11石灰

导读:第十一章石灰11石灰11.1概述石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰岩为原料,在低于烧结温度下煅烧而成,是一种古老的建筑材料。石灰只能在空气中硬化,也只能在空气中保持或继续提高其强度,属于无机类气硬性胶凝材料。由于石灰的原料来源广,生产工艺简单,使用方便,成本低廉,并具有良好的建筑性能,所以目前在我国城乡仍是一种常用的建筑材料。11.1.1石灰的煅烧石灰岩煅烧即成

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第十一章 石灰

11石灰 11.1 概述

石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰岩为原料,在低于烧结温度下煅烧而成,是一种古老的建筑材料。石灰只能在空气中硬化,也只能在空气中保持或继续提高其强度,属于无机类气硬性胶凝材料。由于石灰的原料来源广,生产工艺简单,使用方便,成本低廉,并具有良好的建筑性能,所以目前在我国城乡仍是一种常用的建筑材料。

11.1.1 石灰的煅烧

石灰岩煅烧即成生石灰。煅烧时,石灰岩中碳酸钙和少量碳酸镁分解,生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳气体:

常用立窑烧制生石灰。为了加速分解,煅烧温度一般控制在1000—1100℃。原料纯净、煅烧正常的生石灰为块状,颜色呈洁白或带灰色,体积比原来的石灰岩略小,呈松散多孔结构,生石灰密度为3.1 kg/m3,块状石灰堆积密度为800~1000kg/m3。

生石灰的主要成分是氧化钙,其次是氧化镁。

石灰岩在煅烧过程中,因温度不足或过高会形成欠火生石灰或过火生石灰。在欠火生石灰中碳酸钙未能完全分解,故不能熟化,应作残渣排除。过火生石灰则因温度过高,使粘土杂质和氧化钙形成熔融物,包裹在生石灰颗粒表面,使熟化十分缓慢;后期熟化的生石灰,会使制品爆裂,因而严重影响石灰的使用。

11.1.2 生石灰的熟化

生石灰加水生成氢氧化钙的过程称为熟化或消解过程。 生石灰熟化反应如下:

CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9kJ

生石灰熟化时放出热量,体积膨胀0.5~1.5倍。熟化后的石灰称为熟石灰或消石灰。 生石灰熟化的理论需水量仅为32%。但为了使生石灰充分熟化,实际加水量为70%—100%。若加水过多,会使温度下降,熟化速度减慢,从而延长熟化时间。

石灰必须在充分熟化后方能使用,否则未熟化颗粒在使用后继续熟化,因熟化时体积膨胀,

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会使平整的表面凸起、开裂或局部脱落,甚至全面破坏。

11.1.3 石灰的硬化

石灰的硬化过程包括两个同时进行的过程: 1)结晶作用

石灰膏或浆体在干燥过程中,水分蒸发或被砌体所吸收中逐渐析出,形成结晶。氢氧化钙从过饱和溶液中逐渐析出,形成结晶。

2)碳化作用

氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳,生成不溶解于水的碳酸钙结晶,并放出水分:

Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O

空气中二氧化碳的含量很低,石灰浆的碳化作用发生在与空气接触的表面,当其表面碳化生成碳酸钙薄层后,阻止二氧化碳继续透人,也影响内部水分蒸发,所以石灰的碳化过程是十分缓慢的。

石灰浆在硬化过程中,由于大量水分蒸发,产生较大的收缩,会出现干裂,所以纯石灰膏不能单独使用。一般需掺加填充或增强材料,如砂、纸筋、麻刀等,以减小收缩,节省建筑石灰用量,同时也能加速内部水分的蒸发和二氧化碳的透入,有利于石灰的硬化。

生石灰的传统用法有一系列缺点,如熟化时间长,有时熟化不完全,硬化速度慢,硬化后强度低等。若将生石灰磨细制成生石灰粉,可不通过“消解”,而直接加水使用。生石灰粉的熟化和硬化过程几乎同时进行,具有硬化快,强度大,石灰利用率高等优点。

11.1.4 石灰的分类与等级

1)根据加工方法,可分为:

(1)块状生石灰:石灰石经煅烧后所得的白色或灰色石灰块体。 (2)磨细生石灰:由块状生石灰经球磨而成一定细度的石灰粉。 2)按化学成分,可分为:

钙质石灰和镁质石灰两种,其分类界限见表11.1.4。

表 11.1.4 钙质、镁质石灰分类界限 品 种 生石灰、生石灰粉 消石灰粉 3)按消化速度可分为:

(1)快速石灰:消化速度在10min内; (2)中速石灰:消化速度在10~30min之间;

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氧化镁含量(%) 钙质石灰 ≤5 <4 镁质石灰 >5 ≥4 第十一章 石灰

(3)慢速石灰:消化速度在30min以上。 4、按质量等级分:

(1)建筑石灰是指建筑工程中用的石灰,其中包括建筑生石灰、生石灰粉和消石灰等,又简称石灰。按等级分为优等品,一等品和合格品。

(2)公路路面基层用石灰分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等。

11.1.5 石灰的应用

石灰在工程中的应用范围很广,常作为以下几种用途。 1)砂浆和石灰乳

石灰具有良好的可塑性和粘结性,常用于配制石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等于砌筑和抹灰工程。

在石灰中掺加大量水,可配制成石灰乳,用于粉刷墙面。若在石灰乳中掺加各种色彩的耐碱颜料,即成彩色的粉刷罩面,获得良好的装饰效果。

2)灰土和三合土

由石灰、粘土,或石灰、粘土、砂、石渣,按一定比例,可配制成灰土或三合土。灰土或三合土应用历史悠久,造价低廉,操作简单,可就地取材,其耐水性和强度均优于纯石灰膏。灰土和三合土广泛用于建筑物的地基基础和各种垫层。

在铁路工程中,石灰用于路基改良土的施工。

在公路工程中,石灰用作半刚性材料的结合料,用于做路面基层或底基层石灰稳定土、石灰稳定工业废渣、石灰粉煤灰稳定土、石灰稳定碎石、石灰-水泥综合稳定土等,利用石灰的特性将被稳定材料胶结成一个整体,并逐渐形成具有一定强度的半刚性材料。

3)加固软土地基

在软湿土地基打人生石灰桩,可利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用;利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结,从而达到提高地基承载力的目的。

4)硅酸盐建筑制品

石灰是生产灰砂砖、蒸养粉煤灰砖、粉煤灰砌块或板材等硅酸盐建筑制品的主要原料。石灰也是生产石灰矿渣水泥、石灰火山灰质水泥等无熟料水泥的主要原料。

5)碳化石灰板

在磨细生石灰中掺加玻璃纤维、植物纤维、轻质或石灰岩骨料,加水进行强制搅拌,振动成型后,用人工碳化的方法(利用石灰窑废气),使氢氧化钙碳化成碳酸钙,即为碳化石灰板。为了提高碳化效果,减轻制品表观密度并改善绝热、吸声等性能,可制成轻质多孔碳化石灰板,用作建筑物的隔墙、顶棚、吸声板等。

11.1.6 石灰的贮运

生石灰在空气中存放过久,会吸收空气中的水分转化成碳酸钙。研究表明,如果石灰堆放在

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野外无覆盖时,遭受风吹雨淋和日晒,其有效钙和氧化镁的含量降低很快,放置3个月可从原来的80%以上降到约40%左右,放置半年可降到仅30%左右。碳化后的生石灰粘结性下降,所以,石灰在贮存、运输中应注意以下事项;

1)磨细生石灰粉应贮存于干燥的仓库内,不宜长期存贮。运输时要采取严格防水措施。 2)袋装消石灰粉应按类别、等级分别贮存,贮存期不宜过长。

3)如需较长时间贮存生石灰,最好将其消解成石灰浆、石灰膏并使表面隔绝空气,以防碳化。野外存放时,石灰应堆放成高堆并用篷布和土覆盖,然后,边使用边揭盖。

4)石灰能侵蚀呼吸器官及皮肤,在进行施工及装卸石灰时,应披戴必要的防护用品。

11.2 技术要求

11.2.1 建筑石灰

建筑石灰质量技术要求见表11.2.1。

表 11.2.1 建筑石灰质量技术要求 品 项目 种 CaO+MgO含量(%)不小于 生 石 灰 未消化残渣含量 (5mm圆孔筛余) (%) CO2 (%) 产浆量(L/kg)不小于 生 石 灰 细 CaO+MgO含量(%)不小于 CO2含量(%) 0.9mm筛筛余(%) 不大不大于 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 90 5 5 2.8 85 7 0.2 7.0 70 0.4~2 合格 不大于 3 10 <4 15 3 10 ≥4~<24 15 3 10 ≥24~<30 15 0 85 10 7 2.3 80 9 0.5 12.0 65 0.4~2 合格 0 80 15 9 2.0 75 11 1.5 18.0 60 0.4~2 - 0.5 85 5 6 2.8 80 8 0.2 7.0 65 0.4~2 合格 0 80 10 8 2.3 75 10 0.5 12.0 60 0.4~2 合格 0 75 15 10 2.0 70 12 1.5 18.0 55 0.4~2 - 0.5 65 0.4~2 合格 0 60 0.4~2 合格 0 55 0.4~2 - 0.5 钙质 镁质 白云石消石灰 粉 度 0.125mm筛筛余(%) 于 CaO+MgO含量(%)不小于 游离水(%) 消 体积安定性 石 灰 细 0.9mm筛筛余(%) 粉 度 0.125mm筛筛余(%) MgO含量(%) 4

第十一章 石灰

11.2.2 铁路路基工程改良土用石灰质量验收要求

外掺石灰的品种、规格、质量应符合设计要求。

检验数量:施工单位对同一产地、厂家、品种且连续进场的石灰每4000t做一次有效氧化钙+氧化镁含量检验;监理单位在掺用量每10000t时平行检验1组,且每分部工程不少于1组。

检验方法:应符合《铁路工程土工试验规程》(TB10102)的有关规定。

11.2.3 公路路面基层施工用石灰技术指标

石灰技术指标应符合表11.2.3的规定。对于高速公路和一级公路,宜采用磨细生石灰粉。使用等外石灰、贝壳石灰、珊瑚石灰等,应进行试验,如混合料的强度符合规范要求,即可使用。

表 11.2.3 公路路面基层施工用石灰技术指标 类别 指标 项 目 有效钙加氧化镁含量 (%) 未消化残渣含量(5mm圆孔筛的筛余,%) 含水量(%) 0.71mm方孔筛的筛余 细 度 (%) 0.125nun方孔筛的累计 筛余(%) 钙镁石灰的分类界限, ≤5 氧化镁含量(%) 注:硅、铝、镁氧化物含量之和大于5%的生石灰,有效钙加氧化镁含量指标,I等≥75%,Ⅱ等≥70%,Ⅲ等≥60%;未消化残渣含量指标与镁质生石灰指标相同。

>5 ≤4 >4 Ⅰ ≥ 85 ≤ 7 Ⅱ ≥ 80 ≤ 11 Ⅲ ≥ 70 ≤ 17 Ⅰ ≥ 80 ≤ 10 钙质生石灰 镁质生石灰 钙质消石灰 镁质消石灰 等 级 Ⅱ ≥ 75 ≤ 14 Ⅲ ≥ 65 ≤ 20 4 0 ≤ 13 4 ≤ 1 ≤ 20 - 4 ≤ 1 0 ≤ 13 4 4 ≤ 1 ≤ 20 - 4 ≤ 1 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ Ⅰ ≥ 65 Ⅱ ≥ 60 Ⅲ ≥ 55 Ⅰ ≥ 60 Ⅱ ≥ 55 Ⅲ ≥ 50 11.3 试验方法

11.3.1 取样

1)生石灰

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