石灰是建筑上使用最早的一种气硬性无机胶凝材料，因其原材料蕴藏丰富，生产设备简单，成本低廉，所以至今在建筑工程中仍得到广泛应用。

石灰的主要原材料是以碳酸钙为主要成分的天然岩石，它是一种沉积层，因其形成过程和条件的差异，而造成性质和品种的不同。最常用的原料是石灰石，另外还有白云石、白垩、贝壳等。石灰的原材料中，常含有部分粘土杂质，一般要求原材料中的粘土杂质不超过8%。

除天然原材料以外，还可以利用化学工业副产品，如：用碳酸钙（CaCO₃）制取乙炔时所产生的电石渣，其主要成分是氢氧化钙，即消石灰（或称熟石灰）；或者用氨碱法制碱所得的残渣，其主要成分为碳酸钙，等等。

生石灰是一种白色或灰色的块状物质，因石灰原料中常含有一些碳酸镁成分，所以经煅烧生成的生石灰中，也常含有MgO的成分。按照我国建材行业标准JC/T479-92《建筑生石灰》的规定，MgO含量≤5%时，称为钙质生石灰；MgO含量>5%时，称为镁质生石灰。若将块状生石灰磨细，则可得到生石灰粉。

为加速碳酸钙分解过程，使原料充分煅烧，煅烧温度常提高至1000～1200℃左右。若煅烧温度过低，煅烧不充分，CaCO₃不能完全分解，将生成欠火石灰，欠火石灰使用时，产浆量较低，质量较差，降低了石灰的利用率；若煅烧温度过高，将生成颜色较深、密度较大的过火石灰，它的表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢，使得石灰硬化后它仍然继续熟化而产生体积膨胀，引起局部隆起和开裂而影响工程质量。所以，在生产过程中，应根据原材料的性质严格控制煅烧温度。

1．石灰的熟化

建筑工地上使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为熟石灰，其主要成分为Ca(OH)₂，这个过程称为石灰的熟化或消解。

石灰熟化过程中，放出大量的热，使温度升高，其最初1h的放热量是半水石膏的10倍和普通硅酸盐水泥的9倍，而且体积要增大1～2.5倍。煅烧良好且CaO含量高的生石灰熟化较快，放热量和体积增大也较多。

在生石灰的消解过程中应注意温度的控制：温度过低时消解速度较慢，温度过高时又会引起可逆反应，使氢氧化钙重新分解，从而影响消解质量。生石灰在消解过程中的体积膨胀会产生14MPa以上的膨胀压力，当使用生石灰来制作石灰制品和硅酸盐制品时，如果不设法抑制或消除生石灰的这种有害膨胀，它就会使制品发生破坏性的体积变形。因此，在建筑工程中采用熟石灰进行施工不失为一种安全可靠的方法。

生石灰消解的理论用水量为其质量的32%，由于石灰消解时温度过高，水分蒸发较多，为了保证氧化钙的充分水化，实际的用水量明显多于理论用水量。

根据用水量的不同，熟化石灰常用的方法有两种：石灰浆法和消石灰粉法。

1).石灰浆法

将块状生石灰在化灰池中用过量的水（约为生石灰体积的3～4倍）熟化成石灰浆，然后通过筛网进入储灰坑。

生石灰熟化时，放出大量的热，使熟化速度加快，但温度过高且水量不足时，会造成Ca(OH)₂凝聚在CaO周围，阻碍熟化进行，而且还会产生逆方向，所以要加入大量的水，并不断搅拌散热，控制温度不致过高。

生石灰中也常含有过火石灰。为了使石灰熟化得更充分，尽量消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中存放两星期以上，这个过程称为石灰的陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持有一层水，使之与空气隔绝，避免Ca(OH)₂碳化。

石灰浆在储灰坑中沉淀后，除去上层水分，即可得到石灰膏。它是建筑工程中砌筑砂浆和抹面砂浆常用的材料之一。

2).消石灰粉法

这种方法是将生石灰加入适量的水（约占生石灰质量的60%～80%）可得到消石灰粉，具体的加水量按实际情况以经验确定，加入的水分应保证生石灰充分消解又不致过湿成团。消解过程在密闭的容器中较佳，此时既可减少热量损失和水分蒸发，又能防止碳化。工地上常采用分层喷淋法生产消石灰粉。将生石灰碎块平铺于不吸水的平地上，每层厚约20cm，用水喷淋一次，然后上面再铺一层生石灰，接着再喷淋一次，直至5～7层为止，最后用砂或土予以覆盖，以保持温度、防止水分蒸发，使石灰充分消解，同时又可阻止产生碳化作用。在此条件下静置14d以上即可取出使用。

按照建材行业标准JC/T481-92《建筑消石灰粉》规定，MgO≤4%的，称为钙质消石灰粉；4%≤MgO＜24%的，称镁质消石灰粉；24%≤MgO＜30%的，称为白云石消石灰粉。

上述两种熟石灰消解时静置14d以上的过程称为石灰的陈伏。石灰陈伏的目的是为了消除过火石灰的危害，得到质地较软、可塑性较好的熟石灰。在陈伏过程中应注意防止石灰的碳化。

建筑工程中采用熟石灰进行施工主要是为了避免生石灰由于水化时的放热和体积膨胀所带来的破坏。但熟石灰的硬化速度较慢，强度较低。用球磨机将块状生石灰磨细而得到的粉末产品称为磨细生石灰粉。磨细生石灰水化时放热均匀且无明显的体积膨胀，因此磨细生石灰可不经消解，加入适量的水（一般占石灰质量的100%～150%）拌匀后即可使用。这时熟化和硬化成为一个连续的过程，由于磨得很细，过火石灰的体积膨胀危害得到了很好的抑制，因此磨细生石灰使用时不需陈伏。与一般使用方法相比，磨细生石灰制品具有较快的硬化速度和较高的强度。目前，磨细生石灰工艺不仅大量地应用于建筑材料工业生产，而且也越来越多地直接应用于建筑工程中。

2.石灰的硬化

气硬性石灰在空气中的硬化是通过结晶和碳化两个同时进行的过程来完成的。

结晶过程  石灰浆体在干燥环境中，其自由水逐渐蒸发或被基层材料所吸收，将引起氢氧化钙溶液的过饱和，从而产生结晶过程。氢氧化钙晶体晶粒随结晶的进行不断长大并彼此靠近，最后交错结合在一起，形成一个整体。另外，石灰浆体由于失水收缩产生毛细管压力，使石灰粒子互相紧密靠拢而获得强度。

碳化过程  Ca（OH）₂与空气中的CO₂作用，生成不溶解于水的碳酸钙晶体，析出的水分则逐渐被蒸发。

这个过程称为碳化，形成的CaCO₃晶体，使硬化石灰浆体结构致密，强度提高。

由于空气中CO₂的含量少，碳化作用主要发生在与空气接触的表层上，而且表层生成的致密CaCO₃膜层，阻碍了空气中CO₂进一步地渗入，同时也阻碍了内部水分向外蒸发，使Ca（OH）₂结晶作用也进行得较慢，随着时间的增长，表层CaCO₃厚度增加，阻碍作用更大，在相当长的时间内，仍然是表层为CaCO₃，内部为Ca（OH）₂。所以石灰硬化是个相当缓慢的过程。

石灰的技术性质

1.可塑性和保水性好

生石灰熟化后形成的石灰浆，是一种表面吸附水膜的高度分散的Ca（OH）₂胶体，它可以降低颗粒之间的摩擦，因此具有良好的可塑性，易辅摊成均匀的薄层，在水泥砂浆中加入石灰，可显著提高砂浆的可塑性和保水性。

2.硬化速度慢，强度低

从石灰的硬化过程中可以看出，石灰是一种硬化缓慢的气硬性胶凝材料，硬化浆体的主要水化产物是氢氧化钙和表面少量的碳酸钙，由于氢氧化钙强度较低，故硬化浆体的强度也很低。例如，砂灰比为3的石灰砂浆，28d抗压强度通常只有0.2～0.5MPa。

3．耐水性差，硬化时体积收缩大

气硬性胶凝材料的水化产物溶解度较大，加上结晶接触点由于晶格变形、扭曲而具有热力学不稳定性和更大的溶解度。在潮湿空气环境下，石灰硬化浆体内部产生溶解和再结晶，使硬化浆体的强度发生显著的不可逆降低。在水中，由于水的破坏作用，硬化强度较低的石灰浆体将发生溃散破坏。因此石灰不宜在长期潮湿环境中或有水的环境中使用。石灰在硬化过程中，要蒸发掉大量的水分，引起体积显著地收缩，易出现干缩裂缝。所以，除制作石灰乳作薄层粉刷外，不宜单独使用。一般要掺入其他材料混合使用，如砂、纸筋、草秸、麻刀等，这样可以限制收缩，并能节约石灰。

4.石灰的存储与运输

生石灰在空气中旋转时间过长，会吸收水分而熟化成消石灰粉，再与空气中的二氧化碳作用形成失去胶凝能力的碳酸钙粉末，而且熟化时要放出大量的热，并产生体积膨胀，所以，石灰在贮存和运输过程中，要防止受潮，并不宜长期贮存，运输时，不准与易燃、易爆和深物品混装，并要采取防水措施，注意安全。最好到工地或处理现场后马上进行熟化和陈伏处理，使储存期变成陈伏期。

5.技术标准

建筑工程中所用的石灰，分成三个品种：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。根据建材行业标准，可将其各分成三个等级，相应的技术标准如表3-1、表3-2、表3-3所示。产品各项技术指标值均达到相应表内某等级规定的指标时，则评定为该等级，若有一项低于合格品指标时，则定为不合格品。

石灰作为一种传统的建筑材料，其几千年的使用历史足以印证人类对这种材料的信任和依赖，至今石灰仍然作为重要的建筑材料广泛地应用于各类建筑工程和建筑材料工业生产中。

1.配制石灰砂浆和灰浆

采用石灰膏作为原材料可配制石灰砂浆和石灰水泥混合砂浆，其施工和易性较好，广泛地被应用于工业与民用建筑的砌筑和抹灰工程中。石灰浆应用于吸水性较大的基层（如普通黏土砖）时，应事先将基底润湿，以免石灰砂浆脱水过速而成干粉，丧失胶凝能力。

在建筑工程中，常用石灰膏或消石灰粉与其他不同材料加水拌合均匀而获得各种灰浆，如石灰麻刀灰浆、石灰纸筋灰浆等，用于建筑抹面工程。

用石灰膏或消石灰粉掺入大量水可配制成石灰乳涂料。可在涂料中加入碱性颜料，以获得各种色彩；加入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰可提高耐水性；调入干酪素、氯化钙或明矾，可减少涂层的粉化现象。石灰乳涂料可用于装饰要求不高的室内粉刷。

2.配制石灰土和三合土

    消石灰粉在建筑工程中广泛用于配制石灰土和三合土。石灰与粘土按质量比1：2～1：4拌合，可制成石灰土，或与粘土、砂石、炉渣等填料拌制成三合土，经夯实，可增加其密实度，而且粘土颗粒表面的少量活性SiO₂和Al₂O₃，与Ca（OH）₂发生反应，生成不溶性的水化硅酸钙与水化铝酸钙，将粘土颗粒胶结起来，提高了粘土的强度和耐水性，主要用于道路工程的基层、底基层和垫层或简易层、建筑物的地基基础，等等。为了方便石灰与粘土的拌合，宜采用生石灰粉或消石灰粉，生石灰粉的应用效果会更好。生石灰也称磨细生石灰，加入适量的水（一般为生石灰粉质量的100%～150%）进行调和，可使其熟化和硬化成为一个连续的过程。因生石灰粉熟化较快，且用水量相对较少，所以熟化形成的Ca（OH）₂溶液迅速过饱和，Ca（OH）₂结晶析出，浆体进入凝结硬化过程，而熟化产生的热量又可加速硬化过程的进行，因此，硬化速度明显加快30～50倍，硬化后的浆体较为密实，强度和耐久性均有提高。另外，生石灰中的欠火和过火石灰在加工磨细过程中也被磨成了细粉，提高了石灰的利用率，同时也克服了过火石灰对体积不安定的危害作用。生石灰粉在使用过程中，一般要严格控制加水量和凝结时间，这给在工地上使用带来一定的难度。故拌制砂浆仍使用石灰膏或消石灰粉。

3.生产硅酸盐制品

    硅酸盐制品是以石灰和硅质材料（如石英砂、煤矸石、粉煤灰、矿渣）为主要原料，加水拌合成型后，经蒸汽养护或蒸压养护得到的成品。钙质材料与硅质材料经水热合成后，其胶凝物质主要是水化硅酸钙盐类，故统称为硅酸盐制品。常用的有各种煤灰砖及砌块、炉渣砖和矿渣砖及砌块、蒸压灰砂砖及砌块、蒸压灰砂混凝土空心板、加气混凝土等。

4.制造碳化制品

    用磨细生石灰与砂子、尾矿粉或石粉配料，加入少量石膏经加拌合压制成型后得到碳化板坯体；用磨细生石灰、纤维填料（如玻璃纤维）和轻质骨料（如矿渣）经成型后得到碳化板坯体。上述两种坯体利用石灰窑所产生的二氧化碳废气进行人工碳化后，即得到轻质的碳化砖和碳化板制品。石灰制品经碳化后强度将大幅度提高，如灰砂制品经碳化后强度可提高4～5倍。碳化石灰空心板的表观密度约700～800kg/m³（当孔洞率为34%～39%时），抗弯强度为3～5MPa，抗压强度为5～15MPa，导热系数0.2W/（m·K），可锯、可刨、可钉，所以这种材料适宜用作非承重的内墙隔板、天花板等。

5.生产无熟料水泥

    将石灰和活性的玻璃体矿物质材料（活性的天然硅质材料或工业废料），按适当比例混合磨细或分别磨细后再均匀混合，制得的非煅烧水硬性胶凝材料称为无熟料水泥。如石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰烧黏土水泥、石灰烧煤矸石水泥、石灰沸石岩水泥、石灰页岩灰水泥等。