§ 35. Строительная воздушная известь

Строительная воздушная известь представляет со­бой вяжущее вещество, получаемое умеренным обжигом (не до спекания) известняков, содержащих не более 6 % глинистых примесей. В результате обжига образуется продукт в виде кусков белого цвета, называемый негаше­ной комовой известью (кипелкой). В зависимости от ха­рактера последующей обработки различают следующие виды воздушной извести: негашеная молотая, гашеная гидратная (пушонка), известковое тесто, известковое молоко.

Производство воздушной извести. В качестве сырья для производства воздушной извести используют извест­ково-магнезиальные карбонатные горные породы: извест­няки, мел, доломитизированные известняки и др., состо­ящие в основном из углекислого кальция СаС0₃, а так­же небольшого количества примесей — доломита, гипса, кварца и глины.

Технологический процесс производства воздушной из­вести состоит из добычи в карьере карбонатной породы (известняка или мела), дробления и сортировки ее и последующего обжига в шахтных или вращающихся печах. В случае использования в качестве сырья плотных изве­стняков их обжигают, как пра­вило, в шахтных печах непре­рывного действия. Шахтные печи бывают двух типов — пе­ресыпные и газовые.

Пересыпная шахтная печь (рис. 41) представляет собой шахту круглого сечения рабо­чей высотой до 20 м, стены ко­торой выложены из керамичес­кого кирпича и внутри футеро­ваны огнеупорным шамотным кирпичом. Снаружи печь имеет защитный стальной кожух. Че­рез верхнее загрузочное уст­ройство ее послойно загружают кусковым известняком и твер­дым топливом (антрацитом).

Шахта печи по высоте раз­делена условно на три зоны: верхнюю — подогрева, сред­нюю — обжига и нижнюю — охлаждения. Двигаясь сверху вниз, сырьевая шихта сначала попадает в зону подогрева, за­тем опускается в зону обжига, где за счет горения топлива температура повышается до 1000—1200 °С и происходит разложение (диссоциация) из­вестняка: СаС0₃ = Са0-гС0₂. Присутствующий в известня­ках углекислый магний MgCC>3 в процессе обжига также раз­лагается: MgC03=Mg0+C0₂.

При дальнейшем опускании в зону охлаждения обожжен­ная известь охлаждается воз­духом, подаваемым через гре­бень, а затем выгружается в нижней печи специальным ме­ханизмом.

Однако при обжиге известняка в шахтных пересып­ных печах получаемая известь засоряется золой топлива. Этого можно избежать при обжиге в шахтных газовых печах. Кроме того, газовые печи проще в эксплуатации, а процесс обжига в них легко поддается механизации и автоматизации.

Применяя вращающиеся печи, можно получать из­весть нз любых карбонатных пород, в том числе мелкой известковой щебенки и рыхлого влажного мела, которые не могут быть обожжены в шахтных печах.

Комовую известь высокого качества можно получить при равномерном обжиге известняка до полного удале­ния из него С0₂. Оставшиеся после обжига оксиды каль­ция и магния (CaO+MgO) являются активными состав­ляющими извести; их количество определяет качество полученного материала как вяжущего вещества. Кроме того, в комовой извести обычно содержится некоторое количество недожога и пережога. Недожог — неразложившийся углекислый кальций получается при загрузке в печь слишком больших кусков известняка или недоста­точно высокой температуры обжига. Недожог почти не обладает вяжущими свойствами и поэтому является балластом. Пережог получается в результате сплавления оксида кальция с примесями — кремнеземом, глиноземом и оксидом железа — под действием слишком высокой температуры. Зерна пережога гасятся очень медленно. Наличие в извести пережога опасно, так как непогасившиеся частицы могут начать гаситься в затвердевшем известковом растворе и вызвать трещины в штукатурке, силикатных изделиях и т. д.

Негашеная комовая известь состоит из пористых кус­ков плотностью 900—1100 кг/м³ и является полупродук­том, который затем измельчают или гасят для превра­щения в товарную продукцию.

При помоле в шаровых мельницах предварительно дробленых кусков комовой извести-кипелки получают негашеную молотую известь, которая в отличие от гаше­ной извести обладает способностью быстро схватываться и твердеть. В процессе помола комовой извести-кипелки можно вводить различные добавки: шлаки, золы, песок, пемзу, известняк, которые улучшают ее свойства и сни­жают стоимость. Таким способом, например, получают карбонатную известь, состоящую из 30—40 % негашеной извести и 70—60 % необожженного известняка, Эту из­ весть используют для приготовления саморазогревающихся строительных растворов, применяемых в зимних условиях.

Гашение извести. При обработке негашеной комовой извести водой оксид кальция превращается в гидрат по следующей формуле: СаО+Н₂О^Са (ОН)₂. Этот про­цесс носит название «гашение извести» и сопровождает­ся выделением большого количества теплоты и интенсив­ным парообразованием (именно в связи с этим негаше­ную комовую известь обычно называют кипелкой).

В зависимости от количества воды, взятой при гаше­нии, получают гидратную известь (пушонку), известко­вое тесто или известковое молоко.

Гидратную известь (пушонку) получают в том слу­чае, когда для гашения извести-кипелки берут 60—70 % воды. При этом 32 % воды участвует в химической реак­ции, а остальная вода испаряется в процессе гашения. В результате гашения объем полученной извести увели­чивается в 2—3 раза по сравнению с исходным. Получив­шаяся гидратная известь представляет собой белый по­рошок, состоят,ий из мельчайших частиц гидроксида каль­ция. Плотность ее в рыхлом состоянии 400—450 кг/м³, в уплотненном — 500—700 кг/м³.

Для гашения применяют известегасильные барабаны или лопастные гидраторы. При гашении извести-кипел­ки в известковое тесто расход воды увеличивают до 2— 3 ч. по массе на 1 ч извести. Используя большее коли­чество воды, получают известковое молоко. Объем полу­чившегося известкового теста в 2—3,5 раза превышает объем исходной извести-кипелки. Увеличение объема из­вести принято характеризовать выходом известкового теста, который равен объему теста (в литрах), получен­ного гашением 1 кг извести. Выход известкового теста зависит от содержания в извести-кипелке оксида каль­ция, количества посторонних примесей и качества об­жига.

Известковое тесто представляет собой пластическую массу белого цвета плотностью до 1400 кг/м³

На специализированных заводах товарного раствора и крупных стройках известь-кипелку гасят в известегасильных машинах. Напри­мер, в известегасильной машине ЮЗ, оборудованной бегунами, га­шение извести совмещено с ее измельчением, что ускоряет гашение и сокращает количество отходов. Получающееся при этом известко­вое молоко сливают. в металлические баки или . специально оборудованные ямы, отстаивают, а затем автоцистернами доставляют к месту использования.

Твердение извести. Известь, как правило, применяют в строительстве в виде раствора, т. е. в смеси с песком. Известковый раствор на воздухе постепенно затвердева­ет, превращаясь в искусственный камень. При тверде­нии известкового раствора, приготовленного на гашеной извести, одновременно протекает несколько процессов. В результате испарения из известкового раствора избыт­ка влаги мельчайшие частицы Са(ОН)₂ сближаются между собой, кристаллизуются, а затем образуют проч­ные кристаллические сростки, которые связывают зерна песка в монолитное тело. Наряду с этим вследствие вза­имодействия гидроксида кальция с углекислым газом воздуха происходит процесс карбонизации с выделением воды: С а (ОН) г-^-СОг-Ь^НгО = СаСОз-f- 1) Н2О.

В результате этой реакции образуется углекислый кальций, обладающий высокой прочностью. Однако про­цесс карбонизации происходит очень медленно, так как на поверхности слоя известкового раствора образуется плотная корка из углекислого кальция, затрудняющая проникание углекислого газа внутрь. Этим объясняется исключительно медленное нарастание прочности извест­ковых растворов.

Воздушную известь в зависимости от качества разделяют на три сорта. В основу деления ее на сорта положены следующие показа­тели: процентное содержание активных СаО и MgO и содержание непогасившихся зерен.

В негашеной комовой извести 1 сорта содержание активных СаО + MgO должно быть не менее 90 %; И сорта — не менее 80 %, а в извести III сорта — не менее 70%- Содержание непогасившихся зерен в комовой извести I сорта не должно превышать 7 %, II сор­та— 11 %, а в извести III сорта— 14 %.

В зависимости от скорости гашения комовую известь разделяют на быстрогасящуюся со сроком гашения до 20 мин и медленногасящуюся — свыше 20 мин. Чем вы­ше активность извести, тем быстрее происходит ее гаше­ние и тем больше выход известкового теста.

Молотая негашеная известь имеет насыпную плот­ность 800—1200 кг/м³. Тонкость помола извести харак­теризуется остатками на ситах № 02 и 008 соответствен­но не более 1 и 15 %.

Влажность гидратной извести-пушонки не должна превышать 5 % в пересчете на влажное вещество.

Области применения, транспортирование и хранение. Воздушную известь используют для приготовления известково-песчаных и смешанных строительных растворов, применяемых для каменной кладки и штукатурки, в про­изводстве силикатных изделий, а также в качестве свя­зующего вещества для малярных красочных составов. Кроме того, воздушную известь молотую и пушонку употребляют при производства известково-пуццолановых и известково-шлаковых цементов, которые обладают гид­равлическими свойствами.

Растворы и изделия, изготовленные на воздушной из­вести, не следует применять во влажных помещениях и кладке фундаментов, так как они неводостойки. Штука­турные растворы на молотой негашеной иззести рекомен­дуется использовать как при положительной, так и при отрицательной температуре наружного воздуха. В дан­ном случае благодаря тому, что во время приготовления и нанесения раствора выделяется большое количество теплоты, излишки влаги испаряются, а сам раствор бы­стро набирает прочность.

Негашеную комовую известь перевозят навалом в железнодорожных вагонах или автосамосвалах, закры­вая кузова брезентом для защиты извести от увлажне­ния. Тарой для перевозки извести-пушонки и молотой извести служат плотно закрывающиеся металлические контейнеры и бумажные битуминизированные мешки. Известковое тесто перевозят в автосамосвалах со специ­ально приспособленными кузовами, а известковое моло­ко—в автоцистернах.

Из извести-кипелки, поступающей на строительную площадку, следует приготовлять известковое тесто, ко­торое при малых объемах работ длительное время может находиться в творильных ямах. Известь-пушонку можно хранить непродолжительное время в мешках в сухих складских помещениях. Молотую известь не следует хра­нить более месяца, так как она постепенно гасится вла­гой воздуха и теряет активность.

При транспортировании, хранении и применении воз­душной извести необходимо соблюдать меры предосто­рожности, так как известковая пыль раздражающе дей­ствует на органы дыхания и влажную кожу,