Повітряна вапно - в’яжучі матеріали

повітряна вапно

Вапно відома людству не одне тисячоліття і весь цей час активно використовується ним в будівництві і багатьох інших галузях промисловості. Це пояснюється доступністю сировини, простотою технології та цінними властивостями вапна.

Сировиною для отримання вапна служать широко поширені осадові гірські породи: вапняки, крейда, доломіт, що складаються переважно з карбонату кальцію (СаС03). Якщо шматки таких порід прожарити на вогні (рис. 8.2), то карбонат кальцію перейде в оксид кальцію:
Сас03 -> СаО + С02 Т

Мал. 8.2. Отримання, гасіння і твердіння повітряної вапна

Після прожарювання шматки, втрачаючи з вуглекислим газом до 44% своєї маси, стають легкими і пористими. При змочуванні водою вони бурхливо реагують з нею, перетворюючись в тонкий порошок, а при надлишку води - в пластичне тісто. Цей процес, що супроводжується сильним виділенням теплоти і розігрівом води аж до кипіння, називають гасінням вапна. Утворюється при надлишку узятої води пластичне тісто використовують в якості в'яжучого. При випаровуванні води тісто загусає і переходить в камневидное стан (див. Рис. 8.2). Недолік вапна - повільне тверднення: процес набору міцності твердіє вапном розтягується на роки і десятиліття. У реальні терміни будівництва міцність затверділої вапна, як правило, не перевищує 0,5 ... 2 МПа.
Виробництво. Сировина - карбонатні породи (вапняки, крейда, доломіт), що містять не більше 6 ... 8% глинистих домішок, обпалюють в шахтних або обертових печах при температурі 1000 ... 1200 "С. У процесі випалу Сас03 і MgC03, що містяться у вихідній породі, розкладаються на оксиди кальцію СаО і магнію MgO і вуглекислий газ. Нерівномірність випалу може привести до утворення в вапна недожога і перепалу.

Недожог (неразложившихся Сас03), що залишається в вапна при дуже низькій температурі випалу, знижує якість вапна, тому що не гаситься і не володіє терпкими властивостями.

Перевитрата утворюється при дуже високій температурі випалу в Внаслідок сплаву СаО з домішками кремнезему і глинозему. Зерна пережога повільно гасяться і можуть викликати розтріскування і Руйнування вже затверділого матеріалу.

Шматки обпаленої вапна - комове вапно - зазвичай піддають гасіння водою:

СаО + Н20 - "Са (ОН) 2 + 1160 кДж / кг

Виділяється при гасінні теплота різко підвищує температуру вапна і води, яка може навіть закипіти (тому негашене вапно називають кіпелкой).

При гасінні шматки комовой вапна збільшуються в обсязі і розпадаються на дрібні (до 0,001 мм) частинки.

Залежно від кількості взятої для гасіння води отримують: гідрадну вапно - пушонку (50 ... 70% води від маси вапна, т. Е. В кількості, необхідній для протікання реакції гідратації - процесу гасіння); вапняне тісто (води в 3 ... 4 рази більше, ніж вапна); вапняне молоко (кількість води перевищує теоретично необхідне в 8 ... 10 разів).

Види повітряного вапна. За змістом оксидів кальцію і магнію повітряне вапно може бути: - кальцієва - MgO не більше 5%; - магнезіальних - MgO 5 ... 20%; - доломітове - MgO 20 ... 40%.

По виду поставляється на будівництво продукту повітряну вапно поділяють на негашене грудкове (кипелку), негашене порошкоподібну (мелену кипелку) і гашене гідрадну (або пушонку).

Негашене комове вапно являє собою дрібнопористі шматки розміром 5 ... 10 см, що отримуються випалюванням вапняку. Залежно від змісту активних СаО + MgO і кількості негасящіх-ся зерен комовую вапно поділяють на три сорти.

За швидкістю гасіння комове вапно буває:

Теплоти, що виділяється при гасінні 1 кг вапна (1160 кДж), досить, щоб нагріти до кипіння 3,5. 4 л води.

Негашене порошкоподібну вапно отримують помелом комовой в кульових млинах в тонкий порошок. Часто в вапно під час помелу вводять активні добавки (гранульовані доменні шлаки, золи ТЕС і т. П.) В кількості 10 ... 20% від маси вапна. Порошкоподібна вапно, як і комове, ділиться на три сорти.

При використанні порошкоподібної винищити води беруть 100 ... 150% від маси вапна в залежності від її якості та наявності активних добавок. Визначають кількість води дослідним шляхом.

Перевага порошкоподібної вапна перед комовой полягає в тому, що при замішуванні водою вона поводиться подібно гіпсовим в'язким: спочатку утворює пластичне тісто, а через 20 ... 40 хв схоплюється. Це пояснюється тим, що вода замішування, утворює тісто, частково витрачається на гасіння вапна. При цьому вапняне тісто густіє і втрачає пластичність. Завдяки меншій кількості вільної води матеріали на основі порошкоподібного вапна менш пористі і міцніші. Крім того, вапно при гасінні розігрівається, що полегшує роботу з нею в холодну пору.

Гидратная вапно (пушонка) - найтонший білий порошок, який отримують гасінням вапна, зазвичай в заводських умовах, невеликою кількістю води (трохи вище теоретично необхідного). При гасінні в пушонку вапно збільшується в об'ємі в 2 ... 2,5 рази. Насипна щільність вапна - 400 ... 450 кг / м; вологість - не більше 5%.

Гасіння вапна можна робити як на будівельному об'єкті, так і централізовано. В останньому випадку гасіння поєднується з мокрим помелом непогашених частинок, що збільшує вихід вапна і покращує її якість.

На будівництві вапно гасять в гасильну ящиках (творілах). В ящик завантажують комовую вапно не більше ніж на / 3 його висоти (товщина шару зазвичай близько 100 мм), оскільки при гасінні вапно збільшується в об'ємі в 2,5 ... 3,5 рази. Бистрогасящуюся вапно заливають відразу великою кількістю води, щоб не допустити перегріву і кипіння води; медленногасящуюся - невеликими порціями, стежачи за тим, щоб вапно не остудили. З 1 кг вапна в залежності від її якості виходить 2 ... 2,5 л вапняного тесту. Цей показник називають виходом тесту.

Повітряна вапно - єдине в'яжучий, яке перетворюється в тонкий порошок не тільки помелом, а й мимоволі шляхом гасіння водою.

Колосальна питома поверхня частинок Са (ОН) 2 і їх гід-рофільность обумовлює велику водоутримуючу здатність і пластичність вапняного тесту. Після відстоювання вапняне тісто містить близько 50% твердих частинок і 50% води. Кожна частинка оточена тонким шаром адсорбированной води, що грає роль своєрідного мастила, що забезпечує високу пластичність вапняного тесту і сумішей з використанням вапна.

Після закінчення гасіння рідке вапняне тісто через сітку зливають в ізвестехраніліще, де його витримують до тих пір, поки повністю не завершиться процес гасіння (зазвичай не менше двох тижнів). Вапняне тісто з розміром непогашених зерен менше 0,6 мм можна застосовувати відразу. Великі непогашених зерна небезпечні тим, що серед них можуть бути перепалене - перевитрата.

Твердіння. Вапняне тісто складається з насиченого водного розчину Са (ОН) 2 і найдрібніших нерастворившихся частинок вапна. У міру випаровування з нього води утворюється пересичений розчин Са (ОН) 2, з якого випадають кристали, що скріплюють окремі частинки в єдиний моноліт. При цьому відбувається усадка твердіє системи, яка в певних умовах (наприклад, при твердінні вапняної суміші на жорсткій основі - штукатурний шар) може викликати розтріскування матеріалу. Тому вапно завжди застосовують з наповнювачами (наприклад, вапняно-піщані розчини) або в суміші з іншими в'яжучими в ролі пластифікатора.

Вапняне тісто, захищене від висихання, необмежено довго зберігає пластичність, т. Е. У вапна відсутня процес схоплювання. Затверділе вапняне тісто при зволоженні знову переходить в пластичний стан (вапно - Неводостійка матеріал).

Однак при тривалому твердінні (десятиліття) вапно набуває досить високу міцність і відносну водостійкість (наприклад, в кладці старих будівель). Це пояснюється тим, що на повітрі вапно реагує з вуглекислим газом, утворюючи нерозчинний у воді і досить міцний карбонат кальцію, т. Е. Як би назад переходить в вапняк:

Са (ОН) 2 + С02 - "Сас03 + Н20

Процес цей дуже тривалий, і повної карбонізації вапна практично не відбувається, хоча поверхнева карбонізує протікає досить швидко.

Існує думка, що при тривалому контакті вапна з кварцовим піском в присутності вологи між цими компонентами відбувається взаємодія з утворенням контактного шару з гідросилікатів. Це також підвищує міцність і водостійкість бетонів і цегляної кладки на вапна, що мають вік понад 200 ... 300 років.

Застосування, транспортування, зберігання. Повітряну вапно застосовують для приготування кладок і штукатурних розчинів як самостійне в'яжучий, так і в суміші з цементом; при виробництві силікатної цегли і силікатобетонних виробів (див. п. 14.2); для отримання змішаних в'яжучих (вапняно-шлакових, вапняно-зольних і ін.) і для фарб.

Негашене вапно, особливо порошкоподібну, при транспортуванні і зберіганні оберігають від зволоження. Порошкоподібна вапно-кипелка гаситься навіть вологою, що міститься в повітрі. Термін зберігання меленої вапна в паперових мішках 25 діб, в герметичній тарі (металеві барабани) - не обмежений.

Комовую вапно транспортують навалом в закритих вагонах і автомашинах, порошкоподібну - в паперових мішках, а також в спеціальних автоцистернах. В таких же цистернах перевозять пушонку і вапняне тісто.

Зберігають комовую вапно в сараях з дерев'яною підлогою, піднятим над землею не менше ніж на 30 см. Неприпустимо попадання на вапно води, так як це може викликати її розігрів і пожежа. На складах вапна гасіння пожежі водою забороняється.

Техніка безпеки. Повітряна вапно всіх видів - досить сильний луг. Тому при роботі з нею необхідно вживати заходів, що запобігають контакт вапна з відкритими ділянками шкіри і особливо дихальних шляхів і очей. Особливо небезпечна негашене вапно. Концентрація вапняного пилу в повітрі не повинна перевищувати 2 мг / м3.

Мелене вапно необхідно захищати від попадання води, так як в цьому випадку через бурхливе виділення теплоти і скипання води можливий викид порошку вапна.

Під час вантажно-розвантажувальних робіт, а також під час гасіння вапна працівники повинні бути в гумовому взутті, захисному одязі, рукавицях, щільно прилягає головний убір, захисних окулярах і респіраторах.