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:
- 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

Станьте первым!