2. Повітряне будівельне вапно.

Основним технологічним процесом при виробництв вапна є випалювання вапняку. Від нього залежать властивості кінцевого продукту. При випалюванні інтенсивно відбувається процес дисоціації вуглекислого кальцію, який залежить від температури у поверхні та у центрі кусків сировини, розміру кусків, наявності у вапняку домішок та інших.

При застосуванні у будівництві вапно піддають гашенню, переводячи його у гідратне вапно, або помелом для утворення негашеного молотого вапна.

Гашення вапна – це процес взаємодії його з водою, при якому воно перетворюється в гідрат. Гашення залежить від кількості та температури води, кількості та виду добавок, домішок та ін. Гашене вапно твердіє повільно. Прискорити твердіння, на думку Б. В. Осіна, можливо при градаційному твердінні меленого негашеного вапна.

Це твердіння можливо лише при дотриманні хоч би чотирьох умов: тонкий помел вапна; визначення водо-вапняного відношення; відведення тепла або застосування інших засобів, які запобігають розігріву розчину або бетону при твердінні до температур, котрі викликають кипіння та інтенсивне випаровування води; припинення перемішування вапняно-піщаної суміші на певному етапі гідратації вапна. Для підвищення фізико-механічних властивостей вапна та утилізації відходів виробництва утворені без клінкерні зольні в’яжучі, найбільш відомими з яких є вапняно-зольне в’яжуче (вапняно-зольний цемент).

Дослідження гідратного твердіння порошкоподібного негашеного вапна та його властивості.

Завдання 1. Визначити вплив тонкості помелу та водо-вапняного відношення на швидкість гідратації.

Необхідне обладнання, матеріали: сито №063, циліндрична посудина на 8...10 л для гашення вапна, прилад Віка, негашене грудкове вапно, добавки сповільнювачі (ПАР, NaOH або KOH, CaSO₄·2H₂O та інші) та прискорювачі (розчин цукру, NaCl, CaCl₂, MgCl₂ та інші), скляні пластини 10х10 см.

а). Вивчити вплив кількості та температури води, розмірів кусків грудкового вапна на консистенцію продукту гашення.

б). Вивчити вплив добавок на процес гашення.

в). Визначити властивості продуктів гашення вапна.

Методичні вказівки.

Для виконання першого завдання беруть певні наважки (по 0,5...1 кг) негашеного вапна для кожної бригади різних розмірів кусків (від 2,5 мм до >40 мм) і змішують з різною кількістю води (від 70% до 250% - призначає викладач) кімнатної температури або нагрітої до t=85...90 ⁰C у циліндричних посудинах, безперервно перемішуючи до закінчення кипіння. Потім закривають кришкою і видержують  2 години. Через 2 години знімають кришку з циліндричної посудини, оглядають продукти гашення вапна і роблять висновки по вигляду продукту гашення; вказують тип вапна по виходу вапняного тіста (пісна, жирна); рекомендації, якою водою (холодною, гарячою) треба гасити вапно і чому. Об’єм і вихід вапняного тіста визначають таким чином: після гашення через 2 години по висоті шару вимірюють об’єм тіста, зливають воду і зважуванням визначають масу вапняного тіста та формулою , де - маса посудини, - маса посудини з тістом, дані записують у таблицю 2.1за формою.

Таблиця 2.1

Т води, 0С	V вапняного тіста, л	m вапняного тіста, кг	Вихід вапняного тіста з 1 кг негашеного вапна
			л/кг	кг/кг

Для виконання другого завдання кожна бригада визначає за стандартною методикою час і температуру гашення, додаючи до вапна прискорювач або сповільнювач (% від маси вапна призначає викладач); потім будують графік зміни температури при гашенні вапна і роблять висновок.

При виконанні третього завдання кожна бригада визначає такі властивості продукту гашення: середню густину, вміст непогашених зерен.

Крім того, усі визначають рівномірність зміни об’єму вапна. Рівномірність зміни об'єму вапна визначають за ГОСТ 310.3 з такими змінами. Зразки-коржики готують із суміші вапна і портландцементу ( за ДСТУ БВ.2.7-46 ). Для цього наважку вапна масою 30...40 г замішують водою до консистенції тіста і охолоджують до температури 25-30^оС, потім добавляють 30...40 г цементу, доливають воду і перемішують до утворення тіста нормальної густоти. За нормальну густоту тіста приймається така його консистенція, при якій пестик приладу Віка , занурений у заповнене тістом кільце, не доходить до пластини 7...11 мм. Дані досліду записують у табл. 2.2

Таблиця 2.2

m вапна, г

mц, г

Взаг., мл

В/mв+mц

Покази приладу, мм

З тіста нормальної густоти на скляних пластинках зразки-коржики товщиною 0,7...0,8 см і діаметром 6...7 см. Зразки-коржики витримують 242 год. у ванні з гідравлічним затвором, а потім їх разом з пластинками переносять у бачок на решітку для пропарювання, яка розташована на відстані не менше 3 см нижче рівня води. Воду у бачку доводять до кипіння, яке підтримують протягом 2 год. Через годину проводять огляд зразків. Якщо виявляють ознаки нерівномірності зміни об’єму, то випробовування припиняють. Вапно відповідно до вимог рівномірності змін об’єму, якщо на поверхні коржиків не виявлено радіальних тріщин, що доходять до країв, або сітки дрібних тріщин, а також яких-небудь скривлень, збільшення об’єму і утворення неміцної пухкої структури коржиків.

Завдання 2. Вивчення гідратного твердіння вапна

Необхідне обладнання, матеріали: технічні ваги з важками, калориметр, термометр на 150...200 ⁰С, металевий і дерев’яний стакани, форма балочок 4х4х16 см, сита з діаметром отвору 2,5 мм; 0,63 мм і 0,14 мм, струшуючий столик, гідравлічний прес, скляні циліндри 100 і 250 см³, посудина об’ємом 5 л, конус СтройЦНИЛа, добавки сповільнювачі (ЛСТ, двоводний гіпс та інші), грудкове вапно, пісок кварцовий.

а). Вивчити вплив тонкості помелу вапна, водо-вапняного відношення, добавок-сповільнювачів, відведення тепла на тепловиділення вапна і характер продуктів гідратації.

б). Використати ефект гідратаційного твердіння вапна для приготування будівельних розчинів.

Для виконання першого завдання 500 г грудкового вапна подрібнюють і просіюють через сита з отворами 2,5 і 0,14 мм. То, що пройшло крізь сита, використовують в 4^х дослідах.

Дослід 1. Для вивчення впливу тонкості помелу ванна на тепловиділення беруть по 10 г вапна кожної фракції, 20 г піску і 20 мл води; поміщають у калориметри, в яких за стандартною методикою визначають температуру і час гашення. Результати записують у таблицю 2.1удують графік (рис.2.1), по якому визначають час гашення і максимальну температуру, а потім роблять висновки.

Дослід 2. Для вивчення впливу водо-вапняного відношення на тепловиділення три наважки вапна, яке пройшло через сито 0,14 мм (по 10 г), поміщають в окремі калориметри і додають певну кількість води ( наприклад 5, 10 і 12 мл води відповідно). Методика роботи така ж як у досліді 1. Дані записують у таблицю2.1будують графік у тих же координатах (Т, ⁰С і , хвилин), що і на рис.2.1, по якому визначають термін гашення і максимальну температуру.

Дослід 3. Для вивчення впливу добавок сповільнювачів на тепловиділення готують 2 суміші. Беруть по 10 г вапна (<0,14 мм) і по 20 г піску, додають певну кількість води та окремо добавки-сповільнювачі (указує викладач). Кожну суміш поміщають в окремий калориметр. Далі Усе роблять також, як у дослідах 1, 2.

Дослід 4. Для вивчення впливу відведення тепла на тепловиділення беруть дві наважки вапна (по 30 г < 0,14 мм), поміщають одну в металевий, а другу в дерев’яний стакан. Додають по 20 мл води, закривають кришкою, в яку вставляють термометр. Далі все роблять як у дослідах 1...3.

Для виконання завдання б) порівнюють властивості розчинів на негашеному і гашеному вапні. Для цього готують чотири суміші з витратою компонентів (табл.2.2). Двоводний гіпс ( 3-5% маси вапна) використовують як сповільнювач гідратації. Спочатку готують гашене вапно. Для цього подрібнене вапно змішують з водою (В/В=0,8). Готуючи розчин, спочатку змішують вапно і пісок, а потім додають воду. Кількість води повинна бути такою, щоб рухливість суміші на конусі СтройЦНИЛа була 5...7 см. Після цього суміш укладають у зважену форму для виготовлення зразків розміром 4х4х16 см. Ущільнення суміші роблять на струшуючому столику (30 раз = 30 с.). Форму з сумішшю після ущільнення зважують та визначають середню густину розчинної суміші. Зразки виймають з форми на другий день. Три зразки залишають твердіти на повітрі, а останні поміщують у воду. Через 14 днів для зразків повітряного тверднення визначають масу, об’єм і рахують середню густину затверділого розчину. Потім для всіх зразків визначають границю міцності на стиск та водостійкість (за коефіцієнтом розм’якшення). За результатами дослідів роблять висновки про вплив вапна на властивості розчину.

Таблиця 2.1

Вплив різних факторів на тепловиділення вапна і характер продукту гідратації

№ досліду	Фактори і їх величина			0 3 6(і т. д.) до закінчення гідратації	Характер продукту гідратації
1	Зміна температури, 0С при	Тонкість помелу	2,5 0,14
2		В/В
3		Добавка	ЛСТ Гіпс
4		Матеріал стакану	Сталь Деревина

Таблиця 2.2

Властивості будівельних розчинів

№ ск-ла-ду	Вид вапна	Витрати компонентів				0 розчину		Rст, МПа		Кр.
		Вап-но	Гіпс	Пі-сок	Вода (почат-ковий)	Свіжо- сфор-мова-ний	Зат-вер-ді-лий	Сухий	Водонасичений
І	Молоте негаше-не
ІІ	"-"-"-"
ІІІ	Гідратне
ІV	-"-"-"-"-

T, ⁰C

, хв

рис 2.1…2.4.

Завдання 3. Вивчення властивостей вапняно-зольних в’яжучих

Необхідне обладнання, матеріали: камера пропарювання, форма балочок 4х4х16 см, струшуючий столик, прилад МИИ-100, гідравлічний прес, зола, вапняне молоко =1,2 г/см³, ХК, НК, пісок стандартний, ПЦ М400, суперпластифікатор С-3.

а). Приготувати та визначити властивості вапняно-зольного в’яжучого без і з використанням добавок-прискорювачів.

б). Приготувати та визначити властивості вапняно-зольного в’яжучого з використанням С-3 або комплексної добавки.

Методичні вказівки

Для виконання завдання а) готують зразки-балочки з розчину стандартної консистенції, яка відповідає РК=106...115 мм на струшуючому столику. Склад розчину 1:3 (зола : пісок), ПЦ=10...13% від маси золи, СаО/зола=1:5...7. Добавки прискорювачі додають окремо або разом з вапняним молоком в кількості 3,5...7% від СаО. Після формування зразки розміщують у камері пропарювання, де їх пропарюють за режимом 4+2+10 (год) при ізотермі t=85⁰C. Зразки випробовують через 4 години після ТВО і через 28 діб.

При виконанні завдання б) також готують зразки-балочки з розчину стандартної консистенції. Склад З:П=1:3. ПЦ=5...7% від маси золи, СаО/З=1:5...7, суперпластифікатор С-3=10...12% від СаО в перерахунку на суху речовину; пропарюють по режиму 4+2+10 (годин) при t=85⁰C. Зразки випробовують через 4 години після ТВО і через 28 діб. За результатами дослідів роблять висновки про властивості вапняно-зольних в’яжучих і ефективності добавок.

Таблиця 2.3

№ Скла-ду

Wm, %

Wv, %

R4ст, МПа

R4зг, МПа

R28ст, МПа

R28зг, МПа

К р.