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石灰的性能与应用【简体】【繁體】
添加日期:2017/2/16  点击次数:15221
 
在建筑材料中,经过一系列物理作用、化学作用,能从浆体变成坚固的石状体,并能将其他固体物料胶结成整体而具有一定机械强度的物质,统称为胶凝材料。根据化学组成的不同,胶凝材料可分为无机与有机两大类。石灰、石膏、水泥等工地上俗称为“灰”的建筑材料属于无机胶凝材料;而沥青、天然或合成树脂等属于有机胶凝材料。无机胶凝材料按其硬化条件的不同又可分为气硬性和水硬性两类。只能在空气中硬化,也只能在空气中保持和发展其强度的称为气硬性胶凝材料,如石灰、石膏和水玻璃等;既能在空气中,还能更好地在水中硬化、保持和继续发展其强度的称为水硬性胶凝材料,如各种水泥。气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中,而不宜用于潮湿环境,更不可用于水中。石灰作为人类较早使用的一种气硬性无机胶凝材料,因其原料石灰石分布很广,生产工艺简单,成本低廉,故在建筑工程中应用广泛。
1.石灰的生产及分类
    将主要成分为碳酸钙(CaC03)的石灰石在适当的温度下煅烧,所得的以氧化钙(CaO)为主要成分的产品即为石灰,又称生石灰。在煅烧过程中,由于原料石灰石的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不均匀等原因,所生产出的石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰实质上是未完全分解的石灰石,它在使用前可用过筛除去,对施工质量影响不大。过火石灰颜色较深、结构密实,表面常包覆一层熔融物,与水反应(即熟化)较慢,对工程质量有较严重影响。煅烧出来的生石灰呈块状,称块灰,块灰经磨细后成为生石灰粉。
    由于石灰生产原料中常含有少量碳酸镁(MgC03),因此生石灰中还含有次要成分氧化镁(MgO)。根据我国建材行业标准《建筑生石灰》(JC/T 479—92)与《建筑生石灰粉》(JC/T 480—92)的规定,按石灰中氧化镁的含量,将生石灰分为钙质生石灰(MgO≤5%)和镁质生石灰(MgO>5%)两类。镁质生石灰熟化较慢,但硬化后强度稍高。它们按技术指标又可分为优等品、一等品和合格品三个等级。
    2.石灰的熟化   
    生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙(熟石灰,又称消石灰)的过程,称为石灰的熟化或消解(消化)。石灰熟化过程中会放出大量的热,同时体积增大1~2.5倍。生石灰(块灰)不能直接用于工程,使用前需要进行熟化。
    根据加水量的不同,石灰可熟化成消石灰粉或石灰膏。将块灰淋以适当的水,使之充分熟化成粉状,再干燥筛分而制成的干粉,称消石灰粉或熟石灰粉,主要成分为Ca(OH)2。将块状生石灰用较多的水(约为生石灰体积的3~4倍)熟化,或将消石灰粉与水拌合,所得到的具有一定稠度的膏状物,称石灰膏或石灰乳,主要成分为Ca(OH)2和水。
    石灰中的过火石灰熟化较慢,若在石灰浆体硬化后再发生熟化,会因熟化产生的膨胀而引起“崩裂”或“鼓泡”现象,严重影响工程质量。为了消除过火石灰的这种危害,石灰膏在使用前应进行陈伏。由块状生石灰熟化而成的石灰膏,一般应在储灰坑中陈伏2周左右。石灰膏在陈伏期间,表面应覆盖有一层水,以隔绝空气,避免与空气中的二氧化碳发生碳化反应。
    3.石灰的硬化
    石灰浆体的硬化包括干燥结晶和碳化两个同时进行的过程。石灰浆体因水分蒸发或被吸收而干燥,一方面使得其中的石灰颗粒更加紧密而产生强度;另一方面也会引起浆体中氢氧化钙溶液呈过饱和,结晶析出氢氧化钙晶体,产生强度,但强度增长不大。在大气环境中,石灰浆体中的氢氧化钙在潮湿状态下会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙,并释放出水分,即发生碳化。但是,由于空气中的二氧化碳含量较低,且表面碳化形成的碳酸钙膜层较致密,会阻碍空气中二氧化碳的渗入,也阻碍了内部水分的蒸发,因此,碳化过程很缓慢。
    4.石灰的技术性质
    (1)保水性好。生石灰熟化形成的石灰浆中,氢氧化钙呈胶体分散状态,颗粒极细,表面吸附一层较厚的水膜,具有较强保持水分的能力,即保水性好。在水泥砂浆中掺人石灰膏,配成混合砂浆,可显著提高砂浆的和易性。
(2)硬化较慢、强度低。石灰的硬化只能在空气中进行,硬化后的强度也不高。1:3的石灰砂浆28d抗压强度通常只有0.2~0.5MPa。
(3)耐水性差。在潮湿环境中,石灰浆体中的水分不会蒸发,二氧化碳也无法渗入,石灰将停止硬化。再加上氢氧化钙易溶于水,已硬化的石灰遇水还会溶解、溃散。因此,石灰不宜在潮湿的环境中使用,也不宜单独用于建筑物基础。
    (4)硬化时体积收缩大。石灰在硬化过程中,要失去大量的游离水分,会引起体积显著收缩。因此,除调成石灰乳作粉刷外,不宜单独使用,工程上通常要掺人砂、纸筋、麻刀等材料,以减小收缩,并节约石灰。
    (5)生石灰吸湿性强。块状生石灰在存放过程中,会缓慢吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉,并与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙,失去胶结能力。因此,储存生石灰不仅要防止受潮,而且也不宜储存过久。由于生石灰受潮熟化时会放出大量的热,而月.体积膨胀,所以,在储存和运输生石灰时,还要注意安全。
    5.石灰的应用
    (1)石灰乳。将消石灰粉或熟化好的石灰膏加大量的水搅拌稀释,即成石灰乳涂料,主要用于内墙和顶棚的粉刷。也可在石灰乳中加入各种耐碱颜料,形成彩色石灰乳;加入少量磨细粒化高炉矿渣或粉煤灰,提高其耐水性;加入聚乙烯醇、干酪素、氯化钙或明矾,减少粉刷层粉化现象。
    (2)砂浆。用石灰膏或消石灰粉与砂或水泥配成石灰砂浆或水泥混合砂浆,用于抹灰或砌筑。在石灰乳和石灰砂浆用于吸水性较大的基层(如加气混凝土砌块)上时,应注意事先将基层润湿,以防石灰浆失水过快而粉化,丧失胶结能力。
    (3)硅酸盐制品。以生石灰粉(或消石灰粉)与硅质材料(粉煤灰、磨细的煤矸石、页岩、浮石、砂等)为主要原料,必要时加入少量石膏,经养护(蒸汽养护或蒸压养护),可得到以水化硅酸钙为主要成分的人造材料,称为硅酸盐制品。常用的有蒸压灰砂砖、粉煤灰砖、蒸压加气混凝土砌块或板材等。
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