质石灰（MgO含量不大于5%）和镁质石灰（MgO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。
3.石灰的熟化
生石灰加水生成氢氧化钙的过程称为石灰的熟化。氢氧化钙俗称熟石灰或消石灰。石灰熟化的化学反应式为
CaO+H2O—→Ca(OH)2+64.83kJ↑
石灰熟化时放出大量的热，而且伴有体积膨胀1.0～2.5倍。
生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。淋灰法就是在生石灰中均匀加入70%左右的水（理论需水量为32.1%），得到颗粒细小、分散的熟石灰粉。工地上调制熟石灰粉时，每堆放50cm高的生石灰块，淋60%～80%的水。化灰法是在生石灰中加入适量的水（为生石灰质量的2.5～3倍），得到的浆体称为石灰乳，石灰乳沉淀后除去表层多余水后得到的是石灰膏。调制石灰膏通常在化灰池和储灰池中完成。石灰膏含水量约50%，表观密度为1300～1400kg/m3。石灰膏的颗粒较石灰粉小，产浆量（1kg石灰按规定方法熟化所得的石灰浆的升数）和可塑性大。由于过火石灰熟化速度极慢，抹灰后容易造成墙面产生起泡、开裂、隆起现象。因此，为了消除过火石灰在使用过程中造成的危害，通常将石灰膏在储灰池中存放两周以上，使过火石灰在这段时间内充分的熟化，这一过程称为“陈伏”。陈伏期间，石灰膏表面应敷盖一层水以隔绝空气，防止石灰浆表面碳化。
3.1.2 石灰的硬化
石灰浆体在空气中硬化，是经过结晶和碳化两种作用的结果。
1.结晶作用
石灰浆体中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.碳化作用
石灰浆表面的氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳，发生碳化作用，生成碳酸钙，化学反应式为
Ca(OH)2+CO2+nH2O—→CaCO3+(n+1)H2O
碳化作用主要发生在与空气接触的表面，随着结晶硬化和碳化硬化的不断进行，Ca（OH）2晶体和CaCO3固体逐渐增加，阻止了水分的蒸发和CO2的进入，因此石灰浆的硬化是一个较缓慢的过程。
3.1.3 石灰的技术要求
石灰分为建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉三种。根据石灰中有效氧化钙和氧化镁的含量、生石灰产浆量和未消化残渣含量、二氧化碳（CO2）的含量、消石灰粉游离水含量、细度等将各类石灰产品划分为“优等品”、“一等品”和“合格品”三个质量等级。石灰的技术指标见表3.1～表3.3。
表3.1 建筑生石灰技术指标（JC/T 479—1992）
表3.2 建筑生石灰粉技术指标（JC/T 480—1992）
表3.3 建筑消石灰粉技术指标（JC/T 481—1992）
3.1.4 石灰的特性与应用
1.石灰的特性
（1）保水性好。石灰熟化后的氢氧化钙颗粒极细，比表面积很大，表面吸附了一层很厚的水膜，用其拌制水泥石灰砂浆，保水性强，可塑性好。
（2）硬化速度缓慢，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。
（3）硬化时体积收缩大。石灰浆体需水量大，硬化过程中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。
（4）耐水性差。由于氢氧化钙易溶于水，故其耐水性差，所以石灰不能用于水工建筑物或潮湿环境中的建筑物。
2.石灰的应用
（1）制作混合砂浆。用石灰膏、水泥和砂配制成砌筑用的混合砂浆；用石灰膏和砂或麻刀或纸筋配制成的石灰砂浆、麻刀灰、纸筋灰，广泛用作内墙、顶棚的抹面。
（2）制作灰土和三合土。石灰和黏土按比例配合制成灰土；再加上砂，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，它的强度和耐水性远远高出石灰或黏土。石灰改善了黏土的颗粒级配，在强夯之下，密实度得以提高，使其强度和耐水性得到改善，因此三合土多用于建筑物的基础或路面垫层。
（3）制作硅酸盐制品及碳化制品。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、纤维料（或骨料）和水按一定比例配合、搅拌成型，然后经人工碳化12～14h而制成，如碳化砖、瓦、管材及石灰碳化板等。
3.石灰的保存和运输
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最易生成碳酸钙，失去胶结性。储存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜储存过久。石灰最好的储存方法就是把运到的石灰即刻熟化为石灰浆，把储存期变为“陈伏”期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时还要注意安全。