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.
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.
Немає коментарів:
Дописати коментар