Вяжущие вещества Воздушная известь и изделия на ее

Вяжущие вещества Воздушная известь и изделия на ее основе. Лекция 5 1

Воздушная известь - продукт умеренного обжига (не до спекания) карбонатных горных пород с содержанием глинистых примесей не более 6%. Обжиг при Т = 900 -1200ºС Сырье - известняки, мраморы, мел - Са. СО 3 Примеси – магнезит (Μg. СО 3), кварцевый песок (Si. O 2), глины (К 2 О, Si. O 2, Al 2 О 3), железистые минералы (Fе 2 О 3) 2

Известняк

Воздушная известь Гидравлический модуль: m = Са. О% / (Si. O 2%+ Al 2 О 3% + Fе 2 О 3%) Тобж ≤ 1200°С m > 9 – воздушная известь; m = 1, 7 – 9 - гидравлическая известь; m < 1, 7 - романцемент. Тобж ≈1450°С m = 1, 9 – 2, 4 – гидравлические вяжущие (портландцемент). 3

Воздушная известь Реакция декарбонизации Μg. СО 3 → Μg. О + СО 2↑ (Т = 750 - 850°С); Са. СО 3 → Са. О + СО 2 ↑( Т = 900 -1200ºС) – основная реакция (100% = 56% + 44%). 4

Технология производства Схема установки для обжига извести в кипящем слое: 1 – подача сжатого воздуха; 2 – воздушная коробка с непровальной решеткой; 3 – горелки; 4 – загрузка известняка; 5 – отвод отходящих газов Шахтная печь для обжига извести: 1 – шахта; 2 – загрузочный механизм; 3 – на очистку; 6 – решетчатый свод; 7 – переплавная труба; 8 – выгрузка обожженной извести дымосос; 4 - гребень для подачи воздуха; 5 – разгрузочный механизм 5

Технология производства ü ü ü Температурные зоны: подогрева (Т=100 -300°С); декарбонизации Са. СО 3 → Са. О + СО 2↑ ( Т = 900 -1200ºС) – охлаждения (Т= 100 -150°С) Комовая воздушная известь - куски извести (Са. О). Они пористые, легкие, активно взаимодействуют с водой. Недожог - частицы исходного сырья - известняка, которые не взаимодействуют с водой. Пережог - частицы Са. О уплотненные, обожженные до остеклования. 6

Воздушная известь • • Гашение комовой извести - взаимодействие с водой кусков извести: разделение на тонкие частицы; образование гидрооксида кальция Са(ОН)2; выделение значительного количество тепла; увеличение в объеме в 2 -2, 5 раза. Реакция гидратации: Са. О + Н 2 О →Са(ОН)2+ Q Масса кипит, поэтому негашеная известь – известь-кипелка. Са(ОН)2 – гашеная воздушная известь: известь-пушонка – влажный порошок – гидратная известь; известковое тесто – паста (50% Са(ОН)2 +50% воды); известковое молоко – суспензия. 7

По содержанию Мg. О воздушная известь может быть: • • • кальциевая (Mg. O ≤ 5%); магнезиальная (Mg. O = 5 -20%); высокомагнезиальная (доломитовая) (Mg. O = 20 -40%). 8

Свойства воздушной извести 1. Скорость гашения извести, мин - время от начала затворения до момента достижения максимальной температуры при гашении извести. • • • По скорости гашения известь: быстрогасящаяся до 8 мин; среднегасящаяся – до 25 мин; медленногасящаяся - более 25 мин. 2. Температура гашения извести, °С - максимальная температура, развивающаяся при гашении извести. • • По температуре гашения известь : высокоэкзотермическая, Тгаш ≥ 70° С низкоэкзотермическая, Тгаш до 70° С. 9

Свойства воздушной извести 3. Содержание непогасившихся зерен Непогасившиеся зерна определяют по остатку на сите № 063: • недожог – известняк (Са. СО 3) не гасится; • пережог – образуется Са. О крупнокристаллическая, пережженная, гасится очень медленно в дальние сроки и уже в изделиях. Причины пережога: • высокая температура обжига; • обжиг мелких кусков. 4. Активность извести – содержание оксидов (Са. О%+Μg. О%), способных ü ü взаимодействовать с водой. По активности воздушную известь разделяют на сорта: Сорт извести 1. ( Активность не менее 90 %); Сорт извести 2. ( Активность не менее 80 %). 10

5. Сроки схватывания не определяют 6. Механические свойства для воздушной извести не определяют (они малы), их трудно фиксировать. 7. Известковое тесто – пластификатор для цементных растворов. 8. Известковое тесто при твердении имеет большую усадку.

Твердение гашеной извести • • Известь гашеная твердеет на воздухе : за счет высыхания раствора, сближения и срастания кристаллов Са (ОН)2 ; за счет карбонизации извести под действием СО 2 воздуха Са (ОН)2 +СО 2 = Са. СО 3 + Н 2 О. Ускорить твердение можно: сушкой; добавкой гипса, цемента или солей Na. Cl, Ca. Cl 2. Негашеная известь –теряет активность, гасится водяными парами воздуха. Хранят негашеную известь в закрытых мешках, ящиках, складах, бункерах. Известковое тесто хранят под слоем воды. 11

Воздушная известь Твердение молотой негашеной извести Молотую негашеную известь получают при тонком помоле комовой извести. Молотая негашеная известь быстро схватываются и твердеют в результате ее гидратационного твердения. (3 этапа по Байкову). При гашении извести в составе раствора выделяется много теплоты, поэтому такие растворы называют теплыми. Твердение карбонатной извести Карбонатную известь получают при совместном сухом помоле комовой негашеной извести и добавки карбонатной породы (Са. СО 3). Тонкомолотые частицы Са. СО 3 являются центрами кристаллизации соединений Са. СО 3 × Са(ОН)2 × m H 2 O. При этом наблюдается меньший разогрев извести. 12

Автоклавное твердение извести Воздушная известь (Са. О) в смеси с кварцевым песком (Si. O 2) представляют собой известково-кремнеземистое вяжущее вещество (смешанное вяжущее). Изделия на этом виде вяжущего называют силикатными. Воздушная известь в среде насыщенного водяного пара способна взаимодействовать с кварцевым песком Si. O 2 и образовывать низкоосновные гидросиликаты кальция. Са(ОН)2 + Si. O 2 +m. Н 2 О = Са. О∙Si. O 2∙n. H 2 O - однокальциевый гидросиликат. Эти соединения обеспечивают прочность, водостойкость и морозостойкость изделиям, изготовленным на известковокремнеземистом вяжущем. 13

Изделия на основе извести Силикатный кирпич изготовляют из смеси воздушной извести (6 -8%), кварцевого песка (92 -94%) и воды (7 -9%). • Известь – быстрогасящаяйся, активность не менее 70%, содержание Mg. O < 5%; Песок - содержание Si. O 2 > 70%; Готовая смесь - влажность W= 8 -12%; • • Формование – полусухое прессование под Руд= 15 -20 МПа; Твердение - автоклав при Руд= 0, 8 -1, 2 МПа, Т=175 -200°. 14

Силикатный кирпич

Производство силикатного кирпича По способу гашения извести: • силосный; • барабанный. 15

Барабанный способ 1 - барабанный грохот для сортировки песка; 2 - гасильный барабан; З - склад извести; 4 - дробилка; 5 - мельница; 6 - сепаратор; 7 - бункер молотой извести; 8 - весы; 9 -шнек; 10 - перемешивание и измельчение массы на бегунах; 11 прессование кирпича; 12 - твердение кирпича в автоклаве

• • • Производство силикатного кирпича Комовую известь-кипелку: дробят в щековой дробилке; измельчают в шаровой мельнице; перемешивают с песком и увлажняют в шнеке. Полученную массу направляют: в силосы для гашения (1 способ); Силосы высотой 10 -14 м, (7 -12 часов); в гасильный барабан (2 способ). Вращающийся барабан перемешивает известь молотую и песок в сухом состоянии 3 -5 минут. Для увлажнения смеси подают пар под давлением 0, 3 -0, 5 МПа. Гашение в барабане происходит быстрее (40 мин), чем в силосах в 1015 раз. Погашенная масса подается в бегуны, где дополнительно увлажняется до W = 8 -12% и перемешивается. 16

Производство силикатного кирпича • • • Формование кирпича Карусельный пресс, Руд= 15 -20 МПа. Стол с формами вращается. Формы по высоте рассчитаны на прессование рыхлой массы. Прессование - снизу вверх; Отформованные кирпичи переносятся на вагонетки. Вагонетки направляются в автоклав для твердения кирпича. 17

Твердение силикатных изделий Автоклав: 1 -кронштейн, 2 -тележка, 3 -стойка, 4 -манометр, 5 предохранительный клапан, 6 -металлический цилиндр, 7 - штуцер с краном, 8 -крышка, 9 -лебедка, 10 -рельсовый мостик, 11 -паропровод, 12 -рельсы. 18

Прочность силикатных материалов • • • Синтез гидросиликатов кальция: Са(ОН)2 + Si. O 2 +m Н 2 О = Са. О ∙ Si. O 2 ∙ n. H 2 O Карбонизация: Са(ОН)2 + СО 2 → Са. СО 3 + H 2 O Свойства силикатного кирпича: Цвет светло-серый; (цветной – с пигментами); Размеры кирпича - 250× 120× 65 мм и модульный 250× 120× 88 мм; Средняя плотность кирпича 1800 - 1900 кг/м³; Прочность при сжатии (марка), кгс/см 2: 100, 125, 150, 200 и 250; Коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙°С)= 0, 70 -0, 75; Вm не более 16%; Морозостойкость не менее F 15. 19