Воздушная известь (сырье, получение, разновидности, характеристики и применение).

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, называемый 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 СаС03, в небольшом количестве содержатся карбонат магния MgCCb и некоторые примеси. Сырье обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 900... 1200 °С: СаСОз - СаО + C02t; MgC03 - MgO + C02t. Неравномерность обжига может привести к образованию в извести недожога или пережога. Недожог (неразложившийся СаС03), 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 + Н20 = Са(ОН)2 + 1160 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 MgO не более 5 %), магнезиальная (MgO - 5...20 %) и доломитовая (MgO-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 № 02 и № 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/м3. Остатки на ситах № 063 и № 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..Л400 кг/м3 -образуется при гашении комовой извести избыточным количеством воды. Нормально гашеная известь, которая увеличилась в объеме не менее чем в три раза, называется жирнощ 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 + С02 - СаСОз + Н20. 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 Si02 и глинозем А1203, которые способны в присутствии воды образовывать с известью нерастворимые гидросиликаты и гидроалюминаты: Са(ОН)2 + Si02 + Н20 -> яСаО • Si02 • rnH20. Твердение сопровождается значительным уменьшением объема известкового теста - усадкой, поэтому известь применяют в смеси с заполнителем – песком. 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.

49. Гашение воздушной извести, продукты гашения (формулы, характеристики).

Гашение воздушной извести заключается в гидратации оксида кальция при действии воды СаО + Н₂О = Са(ОН)₂ + 65,5 кДж. 1 г-моль СаО выделяет 65,5 кДж теплоты, а 1 кг извести-кипелки - 1160 кДж. Гашение сопровождается разогревом массы вследствие выделения значительного количества теплоты. Стехиометрически для полного гашения СаО требуется 32,1% воды (по массе), практически в зависимости от способа гашения берут воды в 2-3 раза больше, так как часть воды теряется в виде пара. Известь гасят на специализированных растворных заводах в известегасильных машинах. Механизированное гашение ускоряет процесс, повышает качество известкового теста. На небольших стройках известь сначала гасят в творилах и известковое тесто через сетку сливают в известегасильную яму, в которой завершается гашение. Известковое тесто выдерживают в известегасильной яме не менее двух недель. Нельзя применять известковое тесто, в котором осталась непогасившаяся известь, так как ее гашение в штукатурке и кладке вызовет растрескивание затвердевшего известкового раствора. В зависимости от количества воды, добавляемой к комовой извести, можно получить известковое тесто или гидратную известь (пушонку) в виде порошка. Гашение извести в пушонку осуществляют в гидраторах непрерывного действия, в которых выделяющаяся теплота и водяные пары используются для превращения комовой извести в тончайший рыхлый порошок насыпной плотностью 400-450 кг/м³. При гашении в пушонку известь увеличивается в объеме в 2-3,5 раза; в большей степени «распушивается» высокоактивная известь с высоким содержанием СаО. В процессе гашения куски негашеной извести самопроизвольно диспергируются, распадаясь на топкие частицы. Са(ОН)₂ размером в несколько микронов (тоньше, чем у цемента). Воздушная известь отличается от других вяжущих веществ тем, что превращается в тонкий порошок при помоле, а также путем гашения водой. Громадная удельная поверхность частиц Са(ОН)₂ обусловливает большую водоудерживающую способность и пластичность известкового теста. После отстаивания известковое тесто содержит около 50% твердых частиц Са(ОН)₂ и 50% воды. Каждая частица окружена тонким слоем адсорбированной воды, играющей роль своеобразной гидродинамической смазки. Высокая пластичность известкового теста в смеси с песком - это свойство, которое так пенится при изготовлении строительных растворов. Чем выше содержание основных оксидов (CaO+MgO) в извести, тем пластичнее известковое тесто и тем выше ее сорт. Содержание непогасившихся частиц, к которым относятся частицы недожога и пережога, снижает качество извести. Недожогом называют оставшиеся зерна сырья-известняка, которые отощают известковое тесто, ухудшают его пластичность и пескоемкость. Пережог представляет собой остеклованный трудногасящийся оксид кальция, уплотненный при высокой температуре. Частицы пережога гидратируются очень медленно с увеличением своего объема, что может вызвать растрескивание штукатурки или известковых изделий

50. Свойства воздушной извести и методика их определения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ АКТИВНЫХ СаО + МgО В КАЛЬЦИЕВОЙ ИЗВЕСТИ. Методика испытаний. В соответствии с ГОСТ 22688, для определения содержания СаО + MgO в непогашенной извести используется метод титрова­ния, основанный на реакции нейтрализации гашеной извести соля­ной кислотой: СаО + 2HCl + Н2О = СаСЬ + 2Н2О. От пробы извести отбирают 4.5 г и растирают в фарфоровой ступке в мелкий порошок (до отсутствия крупинок). Навеску из­мельченной извести, равную 1 г, помещают в коническую колбу вместимостью 250 мл, наливают 150 мл дистиллированной воды, закрывают стеклянной воронкой и нагревают 5. 7 мин, не доводя до кипения. Раствор охлаждают, стенки колбы и воронку смывают дистиллированной водой, добавляют 2.3 капли 1 %-ного раствора фенолфталеина. Раствор в колбе приобретает малиновый цвет. В бюретку заливают однонормальный (1н) раствор соляной кислоты. Один литр 1 н раствора содержит 1 грамм-эквивалент растворенно­го вещества (HCl). Соляную кислоту добавляют (титруют) в колбу при постоянном взбалтывании раствора до его полного обесцвечивания. Титрование считается законченным, если по истечении 8 мин содержимое кол­бы останется бесцветным. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НЕПОГАСИВШИХСЯ ЗЕРЕН В ИЗВЕСТИ. В извести, кроме активных зерен СаО + MgO, могут оказаться негасящиеся частицы. Непогасившиеся зерна представляют собой: различные примеси пустой породы, присутствующие в исход­ном сырье (например, кварцевый песок, глина, оксиды железа); продукты горения твердого топлива (зола, топливо); куски неразложившегося в процессе обжига СаСО₃ (недож­женные зерна); оплавленные в процессе обжига зерна СаО (пережженная из­весть). Чем меньше таких частиц, тем выше сорт извести. Наиболее нежелательно в составе извести присутствие пере­жженных зерен, которое может привести к неравномерному изме­нению объема и растрескиванию готового изделия в связи с тем, что они будут медленно гидратироваться с увеличением в объеме в уже затвердевшем изделии (кладка или штукатурка в готовых строи­тельных объектах). Методика испытаний. Для определения содержания непогасившихся зерен в металли­ческий сосуд наливают 3. 3,5 л горячей воды и всыпают 1 кг извес­ти, непрерывно перемешивая смесь до окончания интенсивного вы­деления пара. Тесто выдерживают 2 часа, затем разбавляют холод­ной водой до консистенции известкового молока и промывают на сите № 063 слабой непрерывной струей воды, слегка растирая мел­кие кусочки стеклянной палочкой с резиновым наконечником. Ос­таток на сите высушивают до постоянной массы. Затем исследуют внешний вид непогасившихся зерен, их воз­можный минералогический состав. Для этого на зерна капают рас­твор соляной кислоты; вскипание отдельных кусочков свидетельст­вует о том, что эти зерна являются недожогом. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ИЗВЕСТКОВОГО ТЕСТА. Методика испытаний. Плотность известкового теста определяют с помощью стандарт­ного мерного металлического сосуда цилиндрической формы вме­стимостью 1 л. Перед определением плотности определяют массу сосуда, за­полняют его известковым тестом вровень с краями и снова опреде­ляют массу. Плотность известкового теста р₀ рассчитывают по формуле где mi - масса сосуда, кг; ш₂ - масса сосуда с известковым тестом, кг; V - вместимость сосуда, м³. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В ИЗВЕСТКОВОМ ТЕСТЕ. Методика испытаний. Для определения содержания воды в известковом тесте использу­ют предварительно высушенный бюкс, в который помещают около 10 г теста, взвешивают, сушат при температуре 105...110°С. Кон­трольные взвешивания производят через 2 часа сушки и охлаждения в эксикаторе с интервалом 30 мин до достижения постоянной массы. В сушильном шкафу должен быть бюкс с натронной известью для улавливания СО2 воздуха. Содержание воды в известковом тесте W вычисляют по формуле W = ^m ~ ^mi -100%, где m - масса известкового теста, г; m₁ - масса материала после высушивания, г. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВРЕМЕНИ ГАШЕНИЯ ИЗВЕСТИ. Методика испытаний. Реакция гашения извести СаО + Н₂О ^ Са(ОН)₂ сопровождается выделением тепла 1160 кДж на 1 кг реагирующей извести, которое повышает температуру гасящейся массы до определенного макси­мума. Следовательно, момент начала снижения температуры реаги­рующей смеси можно считать признаком прекращения реакции га­шения извести. Строительную негашеную известь по времени гашения разделя­ют на: быстрогасящуюся - не более 8 мин; среднегасящуюся - не более 25 мин; медленногасящуюся - более 25 мин. Для определения температуры и времени гашения извести может быть использован бытовой термос вместимостью 250.500 мл. При отсутствии термоса можно воспользоваться прибором простой кон­струкции. Стеклянную колбу емкостью 150 мл закрывают пробкой со вставленным термометром и помещают в фарфоровый стакан. Пространство между сосудами заполняют теплоизоляционным ма­териалом (пенопластом, асбестом и др.). Известь предварительно измельчают в фарфоровой ступке. Навеску m тонкоизмельченной извести помещают в термос или термосную колбу собранной установки, вливают 25 мл воды при температуре 20°С, засекают время, быстро перемешивают смесь, закрывают пробкой с плотно вставленным термометром и оставля­ют в покое. Ртутный шарик термометра должен быть погружен в реагирующую смесь. Отсчет температуры смеси ведут через каж­дую минуту до максимальной температуры и начала ее падения. За время гашения принимают время с момента добавления воды к извести до начала периода, когда рост температуры не превышает 0,25 °С в минуту. Одновременно можно провести испытания с различным количе­ством воды (например, 20 мл и 30 мл). Основные свойства извести строительной воздушной нормиру­ются ГОСТ 9179 «Известь строительная. Технические условия». После определения основных показателей качества строительной воздушной извести их сравнивают с требуемыми значениями по ГОСТ 9179 или со справочными данными (табл. 6.5). Затем определяют сорт извести в соответствии с требованиями ГОСТ 9179 и указывают области применения.