3.1 石灰
3.1.1 石灰生產簡介
1.石灰的原料
生產石灰的天然原料是石灰巖、白堊或白云質石灰巖等天然巖石，其化學成分主要是碳酸鈣（CaCO3）。
2.石灰的生產
原料經高溫900～1100℃煅燒后得到的白色塊狀產品，稱為石灰（也稱生石灰），其主要成分為氧化鈣。煅燒反應式為
CaCO3—→CaO+CO2↑
由于窯內煅燒溫度不均勻，產品中常含有少量的欠火石灰和過火石灰。溫度太低，碳酸鈣分解不完全，產生的是欠火石灰，降低了石灰的產量；溫度太高，產生的是過火石灰，由于石灰巖中的二氧化硅（SiO2）和三氧化二鋁（Al2O3）等雜質與石灰反應生成融結物質，包裹在石灰表面形成過火石灰，使石灰的熟化很慢。煅燒良好的石灰質輕（表觀密度為800～1000kg/m3）、色勻（白色或灰白色），工程質量優良。
石灰原料中常含有少量碳酸鎂，煅燒時生成氧化鎂。根據石灰中氧化鎂的含量，將石灰分為鈣質石灰（MgO含量不大于5%）和鎂質石灰（MgO含量大于5%）。鎂質石灰具有熟化稍慢、凝結硬化后強度較高的特點。
3.石灰的熟化
生石灰加水生成氫氧化鈣的過程稱為石灰的熟化。氫氧化鈣俗稱熟石灰或消石灰。石灰熟化的化學反應式為
CaO+H2O—→Ca(OH)2+64.83kJ↑
石灰熟化時放出大量的熱，而且伴有體積膨脹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勻加入70%左右的水（理論需水量為32.1%），得到顆粒細小、分散的熟石灰粉。工地上調制熟石灰粉時，每堆放50cm高的生石灰塊，淋60%～80%的水。化灰法是在生石灰中加入適量的水（為生石灰質量的2.5～3倍），得到的漿體稱為石灰乳，石灰乳沉淀后除去表層多余水后得到的是石灰膏。調制石灰膏通常在化灰池和儲灰池中完成。石灰膏含水量約50%，表觀密度為1300～1400kg/m3。石灰膏的顆粒較石灰粉小，產漿量（1kg石灰按規定方法熟化所得的石灰漿的升數）和可塑性大。由于過火石灰熟化速度極慢，抹灰后容易造成墻面產生起泡、開裂、隆起現象。因此，為了消除過火石灰在使用過程中造成的危害，通常將石灰膏在儲灰池中存放兩周以上，使過火石灰在這段時間內充分的熟化，這一過程稱為“陳伏”。陳伏期間，石灰膏表面應敷蓋一層水以隔絕空氣，防止石灰漿表面碳化。
3.1.2 石灰的硬化
石灰漿體在空氣中硬化，是經過結晶和碳化兩種作用的結果。
1.結晶作用
石灰漿體中水分被砌體部分吸收及蒸發后，石灰膠粒更加緊密，同時氫氧化鈣從飽和溶液中逐漸結晶析出，使石灰漿體凝結硬化，產生強度并逐步提高。
2.碳化作用
石灰漿表面的氫氧化鈣吸收空氣中的二氧化碳，發生碳化作用，生成碳酸鈣，化學反應式為
Ca(OH)2+CO2+nH2O—→CaCO3+(n+1)H2O
碳化作用主要發生在與空氣接觸的表面，隨著結晶硬化和碳化硬化的不斷進行，Ca（OH）2晶體和CaCO3固體逐漸增加，阻止了水分的蒸發和CO2的進入，因此石灰漿的硬化是一個較緩慢的過程。
3.1.3 石灰的技術要求
石灰分為建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉三種。根據石灰中有效氧化鈣和氧化鎂的含量、生石灰產漿量和未消化殘渣含量、二氧化碳（CO2）的含量、消石灰粉游離水含量、細度等將各類石灰產品劃分為“優等品”、“一等品”和“合格品”三個質量等級。石灰的技術指標見表3.1～表3.3。
表3.1 建筑生石灰技術指標（JC/T 479—1992）
表3.2 建筑生石灰粉技術指標（JC/T 480—1992）
表3.3 建筑消石灰粉技術指標（JC/T 481—1992）
3.1.4 石灰的特性與應用
1.石灰的特性
（1）保水性好。石灰熟化后的氫氧化鈣顆粒極細，比表面積很大，表面吸附了一層很厚的水膜，用其拌制水泥石灰砂漿，保水性強，可塑性好。
（2）硬化速度緩慢，強度低。石灰的凝結硬化過程十分緩慢，特別是表層碳酸鈣薄層的形成，阻礙了漿體內部的水分蒸發及碳化向其內部的深入。硬化后的石灰強度較低，1∶3的石灰砂漿28d抗壓強度只有0.2～0.5MPa，受潮后強度更低。
（3）硬化時體積收縮大。石灰漿體需水量大，硬化過程中要脫去大量游離水使體積產生顯著收縮。為抑制體積收縮，避免建筑物開裂，常在石灰中摻入砂、紙筋、麻刀等。
（4）耐水性差。由于氫氧化鈣易溶于水，故其耐水性差，所以石灰不能用于水工建筑物或潮濕環境中的建筑物。
2.石灰的應用
（1）制作混合砂漿。用石灰膏、水泥和砂配制成砌筑用的混合砂漿；用石灰膏和砂或麻刀或紙筋配制成的石灰砂漿、麻刀灰、紙筋灰，廣泛用作內墻、頂棚的抹面。
（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。灰土或三合土經分層夯實，具有一定的強度（抗壓強度一般為4～5MPa）和耐水性，它的強度和耐水性遠遠高出石灰或黏土。石灰改善了黏土的顆粒級配，在強夯之下，密實度得以提高，使其強度和耐水性得到改善，因此三合土多用于建筑物的基礎或路面墊層。
（3）制作硅酸鹽制品及碳化制品。以生石灰粉和硅質材料（如砂、粉煤灰、火山灰等）為基料，加少量石膏、外加劑，加水拌和成型，經濕熱處理而得的制品，統稱為硅酸鹽制品，如蒸養粉煤灰磚及砌塊等。
石灰碳化制品是將石灰粉、纖維料（或骨料）和水按一定比例配合、攪拌成型，然后經人工碳化12～14h而制成，如碳化磚、瓦、管材及石灰碳化板等。
3.石灰的保存和運輸
生石灰在運輸時應注意防雨，且不得與易燃、易爆及液體物品混運。石灰應存放在封閉嚴密、干燥的倉庫中。石灰存放太久，會吸收空氣中的水分自行熟化，與空氣中的二氧化碳最易生成碳酸鈣，失去膠結性。儲存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜儲存過久。石灰最好的儲存方法就是把運到的石灰即刻熟化為石灰漿，把儲存期變為“陳伏”期。由于生石灰受潮熟化時放出大量的熱，而且體積膨脹，所以，儲存和運輸生石灰時還要注意安全。