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石 灰

1.簡(jiǎn)介

　　一種以氧化鈣為主要成分的氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料。石灰是用石灰石、白云石、白堊、貝殼等碳酸鈣含量高的原料，經(jīng)900～1100℃煅燒而成。石灰是人類最早應(yīng)用的膠凝材料。公元前8世紀(jì)古希臘人已用于建筑，中國(guó)也在公元前7世紀(jì)開(kāi)始使用石灰。至今石灰仍然是用途廣泛的建筑材料。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(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰。由于其原料分布廣，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，在土木工程中應(yīng)用廣泛。

2.生產(chǎn)工藝

　　原始的石灰生產(chǎn)工藝是將石灰石與燃料（木材）分層鋪放，引火煅燒一周即得?，F(xiàn)代則采用機(jī)械化、半機(jī)械化立窯以及回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐等設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。煅燒時(shí)間也相應(yīng)地縮短，用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)石灰僅需2～4小時(shí)，比用立窯生產(chǎn)可提高生產(chǎn)效率5倍以上。近年來(lái)，又出現(xiàn)了橫流式、雙斜坡式及燒油環(huán)行立窯和帶預(yù)熱器的短回轉(zhuǎn)窯等節(jié)能效果顯著的工藝和設(shè)備，燃料也擴(kuò)大為煤、焦炭、重油或液化氣等。

3.原料及生產(chǎn)

　　凡是以碳酸鈣為主要成分的天然巖石，如石灰?guī)r、白堊、白云質(zhì)石灰?guī)r等，都可用來(lái)生產(chǎn)石灰。

　　將主要成分為碳酸鈣的天然巖石，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(shí)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(shí)窯中溫度分布不勻等原因，石灰中常含有欠火石灰和過(guò)火石灰。欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解，使用時(shí)缺乏粘結(jié)力。過(guò)火石灰結(jié)構(gòu)密實(shí)，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(xì)而得到的細(xì)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。

4.熟化與硬化

　　生石灰(CaO)與水反應(yīng)生成氫氧化鈣的過(guò)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(shí)放出大量的熱，體積增大1—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。

　　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(xì)小、分散均勻的消石灰粉。若用過(guò)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(guò)火石灰，過(guò)火石灰熟化慢，若在石灰漿體硬化后再發(fā)生熟化，會(huì)因熟化產(chǎn)生的膨脹而引起隆起和開(kāi)裂。為了消除過(guò)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(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)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(xì)管壓力。使石灰顆粒更加緊密而獲得強(qiáng)度。這種強(qiáng)度類似于粘土失水而獲得的強(qiáng)度，其值不大，遇水會(huì)喪失。同時(shí)，由于干燥失水。引起漿體中氫氧化鈣溶液過(guò)飽和，結(jié)晶出氫氧化鈣晶體，產(chǎn)生強(qiáng)度；但析出的晶體數(shù)量少，強(qiáng)度增長(zhǎng)也不大。在大氣環(huán)境中，氫氧化鈣在潮濕狀態(tài)下會(huì)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(qiáng)度進(jìn)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(huì)阻礙二氧化碳的進(jìn)一步滲入，因此，碳化過(guò)程是十分緩慢的。

5.性能及應(yīng)用

　　5.1技術(shù)性質(zhì)

　　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(jié)構(gòu)，顆粒極細(xì)(粒徑約為1μm)，比表面積很大(達(dá)10～30 m2/g)( 使用北京金埃譜科技生產(chǎn)的全自動(dòng)F-Sorb 2400比表面積儀BET方法測(cè)試，其表面吸附一層較厚的水膜，可吸附大量的水，因而有較強(qiáng)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。石灰粒子比表面積研究是非常重要的，石灰粒子的比表面積檢測(cè)數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果才是真實(shí)可靠的，國(guó)內(nèi)有很多儀器只能做直接對(duì)比法的檢測(cè)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)被淘汰了。目前國(guó)內(nèi)外比表面積測(cè)試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法，國(guó)內(nèi)外制定出來(lái)的比表面積測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測(cè)試方法為基礎(chǔ)的，請(qǐng)參看我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測(cè)其實(shí)是比較耗費(fèi)時(shí)間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測(cè)試可能需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間，如果測(cè)試過(guò)程沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，那測(cè)試人員就時(shí)刻都不能離開(kāi)，并且要高度集中，觀察儀表盤(pán)，操控旋鈕，稍不留神就會(huì)導(dǎo)致測(cè)試過(guò)程的失敗，這會(huì)浪費(fèi)測(cè)試人員很多的寶貴時(shí)間。國(guó)內(nèi)幾家生產(chǎn)比表面積測(cè)定儀廠商中，只有北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測(cè)試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測(cè)功能的儀器（兼?zhèn)渲苯訉?duì)比法），更重要的北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測(cè)試儀是迄今為止國(guó)內(nèi)唯一完全自動(dòng)化智能化的比表面積檢測(cè)設(shè)備，其測(cè)試結(jié)果與國(guó)際一致性很高，穩(wěn)定性也很好，同時(shí)減少人為誤差，提高測(cè)試結(jié)果精確性。)

　　石灰依靠干燥結(jié)晶以及碳化作用而硬化，由于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(nèi)部滲透，也妨礙水分向外蒸發(fā)，因而硬化緩慢，硬化后的強(qiáng)度也不高，1：3的石灰砂漿28 d的抗壓強(qiáng)度只有0.2～0.5 MPa。在處于潮濕環(huán)境時(shí)，石灰中的水分不蒸發(fā)，二氧化碳也無(wú)法滲入，硬化將停止；加上氫氧化鈣易溶于水，已硬化的石灰遇水還會(huì)溶解潰散。因此，石灰不宜在長(zhǎng)期潮濕和受水浸泡的環(huán)境中使用。

　　石灰在硬化過(guò)程中，要蒸發(fā)掉大量的水分，引起體積顯著收縮，易出現(xiàn)干縮裂縫。所以，石灰不宜單獨(dú)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(qiáng)度，并能節(jié)約石灰。

　　石灰具有較強(qiáng)的堿性，在常溫下，能與玻璃態(tài)的活性氧化硅或活性氧化鋁反應(yīng)，生成有水硬性的產(chǎn)物，產(chǎn)生膠結(jié)。因此，石灰還是建筑材料工業(yè)中重要的原材料。

　　5.2質(zhì)量要求

　　石灰中產(chǎn)生膠結(jié)性的成分是有效氧化鈣和氧化鎂，其含量是評(píng)價(jià)石灰質(zhì)量的主要指標(biāo)。石灰中的有效氧化鈣和氧化鎂的含量可以直接測(cè)定，也可以通過(guò)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?jiān)康囊螅簧曳塾屑?xì)度的要求；消石灰粉則還有體積安定性、細(xì)度和游離水含量的要求。

　　國(guó)家建材行業(yè)將建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉分為優(yōu)等品和合格品三個(gè)等級(jí)。但在交通部門，JTJ 034—2000《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》仍按原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB1594—79)將生石灰和消石灰劃分為三個(gè)等級(jí)。

　　5.3應(yīng)用

　　石灰在土木工程中應(yīng)用范圍很廣，主要用途如下：

　?。?）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制石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿，用于砌筑或抹灰工程。

　?。?）石灰穩(wěn)定土 將消石灰粉或生石灰粉摻人各種粉碎或原來(lái)松散的土中，經(jīng)拌合、壓實(shí)及養(yǎng)護(hù)后得到的混合料，稱為石灰穩(wěn)定土。它包括石灰土、石灰穩(wěn)定砂礫土、石灰碎石土等。石灰穩(wěn)定土具有一定的強(qiáng)度和耐水性。廣泛用作建筑物的基礎(chǔ)、地面的墊層及道路的路面基層。

　　（3）硅酸鹽制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)與硅質(zhì)材料(砂、粉煤灰、火山灰、礦渣等)為主要原料，經(jīng)過(guò)配料、拌合、成型和養(yǎng)護(hù)后可制得磚、砌塊等各種制品。因內(nèi)部的膠凝物質(zhì)主要是水化硅酸鈣，所以稱為硅酸鹽制品，常用的有灰砂磚、粉煤灰磚等。

6.醫(yī)學(xué)應(yīng)用

　　(《本經(jīng)》)

　　【異名】堊灰(《本經(jīng)》)，?；?《別錄》)，石堊(陶弘景)，染灰、散灰、白灰、味灰(《石藥爾雅》)，鍛石(《日華子本草》)，石鍛(《本草圖經(jīng)》)，礦灰(《綱目》)。

　　【來(lái)源】為石灰?guī)r經(jīng)加熱煅燒而成。

　　【礦物形態(tài)】石灰?guī)r

　　主要由方解石所組成，為致密塊狀體。光澤暗淡，呈土狀或石頭光澤。顏色變化甚大，視其所含雜質(zhì)的種類及多少而定。透明度也較差。非常致密時(shí)多呈貝狀斷口。

　　【藥材】

　　①生石灰

　　為不規(guī)則的塊狀物，白色或灰白色，不透明。質(zhì)硬。粉末白色。易溶于酸，微溶于水。暴露在空氣中吸收水分后，則逐漸風(fēng)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(jiàn)塊狀物。

　　【化學(xué)成分】

　　石灰?guī)r主要成分是碳酸鈣，常見(jiàn)夾雜物為硅酸、鐵、鋁、鎂等。石灰?guī)r加高熱，則發(fā)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。

　　【性味】辛，溫，有毒。

　　①《本經(jīng)》："味辛，溫。"

　　②《蜀本草》："有毒。"

　　③《日華子本草》："味甘，無(wú)毒。"

　　【歸經(jīng)】①《本草求真》："入肝、脾。"

　　②《本草撮要》："入手足太陰、厥陰經(jīng)。"

　　【功用主治】燥濕，殺蟲(chóng)，止血，定痛，蝕惡肉。治疥癬，濕瘡，創(chuàng)傷出血，湯火燙傷，痔瘡，脫肛，贅疣。內(nèi)服止瀉痢，崩帶。

　　①《本經(jīng)》："主疽瘍疥瘙，熱氣惡瘡，癩疾死肌墮眉，殺痔蟲(chóng)，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(zhǎng)肉，止血，并主白癜、疬瘍、瘢疵等，療冷氣，痔瘺疽瘡，癭瘤疣子。又治產(chǎn)后陰不能合，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(jié)核，貼口喝，黑須發(fā)。"

　　⑥《醫(yī)林纂要》："瀉心堅(jiān)腎，破瘀攻積，斂肺清金，殺蟲(chóng)解毒。"

　　【用法與用量】外用：研末調(diào)敷，或以水溶化澄清涂洗。內(nèi)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治夏月痱子及熱瘡：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。(《圣惠方》)

　　③治卒發(fā)疹：石灰隨多少和醋漿水調(diào)涂。(《元希聲秘驗(yàn)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(xì)末，撒于創(chuàng)面包扎即可。(徐州市《單方驗(yàn)方新醫(yī)療法選編》)

　　⑤治痔疾，肛門邊腫硬，癢痛不可忍：風(fēng)化石灰三兩，芫花三兩，灶突內(nèi)黑煤二兩，上藥搗羅為末，分作兩分于銚子內(nèi)點(diǎn)醋炒，侯梢熱，以帛裹熨之，冷則再換。(《圣惠方》)

　　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。(《圣惠方》)

　　⑦治偏墜氣痛：陳石灰(炒)、五倍子、山梔子等分。為末，面和醋調(diào)敷之。(《醫(yī)方摘要》)

　　⑧去疣目：苦酒漬石灰六、七日，取汁滴點(diǎn)疣上。(《千金方》)

　　⑨治痄腮腫痛：醋調(diào)石灰敷之。(《簡(jiǎn)便單方》)

　　⑩治痰核紅腫寒熱，狀如瘰疬：石灰火煅為末，以白果肉同搗貼之，蜜調(diào)亦可。(《活人心統(tǒng)》)

　　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(shù)十年：石灰三大升，炒令黃，以水一斗攪，令澄清，一服一升，三服。(《外臺(tái)》)

　　⒀治白帶白淫及水瀉不止：風(fēng)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(fēng)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(nèi)服消塊藥，甚效。(《丹溪心法》)

　　【臨床應(yīng)用】

　　①治療慢性氣管炎

　　取石灰0.5斤，加凈水5斤，攪拌后沉淀24小時(shí)，取上清液，過(guò)濾。日服3次，每次20～30毫升?；蛟偃↑S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(xì)末，撒布創(chuàng)面。用時(shí)先將創(chuàng)面清洗干凈；上藥后再用硼酸油膏敷料外貼。如創(chuàng)口濕水淋漓，單用藥粉即可。對(duì)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(nèi)，加涼開(kāi)水1250毫升，待石灰潮解成糊狀時(shí)，將盆輕輕振蕩使石灰沉底，取上層無(wú)渣石灰乳約500克，加入雞蛋清8個(gè)攪拌成膠凍樣，再加香油60毫升，拌勻即得"石灰乳膏"。

　　使用時(shí)先用鑷子將傷面浮皮拉平，水泡焦痂不要?jiǎng)樱嗖挥萌魏嗡幰合?；取大于傷面的紗?～4層，攤上1～1.5厘米厚的石灰乳膏，貼于傷面，包扎固定，松緊適宜。48小時(shí)后藥膏即凝固定型。如傷在頸部、腋下、腘窩時(shí)，上藥要厚，包扎后在48小時(shí)內(nèi)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(jiàn)水泡吸收，焦痂自行脫落。對(duì)燒燙面積較大，傷面已感染的病人，要及時(shí)控制感染，防止休克，保持水和電解質(zhì)的平衡。

　　④治療頭癬

　　取剛風(fēng)化的石灰半碗，加水至1碗，攪拌后沉淀3分鐘，取上層乳狀液，加入桐油約4滴，用力攪拌，去多余水分使成膏狀，外搽患部。治療60余例，一般只搽數(shù)次即見(jiàn)效。

7.相關(guān)詩(shī)詞

　　1.《石灰》 唐?釋紹曇

　　爐鞴親從鍛煉來(lái)，十分確硬亦心灰。

　　蓋空王殿承渠力，合水和泥做一回。

　　 2. 《石灰吟》 明?于謙

　　千錘萬(wàn)鑿出深山， 烈火焚燒若等閑。

　　粉骨碎身渾不怕， 要留清白在人間。

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