石灰

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石灰一種以氧化鈣為主要成分的氣硬性無機膠凝材料。石灰是用石灰石、白雲石白堊、貝殼等碳酸鈣含量高的原料,經900~1100℃煅燒而成。石灰是人類最早應用的膠凝材料。石灰在土木工程中應用範圍很廣,在我國還可用在醫藥用途。為此,古代流傳下以石灰為題材的詩詞,千古吟頌。

簡介

  公元前8世紀古希臘人已用於建築,中國也在公元前7世紀開始使用石灰。至今石灰仍然是用途廣泛的建築材料。石灰有生石灰和熟石灰(即消石灰),按其氧化鎂含量(以 5%為限)又可分為鈣質石灰和鎂質石灰。由於其原料分佈廣,生產工藝簡單,成本低廉,在土木工程中應用廣泛生石灰熟化后形成的石灰漿中,石灰粒子形成氫氧化鈣膠體結構,顆粒極細(粒徑約為1μm),比表面積很大(達10~30 m2/g),其表面吸附一層較厚的水膜,可吸附大量的水,因而有較強保持水分的能力,即保水性好。將它摻入水泥砂漿中,配成混合砂漿,可顯著提高砂漿的和易性。   石灰依靠乾燥結晶以及碳化作用而硬化,由於空氣中二氧化碳含量低,且碳化后形成的碳酸鈣硬殼阻止二氧化碳向內部滲透,也妨礙水分向外蒸發,因而硬化緩慢,硬化后的強度也不高,1:3的石灰砂漿28 d的抗壓強度只有0.2~0.5 MPa。在處於潮濕環境時,石灰中的水分不蒸發,二氧化碳也無法滲入,硬化將停止;加上氫氧化鈣易溶於水,已硬化的石灰遇水還會溶解潰散。因此,石灰不宜在長期潮濕和受水浸泡的環境中使用。   石灰在硬化過程中,要蒸發掉大量的水分,引起體積顯著收縮,易出現干縮裂縫。所以,石灰不宜單獨使用,一般要摻人砂、紙筋、麻刀等材料,以減少收縮,增加抗拉強度,並能節約石灰。   石灰具有較強的鹼性,在常溫下,能與玻璃態的活性氧化硅或活性氧化鋁反應生成有水硬性的產物,產生膠結。因此,石灰還是建築材料工業中重要的原材料。   石灰質量要求   石灰中產生膠結性的成分是有效氧化鈣和氧化鎂,其含量是評價石灰質量的主要指標。石灰中的有效氧化鈣和氧化鎂的含量可以直接測定,也可以通過氧化鈣與氧化鎂的總量和二氧化碳的含量反映,生石灰還有未消化殘渣含量的要求;生石灰粉有細度的要求;消石灰粉則還有體積安定性、細度和遊離水含量的要求。   國家建材行業將建築生石灰、建築生石灰粉和建築消石灰粉分為優等品和合格品三個等級。但在交通部門,JTJ 034-2000《公路路面基層施工技術規範》仍按原國家標準(GB1594-79)將生石灰和消石灰劃分為三個等級。   石灰應用   石灰在土木工程中應用範圍很廣,主要用途如下:   (1)石灰乳和砂漿 消石灰粉或石灰膏摻加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配製石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿,用於砌築或抹灰工程。   (2)石灰穩定土 將消石灰粉或生石灰粉摻人各種粉碎或原來鬆散的土中,經拌合、壓實及養護后得到的混合料,稱為石灰穩定土。它包括石灰土、石灰穩定砂礫土、石灰碎石土等。石灰穩定土具有一定的強度和耐水性。廣泛用作建築物的基礎、地面的墊層及道路的路面基層。   (3)硅酸鹽製品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)與硅質材料(砂、粉煤灰、火山灰、礦渣等)為主要原料,經過配料、拌合、成型和養護后可制得磚、砌塊等各種製品。因內部的膠凝物質主要是水化硅酸鈣,所以稱為硅酸鹽製品,常用的有灰砂磚、粉煤灰磚等。   。

考證

  石灰粉   出自1.《本經》。 2.陶弘景:石灰,今近山生石,青白色,作灶燒竟,以水沃之,即熱蒸而解末矣。性至烈,人以度酒飲之,則腹痛下痢。療金瘡亦甚良。   3.《唐本草》:石灰,《名醫別錄》及今人用療金瘡止血大效。若五月采蘩縷、葛葉、鹿活草、槲葉芍藥地黃葉蒼耳葉、青蒿葉,合石灰搗為團如雞卵,暴干,末,以療瘡生肌,大驗。   4.《本草圖經》:石灰,今所在近山處皆有之,此燒青石為灰也。又名石鍛,有兩種:風化、水化,風化者,以鍛了石,置風中自解,此為有力;水化者,以水沃之,則熱蒸而解,力差劣。古方多用合百草團,末,治金創殊勝。今醫家或以臘月黃牛膽取汁搜和,卻納膽中,掛之當風,百日,研之,更勝草葉者。   5.《綱目》:今人作窯燒之,一層柴,或煤炭一層在下,上累青石,自下發火,層層自焚而散。入葯惟用風化、不夾石者良。

生產工藝

石灰

[1]  原始的石灰生產工藝是將石灰石與燃料木材)分層鋪放,引火煅燒一周即得。現代則採用機械化、半機械化立窯以及迴轉窯、沸騰爐等設備進行生產。煅燒時間也相應地縮短,用迴轉窯生產石灰僅需2~4小時,比用立窯生產可提高生產效率5倍以上。近年來,又出現了橫流式、雙斜坡式及燒油環行立窯和帶預熱器的短迴轉窯等節能效果顯著的工藝和設備,燃料也擴大為煤、焦炭、重油或液化氣等。

原料成分

  凡是以碳酸鈣為主要成分的天然岩石,如石灰岩、白堊、白雲質石灰岩等,都可用來生產石灰。   將主要成分為碳酸鈣的天然岩石,在適當溫度下煅燒,排除分解出的二氧化碳后,所得的以氧化鈣(CaO)為主要成分的產品即為石灰,又稱生石灰。   在實際生產中,為加快分解,煅燒溫度常提高到1000~1100℃。由於石灰石原料的尺寸大或煅燒時窯中溫度分佈不勻等原因,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,使用時缺乏粘結力。過火石灰結構密實,表面常包覆一層熔融物,熟化很慢。由於生產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),根據氧化鎂含量的多少,生石灰分為鈣質石灰(MgO≤5%)和鎂質石灰(MgO>5%)。   生石灰呈白色或灰色塊狀,為便於使用,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。

深加工

  (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,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份為氫氧化鈣),然後再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉澱,最後碳酸鈣沉澱經脫水、乾燥和粉碎便制得輕質碳酸鈣。   (2)純鹼(Na2CO3)氯化鈣法:在純鹼水溶液中加入氯化鈣,即可生成碳酸鈣沉澱。

(3)苛化鹼法:在生產燒鹼(NaOH) 過程中,可得到副產品輕質碳酸鈣。在純鹼水溶液中加入消石灰即可生成碳酸鈣沉澱,並同時得到燒鹼水溶液,最後碳酸鈣沉澱經脫水、乾燥和粉碎便制得輕質碳酸鈣。   (4)聯鈣法:用鹽酸處理消石灰得到氯化鈣溶液,氯化鈣溶液在吸入氨氣後用二氧化碳進行碳化便得到碳酸鈣沉澱。   (5)蘇爾維(Solvay)法:在生產純鹼過程中,可得到副產品輕質碳酸鈣。飽和食鹽水在吸入氨氣後用二氧化碳進行碳化,便得到重鹼(碳酸氫鈉)沉澱和氯化銨溶液。在氯化銨溶液中加入石灰乳便得到氯化鈣氨水溶液,然後用二氧化碳對其進行碳化便得到碳酸鈣沉澱。

熟化與硬化

  生石灰(CaO)與水反應生成氫氧化鈣的過程,稱為石灰的熟化或消化。反應生成的產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XX1—2.0倍。煅燒良好、氧化鈣含量高的石灰熟化較快,放熱量和體積XX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。   根據加水量的不同,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,將得到具有一定稠度的石灰膏。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生熟化,會因熟化產生的膨脹而引起隆起開裂。為了消除過火石灰的這種危害,石灰在熟化后,還應「陳伏」2周左右。   石灰漿體的硬化包括乾燥結晶和碳化兩個同時進行的過程。石灰漿體因水分蒸發或被吸收而乾燥,在漿體內的孔隙網中,產生毛細管壓力。使石灰顆粒更加緊密而獲得強度。這種強度類似於粘土失水而獲得的強度,其值不大,遇水會喪失。同時,由於乾燥失水。引起漿體中氫氧化鈣溶液過飽和,結晶出氫氧化鈣晶體,產生強度;但析出的晶體數量少,強度增長也不大。在大氣環境中,氫氧化鈣在潮濕狀態下會與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣,並釋放出水分,即發生碳化。   碳化所生成的碳酸鈣晶體互交叉連生或與氫氧化鈣共生,形成緊密交織的結晶網,使硬化石灰漿體的強度進一步提高。但是,由於空氣中的二氧化碳含量很低,表面形成的碳酸鈣層結構較緻密,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。

  生石灰熟化后形成的石灰漿中,石灰粒子形成氫氧化鈣膠體結構,顆粒極細(粒徑約為1μm),比表面積很大(達10~30 m2/g),其表面吸附一層較厚的水膜,可吸附大量的水,因而有較強保持水分的能力,即保水性好。將它摻入水泥砂漿中,配成混合砂漿,可顯著提高砂漿的和易性。   石灰依靠乾燥結晶以及碳化作用而硬化,由於空氣中的二氧化碳含量低,且碳化后形成的碳酸鈣硬殼阻止二氧化碳向內部滲透,也妨礙水分向外蒸發,因而硬化緩慢,硬化后的強度也不高,1:3的石灰砂漿28 d的抗壓強度只有0.2~0.5 MPa。在處於潮濕環境時,石灰中的水分不蒸發,二氧化碳也無法滲入,硬化將停止;加上氫氧化鈣微溶於水,已硬化的石灰遇水還會溶解潰散。因此,石灰不宜在長期潮濕和受水浸泡的環境中使用。   石灰在硬化過程中,要蒸發掉大量的水分,引起體積顯著收縮,易出現干縮裂縫。所以,石灰不宜單獨使用,一般要摻人砂、紙筋、麻刀等材料,以減少收縮,增加抗拉強度,並能節約石灰。   石灰具有較強的鹼性,在常溫下,能與玻璃態的活性氧化硅或活性氧化鋁反應,生成有水硬性的產物,產生膠結。因此,石灰還是建築材料工業中重要的原材料。

質量要求

  石灰中產生膠結性的成分是有效氧化鈣和氧化鎂,其含量是評價石灰質量的主要指標。石灰中的有效氧化鈣和氧化鎂的含量可以直接測定,也可以通過氧化鈣與氧化鎂的總量和二氧化碳的含量反映,生石灰還有未消化殘渣含量的要求;生石灰粉有細度的要求;消石灰粉則還有體積安定性、細度和遊離水含量的要求。   國家建材行業將建築生石灰、建築生石灰粉和建築消石灰粉分為優等品和合格品三個等級。但在交通部門,JTJ 034—2000《公路路面基層施工技術規範》仍按原國家標準(GB1594—79)將生石灰和消石灰劃分為三個等級。

土木工程應用

  石灰   1.概念   生石灰是將以含碳酸鈣為主的天然岩石,在高溫下煅燒而得,其主要成分為氧化鈣(CaO)。在煅燒時由於火候或溫度控制不均,常會含有欠火石灰或過火石灰。欠火石灰產漿量小,質量較差,利用率降低,不會帶來危害。過火石灰的水化速度大大減慢,在硬化后才與水發生水化反應,產生較大的體積膨脹,致使硬化后的石灰表面局部產生鼓包、崩裂等現象,工程上稱為「爆灰」。「爆灰」是建築工程質量通病之一。   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(生石灰質量的2~3倍)熟化成石灰乳,然後經篩網流入儲灰池並「陳伏」至少兩周,以消除過火石灰的危害,經沉澱除去多餘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,淋上適當的水(生石灰量的60%~80%),經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。   2.基本性能與應用   石灰的保水性、可塑性好,工程上常被用來改善砂漿的保水性,以克服水泥砂漿保水性差的缺點。石灰凝結硬化速度慢、強度低、耐水性差。石灰的乾燥收縮大,因此除粉刷以外,不宜單獨使用。   石灰在建築上的用途主要有:   A、石灰乳塗料 石灰加大量的水所得的稀漿,即為石灰乳。主要用於要求不高的室內粉刷。   B、砂漿 利用石灰膏或消石灰粉可配製成石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿,用於抹灰和砌築。   C、灰土和三合土 消石灰粉與黏土拌合后稱為灰土,再加砂或石屑、爐渣等即成三合土。灰土和三合土廣泛用於建築物的基礎和道路的墊層。   D、硅酸鹽混凝土及其製品 以石灰與硅質材料(如石英砂、粉煤灰、礦渣等)為主要原料,經磨細、配料、拌合、成型、養護(蒸汽養護或壓蒸養護)等工序得到的人造石材。常用的硅酸鹽混凝土製品有蒸汽養護和壓蒸養護的各種粉煤灰磚、灰砂磚、砌塊及加氣混凝土等。   E、碳化石灰板 將磨細生石灰、纖維狀填料(如玻璃纖維)或輕質骨料加水攪拌成型為坯體,然後再通入二氧化碳進行人工碳化(約12~24小時)而成的一種輕質板材。適合作非承重的內隔牆板、頂棚等。   生石灰塊及生石灰粉須在乾燥條件下運輸和貯存,且不宜存放太久。長期存放時應在密閉條件下,且應防潮、防水。   石灰在土木工程中應用範圍很廣,主要用途如下:   (1)石灰乳和砂漿 消石灰粉或石灰膏摻加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配製石灰砂漿或水泥石灰

混合砂漿,用於砌築或抹灰工程。   (2)石灰穩定土 將消石灰粉或生石灰粉摻人各種粉碎或原來鬆散的土中,經拌合、壓實及養護后得到的混合料,稱為石灰穩定土。它包括石灰土、石灰穩定砂礫土、石灰碎石土等。粘土顆粒表面的少量活性氧化硅和氧化鋁與氫氧化鈣發生反應,生成水硬性的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣,使粘土的抗滲能力,抗壓強度,耐水性得到改善。廣泛用作建築物的基礎、地面的墊層及道路的路面基層。   (3)硅酸鹽製品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)與硅質材料(砂、粉煤灰、火山灰、礦渣等)為主要原料,經過配料、拌合、成型和養護后可制得磚、砌塊等各種製品。因內部的膠凝物質主要是水化硅酸鈣,所以稱為硅酸鹽製品,常用的有灰砂磚、粉煤灰磚等。

醫學應用

功用主治

  (《本經》)   【異名】堊灰(《本經》),希灰(《別錄》),石堊(陶弘景),染灰、散灰、白灰、味灰(《石葯爾雅》),鍛石(《日華子本草》),石鍛(《本草圖經》),礦灰(《綱目》)。   【來源】為石灰岩經加熱煅燒而成。   石灰岩主要成分是碳酸鈣,常見夾雜物為硅酸、鐵、鋁、鎂等。石灰岩加高熱,則發生二氧化碳而遺留氧化鈣,即生石灰(石灰)。生石灰遇水,則成消石灰,成分是氫氧化鈣。生石灰或消石灰露于大氣中,不斷吸收大氣中的二氧化碳而成碳酸鈣;因此,石灰陳久,成分都成為碳酸鈣。[2] 主要由方解石所組成,為緻密塊狀體。光澤暗淡,呈土狀或石頭光澤。顏色變化甚大,視其所含雜質的種類及多少而定。透明度也較差。非常緻密時多呈貝狀斷口。   ①生石灰   為不規則的塊狀物,白色或灰白色,不透明。質硬。粉末白色。易溶于酸,微溶於水。暴露在空氣中吸收水分后,則逐漸風化而成熟石灰。   ②熟石灰   又名:消石灰。為白色或灰白色粉末,偶見塊狀物。   【性味】辛,溫,有毒。   ①《本經》:"味辛,溫。"   ②《蜀本草》:"有毒。"   ③《日華子本草》:"味甘無毒。"   【歸經】①《本草求真》:"入肝、脾。"   ②《本草撮要》:"入手足太陰、厥XX。"   燥濕,殺蟲,止血,定痛,蝕惡肉。治疥癬濕瘡創傷出血,湯火燙傷痔瘡,脫肛,贅疣。內服止瀉痢,崩帶。   ①《本經》:"主疽瘍疥瘙,熱氣惡瘡,癩疾死肌墮眉,殺痔蟲,去黑子息肉。"   ②《別錄》:"療髓骨疽。"   ③《藥性論》:"治瘑疥,蝕惡肉,不入湯服,止金瘡血,和雞于白、敗船茹甚良。"   ④《日華子本草》:"生肌長肉,止血,並主白癜、癧瘍、瘢疵等,療冷氣,痔瘺疽瘡,癭瘤疣子。又治產後陰不能合,濃煎汁熏洗。治酒毒,暖水臟。"   ⑤《綱目》:"散血定痛,止水瀉血肉,白帶白淫,收脫肛陰挺,消積聚結核,貼口喝,黑鬚髮。"   ⑥《醫林纂要》:"瀉心堅腎,破瘀攻積,斂肺清金,殺蟲解毒。"

用法與用量

  外用:研末調敷,或以水溶化澄清塗洗。內服:入丸、散,或加水溶解取澄清液服。   【選方】   ①治疥:淋石灰汁洗之。(《孫真人食忌》)   ②治夏月痱子熱瘡:葛粉一(三)兩,石灰一兩(微炒),甘草二兩(生用為末)。上藥相和,研令勻,用綿撲之。(《聖惠方》)   ③治卒發疹:石灰隨多少和醋漿水調塗。(《元希聲秘驗方》)   ④治外傷性出血:陳石灰二兩,冰片二錢,白礬二錢(煅)。將石灰炒黃,加入冰片及白礬,研成細末,撒于創麵包扎即可。(徐州市《單方驗方新醫療法選編》)   ⑤治痔疾肛門邊腫硬,癢痛不可忍:風化石灰三兩,芫花三兩,灶突內黑煤二兩,上藥搗羅為末,分作兩分于銚子內點醋炒,侯梢熱,以帛裹熨之,冷則再換。(《聖惠方》)   ⑥治大腸久積虛冷,每因大便脫肛,不能收入:石灰熬令熱,以故帛裹,坐其上,冷即換。(《聖惠方》)   ⑦治偏墜氣痛:陳石灰(炒)、五倍子山梔子等分。為末,面和醋調敷之。(《醫方摘要》)   ⑧去疣目:苦酒漬石灰六、七日,取汁滴點疣上。(《千金方》)   ⑨治痄腮腫痛:醋調石灰敷之。(《簡便單方》)   ⑩治痰核紅腫寒熱,狀如瘰癧:石灰火煅為末,以白果肉同搗貼之,蜜調亦可。(《活人心統》)   ⑾治疔腫:石灰三分,馬齒菜二分。上二味搗,以雞子白和敷之。(《千金方》)   ⑿治痢血數十年:石灰三大升,炒令黃,以水一斗攪,令澄清,一服一升,三服。(《外台》)   ⒀治白帶白淫及水瀉不止:風化石灰一兩,白茯苓三兩。為末,糊丸梧子大。每服二、三十九,空心米飲下。(《集玄方》)   ⒁治腹脅積塊:風化石灰半斤,瓦器炒極熱,入大黃末一兩,炒紅取起,入桂末半兩,略燒,入米醋和成膏,攤絹上貼之,內服消塊葯,甚效。(《丹溪心法》)

臨床應用

  ①治療慢性氣管炎   取石灰0.5斤,加凈水5斤,攪拌后沉澱24小時,取上清液,過濾。日服3次,每次20~30毫升。或再取

黃芩0.5斤,水煎兩次去渣,將藥液濃縮至200毫升左右,加入石灰液中,使成2000毫升,黃芩含量約10%。日服3次,每次20~30毫升。   ②治療下肢潰瘍   取陳石灰去浮污后研威細末,撒布創面。用時先將創面清洗乾淨;上藥后再用硼酸油膏敷料外貼。如創口濕水淋漓,單用藥粉即可。對久不收口的外傷,破爛的凍傷、燙傷等亦有療效。   ③治療燒燙傷   取生石灰1斤放入盆內,加涼開水1250毫升,待石灰潮解成糊狀時,將盆輕輕振蕩使石灰沉底,取上層無渣石灰乳約500克,加入雞蛋清8個攪拌成膠凍樣,再加香油60毫升,拌勻即得"石灰乳膏"。   使用時先用鑷子傷面浮皮拉平,水泡焦痂不要動,亦不用任何藥液消毒;取大於傷面的紗布3~4層,攤上1~1.5厘米厚的石灰乳膏,貼于傷面,包紮固定,鬆緊適宜。48小時后藥膏即凝固定型。如傷在頸部、腋下、腘窩時,上藥要厚,包紮后在48小時內傷部不要屈曲,以防乳膏脫落皮膚粘連。10~15天拆除紗布和石灰乳膏,可見水泡吸收,焦痂自行脫落。對燒燙麵積較大,傷面已感染的病人,要及時控制感染,防止休克,保持水和電解質的平衡。   ④治療頭癬   取剛風化的石灰半碗,加水至1碗,攪拌后沉澱3分鐘,取上層乳狀液,加入桐油約4滴,用力攪拌,去多餘水分使成膏狀,外搽患部。治療60余例,一般只搽數次即見效。

石灰生活應用

  石灰是吸附劑,1公斤生石灰能吸附空氣中大約0.3公斤水分。可用布料或麻袋裹裝生石灰後放置於室內各處,使空氣保持乾燥。

相關詩詞

《石灰》 唐 釋紹曇

  爐鞴親從鍛煉來,十分確硬亦心灰。   蓋空王殿承渠力,合水和泥做一回。

《石灰吟》 明 于謙

  千錘萬擊出深山, 烈火焚燒若等閑。   粉骨碎身全不怕, 要留清白在人間。

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