Строительные материалы и изделия

Строительная известь

• Строительную известь получают путем обжига (до удаления углекислоты) из кальциево-магниевых горных пород — мела, из­вестняка, доломитизироваиных и мергелистых известняков, доло­митов.

Для производства тонкодисперсной строительной извести га­сят водой или размалывают негашеную известь, вводя при этом минеральные добавки в виде гранулированных доменных шлаков, активные минеральные добавки или кварцевые пески. Строитель­ную известь применяют для приготовления строительных раство­ров и бетонов, вяжущих материалов и в производстве искусст­венных камней, блоков и строительных деталей.

В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно, сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе так и в воде. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида бывает кальциевая, магнезиальная и доломито­вая. Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидрат - ную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиаль­ной и доломитовой извести. Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Различают гид­равлическую известь комовую и порошкообразную. Порошкооб­разная известь бывает двух видов: молотая и гидратная (гашен­ная вода). Комовую известь выпускают без добавок и с добав­ками.

Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся — не более 8 мин, среднегасящуюся — не более 25 мин, медленногасящуюся — более 25 мин.

• Строительную воздушную известь получают из кальциево­магниевых карбонатных пород. Технологический процесс получе­ния извести состоит из добычи известняка в карьерах, его под­готовки (дробления и сортировки) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь.

Основным процессом при производстве извести является об­жиг, при котором известняк декарбонизуется и превращается в известь по реакции СаСОз СаО + С02. Диссоциация карбо­натных пород сопровождается поглощением теплоты (1 г-моль СаСОз требует для. разложения примерно 190 кДж). Реакция разложения углекислого кальция обратима и зависит от темпе­ратуры и парциального давления углекислого газа. Диссоциация углекислого кальция достигает заметной величины при темпера­туре свыше 600°С. Теоретически нормальной температурой дис­социации считают 900°С. В заводских условиях температура обжига известняка зависит от плотности известняка, наличия примесей, типа печи и ряда других факторов и составляет обыч­но 1100...1200°С.

При обжиге из известняка удаляется углекислый газ, состав­ляющий до 44% его массы, объем же продукта уменьшается примерно на 10%, поэтому куски комовой извести имеют порис­тую структуру. Обжиг известняка производят в различных пе­чах: шахтных, вращающихся, в «кипящем слое», во взвешенном состоянии и т. д. Наибольшее распространение получили эконо­мичные по расходу топлива шахтные пересыпные известеобжи­гательные печи, однако известь в них оказывается загрязненной золой топлива.

Шахтная печь (рис. 5.3) состоит из шахты, загрузочного и выгрузочного устройства, воздухоподводящей и газоотводящей аппаратуры. Известняк в шахтную печь загружают периодиче­ски или непрерывно сверху. Материал по мере выгрузки извести

опускается вниз, и навстречу обжигаемому материалу просачи­ваются горячие дымовые газы. По характеру процессов, проте­кающих в шахтной печи, различают зоны подогрева, обжига и охлаждения. В зоне подогрева в верхней части печи с темпера­турой печного пространства не выше 900°С известняк подсуши­вается, подогревается и в нем выгорают органические примеси.

В средней части печи — в зоне обжига, где температура дости­

гает 900...1200°С, — происходит разложение СаС03 и выделение углекислого газа. В нижней части печи — зоне охлаждения — известь охлаждается поступающим снизу воздухом с 900 до 50...Ю0°С.

Газовые печи позволяют полу­чить «чистую» известь, они проще в эксплуатации, процесс обжига в них можно механизировать и авто­матизировать.

Во вращающихся печах получа­ют известь высокого качества, но при этом расходуется много топ­лива.

Имеют применение высокопроиз­водительные агрегаты с обжигом в «кипящем слое». Обжиг в «кипящем

слое» (рис. 5.4) производят в реакторе, представляющем собой металлическую шахту, отфутерованную внутри и разделенную по высоте решетчатыми сводами на 3...5 зон. Передача материа­ла из зоны в зону производится через трубки, имеющие ограни­читель. Высота «кипящего слоя» определяется от обреза пере­ливной трубки до решетки. По периферии реактора имеются горелки для газа или мазута. Многозонность реактора позволяет получать известь высокого качества при небольшом расходе топ­лива. Полученный при обжиге карбонатных пород полупродукт носит название комовой извести-кипелки. В дальнейшем она поступает на помол или гашение.

• Молотая негашеная известь с добавками производится 1-го и 2-го сортов и гидратная (гашеная) без добавок и с добавками двух сортов: 1-го и 2-го. Воздушная известь должна удовлетво­рять требованиям табл. 5.4.

В соответствии с требованиями ГОСТ 9179—77 негашеную известь следует измельчать до тонкости, при которой остаток при просеивании пробы через сита № 02 и № 008 должен быть соот­ветственно не более 1,5 и 15%. Обычно заводы выпускают из­весть, характеризующуюся остатками на сите № 008 до 2...7%, что примерно соответствует удельной поверхности 3500... 5000 см2/г.

Молотую негашеную известь транспортируют в герметически закрытых металлических контейнерах или в бумажных битумини - зированных мешках. Хранить молотую известь до употребления можно не более 10...15 сут в сухих складах.

При работах с известью необходимо соблюдать требования п0 охране труда. Попадание частиц молотой извести в легкие, а также на слизистые оболочки, особенно глаз, опасно.

Молотую негашеную известь применяют без ее предваритель - ного гашения, что имеет ряд преимуществ: исключаются отходы в виде непогасившихся зерен, используется тепло, которое выде­ляется при гидратации извести, что ускоряет процессы твердения извести. Изделия из этой извести имеют и большую плотность, прочность и водостойкость.

Для ускорения твердения растворных и бетонных смесей на молотой негашеной извести в их состав вводят хлористый каль­ций, а для замедления твердения в начальный период (схваты­вания) добавляют гипс, серную кислоту и сульфитно-спиртовую барду. Добавка гипса и хлористого кальция, кроме того, повы­шает прочность растворов и бетонов, а добавки замедлителей твердения предупреждают образование трещин, что возможно при отсутствии определенных условий твердения.

Ф Гидратная известь. Известь воздушная отличается от других вяжущих веществ тем, что может превращаться в порошок не только при помоле, но и путем гашения — действие воды на кус­ки комовой извести с выделением значительного количества теп­ла по реакции

СаО + Н20 = Са (ОН)2 +65,5 кДж.

1 г-моль СаО выделяет 65,5 кДж тепла, 1 кг извести-кипел - ки — 1160 кДж.

Стехиометрически для гашения извести в пушонку необходи­мо 32% воды от массы СаО. Практически в зависимости от состава извести, степени ее обжига и способа гашения количе­ство воды берут в 2, а иногда и в 3 раза больше, так как в ре­зультате выделения тепла при гашении происходит парообразо­вание и часть воды удаляется с паром. На скорость гашения извести оказывают влияние температура и размеры кусков комо­вой извести. С повышением температуры ускоряется процесс га­шения. Особенно быстро процесс гашения протекает при гашении паром при повышенном давлении в закрытых барабанах.

В зависимости от скорости гашения различают строительную негашеную известь: быстрогасящуюся со скоростью гашения не более 8 мин; среднегасящуюся со скоростью гашения до 25 мин и медленногасящуюся со скоростью гашения не менее 25 мин.

Содержание активных СаО + MgO для гидратной извести должно быть не менее 70%, а влажность — не более 4%.

Гашение извести в пушонку производят в специальных ма­шинах — гидраторах. Для гашения из вести-кипелки в известко­вое тесто применяют известегаситель ЮЗ, в котором комовая известь одновременно размалывается, перемешивается с водой до образования известкового молока и сливается в сепаратор - отстойник. После отстаивания известкового молока образуется известковое тесто. Нельзя применять известковое тесто с боль­шим содержанием непогасившихся зерен извести, так как гаше-4 ние этих зерен может произойти в кладке, что приведет к рас-1 трескиванию затвердевшего известкового раствора. Измельчение! извести в гасителе ЮЗ способствует практически полному гаше-1 нию извести, тогда как в других машинах количество непога-| сившихся зерен (отходов) может достигать 30%.

Твердение извести может происходить только в воздушно­сухих условиях. Испарение воды (что имеет место при этом) вы­зывает слипание мельчайших частиц Са(ОН)2 в более крупные и их кристаллизацию. Кристаллы Са(ОН)2 срастаются друг с другом, образуя каркас, окружающий частицы песка. Наряду с этим происходит карбонизация гидрата оксида кальция за счет поглощения углекислоты воздуха по реакции

Са(0Н)2 + С02 + пН20 = СаС03 + (я + 1)Н20

Таким образом, твердение известковых растворов есть след­ствие их высыхания и образования кристаллического сростка Са(ОН)2, а также процесса образования углекислого кальция на поверхности изделия. Твердеет гашеная известь медленно, и прочность известковых растворов невысокая. Это объясняется тем, что кристаллизация гидрата оксида кальция происходит не интенсивно и кристаллы слабо связаны друг с другом. Кроме того, образовавшаяся на поверхности корка СаС03 препятствует прониканию воздуха внутрь известкового раствора и тормозит дальнейшее развитие процесса карбонизации. Гидрат оксида кальция кристаллизуется тем быстрее, чем интенсивнее испаря­ется вода, поэтому для твердения извести необходима положи­тельная температура.

Воздушную известь широко применяют для приготовления строительных растворов в производстве известково-пуццолано - вых вяжущих, для изготовления искусственных каменных мате­риалов — силикатного кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, а также в качестве покрасоч­ных составов.

Транспортируют комовую известь навалом, защищая от увлажнения и загрязнения, а молотую — в специальных бумаж­ных мешках или металлических закрытых контейнерах. Известко­вое тесто перевозят в специально для этого приспособленных кузовах самосвалов. Известь негашеная должна храниться в за­крытых складах, защищенных от попадания влаги. Гидратную известь можно хранить непродолжительное время в мешках и сухих складах. Молотую известь не следует хранить более 30 сут, так как она постепенно гасится влагой воздуха и теряет актив­ность.