2.2. Известь строительная воздушная

Общие сведения и классификация. Строительной воздушной известью называют вяжущее, получаемое обжигом карбонатных известняковых и известняково-магнезиальных горных пород, с содержанием глинистых примесей до 6–8%. При их большом количестве получается гидравлическая известь.

По внешнему виду воздушную известь подразделяют на негашеную комовую, негашеную молотую, гидратную (пушонку) и известковое тесто.

В молотую и гидратную известь допускается вводить тонкомолотые доменные и топливные шлаки, золы, трепел, вулканические породы и другие добавки.

По химическому составу в зависимости от содержания оксида кальция и оксида магния в составе извести она подразделяется на кальциевую, магнезиальную и доломитовую.

В кальциевой извести должно быть не более 5% МgО, в магнезиальной — от 5 до 20, в доломитовой — от 20 до 40%.

При содержании МgО более 5% известь приобретает слабые гидравлические свойства.

Известь, предназначенная для изготовления автоклавных силикатных изделий, в своем составе не должна содержать более 5% оксида магния. Высококачественные сорта маломагнезиальной извести имеют активность 93–97%.

Одним из показателей качества извести является выход известкового теста. Он зависит от содержания глинистых и песчаных примесей, а также тончайших фракций размером 0,02–0,5 мм гидроксидов кальция и магния. Высококачественная известь имеет выход теста 2,5–3,5 л на 1 кг. Она называется жирной, с меньшим выходом — тощей. Жирная известь характеризуется большой пескоемкостью, т.е. она может больше принять песка для получения удобоукладываемых смесей.

Негашеную известь без добавок подразделяют на три сорта, с добавками — на два, гидратная известь имеет два сорта. Сорт извести зависит от содержания в ней активных оксидов кальция и магния, СО, непогасившихся зерен, потерь при прокаливании, тонкости помола, скорости гашения. Требования к воздушной извести приведены в табл. 5.1. Прочность воздушной извести не нормируется.

Сырьевые материалы. Воздушную известь изготавливают из осадочных карбонатных известняково-магнезиальных горных пород: известняков и мела, доломитизированных известняков, доломитов. Кроме природного сырья для изготовления воздушной извести могут применяться отходы сахарного и содового производства, гидратная известь от производства ацетилена.

Негашеная (комовая) известь. Комовая известь является полупродуктом для получения других видов извести. Изготавливают ее обжигом сырья в шахтных, вращающихся и других печах. Применяют также печи для обжига в кипящем слое. Наиболее распространены шахтные печи, работающие по пересыпному способу с суточной производительностью 50, 100, 200 т и более. Они состоят из стального кожуха, футерованного изнутри огнеупорной кладкой.

Печь загружают чередующимися слоями известняка и угля. Процесс загрузки и выгрузки обожженного материала идет непрерывно. Обжигаемый известняк опускается вниз по шахте. Он вначале подогревается при температуре до 850 ^oС, затем обжигается при температуре от 850 до 1200 ^oС, потом при 900 ^oС и дальше охлаждается до 100–150 ^oС подаваемым снизу воздухом.

Таблица 1 Технические требования к воздушной негашеной и гидратной извести

Показатель	Известь негашеная						Известь гидратная
	кальциевая			магнезиальная и доломитовая
	Сорт						Сорт
	1	2	3	1	2	3	1	2
Активные CaO+MgO, %, не менее:
без добавок	90	80	70	85	75	65	67	60
с добавками	65	55	-	60	50	-	50	40
Активная MgO, %, не более	5	5	5	20(40)	20(40)	20(40)	-	-
СО, %, не более:
без добавок	3	5	7	5	8	11	3	5
с добавками	4	6	-	6	9	-	2	4
Непогасившиеся зерна, %	7	11	14	10	15	20	-	-
Потери при прокаливании, % не более	5	7	10	7	10	13	-	-
Степень дисперсности - остаток частиц, %, на ситах с сеткой:
№02, не более	1,5	1,5	1.5	1,5	1.5	1,5	1.5	1,5
№ 008, не более	15	15	15	15	15	15	15	15
Скорость гашения, мин:
быстрогасящаяся, до	8	8	8	8	8	8	8	8
среднегасящаяся, не более	25	25	25	25	25	25	25	25
медленногасящаяся, более	25	25	25	25	25	25	25	25
Содержание гидратной воды. % не более	2	2	2	2	2	2
Влажность, %, не более							5	5

*В скобках указано содержание МgО для доломитовой извести.

Обжиг является основной технологической операцией в производстве извести. С температуры 850 ^oС начинается декарбонизация известняка. Практически обжиг ведется при температуре 1000–1200 ^oС. Реакция разложения идет по схеме:

СаСО₃ + 178,58 кДж → СаО + СО₂.

На декарбонизацию одного моля СаСО₃ (100 г) затрачивается 178,58 кДж тепла.

При хранении и транспортировании негашеной комовой извести ее следует оберегать от увлажнения.

Молотая негашеная известь. Молотую негашеную известь получают измельчением комовой извести в шаровых мельницах до удельной поверхности 3500–5000 см²/г. Целесообразно введение активных минеральных добавок — гранулированных шлаков, золы — уноса теплоэлектростанций, пуццоланов и др.

При взаимодействии молотой извести с водой образуется гидроксид кальция по схеме: СаО + H₂O = Са(ОН)₂,в результате чего она превращается в камневидное тело. Этот процесс называется гидратным твердением.

Насыпная плотность молотой извести составляет 900–1200 кг/м³. По сравнению с гашеной она имеет меньшую водопотребность, выделяет большее количество тепла, что ускоряет высыхание стен при применении ее в штукатурных растворах. Схватывание строительных растворов составляет 30–60 мин. Ускоряют сроки схватывания введением добавки соляной кислоты, хлорида кальция и хлорида натрия. Для замедления сроков схватывания применяют добавки гипса, серной кислоты, ЛСТ.

Изделия из молотой извести имеют более высокую плотность и прочность, чем из негашеной. Через 28 суток их прочность составляет 1–5 МПа.

Существенный недостаток молотой извести — пыление и вредность. Ее следует хранить на складах с механизированной загрузкой и выгрузкой. Длительность хранения не должна превышать 5–10 суток. В бумажных битуминированных мешках срок хранения увеличивается до 15 суток.

Гидратная известь (пушонка) и известковое тесто. При обработке комовой извести водой происходит ее гашение, в результате чего она распадается в порошок. Этот процесс протекает по реакции: СаО + Н₂О → Са(ОН)₂,с выделением 65,5 кДж теплоты на один моль. Для гашения в пушонку требуется теоретически 32,13, практически — 60–80% воды от массы негашеной извести.

Гашение извести производится в гидраторе. Он состоит из семи барабанов диаметром 800 мм с вращающимися на валу лопастями. Измельченная известь загружается в верхний барабан и смачивается водой. Затем подается к следующим барабанам, перемешиваясь при передвижении лопастями и гидратируясь в виде порошка.

Насыпная плотность гидратной извести составляет 400–500 кг/м³. Отправляют ее потребителю в мешках, цементовозах, контейнерах. При отсутствии централизованных поставок гидратной извести возможно ручное гашение комовой извести. Оно может выполняться методом опрыскивания или погружением в воду. По первому методу комовую известь насыпают слоями по 20 см на площадку, способную поглощать воду, и поливают водой из шланга с насадкой для разбрызгивания. И так до высоты 1,0–1,5 м. Сверху засыпают песком слоем 10 см. По второму методу куски негашеной извести помещают в проволочные корзины и погружают в воду, где выдерживают до прекращения выделения пузырьков воздуха. Затем известь разравнивают на площадке до высоты 1,0–1,5 м.

Гашение извести в тесто производится механизированным способом и может выполняться вручную. Вначале известь гасят в известковое молоко, а затем сгущают в известковое тесто. Наиболее совершенным является термомеханический гаситель, состоящий из двух цилиндров, вставленных друг в друга с зазором 12 мм. Внутренний цилиндр разделен на камеру гашения и камеру измельчения, заполненную шарами. Известь непрерывно загружается, перемешивается и измельчается во вращающемся барабане. Из пространства между цилиндрами нагретая вода забирается и подается во внутренний цилиндр. Затем известковое молоко сливается в отстойник и обезвоживается. При ручном гашении известь вначале гасится в известковое молоко в творильном ящике. Затем сливается через выпускное отверстие в творильную яму. Отверстие имеет две сетки: внутреннюю с ячейками до 50 мм и наружную — не более 2–3 мм. Они задерживают негашеные частицы крупных размеров. В творильной яме известь выдерживают не менее 10 суток. Лишняя вода отсасывается грунтом. На поверхности вызревшей извести появляются усадочные трещины. Хорошо выдержанное известковое тесто содержит 50% воды и имеет среднюю плотность 1400 кг/м³.

Затвердевание растворов и бетонных смесей, приготовленных на гашеной извести, протекает в результате воздействия углекислоты. Этот процесс называется карбонатным твердением. Вначале происходит кристаллизация гидроксида кальция и затем образование карбоната кальция по схеме:

Са(ОН)₂ + СО₂ + nН₂О = СаСО₃ + (n + 1) Н₂O.

Через месяц прочность растворов и бетонов составляет 0,5–1 МПа, через десятки и сотни лет — 5–7 МПа.

Применение воздушной извести. Воздушная известь является местным вяжущим. Применяют ее для изготовления штукатурных и кладочных растворов, автоклавных изделий, красочных составов. Кроме того, ее используют для изготовления известково-пуццолановых и известково-шлаковых вяжущих.