1 Воздушные вяжущие вещества. Строительная известь.

К воздушным вяжущим веществам относится строительная известь, которая будучи затворенная водой, под влиянием протекающих физико-химических процессов, способна постепенно переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное. При этом она связывает смешанные с ними отдельные куски и мелкие частицы материалов (щебени, песок, опилки) в монолит.

Известью (строительной известью) (формула - СаО) называется продукт, получаемый обжигом известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород, т.е. мела, известняка, доломита (СаСОз) при температуре 1000 ... 1200⁰С до возможно полного удаления углекислого газа (СО₂).

Строительная известь делится на воздушную и гидравлическую. Воздушная известь при затворении водой схватывается, твердеет и сохраняет прочность в воздушно-сухих условиях. Содержание примесей глины в карбонатных породах не должно превышать 6%. Гидравлическая известь, затворенная водой, схватывается на воздухе, но твердеет и сохраняет прочность камня не только на воздухе, но и под водой. В сырье (известняке) для ее производства содержится 6-20% глинистых примесей.

Воздушная известь в зависимости от дальнейшей обработки обожженного продукта делится на:

1. Негашеную комовую известь (кипелку), состоящую главным образом из СаО;

2. Неегашеную молотую известь - порошкообразный продукт помола комовой извести.

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород: - мела, известняка, доломита (формула СаСОз) обжигом их до возможно полного удаления углекислоты. Обжиг обычно ведут при температуре 1000 ... 1200⁰С. Происходит термическая диссоциация СаСОз по уравнению: СаС0₃ = СаО+СО₂↑.

Высокодисперсный сухой порошок, полученный гашением комовой, или молотой негашеной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды. Вода обеспечивает переход оксидов кальция и магния в их гидраты (процесс гидратации): СаО+Н₂О=Са(ОН)₂+15,6 ккал/моль.

Гашеную гидратную известь (пушонку) - тонкий порошок, получаемый в результате гашения комовой извести определенным количеством воды и состоящий в основном из Са(ОН)₂; (пушонка названа за «пушистый» вид).

Известковое тесто - тестообразный продукт гашения комовой извести, состоящей в основном из Са(ОН)₂ и механически примешанной воды.

Известковое молоко - белая суспензия, в которой гидроксид кальция находится частично в растворенном, а частично во взвешенном состоянии.

В зависимости от содержания в известняке глинистых и песчаных примесей известь делится на:

- Жирную известь, которая характеризуется большим выходом известкового теста (больше 3,5 л на 1 л негашеной извести), быстро гасится, выделяя при этом много тепла, и дает после гашения жирное, пластичное на ощупь тесто. Жирная известь позволяет получать удобоукладываемые растворы при введении большого количества песка.

- Тощую известь, которая гасится медленно и дает менее пластичное тесто, в котором прощупываются мелкие зерна. Чем больше глинистых и песчаных примесей содержит известняк, тем более тощей получается изготовленная из него известь.

Негашеная известь.

Во время обжига карбонатные породы диссоциируют на окись кальция и углекислый газ, который удаляется. Уравнение процесса обжига следующее СаС0₃ = СаО+СО₂↑. Негашеная известь состоит преимущественно из оксида кальция – СаО, который остается в виде комков, поэтому полученная известь называется комовой или негашеной известью. При размоле комовой извести получают молотую негашеную известь.

Известь негашеная комовая, (называемая кипелкой) представляет собой смесь кусков различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит из СаО и примесей: MgO, CaCO₃, силикатов, алюминатов и ферритов кальция.

Известь негашеная молотая – порошкообразный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести, из которой и получена.

Оксид магния MgO содержится в карбонатных породах в широких пределах - от 0,5 до 10 - 20% и более. Присутствуя в извести в количестве до 5...8%, он относительно мало влияет на свойства продукта. При повышенном содержании MgO известь приобретает слабые гидравлические свойства. В зависимости от содержания оксида магния различают следующие виды воздушной извести: кальциевую - не более 5%, MgO, магнезиальную - от 5 до 20% MgO и доломитовую - от 20 до 40%. MgO.

В зависимости от скорости гашения все сорта воздушной негашеной извести делят на три вида:

- быстрогасящуюся со скоростью гашения – не более 8 мин.;

- среднегасящуюся – до 25 мин.;

- медленногасящуюся – до 25 мин.

Гашеная известь.

«Гашение» извести происходит, если комовую или молотую негашеную известь затворить водой. В результате бурной реакции образуется гидрат окиси щелочноземельного металла - кальция Са(ОН )₂, или магния Mg(ОН)₂. Полученная известь называется гашеной, гидратной или пушонкой.

Гашеная или гидратная известь (или пушонка) - высокодисперсный сухой порошок, полученный гашением комовой, или молотой негашеной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающих переход оксидов кальция или магния в их гидраты (процесс гидратации):

СаО+Н₂О=Са(ОН )₂+15,6 ккал/моль.

При гашении гидроксид кальция - Са(ОН)₂ распадается на мелкие частицы. Это объясняется значительным тепловыделением при гидратации, повышением температуры материала, испарением воды и образованием водяного пара в порах негашеной комовой извести.

Теоретически для гашения извести в пушонку необходимо 32,16% воды от массы СаО, на практике расход увеличивают в 2-2,5 раза (60-80% воды от массы негашеной извести - кипелки), что объясняется повышением температуры, и испарением воды. При гашении извести в тесто расход увеличивают до 200-300% от массы кипелки. При большем количестве (400...500%) воды можно получить известковое молоко и известковую воду (продукты гашения).

Твердение извести.

Твердение гидратной извести обусловлено следующими процессами:

а) испарением воды и кристаллизацией Са(ОН)₂. Испарение воды приводит к росту кристаллов Са(ОН)₂ и их срастанию - образованию каркаса.

б) образованием карбоната кальция по реакции:

Са(ОН)₂+СО_:=СаСОз+Н₂О.

Испарение влаги и карбонизация протекают весьма медленно из-за образования на поверхности плотной пленки карбоната и невысокой концентрации СО₂ в воздухе (0,03%). Поэтому в начальный период прочность обеспечивается срастанием кристаллов Са(ОН)₂.

Применение строительной извести.

Строительную известь применяют как в чистом виде, так и в сочетании с цементом для приготовления кладочных и штукатурных растворов, для побелки (7%). Известь применяют для производства силикатного кирпича (26%) и различных строительных деталей, приготавливаемых автоклавным способом; крупных стеновых блоков, облицовочных плит, стеновых панелей, при выплавке стали (50%).

Показатели качества воздушной извести. Качество воздушной извести оценивается по следующим нормируемым показателям:

1. Суммарное содержание в ней активных СаО и MgO, т.е. активности извести;

2. Скорость гашения извести;

3. Тонкость помола извести;

4. Величина предела прочности при сжатии образцов, изготовленных из раствора гидравлической извести;

5. Влажность гидратной извести (пушонки);

6. Количество непогасившихся зерен.