Известь воздушная

Воздушная известь - вяжущее вещество, получаемое дроблением и обжигом карбонатных горных пород при температуре 1000-1200°С.

Сырьем для получения извести служат широко распространенные осадочные горные породы, содержащие не более 6-8% глинистых примесей: известняки; мел; доломиты, состоящие преимущественно из карбоната кальция (СаСО₃).

При смачивании водой она бурно реагируют с ней с выделением тепла, превращаясь в тонкий порошок, а при избытке воды в пластичное тесто, которое используют в качестве вяжущего.

При испарении воды тесто загустевает и переходит в камневидное состояние. Недостаток извести - медленное твердение: процесс набора прочности твердеющей известью растягивается на годы и десятилетия. В реальные сроки строительства прочность затвердевшей извести, как правило, не превышает 0,5-2 МПа.

Производство

Породу обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 1000-1200°С. В процессе обжига СаСО₃ и MgCO₃, содержащиеся в исходной породе, разлагаются на оксиды кальция СаО и магния MgO и углекислый газ:

СаСО₃ → СаО + СО₂ ↑

МаСО₃ → МаО + СО₂ ↑

Неравномерность обжига может привести к образованию в извести недожога и пережога:

• Недожог (не разложившийся СаСО₃), получающийся при слишком низкой температуре обжига, снижает качество извести, так как не гасится и не обладает вяжущими свойствами.
• Пережог образуется при слишком высокой температуре обжига в результате сплавления СаО с примесями кремнезема и глинозема. Зерна пережога медленно гасятся и могут вызвать растрескивание и разрушение уже затвердевшего материала.

После прокаливания куски, теряя с углекислым газом 44 % своей массы, становятся легкими и пористыми.

Гашение извести

Куски обожженной извести - комовая известь - обычно подвергают гашению водой:

Реакция негашеной извести с водой, сопровождающаяся сильным выделением теплоты и разогревом воды вплоть до кипения, называют гашением извести.

Формула химической реакции:

СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ + 1160 кДж/кг

Выделяющаяся при гашении теплота резко повышает температуру извести и воды, которая может даже закипеть (поэтому негашеную известь называют кипелкой). При гашении куски комовой извести увеличиваются в объеме и распадаются на мельчайшие (до 1 мкм) частицы.

Воздушная известь - единственное вяжущее, которое превращается в тонкий порошок не только размолом, но и путем гашения водой.

Виды воздушной извести

По содержанию оксидов кальция и магния воздушная известь бывает:

• кальциевая - MgO не более 5 %;
• магнезиальная - MgO > 5...20 %;
• доломитовая - MgO > 20...40 %.

В зависимости от количества взятой для гашения воды получают:

• гидратная известь - пушонка (35-40 % воды от массы извести, т. е. в количестве, необходимом для протекания реакции гидратации - процесса гашения);
• известковое тесто (воды в 3-4 раза больше, чем извести),
• известковое молоко (количество воды превышает теоретически необходимое в 8-10 раз).

По виду поставляемого на строительство продукта воздушную известь подразделяют на:

• негашеную комовую (кипелку);
• негашеную порошкообразную (молотую кипелку);
• гидратную (гашеную, или пушонку).

Негашеная комовая известь

Негашеная комовая известь представляет собой мелкопористые куски размером 5-10 см, получаемые обжигом известняка.

В зависимости от содержания, активных СаО + MgO и количества негасящихся зерен комовую известь разделяют на три сорта.

По скорости гашения комовая известь бывает:

Негашеная порошкообразная известь

Негашеную порошкообразную известь получают помолом комовой в шаровых мельницах в тонкий порошок. Часто в известь во время помола вводят активные добавки (гранулированные доменные шлаки, золы ТЭС и т. п.) в количестве 10-20 % от массы извести.

Порошкообразная известь, как и комовая, делится на три сорта.

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 минут схватывается.

Это объясняется тем, что вода затворения, образующая тесто, частично расходуется на гашение извести.

При использовании порошкообразной извести воды берут 100-150 % от массы извести в зависимости от качества извести и количества активных добавок в ней. Определяют количество воды опытным путем.

Гидратная известь (пушонка)

Гидратная известь, которую обычно называют "гашеная известь" или "пушонка" - тончайший белый порошок, полученный гашением извести в результате взаимодействия комовой или молотой извести с водой, обычно в заводских условиях, небольшим количеством воды (несколько выше теоретически необходимого). При гашении в пушонку известь увеличивается в объеме в 2-2,5 раза. Насыпная плотность пушонки - 400-450 кг/м³; влажность - не более 5 %.

Гидратная известь представляет собой сухой порошок,. Итог такого процесса - превращение оксидов кальция и магния в гидраты, более инертные химически и обладающие другими физическими свойствами.

Гидратная известь предназначена для использования:

• для отделки стен помещений;
• для обработки деревянных стропил и заборов от гниения;
• в производстве известковых удобрений;
• для умягчения воды;
• для приготовления строительных растворов;
• в производстве хлорной извести;
• в производстве силикатного бетона;
• в дублении кож;
• для получения органических кислот и нейтрализации кислот.

Способ гашения извести

Гашение извести производят в гидраторах. На небольших стройках известь предварительно гасят в творилах (гасильных ящиках).

Надо полностью погасить известь, иначе непогасившиеся частицы CaO приведут к их запоздалому гашению в строительном растворе и его растрескиванию. Поэтому гашение совмещается с мокрым помолом непогасившихся частиц, что увеличивает выход извести и улучшает ее качество.

В ящик загружают комовую известь не более чем на 1/3 его высоты (толщина слоя обычно около 100 мм), поскольку при гашении известь увеличивается в объеме в 2,5-3,5 раза. Потом окончательно выдерживают не менее двух недель в гасильных ямах.

Количество воды и пропорции

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 её качества получается 2-2,5 л известкового теста. Этот показатель называют "выход теста".

Содержание воды в известковом тесте не нормируется. Обычно в хорошо выдержанном тесте соотношение воды и извести около 1:1.

Колоссальная удельная поверхность частиц Са(ОН)₂ и их гидрофильность обусловливает большую водоудерживающую способность. Каждая частица окружена тонким слоем адсорбированной воды, играющей роль своеобразной смазки, что обеспечивает высокую пластичность известкового теста и смесей с использованием извести.

После отстаивания

После отстаивания известковое тесто содержит около 50% твердых частиц и 50% воды. Жидкое известковое тесто через сетку сливают в известкохранилище, где его выдерживают до тех пор, пока полностью не завершится процесс гашения (обычно не менее двух недель).

Известковое тесто с размером непогасившихся зерен менее 0,6 мм можно применять сразу. Крупные непогасившиеся зерна опасны тем, что среди них могут быть пережженные зерна (пережог).

Твердение

Известь твердеет на воздухе при одновременном протекании двух процессов: кристаллизации Ca(OH)₂ из насыщенного водного раствора и карбонизации CaCO₃. Процесс твердения извести можно ускорить сушкой.

Через 28 суток воздушного твердения образцы строительных известковых растворов достигают предела прочности при сжатии:

Кристаллизация Ca(OH)₂

Известковое тесто состоит из насыщенного водного раствора Са(ОН)₂ и мельчайших не растворившихся частиц извести. По мере испарения из него воды образуется пересыщенный раствор Са(ОН)₂, из которого выпадают кристаллы, увеличивающие содержание твердой фазы.

При этом происходит усадка твердеющей системы, которая в определенных условиях (например, при твердении известковой смеси на жестком основании - штукатурный слой) может вызвать растрескивание материала.

Поэтому известь всегда применяют с заполнителями (например, известково-песчаные растворы) или в смеси с другими вяжущими для придания материалу пластичности.

Известковое тесто, защищенное от высыхания, неограниченно долго сохраняет пластичность, т. е. у такой извести "отсутствует" процесс схватывания. Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние (известь - не водостойкий материал).

Карбонизация CaCO₃

Однако при длительном твердении (десятилетия) известь приобретает довольно высокую прочность и относительную водостойкость (например, в кладке старых зданий). Это объясняется тем, что: на воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый в воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. как бы обратно переходит в известняк

Са(ОН)₂ + СО₂ + nH₂O→ СаСО₃ + (n+1)Н₂О

Процесс этот очень длительный, и полной карбонизации извести практически не происходит.

Реакция с силикатами

Существует мнение, что при длительном контакте извести с кварцевым песком в присутствии влаги между этими компонентами происходит взаимодействие с образованием контактного слоя из гидросиликатов.

Это так же повышает прочность и водостойкость бетонов и кирпичной кладки на извести, имеющих возраст более 200-300 лет.

Применение

• Воздушную известь применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов как самостоятельное вяжущее, так и в смеси с цементом;
• При производстве силикатного кирпича и силикатобетонных изделий;
• Для получения смешанных вяжущих (известково-шлаковых, известково-зольных и др.) и для красок.

Транспортировка

Негашеную известь, особенно порошкообразную, при транспортировании и хранении предохраняют от увлажнения. Порошкообразная известь - кипелка гасится даже влагой, содержащейся в воздухе.

Комовую известь транспортируют навалом в закрытых вагонах и автомашинах, порошкообразную - в бумажных мешках, а так же в специальных автоцистернах. В таких же цистернах перевозят пушонку и известковое тесто.

Хранение

Хранят комовую известь в сараях с деревянным полом, поднятым над землей на 30 см. Недопустимо попадание на известь воды, так как это может вызвать ее разогрев и пожар.

На складах извести тушение пожара водой запрещается.

Максимальный срок хранения молотой извести в бумажных мешках 25 суток, в герметичной таре (металлические барабаны) - не ограничен.