话说石灰爆裂.docx

浅析烧结砖瓦中的石灰爆裂贵州省黔西南州质量技术监督检测所李飞石灰爆裂是烧结砖原料中的碳酸钙焙烧后变成氧化钙（生石灰）， 初窑后吸取了空气中的水分变成氢氧化钙（熟石灰），体积剧烈膨胀， 使砖局部产生爆裂从石灰爆裂的定义中我们知道，石灰爆裂是由碳酸钙（CaCO3）焙烧 过程中分解形成CaO和CO2，然后在出窑后CaO以空气中的水分发生 水化作用变成氢氧化钙，从而引起体积膨胀，产生爆裂因此我们先 来了解产生石灰爆裂的这两个反应机理一、石灰爆裂形成的机理1我们先来了解CaCO3的分解机理，众所周知CaCO3在焙烧过程中 分解形成CaO和CO2并吸收了热量，其反应式如下：CaCO3+177.73KJ/克分子=CaO+ CO2 f因为CaCO3在分解时，反应产生CO2气体逸出，从而分解后的重量就 减轻一般每100份重量的CaCO3分解后可得到56份重量的CaO， 失去44份重量的CO2但实际上焙烧后形成的石灰石的体积比原来 石灰石的缩小10-15%，这就使焙烧后形成的石灰具有多孔结构由 于原材料中有酸性氧化物的存在，它们能与石灰石分解生成的CaO 发生固相反应，生成型硅酸二钙（8 C2S）、铝酸一钙（CA）和铁酸 二钙（C2F）等稳定化合物，这些化合物石灰石含量的增大而提高。

因为这种反应是纯固相反应，也就是与它周围的原子或离子产生“换 位”，但是当石灰石在坯体中以块状形式存在时，其半径大大超过了 原子或离子反应能够达到的距离，因此石灰石分解后的氧化钙还是以 石灰的形态保留在产品中二、石灰爆裂形成的机理2现在我们进一步来了解石灰水化的机理从caco3分解中我们知 道在烧结砖瓦中石灰都具有多微孔性，因此当与水作用时，能迅速水 化生成氢氧化钙，并放出大量的热，其反应式为：CaO+H2O=Ca（OH）2+64.79 KJ/克分子上述反应式可逆的，在547^时，反应会向左进行，即Ca （OH） 2 分解成caO和h2o众所周知，石灰水化过程中，除了上述强烈的 放热外，还伴随着体积的显著增大石灰水化过程中，体积为什么会 显著增大呢？研究认为，石灰水化时，CaO和H2O化合生成Ca（OH） ,固相体积增加了所以产生了体积膨胀，表1为石灰-水系统中体积的 2，变化数据表1为石灰-水系统中体积的变化数据反应式分子量比重系统绝对体积/ CM3固相绝对体积/ CM3绝对体积的变化/%反应需水量反应前反应后反应前反应前系统固相CaO+H2O=Ca (OH) 2，56.083.3434.8133.2316.7933.23-4.54+97.920.32118.021.0074.102.23从表中所示体积的情况可以看出，当石灰与水进行化学反应时，其固相的绝对体积反应后比反应前增加了 97.9%但是就石灰-水系统 来讲，反应的总体积不仅没有增加，反而减少了 34.5%。

由此可知， 石灰和谁进行化学反应时，产生了化学减缩然而在实际上，石灰与 水作用时，外观体积确实增大，在没有任何外力的情况下，膨胀率达 到44%，而且大部分膨胀是发生在加水后30min内，石灰水化时， 同时伴随着巨大的压力，有人曾测定过当水灰比为0.33时如果要 完全控制石灰水化的膨胀，则需要加上140kg/ cm3以上的外力这 种力称之为“膨胀压力”正因为是这种压力造成了烧结砖瓦出窑后 的“石灰爆裂”这种压力的直接原因就是石灰水化时体积显著增加从水化过程中物质转移的观点来分析，当石灰遇水后，立即发生 两类物质的转移过程一是水分子或氢氧根离子通过石灰颗粒的多微 孔结构进入内部，并与之发生水化反应生成水化产物;二是水化产物 向原来充水空间转移如果前者与后者相适应，即水化速度与水化产 物速度相适应时，石灰-水化系统的体积就不会发生膨胀，但是由于 石灰的结构特性，即多微孔、内比表面积大，水化速度快这时，由 于石灰颗粒周围的反应产物还没有转移，而里面的反应产物又大量地 产生了，这些新的反应产物将冲破原来的反应层，使粒子产生机械跳 跃，因而产生膨胀压力从以上石灰爆裂反应机理来看，碳酸盐在坯体中的存在形态，对 烧结砖瓦产品来讲是非常重要的。

特别是碳酸盐以块状形式存在时， 它的最大颗粒尺寸则成为非常重要的影响因素，尽管在某些原料中碳 酸盐的含量并不高，但仍然引起了严重的石灰爆裂三、石灰爆裂的防治要完全消除烧结砖瓦石灰爆裂的影响，主要是预防，要确实加强 对原料中所含矿物存在形态的鉴别鉴别的方法是用5 %浓度的盐酸 溶液在块状原料上滴定，如该块状物料含有碳酸盐，则会发出嗞嗞声音，并冒出气泡，其反应式如下:C CO+2HC—C Cl+H O+CO fa 3 a 2 2 2根据德国艾森砖瓦研究所多年的研究结论，在烧结砖瓦产品中， 要完全消除石灰爆裂的缺陷，在坯体混合料中石灰石的颗粒必须小于 0.5mm所以如果是块状，就必须采取相应的处理措施，如加强粉碎， 使其最大颗粒在0.5mm以下；如有类似鹅卵石状的石灰石岩石时就 应将其完全剔除应当指出，石灰爆裂的产生受到石灰的细度、加入水量、介质温 度及其他外来物料（如石膏）的影响，对这个问题研究还远远没有完 结，还需要通过进一步的实践和科学研究来探讨。