生石灰熟化后形成的石灰浆中,石灰粒子形成氢氧化钙胶体结构,颗粒极细(粒径约为1μm),很大(达10~30 m2/g),其表面吸附一层较厚的水膜,可吸附大量的水,因而有较强保持水分的能力,即好。将它掺入砂浆中,配成,可显著提高砂浆的。
石灰依靠干燥结晶以及碳化作用而硬化,由于空气中的二氧化碳含量低,且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向内部渗透,也妨碍水分向外蒸发,因而硬化缓慢,硬化后的强度也不高,1:3的石灰砂浆28 d的抗压强度只有0.2~0.5 MPa。在处于潮湿环境时,石灰中的水分不蒸发,二氧化碳也无法渗入,硬化将停止;加上氢氧化钙微溶于水,已硬化的石灰遇还会溶解溃散。因此,石灰不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。
石灰在硬化过程中,要蒸发掉大量的水分,引起体积显著收缩,易出现干缩裂缝。所以,石灰不宜单独使用,一般要掺人砂、纸筋、等材料,以减少收缩,增加抗拉强度,并能节约石灰。
石灰质量要求
石灰中产生胶结性的成分是和氧化镁,其含量是评价石灰质量的主要指标。石灰中的有效氧化钙和氧化镁的含量可以直接测定,也可以通过氧化钙与氧化镁的总量和二氧化碳的含量反映,生石灰还有未消化残渣含量的要求;生石灰粉有细度的要求;消石灰粉则还有、细度和游离水含量的要求。
国家建材行业将建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉分为优等品和合格品三个等级。但在交通部门,JTJ 034—2000《》仍按原国家标准(GB1594—79)将生石灰和消石灰划分为三个等级。
石灰溶解度解析
大多数固体物质溶于水时吸收热量,根据,当温度升高时,平衡有利于向吸热的方向移动,所以,这些物质的溶解度随温度升高而增大,例如KNO3、NH4NO3等。有少数物质,溶解时有放热现象,一般地说,它们的溶解度随着温度的升高而降低,例如氢氧化钙等。 对氢氧化钙的溶解度随着温度升高而降低的问题,还有一种解释,氢氧化钙有两种水合物〔Ca(OH)2·2H2O和Ca(OH)2·12H2O〕。这两种水合物的溶解度较大,无水的溶解度很小。随着温度的升高,这些结晶水合物逐渐变为无水氢氧化钙,所以,氢氧化钙的溶解度就随着温度的升高而减小。 氢氧化钙的溶解度将在很大程度上超出初中课程的知识范围。离子化合物的溶解可大致分为两个过程。首先固体离子化合物与水亲和发生溶剂化作用(可简单的认为先以“分子”的形式进入溶剂中),然后这些已进入溶剂的“分子”发生电离作用形成离子。 过程1(即电离过程)只能是一个吸热过程(可从系统的电势能的角度分析而知)。而过程2(即溶剂化过程)的热效应却不一定。 我们以固体Ca(OH)2溶于水为例。溶解前的体系是氢氧化钙固体和纯水。 对于过程2:Ca(OH)2(固体)+nH2O → Ca(OH)2.nH2O(溶液)的热效应主要取决于氢氧化钙是否与水作用形成配合物即Ca(OH)2.nH2O的形式(n的值取决于钙元素的空电子轨道数目和其他外部条件如温度条件等)。事实上氢氧化钙是能和水形成配和物的。而形成配合物的过程是一个放热过程。形成的配合可以发生过程2(即电离过程):
Ca(OH)2.nH2O → Ca(H2O)n2+ + 2 OH-
由于钙元素与水分子的配合过程的放热效应很大,它包含于过程1中,超过了过程1与过程2中其它有热效应的过程的影响,故氢氧化钙的溶解过程总的热效应是放热。温度升高将会使溶解平衡过程向相反方向移动,故而氢氧化钙的溶解度随温度升高而减小。体系在溶解前后总的能量比较是溶解前大于溶解后。多余的能量以热能的形式放出。
石灰土木工程应用
生石灰是将以含碳酸钙为主的天然岩石,在高温下煅烧而得,其主要成分为氧化钙(CaO)。在煅烧时由于火候或温度控制不均,常会含有或过火石灰。欠火石灰产浆量小,质量较差,利用率降低,不会带来危害。过火石灰的水化速度大大减慢,在硬化后才与水发生,产生较大的,致使硬化后的石灰表面局部产生鼓包、崩裂等现象,工程上称为“爆灰”。“爆灰”是通病之一。
生石灰与水作用生成熟石灰(Ca(OH)2)的过程,称为熟化。工程上,将生石灰加大量的水(生石灰质量的2~3倍)熟化成石灰乳,然后经筛网流入储灰池并“陈伏”至少两周,以消除过火石灰的危害,经沉淀除去多余的水分得到的膏状物即为石灰膏。也可将每半米高的生石灰块,淋上适当的水(生石灰量的60%~80%),经熟化得到的粉状物称为消石灰粉。加水量以消石灰粉略湿、但不成团为宜。