石灰石煅烧温度的高低及煅烧时间的长短都会影响石灰的质量。因为石灰的活性主要由其内比表面积和晶粒及其大小所决定。正常煅烧石灰石生成的石灰呈多孔结构，晶粒尺寸为0.3～1μm，内比表面积可达10m2／g。当煅烧温度过高和时间延长时，CaO晶粒尺寸不断增大，内比表面积则不断减小。这种过烧石灰或死烧石灰用水消化时，与水反应速度变慢。在石灰浆中含有这类过烧石灰细粒，在使用以后才发生水化作用，于是将产生膨胀而引起崩裂或隆起等现象，严重影响建筑物的质量。煅烧温度过低和时间太短，石灰石未被烧透，形成生烧，这种生烧石灰其产浆量将减少。
（2）煅烧设备——石灰窑
煅烧石灰的窑的种类很多，有土窑、立窑、回转窑及沸腾窑等。立窑生产石灰常被广泛采用，它比其他石灰窑有更多优点，操作可靠，燃料消耗较少，并可得到优质石灰。回转窑常宜用来煅烧松、软、强度低或小块的石灰石，如白垩、贝壳岩等原料。土窑属于间歇作业窑，是最简单和最古老的一种石灰窑，虽然投资少，但生产能力低、燃耗大、石灰质量差、劳动强度大，仅在农村小工业生产使用。
3.石灰的消化及其方法
生产石灰胶凝材料时，烧成的块状生石灰还是一个半成品，它还要像其他胶凝材料一样变成粉末后才是成品。石膏胶凝材料和水泥胶凝材料等都是采用机械粉磨的方法将其磨成粉末，而生石灰则可利用其与水发生化学反应时能自动松散的特性变成粉末。这种生石灰加水变成粉末的方法称为消化，成品称为消石灰粉。石灰的消化过程用下面的热反应式表示：CaO＋H2OCa（OH）2＋64.9kJ生石灰消化过程中，除了强烈的放热反应外，其外观体积还要增大1.5～2倍。由于体积的增大，造成膨胀压力，使石灰自动地形成粉末。石灰消化时，理论需水量为生石灰重量的32.13％，因为有一部分水分被蒸发掉，所以实际加水量为理论值的2～3倍。加水过多，将使消石灰粉潮湿，影响质量；加水太少则生石灰消化不完全。
4.石灰的应用
石灰除广泛地应用于制碱、造纸、冶金、农肥等很多部门外，在建筑业中应用最广泛。在该领域最常见的用途是：
（1）砌筑砂浆 消石灰粉可以单独地或与其他胶凝材料一起配制成砌筑砂浆。如石灰水泥混合砂浆，其硬化比纯石灰砂浆快，而其可塑性和保水性又比纯水泥砂浆好。
（2）抹灰砂浆石灰砂浆可用于砖墙或混凝土的抹灰。
（3）三合土和灰土三合土是利用消石灰粉、粘土、砂子加水拌合夯实而成。灰土是用消石灰粉、粘土加水拌合夯实而成。主要用于地基和铺路。
（4）粉白石灰乳石灰乳能粘结在混凝土、砖和一般石材表面上，用于表面粉白。应用时加入少量群青颜料，以抵消因含有铁质杂质而形成的淡黄色，使粉白层呈纯白色。
除此之外，生石灰可以用来加固含水的软地基（称为石灰桩）。它是在桩孔内填入生石灰块，利用生石灰吸水体积膨胀的性能产生膨胀压力，使地基加固。
（二）石膏胶凝材料
石膏胶凝材料包括建筑石膏、高强石膏、硬石膏水泥等。石膏胶凝材料不仅可用于粉刷和制备砌筑砂浆，而且还可以制备各种石膏制品。由于石膏制品具有重量轻、凝结快、防水、隔热隔音性能好、可加工性和装饰效果好等优点，因而被广泛使用在高层建筑上。
1.石膏胶凝材料的原料
生产石膏胶凝材料的原料有石膏、硬石膏和工业副产石膏。石膏（CaSO4·2H2O）为白色或无色，透明，多因含有氧化铁、粘土等杂质而呈黄、褐、灰、黑灰等色。质软，莫氏硬度为1.2～2.0，密度为2.2～2.4。
石膏按物理性质通常分为五类：
透明石膏：板状结晶，无色透明；
纤维石膏：纤维状结晶，丝绢光泽；
雪花石膏：细粒块状，白色；
普通石膏：致密块状，不纯净；
土状石膏：土状，不纯净。
石膏属于单斜晶系，在其晶体结构中，Ca2＋和SO2-4组成的层与水分子层交替排列形成一种层状结构。当石膏被加热时，首先在水分子同Ca2＋和SO2-4离子间结合力比较薄弱的地方发生裂解，然后从晶体结构中失去水。天然石膏按其二水硫酸钙的百分含量的多少划分为五个等级（表3.5）。一般认为，生产高强石膏制品的石膏品位应达二级以上，生产普通建筑石膏制品的石膏品位应在四级以上为好。
表3.5石膏的分级
等级一二三四五
CaSO4·2H2O（％）＞9594～8584～7574～6564～55
天然硬石膏（CaSO4）纯净者透明，无色，常因含杂质而呈暗灰色，集合体常呈块状或粒状，莫氏硬度为2.5～3.5，密度为2.9～3.0，晶体结构较紧密，因而具有较高的稳定性。
工业副产石膏是某些化学工业生产过程中，同时产生的以硫酸钙为主要成分的副产品，也可作为石膏胶凝材料的原料。如氟石膏，则是在用萤石制取氢氟酸过程中排出的废渣：CaF2＋H2SO4CaSO4＋2HF磷石膏是在用磷灰石生产磷酸过程中排出的废料：Ca5F（PO4）3＋H2SO4＋H2OH3PO4＋CaSO4·2H2O＋HF
2.石膏的各种变体
石膏胶凝材料一般是用石膏为原料，在一定条件下进行热处理而制得。石膏受热脱水过程中，根据不同的处理条件，会得到各种半水石膏和无水石膏的变体，它们的结构和性质有差异。
石膏在干燥空气中加热至110℃～170℃，则脱水形成β-CaSO4·1／2H2O。它是普通建筑石膏的主要组分。继续加热至200℃～360℃，β-CaSO4·1／2H2O变为β-无水石膏（βCaSO4）。石膏在温度为120℃～140℃的饱和蒸汽压且有液态水存在的条件下进行加热处理，则脱水形成α-半水石膏（cc—CaSO4·1／2H2O）。它是高强建筑石膏的主要组成组分。将cc—CaSO4·1／2H2O继续加热至200℃～230℃，则转变为α-无水石膏Ⅲ（α-CaSO4Ⅲ）；在400℃以上转变为无水石膏Ⅱ（CaSO4Ⅱ）；在1180℃：时转变为无水石膏Ⅰ（CaSO4I）。
3.建筑石膏和高强石膏的生产
（1）建筑石膏是以石膏为原料，在一定的温度条件下加热脱水，并磨细制成的以βCaSO4·1／2H2O为主要组成的气硬性胶凝材料。其脱水反应式：CaSO4·2H2O110℃～117℃干燥空气CaSO4·3/2H2O＋1/2H2O用天然石膏生产建筑石膏，主要工序有：矿石破碎、粉磨及煅烧。
（2）高强石膏是二水硫酸钙在加压蒸汽热处理条件下，并磨细制成的α-半水石膏为主要组成的气硬性胶凝材料。
用石膏生产高强石膏是在蒸汽压力下的封闭式设备内进行的，或者在具有某些盐类的水溶液（如CaCl2水溶液）中加热脱水形成α-CaSO4·1／2H2O，通过干燥后粉磨成粉状产品。
4.石膏胶凝材料的应用
我国使用石膏胶凝材料的历史悠久.但以前多用于粉刷墙壁和建筑装饰，以及建筑砌块的砂浆。随着建筑业的发展，尤其是高层建筑物的增加，各种石膏制品在建筑上被广泛应用。
石膏制品质轻、强度较高、隔热防火性好、变形小、表面平整、装饰效果好、易加工、易装配、施工方便。常用的石膏制品有：石膏天花板、石膏内墙板（纸面石膏板、无纸石膏板）、石膏蜂窝隔墙板、石膏膨胀珍珠岩隔墙板。在医疗上的骨科、齿科及陶瓷生产中的模具都要用高强石膏作造型材料。另外，工艺美术、建筑雕塑也用大量的石膏胶凝材料。
（三）镁质胶凝材料
镁质胶凝材料主要包括两种：苛性苦土和苛性白云石。
将菱镁矿（主要成分是MgCO3）在一定温度下煅烧，然后将煅烧产物磨成细粉，所得产品为苛性苦土（又称菱苦土），其主要成分是MgO。
苛性白云石与苛性苦土不同，它是将天然白云石（主要成分是CaCO3·MgCO3）在适当温度（高于MgCO3而低于CaCO3的分解温度）下煅烧后磨细而成，其主要成分为MgO和CaCO3的混合物。
另外水镁石也可以用来烧制镁质胶凝材料。也可用海水提取盐性苦土。
镁质胶凝材料在使用时必须用一定浓度的氯化镁溶液或其他盐类溶液来调合才能凝结固化。因此，它是一种非水硬性胶凝材料。
1.镁质胶凝材料的原料
（1）菱镁矿
天然产出的菱镁矿总是含有各种杂质，像粘土、碳酸钙、铁质等，因而菱镁矿有白色、灰色、黄色或其他多种颜色。菱铁矿的莫氏硬度在3.5～4.5之间，密度为2.9～3.1。其理论成分MgO为47.82％，CO2为52.18％：我国菱镁矿储量丰富，但比石灰石、白云石少，而且分布较为集中，主要分布在我国北方，如辽宁、吉林、湖北、内蒙等地。
用于煅烧镁质胶凝材料的菱镁矿厂般要求矿石的MgO>33％，CaO<4.5％；SiO2含量可达15％～20％，但它不影响菱苦土的粘结性；Fe2O3含量不能过高，以免影响胶凝材料制品的颜色；Al2O3不影响其质量，所以无具体含量标准。
（2）白云石
白云石的化学成分是CaMg（CO2）2，其理论组成是：MgO为21.87％，CaO为30.41％，CO2为47.72％，莫氏硬度为3.5～4.0，密度为2.85～2.95。但天然产出的白云石也含有一些铁、铝、锰等氧化物杂质，颜色随所含杂质而异。而且常常是白云石与方解石之间的过渡成分，一般只有当MgCO，含量>25％时才称自云石。在我国，白云石矿较菱镁矿储量大、分布面积广。
生产苛性白云石胶凝材料对白云石矿的成分要求：MgO>18％，Fe2O3＋MnO，≤0.5％R2O3<4.0％。
2.镁质胶凝材料的生产
镁质胶凝材料的生产过程包括原矿的破碎、煅烧及磨细三个工序。
煅烧时，菱镁矿按下式分解成MgO和CO2：MgCO3＋12kJMgO＋CO2
热分析表明，MgCO2在400℃开始分解，但要到600℃～650℃分解反应才剧烈进行。实际上在工业生产时，煅烧温度一般为800℃～850℃；在回转窑内煅烧时，因物料在窑内停留时间很短，煅烧温度有时须达1000℃～1100℃。菱镁矿的煅烧温度和时间对其产品MgO的活性影响很大。在700℃左右下煅烧并磨细的MgO，活性较大，在常温下数分钟内就能完全水化。如果提高煅烧温度或延长煅烧时间，则会大大延缓它与水的反应速度。因此，工业上生产苛性菱苦土时，在能保证MgCO2完全分解并具有一定的分解速度的前提下，煅烧温度应尽可能低些。
生产苛性白云石时，最适宜的煅烧温度应是使白云石中的MgCO2，能充分分解。由于白云石的成分变化大，实际生产中应据原料性质通过试验来确定适宜的煅烧温度。一般在650℃～750℃，这时所得的镁质胶凝材料的成分主要是活性MgO和惰性CaCO3。在上述温度范围内，白云石的分解按下式进行：
CaCO3·MgCO3MgO＋CaCO3＋CO2
当温度提高到800℃～1000℃时，所得产品中会含大量的能消化的CaO，称为白云质石灰。
当温度超过1300℃时，得到的产品为死烧白云石而失去活性。
3.镁质胶凝材料的调合剂和硬化
镁质胶凝材料最常用的调合剂是氯化镁和硫酸镁溶液。当用MgCl。溶液调合MgO时，其产物是氧氯化镁水化物。随着MgO/MgCl，分子数比不同，可以形成5Mg（OH）2·MgCl2·8H2O和3Mg（OH）2·MgCl2·8H2O等水化物。一般应控制MgO·MgCl，分子数之比在4～6之间，过大或过小都会随着硬化的进行发生水化物转变，导致结构网局部破坏和强度降低。实际使用时，采用密度为1.09～1.26g／cm3（12℃～30℃）的MgCl2溶液来调合。用MgCl2溶液调合时，其制品强度高，但吸湿性大，易返潮和曲翘变形，抗水性差。用MgSO4溶液调合，其制品吸湿性小，但强度也较低。为了降低镁质胶凝材料的吸湿性和提高其抗水性，可用等量的铁矾（FeSO4）及MgCl2的混合液拌合。
4.镁质胶凝材料的应用
镁质胶凝材料可以作耐火混凝土的胶结材料，但主要是用在建筑上，用作建筑材料。由于镁质胶凝材料的化学性质接近中性，以及水化产物对有机质材料无破坏作用，所以可以掺入一些锯末、刨花等有机填料，或者加入竹筋、苇筋、玻璃纤维等增强材料，以改善制品的性能。但是由于是用盐类溶液作为拌合剂，对钢材有强烈的腐蚀作用。因此制品中不能配置钢筋。镁质胶凝材料的应用举例如下：
（1）与小木片一起压成平板，用于铺地板，可以代替镶木地板。
（2）加入竹筋制成大平板，可用作桌面。
（3）将刨花或其他木质纤维与少量镁质胶凝材料混合后，压制成平板，用于隔板、屋面板，也可用作保温隔音材料。这种板材不会燃烧，易切易加工。
（4）加入石棉和泡沫作成保温隔热材料。
（5）加入玻纤制成菱镁波形瓦，强度高，保温隔热好。
（6）加入矿物骨料及颜料生产人造大理石。
（7）配制砂浆，用于屋内装饰的抹灰砂浆，如加入轻质骨料，则可配制成隔热抹灰砂浆。
