石 灰

1.简介

　　一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是用石灰石、白云石、白垩、贝壳等碳酸钙含量高的原料，经900～1100℃煅烧而成。石灰是人类最早应用的胶凝材料。公元前8世纪古希腊人已用于建筑，中国也在公元前7世纪开始使用石灰。至今石灰仍然是用途广泛的建筑材料。石灰有生石灰和熟石灰（即消石灰），按其氧化镁含量（以 5％为限）又可分为钙质石灰和镁质石灰。由于其原料分布广，生产工艺简单，成本低廉，在土木工程中应用广泛。

2.生产工艺

　　原始的石灰生产工艺是将石灰石与燃料（木材）分层铺放，引火煅烧一周即得。现代则采用机械化、半机械化立窑以及回转窑、沸腾炉等设备进行生产。煅烧时间也相应地缩短，用回转窑生产石灰仅需2～4小时，比用立窑生产可提高生产效率5倍以上。近年来，又出现了横流式、双斜坡式及烧油环行立窑和带预热器的短回转窑等节能效果显著的工艺和设备，燃料也扩大为煤、焦炭、重油或液化气等。

3.原料及生产

　　凡是以碳酸钙为主要成分的天然岩石，如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等，都可用来生产石灰。

　　将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在适当温度下煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得的以氧化钙(CaO)为主要成分的产品即为石灰，又称生石灰。

　　在实际生产中，为加快分解，煅烧温度常提高到1000～1100℃。由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因，石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中的碳酸钙未完全分解，使用时缺乏粘结力。过火石灰结构密实，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢。由于生产原料中常含有碳酸镁(MgCO3)，因此生石灰中还含有次要成分氧化镁(MgO)，根据氧化镁含量的多少，生石灰分为钙质石灰(MgO≤5％)和镁质石灰(MgO>5％)。

　　生石灰呈白色或灰色块状，为便于使用，块状生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。生石灰粉是由块状生石灰磨细而得到的细粉，其主要成分是CaO；消石灰粉是块状生石灰用适量水熟化而得到的粉末，又称熟石灰，其主要成分是Ca(OH)2；石灰膏是块状生石灰用较多的水(约为生石灰体积的3—4倍)熟化而得到的膏状物．也称石灰浆。其主要成分也是Ca(OH)2。

4.熟化与硬化

　　生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消化。反应生成的产物氢氧化钙称为熟石灰或消石灰。

　　石灰熟化时放出大量的热，体积增大1—2．0倍。煅烧良好、氧化钙含量高的石灰熟化较快，放热量和体积增大也较多。工地上熟化石灰常用两种方法：消石灰浆法和消石灰粉法。

　　根据加水量的不同，石灰可熟化成消石灰粉或石灰膏。石灰熟化的理论需水量为石灰重量的32％。在生石灰中，均匀加入60％～80％的水，可得到颗粒细小、分散均匀的消石灰粉。若用过量的水熟化，将得到具有一定稠度的石灰膏。石灰中一般都含有过火石灰，过火石灰熟化慢，若在石灰浆体硬化后再发生熟化，会因熟化产生的膨胀而引起隆起和开裂。为了消除过火石灰的这种危害，石灰在熟化后，还应“陈伏”2周左右。

　　石灰浆体的硬化包括干燥结晶和碳化两个同时进行的过程。石灰浆体因水分蒸发或被吸收而干燥，在浆体内的孔隙网中，产生毛细管压力。使石灰颗粒更加紧密而获得强度。这种强度类似于粘土失水而获得的强度，其值不大，遇水会丧失。同时，由于干燥失水。引起浆体中氢氧化钙溶液过饱和，结晶出氢氧化钙晶体，产生强度；但析出的晶体数量少，强度增长也不大。在大气环境中，氢氧化钙在潮湿状态下会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，并释放出水分，即发生碳化。

　　碳化所生成的碳酸钙晶体相互交叉连生或与氢氧化钙共生，形成紧密交织的结晶网，使硬化石灰浆体的强度进一步提高。但是，由于空气中的二氧化碳含量很低，表面形成的碳酸钙层结构较致密，会阻碍二氧化碳的进一步渗入，因此，碳化过程是十分缓慢的。

5.性能及应用

　　5.1技术性质

　　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)，比表面积很大(达10～30 m2/g)( 使用北京金埃谱科技生产的全自动F-Sorb 2400比表面积仪BET方法测试，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，即保水性好。将它掺入水泥砂浆中，配成混合砂浆，可显著提高砂浆的和易性。石灰粒子比表面积研究是非常重要的，石灰粒子的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内已经被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。国内几家生产比表面积测定仪厂商中，只有北京金埃谱科技有限公司的F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的北京金埃谱科技有限公司的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。)

　　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；加上氢氧化钙易溶于水，已硬化的石灰遇水还会溶解溃散。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、麻刀等材料，以减少收缩，增加抗拉强度，并能节约石灰。

　　石灰具有较强的碱性，在常温下，能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应，生成有水硬性的产物，产生胶结。因此，石灰还是建筑材料工业中重要的原材料。

　　5.2质量要求

　　石灰中产生胶结性的成分是有效氧化钙和氧化镁，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；消石灰粉则还有体积安定性、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《公路路面基层施工技术规范》仍按原国家标准(GB1594—79)将生石灰和消石灰划分为三个等级。

　　5.3应用

　　石灰在土木工程中应用范围很广，主要用途如下：

　　（1）石灰乳和砂浆 消石灰粉或石灰膏掺加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。

　　（2）石灰稳定土 将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为石灰稳定土。它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。石灰稳定土具有一定的强度和耐水性。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。

　　（3）硅酸盐制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等)为主要原料，经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙，所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。

6.医学应用

　　(《本经》)

　　【异名】垩灰(《本经》)，希灰(《别录》)，石垩(陶弘景)，染灰、散灰、白灰、味灰(《石药尔雅》)，锻石(《日华子本草》)，石锻(《本草图经》)，矿灰(《纲目》)。

　　【来源】为石灰岩经加热煅烧而成。

　　【矿物形态】石灰岩

　　主要由方解石所组成，为致密块状体。光泽暗淡，呈土状或石头光泽。颜色变化甚大，视其所含杂质的种类及多少而定。透明度也较差。非常致密时多呈贝状断口。

　　【药材】

　　①生石灰

　　为不规则的块状物，白色或灰白色，不透明。质硬。粉末白色。易溶于酸，微溶于水。暴露在空气中吸收水分后，则逐渐风化而成熟石灰。

　　②熟石灰

　　又名：消石灰。为白色或灰白色粉末，偶见块状物。

　　【化学成分】

　　石灰岩主要成分是碳酸钙，常见夹杂物为硅酸、铁、铝、镁等。石灰岩加高热，则发生二氧化碳而遗留氧化钙，即生石灰(石灰)。生石灰遇水，则成消石灰，成分是氢氧化钙。生石灰或消石灰露于大气中，不断吸收大气中的二氧化碳而成碳酸钙；因此，石灰陈久，成分都成为碳酸钙。

　　【性味】辛，温，有毒。

　　①《本经》："味辛，温。"

　　②《蜀本草》："有毒。"

　　③《日华子本草》："味甘，无毒。"

　　【归经】①《本草求真》："入肝、脾。"

　　②《本草撮要》："入手足太阴、厥阴经。"

　　【功用主治】燥湿，杀虫，止血，定痛，蚀恶肉。治疥癣，湿疮，创伤出血，汤火烫伤，痔疮，脱肛，赘疣。内服止泻痢，崩带。

　　①《本经》："主疽疡疥瘙，热气恶疮，癞疾死肌堕眉，杀痔虫，去黑子息肉。"

　　②《别录》："疗髓骨疽。"

　　③《药性论》："治瘑疥，蚀恶肉，不入汤服，止金疮血，和鸡于白、败船茹甚良。"

　　④《日华子本草》："生肌长肉，止血，并主白癜、疬疡、瘢疵等，疗冷气，痔瘘疽疮，瘿瘤疣子。又治产后阴不能合，浓煎汁熏洗。治酒毒，暖水脏。"

　　⑤《纲目》："散血定痛，止水泻血肉，白带白淫，收脱肛阴挺，消积聚结核，贴口喝，黑须发。"

　　⑥《医林纂要》："泻心坚肾，破瘀攻积，敛肺清金，杀虫解毒。"

　　【用法与用量】外用：研末调敷，或以水溶化澄清涂洗。内服：入丸、散，或加水溶解取澄清液服。

　　【选方】

　　①治疥：淋石灰汁洗之。(《孙真人食忌》)

　　②治夏月痱子及热疮：葛粉一(三)两，石灰一两(微炒)，甘草二两(生用为末)。上药相和，研令匀，用绵扑之。(《圣惠方》)

　　③治卒发疹：石灰随多少和醋浆水调涂。(《元希声秘验方》)

　　④治外伤性出血：陈石灰二两，冰片二钱，白矾二钱(煅)。将石灰炒黄，加入冰片及白矾，研成细末，撒于创面包扎即可。(徐州市《单方验方新医疗法选编》)

　　⑤治痔疾，肛门边肿硬，痒痛不可忍：风化石灰三两，芫花三两，灶突内黑煤二两，上药捣罗为末，分作两分于铫子内点醋炒，侯梢热，以帛裹熨之，冷则再换。(《圣惠方》)

　　⑥治大肠久积虚冷，每因大便脱肛，不能收入：石灰熬令热，以故帛裹，坐其上，冷即换。(《圣惠方》)

　　⑦治偏坠气痛：陈石灰(炒)、五倍子、山栀子等分。为末，面和醋调敷之。(《医方摘要》)

　　⑧去疣目：苦酒渍石灰六、七日，取汁滴点疣上。(《千金方》)

　　⑨治痄腮肿痛：醋调石灰敷之。(《简便单方》)

　　⑩治痰核红肿寒热，状如瘰疬：石灰火煅为末，以白果肉同捣贴之，蜜调亦可。(《活人心统》)

　　⑾治疔肿：石灰三分，马齿菜二分。上二味捣，以鸡子白和敷之。(《千金方》)

　　⑿治痢血数十年：石灰三大升，炒令黄，以水一斗搅，令澄清，一服一升，三服。(《外台》)

　　⒀治白带白淫及水泻不止：风化石灰一两，白茯苓三两。为末，糊丸梧子大。每服二、三十九，空心米饮下。(《集玄方》)

　　⒁治腹胁积块：风化石灰半斤，瓦器炒极热，入大黄末一两，炒红取起，入桂末半两，略烧，入米醋和成膏，摊绢上贴之，内服消块药，甚效。(《丹溪心法》)

　　【临床应用】

　　①治疗慢性气管炎

　　取石灰0.5斤，加净水5斤，搅拌后沉淀24小时，取上清液，过滤。日服3次，每次20～30毫升。或再取黄芩0.5斤，水煎两次去渣，将药液浓缩至200毫升左右，加入石灰液中，使成2000毫升，黄芩含量约10%。日服3次，每次20～30毫升。

　　②治疗下肢溃疡

　　取陈石灰去浮污后研威细末，撒布创面。用时先将创面清洗干净；上药后再用硼酸油膏敷料外贴。如创口湿水淋漓，单用药粉即可。对久不收口的外伤，破烂的冻伤、烫伤等亦有疗效。

　　③治疗烧烫伤

　　取生石灰1斤放入盆内，加凉开水1250毫升，待石灰潮解成糊状时，将盆轻轻振荡使石灰沉底，取上层无渣石灰乳约500克，加入鸡蛋清8个搅拌成胶冻样，再加香油60毫升，拌匀即得"石灰乳膏"。

　　使用时先用镊子将伤面浮皮拉平，水泡焦痂不要动，亦不用任何药液消毒；取大于伤面的纱布3～4层，摊上1～1.5厘米厚的石灰乳膏，贴于伤面，包扎固定，松紧适宜。48小时后药膏即凝固定型。如伤在颈部、腋下、腘窝时，上药要厚，包扎后在48小时内伤部不要屈曲，以防乳膏脱落，皮肤粘连。10～15天拆除纱布和石灰乳膏，可见水泡吸收，焦痂自行脱落。对烧烫面积较大，伤面已感染的病人，要及时控制感染，防止休克，保持水和电解质的平衡。

　　④治疗头癣

　　取刚风化的石灰半碗，加水至1碗，搅拌后沉淀3分钟，取上层乳状液，加入桐油约4滴，用力搅拌，去多余水分使成膏状，外搽患部。治疗60余例，一般只搽数次即见效。

7.相关诗词

　　1.《石灰》 唐•释绍昙

　　炉鞴亲从锻炼来，十分确硬亦心灰。

　　盖空王殿承渠力，合水和泥做一回。

　　 2. 《石灰吟》 明•于谦

　　千锤万凿出深山， 烈火焚烧若等闲。

　　粉骨碎身浑不怕， 要留清白在人间。

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