Известь строительная воздушная. Строительная известь

Строительную известь получают путем обжига (до удаления углекислоты) из кальциево-магниевых горных пород - мела, из­вестняка, доломитизироваиных и мергелистых известняков, доло­митов.

Для тонкодисперсной строительной извести га­сят водой или размалывают негашеную известь, вводя при этом минеральные добавки в виде гранулированных доменных шлаков, активные минеральные добавки или кварцевые пески. Строитель­ную известь применяют для приготовления строительных раство­ров и бетонов, вяжущих материалов и в производстве искусст­венных камней, блоков и строительных деталей.

В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно - сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе так и в воде. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида бывает кальциевая, магнезиальная и доломито­вая. Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидрат - ную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиаль­ной и доломитовой извести. Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Различают гид­равлическую известь комовую и порошкообразную. Порошкооб­разная известь бывает двух видов: молотая и гидратная (гашен­ная вода). Комовую известь выпускают без добавок и с добав­ками.

Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся - не более 8 мин, среднегасящуюся - не более 25 мин, медленногасящуюся - более 25 мин. Строительную воздушную известь получают из кальциево - магниевых карбонатных пород. Технологический процесс получе­ния извести состоит из добычи известняка в карьерах, его под­готовки (дробления и сортировки) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь.

Основным процессом при производстве извести является об­жиг, при котором известняк декарбонизуется и превращается в известь по реакции СаСОз ±> СаО + СОг - Диссоциация карбо­натных пород сопровождается поглощением теплоты (1 г-моль СаСОз требует для.разложения примерно 190 кДж). Реакция разложения углекислого кальция обратима и зависит от темпе­ратуры и парциального давления углекислого газа. Диссоциация углекислого кальция достигает заметной величины при темпера­туре свыше 600°С. Теоретически нормальной температурой дис­социации считают 900°С. В заводских условиях температура обжига известняка зависит от плотности известняка, наличия примесей, типа печи и ряда других факторов и составляет обыч­но 1 Ю0...1200°С.

При обжиге из известняка удаляется углекислый газ, состав­ляющий до 44% его массы, объем же продукта уменьшается примерно на 10%, поэтому куски комовой извести имеют порис­тую структуру. Обжиг известняка производят в различных пе­чах: шахтных, вращающихся, в «кипящем слое», во взвешенном состоянии и т. д. Наибольшее распространение получили эконо­мичные по расходу топлива шахтные пересыпные известеобжи - гательные печи, однако известь в них оказывается загрязненной золой топлива.

Шахтная печь (рис. 5.3) состоит из шахты, загрузочного и выгрузочного устройства, воздухоподводящей и газоотводящей аппаратуры. Известняк в шахтную печь загружают периодиче­ски или непрерывно сверху. Материал по мере выгрузки извести
опускается вниз, и навстречу обжигаемому материалу просачи­ваются горячие дымовые газы. По характеру процессов, проте­кающих в шахтной печи, различают зоны подогрева, обжига и охлаждения. В зоне подогрева в верхней части печи с темпера­турой печного пространства не выше 900°С известняк подсуши­вается, подогревается и в нем выгорают органические примеси. В средней части печи- в зоне обжига, где температура дости­гает 900...1200°С, - происходит разложение СаС03 и выделение углекислого газа. В нижней части печи - зоне охлаждения - известь охлаждается поступающим снизу воздухом с 900 до 50...Ю0°С.

Газовые печи позволяют полу­чить «чистую» известь, они проще в эксплуатации, процесс обжига в них можно механизировать и авто­матизировать.

Во вращающихся печах получа­ют известь высокого качества, но при этом расходуется много топ­лива.

Имеют применение высокопроиз­водительные агрегаты с обжигом в «кипящем слое». Обжиг в «кипящем

Слое» (рис. 5.4) производят в реакторе, представляющем собой металлическую шахту, отфутерованную внутри и разделенную по высоте решетчатыми сводами на 3...5 зон. Передача материа­ла из зоны в зону производится через трубки, имеющие ограни­читель. Высота «кипящего слоя» определяется от обреза пере­ливной трубки до решетки. По периферии реактора имеются горелки для газа или мазута. Многозонность реактора позволяет получать известь высокого качества при небольшом расходе топ­лива. Полученный при обжиге карбонатных пород полупродукт носит название комовой извести-кипелки. В дальнейшем она поступает на помол или гашение.

Молотая негашеная известь с добавками производится 1-го и 2-го сортов и гидратная (гашеная) без добавок и с добавками двух сортов: 1-го и 2-го. Воздушная известь должна удовлетво­рять требованиям табл. 5.4.

В соответствии с требованиями ГОСТ 9179-77 негашеную известь следует измельчать до тонкости, при которой остаток при просеивании пробы через сита № 02 и № 008 должен быть соот­ветственно не более 1,5 и 15%. Обычно заводы выпускают из­весть, характеризующуюся остатками на сите № 008 до 2...7%, что примерно соответствует удельной поверхности 3500... 5000 см2/г.

Молотую негашеную известь транспортируют в герметически закрытых металлических контейнерах или в бумажных битумини - зированных мешках. Хранить молотую известь до упртребления можно не более 10...15 сут в сухих складах.

При работах с известью необходимо соблюдать требования по охране труда. Попадание частиц молотой извести в легкие, а также на слизистые оболочки, особенно глаз, опасно.

Молотую негашеную известь применяют без ее предваритель­ного гашения, что имеет ряд преимуществ: исключаются отходы в виде непогасившихся зерен, используется тепло, которое выде­ляется при гидратации извести, что ускоряет процессы твердения извести. Изделия из этой извести имеют и большую плотность, прочность и водостойкость.

Для ускорения твердения растворных и бетонных смесей на молотой негашеной извести в их состав вводят хлористый каль­ций, а для замедления твердения в начальный период (схваты­вания) добавляют , серную кислоту и сульфитно-спиртовую барду - Добавка гипса и хлористого кальция, кроме того, повы­шает прочность растворов и бетонов, а добавки замедлителей твердения предупреждают образование трещин, что возможно при отсутствии определенных условий твердения. Гидратная известь. Известь воздушная отличается от других вяжущих веществ тем, что может превращаться в порошок не только при помоле, но и путем гашения - действие воды на кус­ки комовой извести с выделением значительного количества теп­ла по реакции

Са0 + Н20 = Са(0Н)2 + 65,5 кДж.

1 г-моль СаО выделяет 65,5 кДж тепла, 1 кг извести-кипел - ки - 1160 кДж.

Стехиометрически для гашения извести в пушонку необходи­мо 32% воды от массы СаО. Практически в зависимости от состава извести, степени ее обжига и способа гашения количе­ство воды берут в 2, а иногда и в 3 раза больше, так как в ре­зультате выделения тепла при гашении происходит парообразо­вание и часть воды удаляется с паром. На скорость гашения извести оказывают влияние температура и размеры кусков комо­вой извести. С повышением температуры ускоряется процесс га­шения. Особенно быстро процесс гашения протекает при гашении паром при повышенном давлении в закрытых барабанах.

В зависимости от скорости гашения различают строительную негашеную известь: быстрогасящуюся со скоростью гашения не более 8 мин; среднегасящуюся со скоростью гашения до 25 мин и медленногасящуюся со скоростью гашения не менее 25 мин.

Гашение извести в пушонку производят в специальных ма­шинах - гидраторах. Для гашения извести-кипелки в известко­вое тесто применяют известегаситель ЮЗ, в котором комовая известь одновременно размалывается, перемешивается с водой до образования известкового молока и сливается в сепаратор - отстойник. После отстаивания известкового молока образуется известковое тесто. Нельзя применять известковое тесто с боль­шим содержанием непогасившихся зерен извести, так как гашену ниє этих зерен может произойти в кладке, что приведет к раоЛ трескиванию затвердевшего известкового раствора. Измельчением извести в гасителе ЮЗ способствует практически полному гашенії нию извести, тогда как в других машинах количество непога-Я сившихся зерен (отходов) может достигать 30%.

Твердение извести может происходить только в воздушно - сухих условиях. Испарение воды (что имеет место при этом) вы­зывает слипание мельчайших частиц Са(ОН)2 в более крупные и их кристаллизацию. Кристаллы Са(ОН)2 срастаются друг с другом, образуя каркас, окружающий частицы песка. Наряду с этим происходит карбонизация гидрата оксида кальция за счет поглощения углекислоты воздуха по реакции

Са(0Н)2 + С02 + гсН20 = СаС03 + (л + 1)Н20

Таким образом, твердение известковых растворов есть след­ствие их высыхания и образования кристаллического сростка Са(ОН)2, а также процесса образования углекислого кальция на поверхности изделия. Твердеет гашеная известь медленно, и прочность известковых растворов невысокая. Это объясняется тем, что кристаллизация гидрата оксида кальция происходит не интенсивно и кристаллы слабо связаны друг с другом. Кроме того, образовавшаяся на поверхности корка СаС03 препятствует прониканию воздуха внутрь известкового раствора и тормозит дальнейшее развитие процесса карбонизации. Гидрат оксида кальция кристаллизуется тем быстрее, чем интенсивнее испаря­ется вода, поэтому для твердения извести необходима положи­тельная температура.

Воздушную известь широко применяют для приготовления строительных растворов в производстве известково-пуццолано - вых вяжущих, для изготовления искусственных каменных мате­риалов - силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, а также в качестве покрасоч­ных составов.

Транспортируют комовую известь навалом, защищая от увлажнения и загрязнения, а молотую - в специальных бумаж­ных мешках или металлических закрытых контейнерах. Известко­вое тесто перевозят в специально для этого приспособленных кузовах самосвалов. Известь негашеная должна храниться в за­крытых складах, защищенных от попадания влаги. Гидратную известь можно хранить непродолжительное время в мешках и сухих складах. Молотую известь не следует хранить более 30 сут, так как она постепенно гасится влагой воздуха и теряет актив­ность.

Воздушной известью называют вяжущее вещество, получаемое обжигом карбонатных горных пород (известняков, мела, доломитов), с содержанием глинистых примесей не выше 8% по массе. Производство извести заключается в дроблении и обжиге исходного сырья. В основе процесса обжига лежит реакция термической диссоциации главной составляющей известняка – карбоната кальция – при температуре 1000 0 С по схеме .

Обжиг сырья производят в печах различной конструкции. При оптимальной температуре обжига чистого известняка до полного удаления углекислого газа (теоретически 44%) его масса уменьшается почти в 2 раза, а объем продукта – на 10-12%. Получаемая в виде кусков известь (комовая) представляет собой пористый материал, состоящий в основном из мелких кристаллов оксида кальция CaO и частично оксида магния MgO.

кальциевую (

);

магнезиальную (

);

доломитовую (

).

В строительстве воздушную известь применяют в порошкообразном виде с минеральными добавками или без них. Для использования комовую известь измельчают либо гашением, либо помолом.

Негашеная известь – безводный оксид кальция, который активно взаимодействует с водой по реакции с образованием гидратной (гашеной) известиCa(OH) 2 . При этом выделяется большое количество тепла, что приводит к переходу части воды в парообразное состояние, разрыхление извести в тонкий порошок и повышению температуры до 100 0 С.

Негашеная известь бывает: комовой и молотой. Негашеную порошкообразную известь получают помолом комовой. Тепло, выделяемое негашеной известью разогревает растворную смесь, улучшает начальный процесс твердения и высыхания, особенно в зимних условиях, но при длительном хранении быстро теряет активность вследствие гидратации за счет влаги, содержащейся в воздухе.

Гидратная известь применяется в строительстве в виде порошка, теста и известкового молока. При гашении извести небольшим количеством воды (60-80% от массы) образуется порошкообразная гидратная известь. По внешнему виду – это рыхлый порошок белого цвета с насыпной плотностью 300-600 кг/м 3 . Известковое тесто получают при добавлении 200-300% воды по массе, а известковое молоко – при значительно большем расходе воды.

Образование частиц гидратной извести сопровождается увеличение их объема в 2-3,5 раза по сравнению с негашеной. Это придает ей хорошую водоудерживающую способность и пластичность.

В зависимости от времени гашения известь подразделяют на:

быстрогасящуюся (менее 8 мин.);

среднегасящуюся (8-25 мин);

медленногасящуюся (более 25 мин).

Гашение извести производят в гидраторах. На небольших стройках известь предварительно гасят в творилах и окончательно выдерживают не менее двух недель в гасильных ямах. Надо полностью погасить известь, иначе непогасившиеся частицы CaO приведут к их запоздалому гашению в строительном растворе и его растрескиванию.

В зависимости от содержания активных CaO+MgO гидратная известь подразделяется на два сорта.

Известь твердеет на воздухе при одновременном протекании двух процессов: кристаллизации Ca(OH) 2 из насыщенного водного раствора и карбонизации CaCO 3 по реакции

Через 28 сут воздушного твердения образцы строительных растворов на гашеной извести достигают предела прочности при сжатии 0,5-1 МПа, а на негашеной порошкообразной – до 4-5 МПа. Процесс твердения извести можно ускорить сушкой.

При транспортировании и хранении известь должна быть защищена от воздействия влаги и загрязнения посторонними примесями. Хранить известь следует раздельно по видам и сортам.

Воздушная известь

ОАО «Солигаличский известковый комбинат»

Воздушная известь — одно из древнейших вяжущих, широко применяемых в строительстве и промышленности. Известь -продукт умеренного обжига кальциевых и кальциево-магниевых карбонатных пород до возможно полного удаления углекислого газа. В результате обжига образуется продукт белого цвета, на­рываемый негашеной комовой известью (кипелкой).

Производство. Сырьем для получения извести являются распространенные осадочные горные породы: известняки, доло­миты, мел, доломитизированные известняки, содержащие не бо­лее 8 % глины. В сырье преобладает карбонат кальция СаСО 3 , в небольшом количестве содержатся карбонат магния М g СОз и некоторые примеси. Сырье обжигают в шахтных или вращаю­щихся печах при температуре 900…1200 °С:

СаСО з = СаО + СО 2 ; М g СО 3 = М g О+СО 2

Неравномерность обжига может привести к образованию в извести недожога или пережога. Недожог (неразложившийся СаСО 3), получающийся при слишком низкой температуре обжи­га, снижает качество извести, так как не обладает вяжущими свойствами. Пережог образуется при слишком высокой темпера­туре обжига в результате сплавления СаО с примесями кремне­зема и глинозема. Зерна пережога гасятся медленно, а поскольку при гашении увеличиваются в объеме, то могут вызвать рас­трескивание и разрушение уже затвердевшего материала.

После выхода из печи комовую известь (мелкопористые кус­ки размером 5…10 см), как правило, гасят водой

СаО + Н 2 О= Са(ОН) 2 + 1 160 кДж/кг.

При смачивании водой куски извести бурно реагируют с ней, превращаясь в тонкий порошок, а при избытке воды — в пла­стичное тесто. Этот процесс, сопровождающийся сильным вы­делением теплоты и разогревом воды вплоть до кипения, назы­вают гашением извести, а негашеную известь — кипелкой.

При гашении куски комовой извести значительно увеличи­ваются в объеме и распадаются на мельчайшие (до 0,001 мм) частицы.

В зависимости от времени гашения различают быстрогасящуюся известь (время гашения — до 8 мин), среднегасящуюся (до 25 мин) и медленногасящуюся (свыше 25 мин).

В зависимости от количества воды, взятой для гашения, по­лучают гидратную известь — пушонку (50.. .70 % воды от массы извести, т. е. в количестве, необходимом для протекания реак­ции гидратации — процесса гашения); известковое тесто — воды берут в три-четыре раза больше, чем извести; известковое моло­ко — воды берут в восемь-десять раз больше, чем требуется тео­ретически.

Виды воздушной извести . По содержанию оксидов кальция и магния воздушная известь бывает кальциевая (примеси М g О не более 5 %), магнезиальная (М g О — 5…20 %) и доломитовая (М g О — 20…40%).

На строительство поставляют воздушную известь в виде не­гашеной комовой (кипелки), негашеной порошкообразной (мо­лотой кипелки) и гашеной (гидратной) порошкообразной (пу­шонки).

Комовая негашеная известь — полуфабрикат для получения молотой извести, гидратной извести (пушонки), известкового теста и молока. Комовую известь перевозят навалом в закрытых вагонах и автомашинах. Хранят комовую известь в сухом складе с деревянным полом, приподнятым над землей на 30 см. Попа­дание воды на известь вызывает сильный саморазогрев вплоть до 300 °С и при контакте с легковоспламеняющимися материа­лами (такими, как опилки, стружка) может вызвать пожар.

Негашеную порошкообразную (молотую) известь получают помолом комовой извести в шаровых мельницах. В известь час­то вводят при измельчении 10…20 % гидравлических добавок (шлак, зола). Как и комовую, молотую известь без добавок делят на три сорта, с добавками — на два. Степень измельчения извести характеризуют полными остатками на ситах N 02 и N 008, ко­торые должны составлять соответственно не более 1,5 и 15 % от массы просеиваемой пробы.

Преимущество порошкообразной извести перед комовой со­стоит в том, что при затворении водой она ведет себя подобно гипсовым вяжущим: сначала образует пластичное тесто, а через 20…40 мин схватывается. Это объясняется тем, что вода затворения, образующая тесто, частично расходуется на гашение из­вести. При этом известковое тесто густеет и теряет пластич­ность. Благодаря меньшему количеству свободной воды мате­риалы на основе порошкообразной извести менее пористые и более прочные.

Гидратная известь (пушонка) — гашеная известь в виде бело­го порошка заводского изготовления. Влажность гидратной из­вести должна быть не более 5 %; насыпная плотность — 400… …450 кг/м 3 . Остатки на ситах N 063 и N 008 должны быть со­ответственно не более 2 и 10 %. Ее выпускают двух сортов. Хранят известь в силосах или бункерах; перевозят в цементово­зах, контейнерах, бумажных мешках и навалом.

Известковое тесто — паста плотностью 1300..1400 кг/м 3 -образуется при гашении комовой извести избыточным количе­ством воды. Нормально гашеная известь, которая увеличилась в объеме не менее чем в три раза, называется жирной; известь, увеличившаяся в объеме менее чем в 2,5 раза, — тощей. Чем жирнее и чище от примесей известковое тесто, тем оно больше присоединяет к себе песка при приготовлении растворов. Пере­возят известковое тесто и молоко в автоцистернах.

Гашение извести можно производить как на стройплощадке, так и централизованно. В последнем случае гашение совмещает­ся с мокрым помолом непогасившихся зерен, что увеличивает выход извести и улучшает ее качество.

На стройплощадке известь гасят в гасильных ящиках. Быстрогасящуюся известь заливают сразу большим количеством во­ды, чтобы не допустить перегрева и кипения воды, медленногасящуюся — небольшими порциями, следя за тем, чтобы известь не охладилась. Из 1 кг извести в зависимости от ее качества по­лучается 2.. .2,5 л известкового теста.

По окончании гашения жидкое известковое тесто через сет­ку сливают в известехранилище, где его выдерживают обычно не менее двух недель (пока не завершится процесс гаше­ния). Известковое тесто с размером непогасившихся зерен менее 0,63 мм можно применять сразу. Крупные непогасившиеся зерна опасны тем, что среди них могут быть пережженные зерна (пережог). Содержание воды в известковом тесте не нормируется. Прак­тика показывает, что в хорошо выдержанном тесте соотношение воды и извести около 1.

Твердение. Известковое тесто состоит из насыщенного вод­ного раствора Са(ОН) 2 и нерастворившихся мельчайших частиц извести. По мере испарения из него воды образуется пересы­щенный раствор Са(ОН) 2 , из которого выпадают кристаллы, скрепляющие отдельные частицы в единый монолит. Поэтому известковое тесто, защищенное от высыхания, неограниченно долго сохраняет пластичность, т. е. у извести отсутствует про­цесс схватывания.

Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь пере­ходит в пластичное состояние, т. е. известь — неводостойкий ма­териал.

На воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый в воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. обратно переходит в известняк:

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСОз + Н 2 О.

Этот процесс называют карбонизацией, он протекает дли­тельное время. При карбонизации выделяется вода, поэтому ка­менную кладку и штукатурку на известковых растворах подвер­гают сушке.

Для получения водостойкого материала к извести добавляют активные гидравлические добавки: золы ТЭС, доменный шлак, молотую пемзу и др. Последние содержат аморфные кремнезем SiO 2 и глинозем А l 2 О 3 , которые способны в присутствии воды образовывать с известью нерастворимые гидросиликаты и гид­роалюминаты:

Са(ОН) 2 + SiO 2 + Н 2 О = n СаО SiO 2 m Н 2 О.

Твердение сопровождается значительным уменьшением объ­ема известкового теста — усадкой, поэтому известь применяют в смеси с заполнителем — песком.

Pис. 2. Схема получения, гашения и твердения воздушной извести.

Применение. Строительную воздушную известь применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, бето­нов низких марок, работающих в сухих условиях, силикатного кирпича, ячеистобетонных изделий автоклавного твердения, из­вестковых красок, смешанных гидравлических вяжущих и дру­гих материалов.

Молотую известь с активными минеральными добавками применяют в штукатурных растворах для подземной части зда­ний и в растворах, твердеющих во влажных условиях.

Воздушная известь всех видов — довольно сильная щелочь. Поэтому при работе с ней необходимо принимать меры, предот­вращающие контакт извести с открытыми участками кожи и особенно дыхательными путями и глазами.

Гидравлические известесодержащие вяжущие

Низкая водостойкость извести всегда побуждала людей ис­кать пути ликвидации этого недостатка. Еще в Древнем Риме был найден способ получения водостойкого вяжущего на основе извести. Помог римлянам вулкан Везувий. При добавлении вул­канического пепла к извести образующаяся смесь после тверде­ния на воздухе в течение 7…14 сут. далее могла твердеть в воде (более того, именно влажные условия были обязательны для на­бора прочности). Это было первое гидравлическое вяжущее. Добавки из вулканических пород (пепла, туфа и т. п.) впоследст­вии получили название гидравлические или пуццолановые (по названию местечка у подножия Везувия, где они добывались).

Смешанные вяжущие получают совместным измельчени­ем негашеной извести (10…30 %), гидравлической добавки (85…70 %) и гипса (до 5 %). В качестве добавки используют горные породы, содержащие активный кремнезем: вулканиче­ский пепел, пемзу, туф, диатомит, трепел и др. Такие вяжущие называют известково-пуццолановыми. Если в качестве добавки взят доменный гранулированный шлак, то эти вяжущие называ­ют известково-гилаковыми. Известесодержащие гид­равлические вяжущие на начальной стадии (до 7 сут.) должны твердеть в сухих условиях, а затем — во влажных

Известесодержащие гидравлические вяжущие применяют для приготовления растворов для кладки подземных частей зда­ний и бетонов. Срок хранения таких вяжущих из-за наличия в них негашеной извести не должен превышать 30 сут., причем их необходимо обязательно предохранять от увлажнения

Мар­ки вяжущего — 75 и 100, начало схватывания — не ранее 45 мин, конец — не позднее 12ч. Вяжущее применяют для изготовления неармированных бетонов класса В 12,5 и ниже и неармирован­ных строительных растворов (кладочных, штукатурных и обли­цовочных) для малоэтажного строительства.

Строительная гидравлическая известь — вяжущее, полу­чаемое в результате умеренного обжига при температуре 900… 1100 °С мергелистых известняков с содержанием в них глины и песчаных примесей от 6 до 20 %. В результате обжига образуется не только свободная известь СаО, но и ее химические соединения с оксидами глины — силикаты, алюминаты и фер­риты кальция, способные твердеть не только на воздухе, но и в воде.

Известь выпускают в виде тонкоизмельченного порошка плотностью 2500…2900 кг/м 3 , при просеивании которого оста­ток на сите N 008 не должен превышать 10 %. Характеристикой сырья и готовой извести является гидравлический модуль т — отношение содержания оксида кальция к суммарному содержа­нию диоксида кремния, оксида алюминия и оксида железа:

т = %(СаО) / %(SiO 2 + А l 2 О 3 + F е 2 О 3).

Для гидравлической извести этот модуль колеблется в широ­ких пределах: от 1,7 до 9. Стандарт различает слабогидравличе­скую (т — 4,5…9) и сильногидравлическую (т = 1,7…4,5) из­весть. Если продукт обжига имеет гидравлический модуль более 9, его считают воздушной известью, если менее 1,7 - относят к романцементу (т = 1,1… 1,7).

Обычную гидравлическую известь применяют для приготов­ления штукатурных и кладочных растворов, высококачествен­ную — в бетонах низких марок и шлакобетоне как в сухой, так и во влажной среде. Растворные смеси на гидравлической извести менее пластичны и подвижны, чем растворы на воздушной из­вести. Зато твердеют они быстрее и равномерно, получаются плотными, водо- и морозостойкими, предел прочности при сжа­тии их достигает 5 МПа. Растворы и бетоны на гидравлической извести после укладки их в конструкцию необходимо выдержать в воздушно-влажной среде около двух недель и только после этого помещать в воду.

На строительную площадку гидравлическую известь в виде готового порошка доставляют в цементовозах, бумажных битуминизированных или многослойных мешках. Комовую гидрав­лическую известь гасят в известегасилках, в которых гашение совмещается с помолом, так как при гашении в творилах образуется много отходов в виде непогасившихся частиц.

Строительная воздушная известь - называют вяжущее, получаемое обжигом карбонатных известняковых и известняково-магнезиальных горных пород, с содержанием глинистых примесей до 6-8%. При их большом количестве получается гидравлическая известь .

По внешнему виду воздушную известь подразделяют на негашеную комовую, негашеную молотую, гидратную (пушонку) и известковое тесто .

В молотую и гидратную известь допускается вводить тонкомолотые доменные и топливные шлаки, золы, трепел, вулканические породы и другие добавки.

По химическому составу в зависимости от содержания оксида кальция и оксида магния в составе извести она подразделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую.

В кальциевой извести должно быть не более 5% MgO, в магнезиальной — от 5 до 20, в доломитовой — от 20 до 40%.

Известь , предназначенная для изготовления автоклавных силикатных изделий, в своем составе не должна содержать более 5% оксида магния. Высококачественные сорта маломагнезиальной извести имеют активность 93-97%.

Одним из показателей качества извести является выход известкового теста. Он зависит от содержания глинистых и песчаных примесей, а также тончайших фракций размером 0,02-0,5 мм гидроксидов кальция и магния. Высококачественная известь имеет выход теста 2,5-3,5 л на 1 кг. Она называется жирной, с меньшим выходом — тощей. Жирная известь характеризуется большой пескоемкостью, т. е. она может больше принять песка для получения удобоукладываемых смесей.

Негашеную известь без добавок подразделяют на три сорта, с добавками — на два, гидратная известь имеет два сорта. Сорт извести зависит от содержания в ней активных оксидов кальция и магния, СО, непогасившихся зерен, потерь при прокаливании, тонкости помола, скорости гашения. Требования к воздушной извести приведены в табл. 1. Прочность воздушной извести не нормируется.

Сырьевые материалы. Воздушную известь изготавливают из осадочных карбонатных известняково-магнезиальных горных пород: известняков и мела, доломитизированных известняков, доломитов. Кроме природного сырья для изготовления воздушной извести могут применяться отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена.

Негашеная (комовая) известь . Комовая известь является полупродуктом для получения других видов извести. Изготавливают ее обжигом сырья в шахтных, вращающихся и других печах. Применяют также печи для обжига в кипящем слое. Наиболее распространены шахтные печи, работающие по пересыпному способу с суточной производительностью 50, 100, 200 т и более. Они состоят из стального кожуха, футерованного изнутри огнеупорной кладкой.

Таблица 1. Технические требования к воздушной негашеной и гидратной извести

* В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести.

Печь загружают чередующимися слоями известняка и угля. Процесс загрузки и выгрузки обожженного материала идет непрерывно. Обжигаемый известняк опускается вниз по шахте. Он вначале подогревается при температуре до 850 °С, затем обжигается при температуре от 850 до 1200 °С, потом при 900 °С и дальше охлаждается до 100-150 °С подаваемым снизу воздухом.

Обжиг является основной технологической операцией в производстве извести. С температуры 850 °С начинается декарбонизация известняка. Практически обжиг ведется при температуре 1000-1200 °С. Реакция разложения идет по схеме:

СаСO 3 + 178,58 кДж → СаО + СO 2 .

На декарбонизацию одного моля СаСO 3 (100 г) затрачивается 178,58 кДж тепла.

При хранении и транспортировании негашеной комовой извести ее следует оберегать от увлажнения.

Молотая негашеная известь . Молотую негашеную известь получают измельчением комовой извести в шаровых мельницах до удельной поверхности 3500-5000 см 2 /г. Целесообразно введение активных минеральных добавок — гранулированных шлаков, золы — уноса теплоэлектростанций, пуццоланов и др.

При взаимодействии молотой извести с водой образуется гидроксид кальция по схеме:

СаО + Н 2 O = Са(ОН) 2 ,

в результате чего она превращается в камневидное тело. Этот процесс называется гидратным твердением.

Насыпная плотность молотой извести составляет 900-1200 кг/м 3 . По сравнению с гашеной она имеет меньшую водопотребность, выделяет большее количество тепла, что ускоряет высыхание стен при применении ее в штукатурных растворах. Схватывание строительных растворов составляет 30-60 мин. Ускоряют сроки схватывания введением добавки соляной кислоты, хлорида кальция и хлорида натрия. Для замедления сроков схватывания применяют добавки гипса, серной кислоты, ЛСТ.

Изделия из молотой извести имеют более высокую плотность и прочность, чем из негашеной. Через 28 суток их прочность составляет 1-5 МПа.

Существенный недостаток молотой извести — пыление и вредность. Ее следует хранить на складах с механизированной загрузкой и выгрузкой. Длительность хранения не должна превышать 5-10 суток. В бумажных битуминированных мешках срок хранения увеличивается до 15 суток.

Гидратная известь (пушонка) и известковое тесто . При обработке комовой извести водой происходит ее гашение, в результате чего она распадается в порошок. Этот процесс протекает по реакции:

СаО + Н 2 O → Са(ОН) 2 ,

с выделением 65,5 кДж теплоты на один моль. Для гашения в пушонку требуется теоретически 32,13, практически — 60-80% воды от массы негашеной извести.

Гашение извести производится в гидраторе. Он состоит из семи барабанов диаметром 800 мм с вращающимися на валу лопастями. Измельченная известь загружается в верхний барабан и смачивается водой. Затем подается к следующим барабанам, перемешиваясь при передвижении лопастями и гидратируясь в виде порошка.

Насыпная плотность гидратной извести составляет 400-500 кг/м 3 . Отправляют ее потребителю в мешках, контейнерах. При отсутствии централизованных поставок гидратной извести, возможно, ручное гашение комовой извести. Оно может выполняться методом опрыскивания или погружением в воду. По первому методу комовую известь насыпают слоями по 20 см на площадку, способную поглощать воду, и поливают водой из шланга с насадкой для разбрызгивания. И так до высоты 1,0-1,5 м. Сверху засыпают песком слоем 10 см. По второму методу куски негашеной извести помещают в проволочные корзины и погружают в воду, где выдерживают до прекращения выделения пузырьков воздуха. Затем известь разравнивают на площадке до высоты 1,0-1,5 м.

Гашение извести в тесто производится механизированным способом и может выполняться вручную. Вначале известь гасят в известковое молоко, а затем сгущают в известковое тесто. Наиболее совершенным является термомеханический гаситель, состоящий из двух цилиндров, вставленных друг в друга с зазором 12 мм. Внутренний цилиндр разделен на камеру гашения и камеру измельчения, заполненную шарами. Известь непрерывно загружается, перемешивается и измельчается во вращающемся барабане. Из пространства между цилиндрами нагретая вода забирается и подается во внутренний цилиндр. Затем известковое молоко сливается в отстойник и обезвоживается. При ручном гашении известь вначале гасится в известковое молоко в творильном ящике. Затем сливается через выпускное отверстие в творильную яму. Отверстие имеет две сетки: внутреннюю с ячейками до 50 мм и наружную — не более 2-3 мм. Они задерживают негашеные частицы крупных размеров. В творильной яме известь выдерживают не менее 10 суток. Лишняя вода отсасывается грунтом. На поверхности вызревшей извести появляются усадочные трещины. Хорошо выдержанное известковое тесто содержит 50% воды и имеет среднюю плотность 1400 кг/м 3 .

Затвердевание растворов и бетонных смесей, приготовленных на гашеной извести, протекает в результате воздействия углекислоты. Этот процесс называется карбонатным твердением. Вначале происходит кристаллизация гидроксида кальция и затем образование карбоната кальция по схеме:

Са(ОН) 2 + СO 2 + nН 2 O = СаСO 3 + (n + 1) Н 2 О.

Через месяц прочность растворов и бетонов составляет 0,5-1 МПа, через десятки и сотни лет — 5-7 МПа.

Применение воздушной извести . Воздушная известь является местным вяжущим. Применяют ее для изготовления штукатурных и , автоклавных изделий, красочных составов. Кроме того, ее используют для изготовления известково-пуццолановых и известково-шлаковых вяжущих.

Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их при температуре 900-1250°С до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно из оксида кальция и магния.

CaCO3 = CaO+CO2 MgCO3 = MgO+CO2

Содержание примесей глины, кварцевого песка и т. п. (Аl2О3, SiO2, Fe2O3) в карбонатных породах не должно превышать 6-8%. При большем количестве этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь. При температуре 1200 0С эти окислы взаимодействуют с оксидами кальция и магния и образуют 2СаОSiO2,СаО Аl2О3 и 2СаО Fe2O3, которые при гидратации с водой образуют нерастворимые соли.

Различают следующие виды воздушной извести:

1) Известь негашёная комовая;

2) Известь негашёная молотая;

3) Известь гидратная (пушонка);

4) Известковое тесто.

Известь негашёная комовая представляет собой продукт обжига в виде кусков различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным содержанием СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившиеся карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и кварцевого песка с оксидами кальция и магния.

Известь негашёная молотая — порошковидный продукт тонкого измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой извести.

Гидратная известь — это продукт в виде высокодисперсного сухого порошка, получаемый гашением комовой или молотой негашёной извести соответствующим количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим переход оксидов кальция и магния в их гидраты Влажность гидратной извести не должна быть более 5%. Гидратная известь состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)2 и небольшого количества примесей (как правило, карбоната кальция).

СаО+Н2О=Са(ОН)2

MgО+Н2О=Mg(ОН)2

Известковое тесто — продукт, получаемый гашением комовой или молотой негашёной извести водой в количестве, обеспечивающем переход оксидов кальция и магния в их гидраты Са(ОН)2 и Mg(ОН)2 и образование пластичной тестообразной массы издержанное тесто содержит обычно 50-55% гидроксидов кальция и магния и 50-45% механически адсорбционно-cвязанной воды:

В зависимости от содержания оксида магния различают слeдующие виды воздушной извести:

1) Кальциевую: MgO не более 5%;

2) Магнезиальную: MgO от 5 до 20%;

3) Доломитовую: MgO от 20 до 40%.

Качество воздушной извести оценивается по разным показателям, основным из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество извести.

По ГОСТ 9179-77 в зависимости от суммарного количества оксидов кальция и магния известь делят на три сорта. В негашёной кальциевой извести 1-го сорта активных оксицов кальция и магния должно быть не менее 90%, 2-го сорта не менее 80%, 3-го сорта не менее 70%. В магнезиальной и доломитовой извести количество свободных оксидов кальция и магния должно быть в 1-м сорте не менее 85%, во 2-м сорте не менее 75% и в 3-м сорте не менее 65%.

Известь для автоклавного твердения не должна содержать более 5% MgО. Одним из важнейших свойств воздушной строительной извести является Выход теста — это количество известкового теста (в л), получаемого при гидратации 1кг комовой или молотой негашёной извести. Если обжиг производится при температуре 9000С, то известь называется мягкообжиговая. Чем выше выход теста, тем оно пластичнее и тем больше его пескоёмкость, т. е. тем больше песка оно может принять при изготовлении удобообрабатываемых пластичных растворов. Высококачественные сорта извести при правильном гашении характеризуются выходом теста в 2,5-3,5л и больше. Такие извести называются Жирными. Известь с меньшим выходом теста считают тощей.

Кроме того, в соответствии с ГОСТ 9179-77 извести различают по скорости гашения:

1) Быстрогасящаяся — со скоростью гашения не более 8 мин.;

2) Среднегасяшаяся — со скоростью гашения не более 25мин.;

3)Медленногасящаяся — со скоростью гашения более 25 мин.

За скорость гашения принимается время от момента смешивания порошка извести с водой до момента достижения максимальной температуры в начале её снижения.

К молотой негашёной извести предъявляют требования не только по суммарному содержанию свободных оксидов кальция и магния, но и по тонкости измельчения.

Основным показателем гидратной извести (пушонки), а также известкового теста является содержание в них активных оксидов кальция и магния. По этому признаку эти виды извести делят на два сорта, минимально допустимое содержание активных СаО и MgO в высушенном продукте 1-го сорта — 67%; 2-го сорта — 60%.

В молотую негашёную известна также в гидратную известь допускается вводить тонко измельчённые добавки (доменные и топливные шлаки, золы, вулканические породы, кварцевые пески, трепел и т. п.) в таком количестве, чтобы содержание CaCО+MgO и кальциевой негашёной извести 1-го сорта было не менее 65%, а 2-го сорта-55%. При введении тех же добавок в гидратную известь активность должна быть не менее 50%(1сорт) и 40% (2сорт).

Исходными материалами для производства воздушной извести являются:

1)Мелкозернистый кристаллический известняк-мрамор, из-за высоких декоративных свойств почти не применяется для производства извести;

2) Плотные известняки, преимущественно составляют до 90% СаСОз и небольшого количества MgСOз, примесей глины, чернозема, гипса и др.

3)Известковый туф — это рыхлое ноздреватое вещество, которое применяется при производстве воздушной строительной извести. Также можно получить воздушную строительную известь из известняка — ракушечника;

4)Доломитизированный известняк, состоящий из: СаСОз+СаСОз-MgCОз

5)Чистые известняки имеют объёмн. вес:2400-2800кг/м, влажность 15-25%.

Свойства воздушной извести.

Истинная плотность негашёной извести колеблется в пределах 3,1-3,3г/см и зависит, главным образом, от температуры обжига, наличия примесей, зёрен недожога и пережога Истинная плотность гидроксида кальция зависит от степени её кристаллизации и равна для Са(ОН)2, кристаллизованной в форме гексагональных пластинок, 2,23 и аморфной 2,08г/см.

Средняя плотность комовой негашёной извести в куске зависит в большей мере от температуры обжига и возрастает с 1,6 (известь, обожжённая при t=800»C) до 2,9г/см3 (длительный обжиг при t= 13000C).

Насыпная плотность для извести других типов следующая:

Для Молотой негашёной В рыхлом состоянии — 900-1100кг/м?

В уплотнённом состоянии — 100-800кг/м^;

Для гидратной извести (пушонки) в рыхло насыпном состоянии — 400-500кг/м5;

В уплотнённом состоянии — 600-700кг/м3;

Для известкового теста — 1300-1400кг/м3.

Пластичность , обуславливающая способность вяжущего придавать растворам и бетонам удобообрабатываемость - важнейшее свойство извести. Пластичность извести связана с её высокой водоудерживающей способностью. Тонкодисперсные частички гидроксида кальция, адсорбционно удерживая на своей поверхности значительное количество воды, создают своеобразную маску для зёрен заполнителей в растворной или бетонной смеси, уменьшая трение между ними. Вследствие этого известковые растворы обладают высокой удобообрабатываемостью, легко и равномерно распределяются тонким слоем на поверхности кирпича или бетона, хорошо сцепляются с ними, отличаются водоудерживающей способностью даже при нанесении на кирпичные или другие пористые основания.

Чем активнее известь и полнее она гасится, тем больше выход известкового теста из 1кг комовой извести; чем выше дисперсность частичек извести, тем больше её пластичность.

Водопотребность и водоудерживающая способность строительной извести высоки и зависят от вида извести и дисперсности её частиц. Повышенной водопотребностью и водоудерживающей способностью обладает гашёная известь в виде порошка или теста, пониженной — молотая негашёная.

Сроки схватывания . Растворы из гашеной извести схватываются очень медленно. Процесс схватывания несколько ускоряется при сушке образцов. Растворы из молотой негашёной извести схватываются через 15-60 мин. После затворения. Скорость их схватывания зависит от скорости гидратации оксида кальция и условий твердения.

Объёмные изменения . При твердении растворов и бетонов, изготовленных на строительной воздушной извести, возможны объемные изменения, в основном трех видов:

1. Неравномерное изменение объёма, обусловленное замедленной гидратацией частичек пережога;

2. Усадка и набухание;

З. Температурные коэффициенты.

Неравномерное изменение объёмов весьма опасно для сохранности растворов и бетонов или изделий из них, так как пережжённые частицы СаО и MgО гидратируются с увеличением объёма в уже затвердевшем известковом камне. Возникающие при этом напряжения достигают критических значений и вызывают растрескивание изделий, деформацию кладки и т. п. ГОСТ 9179-77 ограничивает содержание в извести негасящихся зёрен, среди которых присутствуют и частицы пережога. При значительном содержании в извести негасящихся зерен её целесообразно перед употреблением тонко измельчить.

При испарении воды уплотняется известковый раствор, что даёт усадку. Чем выше содержание вяжущего и воды в растворах и бетонах, тем больше их усадка при высыхании во время твердения в воздушной среде. При длительном действии воды, растворы и бетоны из извести теряют прочность.

Температурные деформации в начальный период схватывания и твердения наиболее характерны для бетонов и растворов на молотой негашеной извести. При её взаимодействии с водой происходит интесивное тепловыделение, в результате которого в ряде случаев изделия разогреваются до 60-70 °С и более. Так как при этом условия для рассеивания теплоты на наружных поверхностях почти всегда лучше, чем внутри, то в изделии неизбежно возникают перепады температуры, а следовательно, и неравномерные температурные деформации. В результате более холодные поверхостнью слои изделия оказываются в растянутом состоянии, что сопровождается зачастую появлением трещин.

Интенсивность тепловыделения и температурных деформаций возрастает с увеличением тонкости помола извести, снижением водо-известкового отношения и наоборот, уменьшается при введении в смесь добавок, замедляющих скорость гидратации оксида кальция.

При твердении извести зимой желательно интенсивное тепловыделение. Высокая экзотермичность молотой негашёной извести предотвращает быстрое замерзание растворов и бетонов и ускоряет их высыхание.

Прочность растворов и бетонов на строительной воздушной извести прежде всего зависит от условий её твердения. Медленно твердеют при обычных температурах (10-20 °С) и через месяц приобретают небольшую прочность (0,5-1,5МПа) растворы на гашёной извести. Гидратное твердение растворов на молотой негашёной извести даёт возможность через 28 суток воздушного твердения достичь прочности при сжатии до 2-ЗМпа. При автоклавном твердении можно легко изготовлять плотные известково-песчаные бетоны с прочностью при сжатии до 30-40Мпа и более. Прочность растворов и бетонов на строительной извести возрастает также с увеличением её активности и уменьшением до некоторого предела водо-известкового отношения.

Долговечность известковых растворов и бетонов зависит от вида извести и условий её твердения.

Известковые растворы и бетоны — вполне воздухостойкие материалы. В воздушно-сухих условиях создаются наиболее благоприятные условия для их упрочнения вследствие карбонизации гидроксида кальция углекислотой воздуха Чем активнее в растворах и бетонах прошли процессы карбонизации извести, тем они водостойки и морозостойки (так же и для изделий автоклавного твердения). Изделия, отвердевшие в обычных температурных условиях теряют прочность во влажных условиях, особенно быстро при попеременном замораживании и оттаивании.

Область применения .

Из строительной воздушной извести изготавливают растворы, предназначенные для наземной кладки частей здания и штукатурок, работающих в воздушно-сухих условиях: бетоны низких марок для конструкций, эксплуатируемых в воздушно-сухих условиях, плотные ячеистые и силикатные (автоклавные) изделия, в том числе крупные блоки и панели, легкобетонные камни, теплоизоляционные и другие материалы автоклавного твердения, смешанные и гидравлические вяжущие (известково-шлаковые и известково-пуццолановые цементы), известковые красочно составы

За счет пониженной водопотребности и водоудерживающей способности из молотой негашенной извести делают растворы и бетоны с пониженым водосодержанием, более высокой плотностью, и следовательно прочностью.