Лекція 1.3. Будівельне вапно: повітряне та гідравлічне

Повітряним вапном називається в'яжуче, що отримують помірним випалюванням (не до спікання) карбонатних або карбонатно-магнезіальних порід і складається переважно з оксиду або гідроксиду кальцію.

Розрізняють наступні види повітряного вапна:

Завдяки великій водоутримувальній здатності будівельні розчини на основі вапна характеризуються високою пластичністю, легковкладальністю, що підвищує продуктивність праці і поліпшує якість оздоблювальних робіт.

Повітряне вапно відноситься до повітряних в'яжучих і без додавання спеціальних домішок здатне працювати (тверднути) лише в повітряному середовищі.

Так, з будівельного вапна виготовляють:

- розчини, призначені для наземного мурування стін, частин споруд та штукатурок, що експлуатуються в повітряно-сухих умовах; - бетони низьких марок; - змішані гідравлічні в'яжучі (вапняно-шлакові, та вапняно-пуцоланові цементи); - вапняні фарбувальні суміші; - щільні та пористі силікатні (автоклавні) вироби, в тому числі крупні блоки та панелі;* - камені з легкого бетону, теплоізоляційні та інші матеріали автоклавного тверднення *.

Більшість сучасних оздоблювальних матеріалів, які виготовляються на основі сухих будівельних сумішей, містять незначні домішки повітряного вапна, яке забезпечує отримання важливих властивостей для нанесення розчинових сумішей.

Різниця між гашеним і негашеним вапном полягає в тому, що після випалювання негашене вапно підлягає помелу, а гашене - утворюється після додавання води. Основні технологічні операції для отримання негашеного та гашеного вапна однакові:

- підготовка сировини; - випалювання.

Підготовка сировини заключається в подрібненні глиб добутої вапнякової породи до кусків однакового розміру, що забезпечує отримання однорідного вихідного продукту. При випалюванні кусків різного розміру отримується нерівномірно випалене вапно - дрібні куски виявляються частково випаленими або повністю перевипаленими, що являє велику небезпеку при застосуванні повітряного вапна, при цьому серцевина крупних кусків залишається невипаленою.

На сьогоднішній день випалювання вапняку відбувається:

- у шахтних печах;- на твердому паливі;- на рідкому паливі;- на газовому паливі;- обертових печах;- піч киплячого шару;

- піч для випалювання вапна в підвішеному стані.

Окрім того шахтні печі можуть працювати за пересипним способом, при якому завантаження печі відбувається з пересипанням шару сировини шаром твердого палива і з винесеними топками, коли спалювання палива відбувається в винесених топках, а до печі надходять продукти згорання.

Шахтні печі, що працюють по пересипному способу в готовій продукції містять значну кількість залишків незгорілого палива (вугілля) що обмежує область застосування такої продукції та знижують її якість.

При випалюванні вапняку відбувається ряд складних фізико-хімічних процесів, що визначають якість продукту і спрямовані на: 1. Найповніше розкладання (дисоціацію) СаСО3 та MgCO3.CaCO3 на СаО, MgO, та СО2.

2. Отримання високоякісного продукту з оптимальною мікроструктурою частинок та їх пор.

Реакція розкладання (декарбонізації) основного компонента вапняку протікає за схемою:

СаСО3 ! СаО + СО2

Протікання цієї реакції потребує значних затрат енергії, яка за теоретичними підрахунками становить 3190 кДж на 1 кг готового СаО і в умовах вакууму може протікати при 6000С. Практично в печах декарбонізація починається при температурі на поверхні кусків близько 8500С.

Випалювання вапняку при температурах вище 14000С, а також наявність деяких домішок у вапняках, особливо залізистих, сприяють швидкому росту кристалів оксиду кальцію та утворення „перепаленого вапна” вже при температурі 13000С.

Небезпека, яку містить в собі перепалене вапно, заключається в наступному:

- пізнє гашення у затверділому розчині; - термічне напруження затверділого розчину; - механічне напруження затверділого розчину; - руйнування виробу під дією перекислених факторів.

Особливу небезпеку представляє карбонат магнію, який на відміну від карбонату кальцію починає розкладатися вже при 4000С, а повна дисоціація відбувається при 600-6500С. Реакційна ж здатність утвореного при 1200-13000С оксиду магнію значно зменшується і утворений при цьому „периклаз” (MgO) практично в'яжучими властивостями не відзначається і лише при дуже тонкому подрібненні починає повільно взаємодіяти з водою, що в свою чергу загрожує нерівномірною зміною об'єму затверділого матеріалу.

Процес гашення представляє собою взаємодію негашеного вапна (комового або меленого) з водою:

СаО+Н2О=Са(ОН)2 + Q

При гашенні вапна виділяється значна кількість тепла, що становить близько 65 кДж на 1 моль або 1160 кДж на 1 кг оксиду кальцію. При цьому температура гашеного вапна може досягати значень, при яких можливе не лише кипіння води, але і займання деревини.

Отримують гідратне (гашене) вапно, як правило, на спеціалізованих підприємствах, хоча його можна виробляти й безпосередньо на будівельному майданчику.

Са(ОН)2 +СО2 +nН2О = СаСО3 +(n+1)Н2О.

Протікання цього процесу в першу чергу відбувається в поверхневих шарах, оскільки кількість СО2 в атмосфері становить лише 0,04 %, а по-друге, плівка СаСО3, що утворюється, має низьку проникність. Утворення СаСО3 зумовлює підвищення міцності і водостійкості виробів. Реакція між кварцовим заповнювачем та Са(ОН)2 за нормальних температур практично не відбувається. Однак, якщо замість піску як заповнювач використовувати активні мінеральні добавки (шлаки, мелену недовипалену цеглу тощо) поряд з утворенням карбонатів можлива поява також і гідросилікатів кальцію, що підвищують міцність розчинів. Помітна взаємодія вапна з піском можлива також і при введенні піску в м'якомеленому стані.

Поступове перетворення на тверде тіло розчинів на негашеному вапні внаслідок взаємодії СаО з водою, виникнення і кристалізація гідратних утворень називається гідратним твердненням. Вапняно-піщані вироби за умов автоклавної обробки тверднуть завдяки утворенню гідросилікатів кальцію. Таке тверднення називається гідросилікатним.

Процес тверднення протікає в автоклаві під тиском 0,9 - 1,6 МПа, що відповідає температурі 174,4 -2000С. Кінцевим продуктом такого виду гідратації є кристалізація низько основних гідросилікатів виду СаО.SiO.nH2O CSH(B).

Розчини та бетони на основі повітряного вапна - досить повітростійкі матеріали. В повітряно-сухих приміщеннях створюються найбільш сприятливі умови для їх роботи та набору міцності і навпаки, в вологих умовах, вапняні розчини та бетони, навіть і ті, що тверднули за сухих умов схильні до поступової втрати міцності та руйнування. Особливо небезпечним для таких матеріалів є змінне заморожування та відтавання.

Істина густина негашеного вапна коливається в межах 3,1-3,3 г/см3 і збільшується з підвищенням температури випалювання.

Істина густина гідратного вапна в аморфному стані - 2,08; у кристалічному - 2,23 г/см3.

Середня густина грудкового вапна в кусках залежить від температури випалювання і вмісту домішок і коливається від 1600 до 2600 кг/м3.

Середня густина меленого вапна в не ущільненому стані дорівнює 900-1100, в ущільненому 1100-1300, гідратного (гашеного) вапна - відповідно 400-500 і 600-700, вапняного тіста - 1300-1400 кг/м3.

Основні властивості будівельного повітряного вапна визначає стандарт, згідно якого повітряне вапно поділяється на кальцієве (містить до 5 % MgO), магнезіальне (5-20 % MgO) і доломітове (20-40 % MgO).

До негашеного порошкоподібного вапна, крім вимог щодо сумарного вмісту активних СаО+MgO, ставляться також вимоги до тонкості помелу. Залишок на ситі № 02 не повинен перевищувати 1,5 % а на ситі № 008 - 15 %.

Негашене вапно також поділяється і за швидкістю гашення:

- швидко гаситься - менше 8 хв;

- середня швидкість гашення - від 8 до 25 хв;

- повільно гаситься - понад 25 хв.

Вапняні розчини на гідратному вапні і вапняному тісті тужавіють і тверднуть дуже повільно. Через 28 діб їх міцність дорівнює 0,5 -1,0 МПа. Розчини на меленому вапні тужавіють протягом 15-60 хв і через 28 діб мають міцність 2,0-3,0 МПа.

Вологість гідратного вапна не повинна перевищувати 5 %. Такий вміст вологи не дозволяє застосовувати гашене вапно при виробництві СБС, для яких вміст вологи в гідратному вапні не повинен перевищувати 0,2 %. Лише за декілька останніх років в Україні було освоєно виробництво гашеного вапна з таким низьким вмістом фізично зв'язаної води. Чутливі до наповнювача продукти, такі як СБУ, жорстко регламентують вміст негашеного вапна у гідратному вапні, що використовується при виробництві СБС.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Лекція 1. 2. Гіпсові та ангідритові В'ЯЖУЧІ речовини	\|	Лекція 1.4. Портландцемент

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.062 сек.