Воздушные вяжущие вещества

Эти вяжущие вещества, будучи смешаны с водой, могут твердеть и длительно сохранять прочность только в воздушносухой атмосфере.

К воздушным вяжущим относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также жидкое стекло, которое, как исключение из общего числа вяжущих, не относится к порошкообразным материалам.

Воздушная известь

Воздушная известь — продукт умеренного обжига (не до спекания) кальциево-магниевых горных пород — мела, известняков, доломитов, содержащих не более 6 % глины.

Воздушная известь применяется для приготовления строительных растворов и бетонов. Она была известна как вяжущее вещество еще за несколько тысяч лет до нашей эры.

Технология получения воздушной извести состоит из следующих операций:

  • 1) добыча известняка в карьерах;
  • 2) подготовка известняка к обжигу (дробление и сортировка);
  • 3) обжиг известняка в шахтных печах.

Известняк и топливо загружаются в печь (рис. 4.1) сверху через загрузочное устройство. Воздух для горения подается под давлением с помощью вентилятора в нижнюю часть печи (зону охлаждения). В этой зоне обожженная известь охлаждается воздухом, который, нагреваясь, поступает в среднюю часть печи — зону обжига, где происходит горение топлива. Температура обжига составляет

1000... 1200 °С. При этом идет термическая диссоциация СаС03 по уравнению

СаСОд —> СаО -Ь С03у.

Рис. 4.1. Схема пересыпной шахтной печи:

1 — шахта; 2 — загрузочное устройство; 3 — зона подогрева; 4 — зона обжига; 5 — зона охлаждения; 6 — гребень для подачи воздуха; 7 — выгрузочное устройство

Горячие дымовые газы с помощью дымососов подаются в зону подогрева, где отдают тепло известняку и топливу, испаряя из них влагу и нагревая их. Образующийся углекислый газ С02 составляет примерно 45 % от массы известняка.

Образующиеся куски извести имеют пористую структуру. Такая известь называется комовой негашеной или известью- кипелкой и состоит, в основном, из оксида кальция (СаО).

Известь с высоким содержанием СаО, получаемая при обжиге чистых известняков, называется жирной, а известь, получаемая из известняков, в которых содержатся глинистые и другие примеси, — тощей.

Гашение воздушной извести. При добавлении воды к комовой извести происходит гидратация оксида кальция по реакции

Этот процесс гашения сопровождается выделением большого количества тепла (65,1 кДж). Различают гашение извести в пушонку и тесто.

Гашение извести в пушонку. Если известь гасить сравнительно небольшим количеством воды (50...70 % от массы извести), то образуется сухой, рыхлый порошок Са(ОН)2, называемый гидратной известью или пушонкой. Объем этого порошка почти в три раза превышает исходный объем комовой извести.

На скорость гашения извести влияет температура: с ее повышением процесс гашения ускоряется. Особенно быстро этот процесс протекает под воздействием пара при повышенном давлении.

Гашение извести в промышленных масштабах производят в специальных машинах — гидраторах (рис. 4.2).

Гашение извести в тесто. На строительстве комовую известь чаще всего гасят в тесто — с добавлением воды более 70 % от массы извести. На небольших стройках комовую известь гасят в ямах, в которых известковое тесто выдерживают не менее 14 суток. На крупных строительствах комовую известь гасят в высокопроизводительных гасильных машинах.

Гидратор для гашения извести

Рис. 4.2. Гидратор для гашения извести:

1 — привод; 2 — емкость для воды; 3 — лопастная мешалка

. Неорганические вяжущие вещества

Запрещается применять известковое тесто, в котором осталась непогасившаяся полностью известь (пережог), поскольку гашение будет происходить уже в кладке или штукатурке, что вызовет растрескивание затвердевшего известкового раствора.

Твердение известковых растворов. Известь используется в строительстве только в виде растворов (смеси с песком или с другими заполнителями). Это объясняется тем, что «чистое» известковое тесто при высыхании дает большую усадку и растрескивается.

Физический смысл высыхания и твердения раствора заключается в следующем. В известковом тесте содержится значительное количество воды, поэтому кристаллы Са(ОН)2 разделены водными пленками. Высыхание известковых растворов вызывает медленное сближение кристаллов Са(ОН)2 и их постепенное срастание в кристаллический сросток.

Процесс твердения раствора в объеме протекает длительное время. На поверхности же раствора и на небольшой глубине под действием углекислого газа воздуха протекает процесс карбонизации по реакции

Образующиеся при этом кристаллы СаС03 срастаются с кристаллами Са(ОН)2, что также упрочняет известковый раствор. Следовательно, для ускорения процесса карбонизации необходимо, чтобы растворы интенсивнее взаимодействовали с атмосферным воздухом.

Поскольку при карбонизации выделяется вода, каменную кладку и штукатурку на известковых растворах желательно подвергать принудительной сушке.

Для получения водостойкого раствора к извести добавляют активные гидравлические добавки: золы теплоэлектростанций, молотые шлак, пемзу и др. Эти добавки содержат аморфные глинозем А1203 и кремнезем Si02, которые в присутствии воды образуют с известью нерастворимые химические соединения типа гидросиликатов кальция или гидроалюминатов кальция:

Известь с активными минеральными добавками применяют в штукатурных растворах для подземной части сооружений и в растворах, твердеющих во влажных условиях.

Обычно строительную воздушную известь применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, бетонов низких марок, которые работают в сухих условиях, а также для получения силикатного кирпича, ячеистобетонных изделий автоклавного твердения, известковых красок, смешанных вяжущих и других материалов.

Виды и свойства воздушной извести. Воздушная известь в зависимости от содержания в ней оксидов кальция и магния делится:

  • ? на кальциевую (MgO не более 5 %);
  • ? магнезиальную (MgO от 5 до 20 %);
  • ? доломитовую (MgO от 20 до 40 %).

На строительство известь поставляют в следующих видах:

  • ? негашеная комовая (кипелка);
  • ? негашеная порошкообразная (молотая кипелка);
  • ? гашеная (гидратная) порошкообразная (пушонка).

Негашеная комовая известь — это полуфабрикат для получения молотой извести, гидратной (пушонки), известкового песка и молока.

Комовую известь перевозят навалом в закрытых вагонах и автомашинах. Ее хранят в сухих складах с деревянным полом, приподнятым над землей на 30...35 см. Попадание воды должно быть исключено: реакция с водой вызывает сильный саморазогрев (до 300 °С), что при контакте с легко воспламеняющимися материалами (опилки, стружки и др.) может вызвать пожар.

Негашеную молотую известь получают помолом комовой извести в шаровых мельницах. Иногда при помоле в известь вводят 10...20 % гидравлических добавок (зола, шлак).

Гашеная (гидратная) известь заводского изготовления поставляется в цементовозах, контейнерах, бумажных мешках и навалом (в закрытых вагонах). Хранят известь в сило- сах или бункерах. Влажность гидратной извести должна быть не более 5 %, насыпная плотность 400...450 кг/м3.

Известковое тесто представляет собой пасту плотностью 1300... 1400 кг/м3. Оно образуется при гашении комовой извести избыточным количеством воды; из 1 кг извести получается около 2...2,5 л известкового теста. После гашения тесто сливают через сетку в известехранилище, где выдерживают не менее двух недель. Содержание воды в известковом тесте не нормируется. Однако практика показывает, что в хорошо выдержанном тесте соотношение воды и извести равно 1.

Воздушная известь всех видов — сильная щелочь. Поэтому при работе должна быть предусмотрена защита открытых участков кожи, глаз и дыхательных органов от контакта с ней.

Важнейшими показателями качества воздушной извести являются:

  • ? активность — содержание активных, т.е. способных к гашению, оксидов СаО + MgO (в %);
  • ? содержание непогасившихся зерен (в %): при недожоге — неразложившегося СаС03, при пережоге — остеклованного СаО;
  • ? время гашения (в мин). В зависимости от него различают следующие виды извести: быстрогасящуюся — не более 8 мин; среднегасящуюся — не более 25 мин, медленногасящу- юся — не менее 25 мин.

В зависимости от перечисленных нормированных свойств негашеная и гидратная известь делится на сорта (по соответствующему ГОСТу).

Строительные растворы на воздушной извести вследствие высокой пористости характеризуются низкой прочностью. Например, на 28-е сутки твердения образцы (известковое тесто + песок) имеют предел прочности при сжатии 0,5...1 МПа. При использовании молотой негашеной извести образцы имеют более высокую прочность — до 5 МПа.

Применение воздушной извести. 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.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >