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石灰 BET法測試比表面積

國儀精測 2008-05-18 | 閱讀：8850

石灰

1.簡介

　　一種以氧化鈣為主要成分的氣硬性無機膠凝材料,。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世紀古希臘人已用于建筑,，中國也在公元前7世紀開始使用石灰。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)代則采用機械化,、半機械化立窯以及回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐等設(shè)備進行生產(chǎn),。煅燒時間也相應(yīng)地縮短,，用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)石灰僅需2～4小時,，比用立窯生產(chǎn)可提高生產(chǎn)效率5倍以上。近年來,，又出現(xiàn)了橫流式,、雙斜坡式及燒油環(huán)行立窯和帶預熱器的短回轉(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,，都可用來生產(chǎn)石灰,。

　　將主要成分為碳酸鈣的天然巖石，在適當溫度下煅燒,，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窯中溫度分布不勻等原因，石灰中常含有欠火石灰和過火石灰,。欠火石灰中的碳酸鈣未完全分解,，使用時缺乏粘結(jié)力。過火石灰結(jié)構(gòu)密實,，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而得到的細粉，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,，可得到顆粒細小、分散均勻的消石灰粉,。若用過量的水熟化,，將得到具有一定稠度的石灰膏。石灰中一般都含有過火石灰,，過火石灰熟化慢,，若在石灰漿體硬化后再發(fā)生熟化,，會因熟化產(chǎn)生的膨脹而引起隆起和開裂。為了消除過火石灰的這種危害,，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)晶和碳化兩個同時進行的過程,。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)生毛細管壓力,。使石灰顆粒更加緊密而獲得強度,。這種強度類似于粘土失水而獲得的強度，其值不大,，遇水會喪失,。同時,，由于干燥失水,。引起漿體中氫氧化鈣溶液過飽和，結(jié)晶出氫氧化鈣晶體,，產(chǎn)生強度,；但析出的晶體數(shù)量少，強度增長也不大,。在大氣環(huán)境中,，氫氧化鈣在潮濕狀態(tài)下會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度進一步提高,。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,，會阻礙二氧化碳的進一步滲入，因此,，碳化過程是十分緩慢的,。

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(粒徑約為1μm),，比表面積很大(達10～30 m2/g)( 使用北京金埃譜科技生產(chǎn)的全自動F-Sorb 2400比表面積儀BET方法測試，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數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測出來的結(jié)果才是真實可靠的,，國內(nèi)有很多儀器只能做直接對比法的檢測，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)被淘汰了,。目前國內(nèi)外比表面積測試統(tǒng)一采用多點BET法,，國內(nèi)外制定出來的比表面積測定標準都是以BET測試方法為基礎(chǔ)的，請參看我國國家標準（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法,。比表面積檢測其實是比較耗費時間的工作,，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費一整天的時間,，如果測試過程沒有實現(xiàn)完全自動化,，那測試人員就時刻都不能離開，并且要高度集中,，觀察儀表盤,，操控旋鈕，稍不留神就會導致測試過程的失敗,，這會浪費測試人員很多的寶貴時間,。國內(nèi)幾家生產(chǎn)比表面積測定儀廠商中，只有北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測功能的儀器（兼?zhèn)渲苯訉Ρ确ǎ?，更重要?/span>北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測試儀是迄今為止國內(nèi)唯一完全自動化智能化的比表面積檢測設(shè)備,，其測試結(jié)果與國際一致性很高，穩(wěn)定性也很好,，同時減少人為誤差,，提高測試結(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，硬化后的強度也不高,，1：3的石灰砂漿28 d的抗壓強度只有0.2～0.5 MPa,。在處于潮濕環(huán)境時，石灰中的水分不蒸發(fā),，二氧化碳也無法滲入,，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溶解潰散,。因此,，石灰不宜在長期潮濕和受水浸泡的環(huán)境中使用。

　　石灰在硬化過程中,，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,，增加抗拉強度,，并能節(jié)約石灰。

　　石灰具有較強的堿性,，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，其含量是評價石灰質(zhì)量的主要指標,。石灰中的有效氧化鈣和氧化鎂的含量可以直接測定,，也可以通過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渣含量的要求,；生石灰粉有細度的要求,；消石灰粉則還有體積安定性、細度和游離水含量的要求,。

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

　　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松散的土中,，經(jīng)拌合、壓實及養(yǎng)護后得到的混合料,，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)過配料,、拌合、成型和養(yǎng)護后可制得磚,、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，偶見塊狀物,。

　　【化學成分】

　　石灰?guī)r主要成分是碳酸鈣,，常見夾雜物為硅酸、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,，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,，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》："瀉心堅腎,，破瘀攻積，斂肺清金,，殺蟲解毒,。"

　　【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，研成細末,，撒于創(chuàng)面包扎即可,。(徐州市《單方驗方新醫(yī)療法選編》)

　　⑤治痔疾，肛門邊腫硬,，癢痛不可忍：風化石灰三兩,，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，取汁滴點疣上,。(《千金方》)

　　⑨治痄腮腫痛：醋調(diào)石灰敷之,。(《簡便單方》)

　　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》)

　　⒀治白帶白淫及水瀉不止：風化石灰一兩,，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,，取上清液，過濾,。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末,，撒布創(chuàng)面,。用時先將創(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),，加涼開水1250毫升,，待石灰潮解成糊狀時，將盆輕輕振蕩使石灰沉底,，取上層無渣石灰乳約500克,，加入雞蛋清8個攪拌成膠凍樣，再加香油60毫升,，拌勻即得"石灰乳膏",。

　　使用時先用鑷子將傷面浮皮拉平，水泡焦痂不要動,，亦不用任何藥液消毒,；取大于傷面的紗布3～4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小時后藥膏即凝固定型,。如傷在頸部、腋下,、腘窩時,，上藥要厚，包扎后在48小時內(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,，可見水泡吸收,，焦痂自行脫落。對燒燙面積較大,，傷面已感染的病人,，要及時控制感染，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)次即見效,。

7.相關(guān)詩詞

　　1.《石灰》 唐?釋紹曇

　　爐鞴親從鍛煉來，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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