石灰是人類(lèi)使用較早的無(wú)機(jī)膠凝材料之一。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。  一、石灰的原料及生產(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(CaC)為主要成分的產(chǎn)品即為石灰，又稱(chēng)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(chēng)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(chēng)石灰漿。其主要成分也是Ca(OH)2。  二、石灰的熟化與硬化  生石灰(CaO)與水反應(yīng)生成氫氧化鈣的過(guò)程，稱(chēng)為石灰的熟化或消化。反應(yīng)生成的產(chǎn)物氫氧化鈣稱(chēng)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—2．5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。  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(lèi)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。  三、石灰的技術(shù)性質(zhì)、質(zhì)量要求及應(yīng)用  (一)石灰的技術(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)，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。  (二)石灰的質(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，它們的含量是評(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。除了有效氧化鈣和氧化鎂這一主要指標(biāo)外，生石灰還有未消化殘?jiān)�含量的要求；生石灰粉有�?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)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)有關(guān)指標(biāo)，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(mén)，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)。  (三)石灰的應(yīng)用  石灰在土木工程中應(yīng)用范圍很廣，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制石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿，用于砌筑或抹灰工程。  2．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(chēng)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(chēng)為硅酸鹽制品，常用的有灰砂磚、粉煤灰磚等。