方解石在坯体中的存在形态对石灰爆裂形成的影响

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在许多烧结砖瓦产品的原材料中均存在着碳酸盐物质。在某些情况下，原材料中含有的碳酸盐高达30~35%，但这种原材料仍然适合于制砖（关键是碳酸盐在原材料中的存在形态，如是细分散的还是块状的）。原材料中最常见的碳酸盐是方解石。
如果方解石的颗粒较细，并均匀地分布在原材料中，它能与黏土矿物、绿泥石、云母和石英反应生搬硬套成硅酸钙。一般在1000~1050℃的焙烧温度下，细分散的方解石可保证制品有足够的强度。然而，其烧结温度范围是非常狭窄的，因此在稍高些的温度下就出现熔融（布罗耐尔，1976；赛德尔—Seidel, 1962）。

只有在950℃以上形成足够量的、稳定的硅酸钙时，成品才能获得较高的强度。硅酸钙形成的量亦取决于在高温下的保温时间（伊贝格，1972）。原材料中含有的碳酸镁能够将烧结温度范围延伸到更高的温度下。



在制品的烧成颜色上，方解石是一极为重要的影响因素。在CaO含量高于7%的富含碳酸盐的原材料，成品的烧成颜色呈浅黄色、黄色及暗褐色。原材料中更高含量的碳酸盐，对制品的红焙烧色有着漂白或增亮的影响作用。关于碳酸盐引起烧结砖瓦产品颜色上的变化过程目前还不能够完全解释清楚（布罗奈尔1976；伊贝格调971；伊贝格等待972；克莱迈耶1979）。 方解石焙烧收缩、成品的容重、孔隙率、吸水率以及其抗冻性都有着非常大的影响。原材料中的方解石能够显著地减少焙烧收缩，降低成品的容重，增大成品的孔隙率和吸水率。用富含碳酸盐的原材料完全能够生产轻质隔热砖、蓄热砖及砌块，不会有任何困难（但必须是细分散的）。而且所生产的产品具有良好的微孔结构，可增强产品的抗冻性。 粗颗粒的方解石（>0.5mm）在焙烧过程中不能完全被转化成为硅酸钙，以CaO形式留在成品中，此后会发生水化和碳化而导致体积膨胀，由此而来会造成有害的石灰爆裂。 方解石这类矿物在烧结砖瓦产品的全过程中起着非常重要的作用，而这样的作用有提高成品的强度、改变高温反应进程、改善抗冻性及产品颜色等的正面效应；也有影响产品质量，引发泛霜与泛白以及产生“石灰爆裂”造成大量废品的负面效应。

因而，对原材料中是否含有方解石（石灰石、料僵石、特别是煤矸石中）及存在的形态必须高度重视。例如，某种煤矸石的化学分析表明，其中仅存在有5~6%的CaO，就认为烧结后产品没有石灰爆裂的质量问题。但是在实验室中所做的焙烧后试样，在自然环境下放置了一个星期后，结果全部由于石灰爆裂成为碎块。

究其原因，是该种煤矸石中的石灰石以1~2cm大的块状形式存在，由于在煤矸石中的煤粉沾染了表面，肉眼很难分辨，直到烧成后才发现有白色点状石灰。更有甚者，建厂时对所用原材料未做出详尽的分析，直到工厂建成烧出产品后发现存在有严重的石灰爆裂问题。此时再采取其他补救措施，就显得非常被动了。

但是在某些情况下，有的原材料中的碳酸盐含量高达30~35%时，仍然可制造出强度和耐久性非常好的烧结砖。再如有的粉煤灰中含的氧化钙高达20%左右，但分散程度很高，页岩为粘结材料，加入该粉煤灰达到60%（重量比）的情况下，仍然做出了质量非常好的烧结砖。这就充分说明：含方解石的物质在原材料中的存在形态（细分散还是块状及块状的尺寸）对烧结砖瓦产品是非常重要的。并不是含钙量高就一定会出现石灰爆裂，关键是其存在的形态。



应当指出，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。如果碳酸钙是以块状形式存在时，那么它的最大颗粒尺寸则成为了非常重要的影响因素，尽管在某些原材料中碳酸盐的含量并不高，例如在煤矸石中。

在某种程度上讲，石灰爆裂的出现，并不是原材料中碳酸钙含量的高与低，而是与它们是以块状还是以细分散的状态存在，也就是说它们是否在高温下能还是不能全部与其它矿物完全反应，生成稳定的矿物相。例如在某一煤矸石中，CaO的含量仅为6.96%，但仍然引起了严重的石灰爆裂。





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3％的钙含量就会爆裂，还6.96％呢？

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