Широкое распространение карбонатных горных пород способствует развитию производства извести почти во всех экономических районах страны.
Сырьем для производства воздушной извести могут служить не только специально добываемые для этой цели карбонатные породы, но и отходы при добыче известняков для нужд металлургической, химической, строительной и других отраслей промышленности. Наконец, для этой цели в ряде случаев используются побочные продукты в виде дисперсного карбоната кальция или гидрата окиси кальция (карбонатные отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена и др.).
I.II Материал и требования к нему
До недавнего времени воздушную известь применяли в строительстве только в гашеном виде.
В 30-х годах И. В. Смирнов предложил применять известь в тонкоизмельченном нагашеном виде. Он, а затем и Б. В. Осин показали, что при определенных условиях возможно гидратное твердение негашеной извести, т. е. твердение при взаимодействии с водой с образованием гидрата окиси кальция подобно тому, как твердеет портландцемент или гипс при реакции их с водой с возникновением гидратных новообразований.
Тонкоизмельченная негашеная известь имеет ряд преимуществ при изготовлении растворов и бетонов перед гидратной известью в виде порошка или теста. В этом случае нет отходов и все компоненты тонкоизмельченной извести рационально используются во время твердения (в том числе силикаты, алюминаты, ферриты и карбонат кальция). Молотая негашеная известь характеризуется меньшей водопотребностью, чем гашеная известь. Удельная поверхность молотой негашеной извести обычно значительно меньше удельной поверхности гидратной извести. Поэтому требуемую удобоукладываемость растворной или бетонной смеси на молотой негашеной извести получают при пониженном количестве воды. Снижение же водопотребности растворных и бетонных смесей способствует увеличению их прочности при твердении. Кроме того, негашеная известь, гидратируясь в уже уложенных в дело растворах и бетонах, связывает большое количество воды, переходящей в твердую фазу. Как известно, окись кальция при переходе в гидрат связывает 32,13% воды от своей массы. Все это способствует получению растворов, бетонов и изделий на молотой негашеной извести повышенной плотности и прочности по сравнению с получаемыми на гашеной извести.
При гидратном твердении молотой негашеной извести выделяется значительное количество тепла. Поэтому изделия на такой извести при температурах ниже нуля твердеют более спокойно и имеют лучшие показатели прочности, так как окружающие условия способствуют быстрому отводу тепла и уменьшению термических напряжений.
Указанные преимущества молотой негашеной извести способствуют ее применению в производстве различных строительных материалов и изделий.
Благоприятные результаты при гидратном твердении молотой негашеной извести можно получить лишь при следующих условиях, обеспечивающих нормальный ход процессов ее твердения:
· применение извести тонкого помола;
· соблюдение определенного водоизвесткового отношения;
· отвод тепла или использование других приемов, не допускающих разогревания твердеющего раствора или бетона до температур, вызывающих интенсивное испарение воды (особенно при кипении);
· прекращение перемешивания растворной или бетонной смеси на определенном этапе гидратации извести.
При грубом помоле извести создаются условия для возникновения местных очагов перегрева материала, кипения воды и разрыхления структуры схватывающихся новообразований, что сопровождается появлением значительных растягивающих напряжений и деформаций, вызывающих снижение прочности, а иногда и разрушение твердеющего раствора или бетона. Поэтому негашеную известь следует измельчать до удельной поверхности 3500—5000 см2/г, причем остаток на сите № 02 должен быть близким к нулю, а на сите № 008 не превышать 4—6%.
Отрицательно влияет на гидратное твердение негашеной извести пережог. Замедленная гидратация крупных кристаллов окиси кальция (крупнее 10—20 мкм) в уже затвердевшем известковом камне вызывает дополнительные неком-пенсируемые напряжения. Поэтому количество пережога в молотой негашеной извести не должно превышать 3—5%. Гидратное твердение негашеной извести протекает нормально при содержании воды в растворной или бетонной смеси лишь в пределах 100—150% массы извести. Точнее количество воды устанавливают с учетом интенсивности отвода тепла и скорости гидратации извести в растворной или бетонной смеси. При малом содержании воды (60—80% массы извести) температура резко повышается и интенсивно образуется пар, который разрыхляет структуру, препятствуя схватыванию и твердению массы. При избытке воды (200—250%) частицы извести отделяются одна от другой водными пленками, адсорбирующимися на их поверхности, и образуется несхватывающаяся и очень медленно твердеющая пластическая масса.
При гидратации нормально обожженной извести практически в течение первого часа после затворения ее водой выделяется 1160 кДж на 1 кг окиси кальция. В результате изделие из раствора или бетона на молотой негашеной извести сильно разогревается, причем, если температура поднимается до 100° С, возникают те отрицательные явления, о которых говорилось раньше. Для предупреждения интенсивного разогревания смеси при гидратации извести используют различные приемы и, в частности, несколько увеличивают расход воды, охлаждают ее, частично гасят известь перед ее применением и т. п.
Одним из простых способов является замедление скорости гидратации, а следовательно, и интенсивности тепловыделения с помощью различных веществ (гипса, сульфата натрия, сульфитно-дрожжевой бражки и др.). ССБ, СДБ и им подобные поверхностно-активные вещества, вводимые в воду для гашения в количестве 0,2—1%, адсорбируются на кристаллических зародышах гидрата окиси кальция, препятствуя их росту и замедляя вследствие этого дальнейшее растворение в воде и гидратацию окиси кальция. Возможно, что поверхностно-активные вещества уменьшают скорость гашения также вследствие адсорбции их на частичках окиси кальция.
Замедление скорости гидратации при добавках 2—5% гипса от массы извести объясняют образованием пленок гидрата окиси и сульфата кальция на поверхности еще не прореагировавших частичек окиси кальция.
В тех случаях, когда известь наряду с очень активными частичками окиси кальция содержит медленно гасящиеся частички пережога, целесообразно в соответствии с рекомендациями Б. Н. Виноградова применять комбинированную добавку, состоящую из замедлителя и ускорителя гашения. Ускоритель в составе добавки действует преимущественно на пережженные частички, значительно ускоряя их гашение и обеспечивая их превращение в гидрат до твердения системы. Так влияет, например, смесь СДБ и хлористого кальция. Необходимое количество добавок нужно устанавливать опытом для каждой партии извести с учетом ее свойств.
Наконец, при гидратном твердении молотой негашеной извести необходимо на определенной ступени взаимодействия ее с водой прекращать механические воздействия на растворную или бетонную смесь.
Перемешивание, вибрация и т. п. в течение всего периода гидратации извести нарушают ее схватывание и твердение. Точным же регулированием продолжительности механических воздействий на растворные и бетонные смеси во время их перемешивания в мешалках или вибрации в формах можно добиться гидратации какой-то части окиси кальция. Она будет происходить в условиях свободных деформаций смеси с последующим гидратным твердением остальной части в спокойном состоянии без нарушения возникающих структурных связей между образующимися частичками гидрата окиси кальция.
На практике такой эффект дает двухступенчатое перемешивание растворных или бетонных смесей на молотой негашеной извести, заключающееся в следующем. Вначале смесь извести с заполнителями и водой, взятой в количестве 80—90% общего ее содержания, перемешивают 2—3 мин и затем выдерживают 0,5—1 ч. При этом гидратируется наиболее активная часть извести, что сопровождается интенсивными объемными деформациями. После такой выдержки, продолжительность которой в зависимости от извести уточняют опытным путем, вторично перемешивают смесь с остальной частью воды и укладывают ее в формы (при изготовлении изделий). В формах в спокойном состоянии и протекает твердение бетона, обусловливаемое гидратацией еще непрореагировавшей части окиси кальция. Возникающие при этом деформации уже не столь интенсивны и не разрушают изделия.
Строительную воздушную негашеную известь делят на три сорта: 1, 2 и 3-й. негашеная молотая известь должна соответствовать требованиям указанным в Таблица 3
| Показатели | Нормы для извести | |||||
| Кальциевой, сортов | Магнезиальной и доломитовой, сортов | |||||
| 1-го | 2-го | 3-го | 1-го | 2-го | 3-го | |
| Содержание активных СаО + MgO в пересчете на сухое вещество, %, не менее а) в негашеной извести без добавок б) в негашеной извести с добавкойСодержание активной MgO, %, не болееСодержание углекислоты СО2, %, не более | 90 64 5 3 | 80 52 5 5 | 70 –– 5 8 | 85 64 20(40*) 5 | 75 52 20(40*) 8 | 65 –– 20(40*) 11 |
*В скобках указано содержание MgO для доломитовой извести.
I.III Производство извести