Свойства воздушной извести

Теоретическая часть. Воздушная строительная известь, свойства, область применения

Воздушная строительная известь, свойства, область применения.

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.

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 0 С 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).

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 900 0 С, 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= 1300 0 C).

Насыпная плотность для извести других типов следующая:

Для молотой негашёной в рыхлом состоянии— 900-1100кг/м?

В уплотнённом состоянии — 1ЮО-ВООкг/м^,

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

в уплотнённом состоянии — 600-700кг/м 3 ,

Для известкового теста — 1300-14ООкг/м 3 .

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.

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.

Цель работы: Исследовать влияние вида и количества активной минеральной добавки на прочность характеристики вяжущих на основе извести.

Исходные данные: Известь молотая негашеная, трепел, шлак, гипс двуводный, вода водопроводная.

Методика испытаний:

1. Определение суммарного содержания активных.

СаО+MgO при содержании в извести MgO до 5%. От пробы извести отбирают 4-5 г и растирают в течение 5 мин в фарфоровой или агатовой ступке. Навесу растертой извести, взятую на аналитических весах и равную для негашеной извести 1г, а для гашеной — 1-1,2г помещают в коническую колбу емкостью 250 мл, наливают 150 мл дистиллированной воды, добавляют 15-20 стеклянных бус или оплавленных стеклянных палочек (длиной 5-7 мм), закрывают стеклянной воронкой или часовым стеклом и нагревают в течении 5 мин, не доводя до кипения. По остывании смывают стенки колбы и стеклянную воронку кипяченой дистиллированной водой, добавляют 2-3 капли 1%-ного спиртового раствора фенолфталеина и титруют при постоянном взбалтывании 1н раствором соляной кислоты до полного обесцвечивания содержимого.

Титрование считают законченным, если по истечении 5 мин. содержимое колбы станет бесцветным.

Титрование следует проводить медленно, добавляя кислоту по каплям.

Содержание CaO+MgO (X) в процентах по массе для комовой негашеной извести вычисляют по формуле:

Где: У — кол-во 1н раствора соляной кислоты, израсходованное на титрование, в мл

К — поправка к титру 1н раствора соляной кислоты

2,804 — количество оксида кальция, соответствующее 1 мл 1н раствора соляной кислоты, умноженное на 100

G- навеска извести, в г

Содержание CaO+MgO (XI) в процентах по массе для гидратной извести (пушонки) вычисляют по формуле:

Х1= У 2,804 K/G (100-W)

Где W- влажность гидратной извести (пушонки) в %

2.Определение тонкости помола порошкообразной извести.

Пробу порошкообразной извести в количестве 50г, предварительно высушенную при 105-110 0 С до постоянной массы, просеивают сквозь сито с сетками № 02 и № 008 по ГОСТ 3584-53. Просеивание считают законченным, если при дополнительном просеивании в течении 1 мин сквозь указанные сита проходит не более 0.1 г извести. Остаток на сите в граммах, умноженный на 2, соответствует содержанию в извести зерен данной крупности в процентах.

3.Определение времени гашения извести.

Берут сосуд Дьюара емкостью 0,5 л и помещают его в сосуд с размерами на 40-60 мм, превышающими размеры сосуда Дьюара.

Пространство между стенками и дном сосуда Дьюара и внешнего сосуда заполняют термоизоляционным материалом (асбестовой мелочью, минеральной ватой и т.п.)

Измельченную известь в количестве 10 г помешают в сосуд Дьюара, вливают в него 20 мл воды, имеющей температуру 20 0 С, и закрывают сосуд пробкой, в которой плотно установлен термометр со шкалой до 150 0 С и длиной нижней части 100-150 мм, наблюдая при этом, чтобы ртутный шарик термометра был погружен в реагирующую смесь которую затем взбалтывают и оставляют в покое. Через каждые 30 сек, начиная с момента добавления воды, отмечают температуру реагирующей смеси и до тех пор, пока она не начнет падать.

За время гашения принимают время от момента добавления воды в известь до начала снижения максимальной температуры