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石灰的熟化與硬化

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。

石灰熟化時放出大量的熱，體積增大1.5--2倍。煅燒良好、氧化鈣含量高的石灰熟化較快，放熱量和體積增大也較多。工地上熟化石灰常用兩種方法:消石灰漿法和消石灰粉法。

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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，可得到顆粒細小、分散均勻的消石灰粉。若用過量的水熟化，將得到具有稠度的石灰膏。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)晶和碳化兩個同時進行的過程。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)生毛細管壓力。使石灰顆粒更加緊密而獲得強度。這種強度類似于粘土失水而獲得的強度，其值不大，遇水會喪失。同時，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)生強度;但析出的晶體數(shù)量少，強度增長也不大。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)生成碳酸鈣，并釋放出水分，即發(fā)生碳化。

碳化所生成的碳酸鈣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度進一步提高。但是，由于空氣中的二氧化碳含量很低，表面形成的碳酸鈣層結(jié)構(gòu)較致密，會阻礙二氧化碳的進一步滲入，因此，碳化過程是十分緩慢的。

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石灰的原料成分

凡是以碳酸鈣為主要成分的巖石，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。

將主要成分為碳酸鈣的巖石，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。欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解，使用時缺乏粘結(jié)力。過火石灰結(jié)構(gòu)密實，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而得到的細粉，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。

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(1)碳化法:將石灰石等原料煅燒生成石灰(主要成份為氧化鈣) 和二氧化碳，加水消化石灰生成氫氧化鈣，再通入二氧化碳，碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀，然后碳酸鈣沉淀經(jīng)脫水、干燥后再經(jīng)石灰磨粉機粉碎便制得輕質(zhì)碳酸鈣。

(2)純堿(Na2CO3)氯化鈣法:在純堿水溶液中加入氯化鈣，即可生成碳酸鈣沉淀。(3)堿法:在生產(chǎn)燒堿(NaOH) 過程中，可得到副產(chǎn)品輕質(zhì)碳酸鈣。在純堿水溶液中加入消石灰即可生成碳酸鈣沉淀，并同時得到燒堿水溶液，后碳酸鈣沉淀經(jīng)脫水、干燥和粉碎便制得輕質(zhì)碳酸鈣。

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(4)聯(lián)鈣法:用鹽酸處理消石灰得到氯化鈣溶液后，氯化鈣溶液在吸入氨氣后用二氧化碳進行碳化便得到碳酸鈣沉淀。

(5)蘇爾維(Solvay)法:在生產(chǎn)純堿過程中，可得到副產(chǎn)品輕質(zhì)碳酸鈣。飽和食鹽水在吸入氨氣后用二氧化碳進行碳化，便得到重堿(碳酸輕鈣)沉淀和氯化銨溶液。在氯化銨溶液中加入石灰乳便得到氯化鈣氨水溶液，然后用二氧化碳對其進行碳化便得到碳酸鈣沉淀。

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生石灰是將以含碳酸鈣為主的巖石，在高溫下煅燒而得，其主要成分為氧化鈣(CaO)。在煅燒時由于火候或溫度控制不均，常會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"。"爆灰"是建筑工程質(zhì)量通病之一。

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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?生石灰量的60%~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、但不成團為宜。

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