石灰：来源、成分、制造和使用 |工程材料
自古以来就有人使用石灰作为胶结材料。埃及人和罗马人将这种材料用于各种建筑目的。即使在印度，大宫殿、桥梁、寺庙、堡垒、纪念碑等各种工程结构都是用石灰作为胶结材料建造的，其中一些结构仍然完好无损。
目前，水泥已经在很大程度上替代了石灰。但在当地有石灰可用且水泥严重短缺的地方，石灰无疑是一种廉价且可靠的水泥替代品。
石灰的来源 ：
石灰在自然界中通常不以游离状态存在。
它是通过燃烧以下材料之一获得的：
(i) 来自石山的石灰石，
(ii) 来自古老河流河床的石灰石巨石，
(iii) Kankar 在地下发现，以及
(iv) 海洋动物的贝壳。
可以注意到，白垩是纯石灰岩，而kankar 是不纯的石灰岩。
石灰石成分 ：
石灰的主要来源是取自大自然的石灰石，石灰的性质取决于生产石灰石的成分。
此类石灰石的成分如下：
(1) 粘土：
该成分负责在石灰中产生水硬性。它还使石灰不溶于水。如果过量，它会阻止松弛。如果它的数量很少，它会阻止熟化。 8% 到 30% 的比例对于制作好的石灰是可取的。
(2) 可溶性二氧化硅：
二氧化硅和氧化铝与石灰石化学结合以形成水硬性是必不可少的。钙、镁和铝的硅酸盐负责水硬性。这种硅酸盐在低温下是惰性的或无活性的。但它们会变得活跃并在高温下与石灰结合。
(3) 碳酸镁：
这种成分的存在可以让石灰慢慢地熟化和凝固，但它赋予了更多的力量。此外，热量和膨胀的产生较少。如果氧化镁的碳酸盐含量约为 30%，即使在没有粘土的情况下，石灰也会产生水硬性。
(4) 碱和金属氧化物：
当它们以约 5% 的少量存在时，由于在低温下形成可溶性硅酸盐，它们会产生水硬性。
(5) 硫酸盐：
少量硫酸盐的存在会加速凝固过程并减少熟化作用。
(6) 铁：
如果存在少量铁，它会在高温下形成复杂的硅酸盐。但过量的铁是令人反感的。
(7) 硫铁矿：
石灰石的成分中含有黄铁矿是不可取的。因此，这种石灰石应该被拒绝。
酸橙的分类 ：
通过煅烧石灰石得到的石灰大致分为以下三类：
(1) 肥石灰
(2) 水力石灰
(3) 可怜的石灰。
(1) 肥石灰：
这种石灰也称为高钙石灰、纯石灰、富石灰或白石灰。它被广泛称为肥石灰，因为它具有强烈的消解能力，其体积增加到生石灰体积的 2 至 2.5 倍左右。
它是通过煅烧相对纯净的石灰碳酸盐而制备的，该碳酸盐由约 95% 的氧化钙组成。这种石灰石中的杂质百分比低于 5%。
以下是肥石灰的特性：
(i) 硬化非常缓慢。
(ii) 具有高度的可塑性。
(iii) 易溶于经常变化的水。
(iv) 它的颜色是完美的白色。
(v) 在空气中缓慢凝固。
(vi) 它猛烈地消散。
以下是肥石灰的用途：
(i) 它用于粉刷和抹灰墙壁。
(ii) 用沙子，它形成石灰砂浆，在细缝中凝固。这种砂浆可用于砖砌和石砌的细缝，
(iii) 与surkhi 一起形成石灰砂浆，具有良好的凝固性和水硬性。这种砂浆可用于厚砖墙、地基等。 surkhi 是通过研磨烧过的砖获得的粉末。
(2) 水力石灰：
这种石灰也被称为水石灰，因为它凝结在水下。它含有粘土和一定量的氧化亚铁。
根据粘土的百分比，水硬性石灰分为以下三种：
(i) 微弱的水力石灰
(ii) 适度水硬石灰
(iii) 显着的水硬性石灰。
应注意以下事实：
(i)粘土百分比的增加使消解变得困难并且增加了水硬性。
(ii) 水硬性石灰含有约 30% 的粘土，类似于天然水泥。
(iii) 水硬性石灰可以在水下和没有空气自由循环的厚壁中凝固。
(iv) 水硬性石灰的颜色不是完全的白色。因此，它看起来不如肥石灰卫生。
(v) 它与水形成稀薄的糊状物。虽然经常更换，但它不溶于水。
(vi) 如果水硬性石灰用于抹灰工作，应将其磨成细粉，然后与沙子混合。如此制备的砂浆堆放一周左右，然后再次研磨。然后可以将这种砂浆用于抹灰工作。
表5-1显示了这些类型水硬性石灰的比较点。
(3) 可怜的石灰：
这种酸橙也称为不纯酸橙或瘦酸橙。它含有超过 30% 的粘土。它消退得非常缓慢。它与水形成稀糊状。虽然经常更换，但它不溶于水。它非常缓慢地凝固或硬化。它的粘合性能很差，颜色呈浑白色。
这种酸橙制成的灰浆很差。这种砂浆可用于质量较差的工作或没有优质石灰的地方。
I.S.石灰的分类 ：
根据BIS:712-1984（第三次修订），建筑用石灰分为六类，即A类、B类、C类、D类、E类和F类。
(1) A 类：
A 类石灰是用于结构目的的显着水硬石灰，只能以水合形式提供。 14天和28天末与重量比（1：3）灰砂砂浆的最小抗压强度分别为1.75N/mm 2 和 2.80 N/mm 2 .
(2) B 类：
B 类石灰是半熟石灰，用于砌筑工作的砂浆，可以作为生石灰或熟石灰供应。 14天和28天末与重量比（1：3）灰砂砂浆的最小抗压强度分别为1.25N/mm 2 和 1.75 N/mm 2 .
(3) C 类：
C 类石灰是脂肪石灰，主要用于抹灰、粉刷的面漆，并与适当的外加剂如苏尔基或任何其他火山灰材料一起生产人造水硬砂浆。它以水合或速溶形式提供。
(4) D 类：
D 类石灰是镁或白云石石灰，用于抹灰、粉刷等的面漆。它以水合或速溶形式供应。
(5) E 类：
E 级石灰是用于砌筑砂浆的坎卡尔石灰，只能以水合形式供应。
(6) F 类：
F 级是硅质白云石石灰，用于灰泥底漆和面漆。它以水合或速溶形式提供。
可能需要注意的是，各种类型的酸橙的应用仅供参考。
以上BIS 中提到了每种类别的石灰要编制的化学和物理要求，测试方法按照BIS:6932-1973。
天然水硬石灰的制造：
天然水硬石灰的制造涉及以下三个不同的操作：
(1) kankar 合集
(2)kankar的煅烧
(3) 熟石灰的熟化和研磨。
(1) Kankar 合集：
kankar 是一种不纯的石灰石，用于制造天然水硬石灰。 kankar 有两种形式，即结节和块状。
在地表或略低于地平面上发现结核。
kankar 的结核易于收集，并且由于以下原因，节状形式的 kankar 被认为是制造天然水硬石灰的优良材料：
(i) 耐热耐雨不解体。
(ii) 它含有更高百分比的粘土，因此它具有更好的水力特性。
坎卡尔块位于河流或溪流的河岸下方或之上或附近的地下地层中。砌块的厚度通常为50毫米至300毫米。
在镐和撬棍的帮助下开采kankar的结核或块。然后将这种kankar清除泥土或泥土并转换成合适的尺寸。
(2) Kankar 的煅烧：
将kankar 煅烧或燃烧至鲜红色的热量是在夹具或窑炉中完成的，就像生产肥石灰一样。
(3) 熟石灰的熟化和研磨：
水硬性石灰的消解非常缓慢。因此，在加水进行熟化之前，首先将生石灰磨干。
生石灰的研磨可以通过以下方式之一进行：
(i) 用手在木制搅拌器的帮助下，或
(ii) 在使用公牛或蒸汽动力的工厂的帮助下，或
(iii) 在特殊机器的帮助下。
熟石灰和水硬石灰熟化时应注意以下不同点：
(i) 如果是肥石灰，则一次添加所需量的水来消解。在水硬性石灰的情况下，逐渐加入水以进行彻底熟化。
(ii) 一份脂肪生石灰在熟化后会转化为约 1.5 份糊状和 2 份粉末状。一份水硬性生石灰在熟化后会转化为约 1 份糊状和 1.5 份粉末状。
(iii) 熟化脂肪石灰所需的水量多于水硬性石灰所需的水量。
(iv) 肥石灰熟化时间约为3-4小时，水硬石灰熟化时间约为12-48小时。
人造水硬石灰的制造 ：
如果天然原料不适合制造水硬石灰，可以人工制备水硬石灰。事实上，通过添加所需比例的粘土，可以将肥石灰转化为水硬石灰。
人工水硬石灰的制备方法有以下两种：
(1)软石灰岩的转化
(2) 硬石灰石的转化。
(1)软石灰石的转化：
可用的石灰石，如果质量较软，例如白垩，会被研磨并转化为粉末形式。它与所需比例的粘土混合。然后在窑中燃烧并进行熟化，就像制造天然水硬石灰一样。
(2) 硬质石灰石的转化：
可用的石灰石，如果质量很硬，会先燃烧和熟化。向这种熟石灰中加入所需比例的粘土，以获得各种水硬石灰的原料。
这种混合物被转换成合适大小的球，干燥后，这些球在窑中燃烧。熟化是在制造天然水硬石灰的情况下进行的。由于这种石灰是在窑内经过两次烧制而成的，故又称二次窑石灰。
处理石灰的注意事项 ：
处理石灰时应采取以下预防措施，以免发生事故：
(1) 与水接触：
生石灰在熟化前不应与水接触。
(2) 工人设施：
石灰粉尘会引起刺激，因此处理石灰的工人应配备护目镜和呼吸器。石灰还会导致皮肤灼伤，尤其是在皮肤潮湿的情况下。因此，建议为可能被皮肤灼伤的工人提供橡胶手套、胶靴和皮肤保护霜。
(3) 火灾危险：
生石灰在熟化时会散发出巨大的热量，因此应采取所有适当的措施来避免发生火灾的可能性。
(4) 工人须知：
处理石灰后，应指示工人用大量淡水清洗身体暴露的部分。同样，应建议处理热的石灰乳的工人每天给皮肤上油以避免皮肤灼伤。
石灰的用途 ：
石灰是一种重要的工程材料，其用途可列举如下：
(i) 用作化学原料，用于净化水和污水处理。
(ii) 在冶金工业中用作助熔剂。
(iii) 它用作混凝土和砂浆的基质。
(iv) 用作平炉内衬的耐火材料。
(v) 用于玻璃生产。
(vi) 用于制作砌筑工作的砂浆。
(vii) 用于墙壁和天花板的抹灰。
(viii) 用于生产人造石、灰砂砖、泡沫硅酸盐制品等。
(ix) 用于土壤稳定和农业改良土壤。
(x) 它用于粉饰和用作瘟热的底漆。
(xi) 当它与波特兰水泥混合时，砂浆获得有价值的特性，这样的砂浆可以用来代替昂贵的水泥砂浆。
对石灰石进行的测试 ：
对石灰石进行测试以确定可以从中获得的石灰的质量。为了准确确定石灰石的适用性，在实验室进行了详细的化学测试。
但对于一般信息，做了以下四个实际测试：
(1) 物理性质
(2) 热测试
(3) 酸度测试
(4) 球测试。
(1) 物理性质：
纯石灰石以白色表示。水硬性石灰石以蓝灰色、棕色或一些深色表示。水硬石灰石的味道是黏土的，它们散发出泥土的气味。石灰石表面出现闪闪发光的颗粒表明存在游离砂。块状物的存在表明生石灰或未燃烧的石灰石。
(2) 热测试：
称量一块干燥的石灰石，然后在明火中加热几个小时。再次称量样品，重量损失表示二氧化碳的量。根据这些数据，可以计算出石灰石中碳酸钙的含量。
(3) 酸性测试：
将一茶匙石灰粉放入试管中，然后倒入稀盐酸。现在搅拌内容物，然后将装有内容物的试管保持在其支架上24小时。
碳酸钙含量高，泡腾作用强，残渣少。这样的动作将表明纯石灰石。另一方面，如果碳酸钙的含量较少，则泡腾较少，残渣形成较多。这样的动作将表明不纯或水硬性石灰石。
如果形成浓稠的凝胶或半固体物质，即使将装有内容物的试管倒置也不会流动，则表明为 A 级石灰。如果凝胶不完全试管倾斜时较厚且易流动，为B级石灰，若无凝胶，则为C级石灰。
(4) 球测试：
在这个测试中，通过加入足够的水制成大约 40 毫米大小的硬石灰球，并且将它们静置六个小时。然后将球放入一盆水中。如果放入水中几分钟内有缓慢膨胀和缓慢崩解的迹象，则为C级石灰。另一方面，如果膨胀很小或没有膨胀和大量裂缝，则表明 B 级石灰。
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