Применение молотой извести-кипелки с соляной кислотой в качестве интенсификатора твердения тяжелых и ячеистых бетонов
Если вместо обычного песка использовать крупно размолотый клинкер - сырье, из которого делают цемент, окажется, что прочность получившегося бетона намного выше - в 3-5 раз. Это явление объясняется тем, что поверхность песка из клинкера активно взаимодействует с твердеющим цементом. Традиционное заблуждение, укоренившееся в умах многих поколений строителей, - негашеную известь нельзя применять в бетонах. Базировалось оно на вполне справедливом утверждении, что «при затворении водой и образованием из безводной окиси гидроокиси кальция происходит изменение объема вновь полученного продукта в 3,5 раза».
Качество цемента действительно сильно зависит от количества в нем свободной окиси кальция - попросту извести-кипелки. Еще в самом начале исследования цементов было установлено, что именно известь-кипелка, содержащаяся в цементе в несвязанном состоянии, является причиной неравномерности изменения объема цемента. Отсюда и сложилось убеждение, что поскольку даже незначительное количество свободной извести, оказавшейся внутри цемента и не связанной в силикаты, и алюминаты кальция во время обжига ухудшают качество цемента, то дополнительная добавка ее в цемент в большом количестве тем более недопустима.
Однако упускается тот факт, что негашеная известь, которая образовалась внутри цемента во время его обжига и не успела войти в состав клинкера, и известь, введенная в готовый цемент, впоследствии ведут себя по-разному. В первом случае известняк обжигается при температуре обжига клинкера (около 1450 °С), и не успевшая войти в его состав часть извести оказывается сильно пережженной. Такая известь характеризуется очень медленным гашением. Как правило, этот процесс длится несколько десятков суток в уже затвердевшем бетоне. Удельный вес извести-кипелки CaO - 3,1, а получившейся в результате взаимодействия с водой гидроокиси Ca(OH)2 - 2,1. Этот процесс в толще набирающей (или уже набравшей) прочность цементной матрицы вызывает приращение объема пор, что приводит к неравномерному изменению объема цемента и его растрескиванию.
При обжиге же извести-кипелки температура обжига обычно не превышает 1000 °С. Обожженная при такой сравнительно невысокой температуре известь при введении в цемент гасится в течение нескольких минут. Как правило, тонкомолотая известь способна прогаситься в составе бетона еще до начала его схватывания. В этом случае изменение ее объема вообще не вызывает каких - либо внутренних напряжений.
Вот почему добавка к цементу до 15 % тонкомолотой окиси кальция (изве - сти-кипелки) не вызывает вредных последствий. А содержание той же извести в существенно меньших количествах необратимо портит цемент.
Если одновременно с негашеной известью вводить в цемент соляную кислоту или хлористый кальций, то гашение извести будет протекать еще быстрее, что абсолютно исключает возможность ее вредного воздействия на цемент.
Все эти соображения сохраняют силу, если в цементный бетон прибавлена тонкомолотая высококальциевая известь. Крупные частицы, образующиеся при грубом помоле, а тем более комки извести-кипелки, могут вызвать неравномерное изменение объема цемента и даже растрескивание бетона.
0бычный же песок, представляющий собой окись кремния, в нормальных условиях практически не вступает с цементом в какое-либо химическое взаимодействие. И только при температуре 170-200 °С образуются гидросиликаты - основа прочности силикатных бетонов, в том числе и ячеистых газосиликатов. Но такую технологию возможно реализовать только при автоклавиро - вании изделий, что очень дорого, чрезвычайно хлопотно и реализуемо лишь в производственных условиях.
Еще в 1947 году советские ученые, заинтересовавшись темой обеспечения гидросиликатного твердения без ресурсоемкого автоклавирования, начали экспериментировать с заполнителями. Вместо песка попробовали использовать молотый доменный шлак. Эксперименты оказались весьма обнадеживающими. Бетон на «пробужденном» шлаке (так его стали называть) оказался в несколько раз прочнее традиционного - без особых хлопот удалось достичь марочность до М850. А все потому, что доменный шлак обладает активностью по отношению к цементу.
А нельзя ли обычные заполнители, тот же песок, например, сделать активными по отношению к цементу? Вот было бы здорово!
0казалось, что, обработав кварцевый песок соляной кислотой плотностью 1,19 в течение 30 минут, можно сделать его активным по отношению к извести. Иными словами, реализовать идею гидросиликатного твердения в обычных условиях и без всяких автоклавов.
На практике эта технология реализуется следующим образом. В смеситель загружается порция песка. Туда же приливается раствор соляной кислоты плотностью 1,19. Полчаса смесь перемешивается. Затем в тот же смеситель добавляется негашеная известь в количестве 15-20 % от предполагаемой массы цемента. Еще через некоторое время добавляется цемент. После непродолжительного перемешивания смесь готова.
Существенная модернизация этой схемы - замена песка (либо части песка) золой-уносом. Ее тонина очень привлекательна для пенобетонной технологии (смотри смотри раздел 3.2.2.7). Но реалии жизни не позволяют в полной мере воспользоваться всеми ее преимуществами. Дело в том, что в свежей золе-уносе много пережженной извести. Если ее сразу ввести в состав, через какое-то время эта известь начнет гасится в уже готовом изделии и разорвет его в пыль. Поэтому свежую золу использовать нельзя - ее обычно выдерживают в отвалах по нескольку лет при постоянном увлажнении. В результате она превращается в нетранспортабельную массу. В присутствии соляной кислоты даже в свежей золе-уносе известь очень быстро нейтрализуется, переходя в хлористый кальций.
