Технология производства и потребительские свойства извести строительной

   Согласно  ОКПРБ известь строительная имеет следующий код:

секция  D – продукция перерабатывающей промышленности;

подсекция DI – прочие неметаллические минеральные изделия;

раздел 26 - прочие неметаллические минеральные изделия;

группа 26.5 – цемент, известь и гипс;

класс 26.52 – известь.  
 
 

3. Потребительские свойства извести строительной 

   Под истинной плотностью (кг/м³) понимают массу единицы объема абсолютного плотного материала, формула (3.1):

                                                            Q = m₁/V₁                                                 (3.1)

где m₁ – масса материала, кг; V₁ – объем материала в плотном состоянии, м³.

   Истинная  плотность  негашёной  извести  колеблется  в  пределах  3,1-3,3 г/см³  и зависит, главным образом, от  температуры обжига, наличия примесей, недожога  и пережога. Истинная  плотность  гидроксида  зависит  от  степени  её  кристаллизации  и  равна  для  Са(ОН)₂, кристаллизованной в форме гексагональных  пластинок, 2,23  и аморфной  2,08 г/см³.

   Под средней плотностью  (кг/м³) понимают массу единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии (с пустотами и порами), формула (3.2):

                                                        Ơ = m₁/V₁                                                     (3.2)

где m₁ – масса материала, кг; V₁ – объем материала, м³.

   Средняя  плотность  комовой  негашеной  извести  в  куске  в  большей  мере  зависит  от  температуры  обжига  и  возрастает  с  1,6  до  2,9 г/см³.

    Насыпная  плотность – отношение массы  зернистых и порошкообразных  материалов ко всему занимаемому  ими объему, включая и пространство между частицами.

   Насыпная  плотность  для  извести следующая: для  молотой  негашёной  в  рыхлонасыпном  состоянии – 900 – 1100, в уплотнённом – 1100 – 1300  кг/м³; для гидратной извести (пушонки)  в рыхлонасыпном состоянии 400-500, а в уплотнённом – 600-700  кг/м³; для известкового  теста – 1300-1400 кг/м³.

   Пластичность  - свойство материала изменять свою форму под нагрузкой без появления трещин (без нарушения сплошности) и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Пластичность, обуславливающая  способность  вяжущего  придавать  строительным  растворам  и  бетонам  удобообрабатываемость, - важнейшее  свойство  извести. Пластичность  извести  связана  с  её  высокой  водоудерживающей  способностью. Тонкодисперсные  частички  гидроксида  кальция, адсорбционно  удерживая  на  своей  поверхности  значительное  количество  воды, создают  своеобразную смазку  для  зёрен заполнителей  в растворной  или бетонной  смеси, уменьшая  трение  между ними. Вследствие  этого известковые растворы  обладают  высокой удобообрабатываемостью, легко и равномерно  распределяются  тонким  слоем на  поверхности кирпича или бетона, хорошо  сцепляются  с  ними, отличаются  водоудерживающей  способностью  даже  при  нанесении  на  кирпичные  и  другие  пористые  основания. 

   Чем  активнее  известь  и  полнее  она  гасится, чем  больше  выход  известкового  теста  из  1 кг  комовой  извести, чем  дисперснее  частички  извести, тем  больше  её  пластичность.

   Водопотребность  и  водоудерживающая  способность  строительной  извести  высоки  и  зависят  от  вида  извести  и  дисперсности  её  частиц. Расход  воды  300-350 л  и  более  на 1 м³  кладочного  известкового  раствора. Повышенной  водопотребностью  и водоудерживающей  способностью  обладает  гашёная известь в виде  порошка или теста, пониженной – молотая негашёная, поэтому из  негашёной молотой извести можно приготовлять  растворы  и  бетоны  с  пониженным  водосодержанием, более  высокой  плотностью  и, следовательно, прочностью. Удобообрабатываемость  же  растворимых  смесей  на  молотой  негашёной  извести  меньше, чем  на  гашёной.

   Скорость  схватывания. Растворы на  гашёной извести схватываются  очень медленно. Образцы размером  7,07 х 7,07 х 7,07 см  из  раствора  на  этом  виде  извести приходится  выдерживать в формах  в течение 5-7  суток до  приобретения  ими некоторой прочности, позволяющей их расформовывать. Схватывание несколько ускоряется  при сушке образцов. Растворы  на  молотой негашёной извести схватываются  через 15-60  минут после затворения. Скорость  их  схватывания зависит от  скорости  гидратации  оксида  кальция и условий  твердения.

   Объёмные  изменения. При  твердении  растворов  и  бетонов, изготовленных  на  строительной  воздушной  извести, возможны  объёмные  изменения  в  основном  трёх  видов: неравномерное  изменение  объёма, обусловленное  замедленной  гидратацией  частичек  пережога, усадка  и  набухание, температурные  деформации.

   Неравномерные  изменения  объёма  весьма  опасны  для  сохранности  растворов, бетонов  или  изделий  из  них, так  как  пережжённые  частицы  СаО  и  MgO  гидратируются с увеличением  объёма  в  уже  затвердевшем  известковом  камне. Возникающие  при  этом  напряжения  достигают  критических  значений  и  вызывают  растрескивание  изделий, деформацию кладки  и  т. п. При  значительном  содержании  в  извести  не гасящихся  зёрен её  целесообразно перед употреблением тонко измельчать, а при гашении применять наиболее  совершенные способы и аппараты  или гасить  известь в барабанах под давлением пара.

   При  твердении  на  воздухе  известковые  растворы  и  бетоны, особенно  изготовленные  на  гашёной  извести, дают  значительную  усадку. Это  объясняется  тем, что  при  испарении  воды  уплотняется  известковый  раствор: в  нём  образуются  сетка  пор  и  тончайшие  капилляры, частично  заполненные  водой, в  которых  возникают силы  капиллярного  давления, стягивающее частички  вяжущего  вещества  и заполнителей. Чем выше  содержание  вяжущего  и воды  в растворах и бетонах, тем больше  их  усадка  при высыхании во  время твердения в воздушной среде. При  длительном  действии  воды  растворы  и  бетоны  на  извести  теряют  прочность.

   Деформация  – изменение размеров и формы  материалов под нагрузкой. Температурные  деформации  в  начальный  период  схватывания  и  твердения  наиболее  характерны  для  бетонов  и  растворов  на  молотой  негашёной  извести. При  её  взаимодействии  с  водой  происходит  интенсивное  тепловыделение, в  результате  которого  в  ряде  случаев  изделия  разогреваются  до  60-70^оС  и  более. Так  как  при  этом  условия  для  рассеивания  теплоты  на  наружных  поверхностях  почти  всегда  лучше, чем  внутри, то  в  изделии  неизбежно  возникают  перепады  температуры, а  следовательно, и  неравномерные  температурные  деформации. В  результате  более  холодные  поверхностные  слои  изделия  оказываются  в  растянутом  состоянии, что  сопровождается  зачастую  появлением  трещин.

   Интенсивность  тепловыделения  и  температурных  деформаций  возрастает  с  увеличением  тонкости  помола  извести, снижением  водоизвесткового  отношения  и, наоборот, уменьшается  при  введении  в  смесь  добавок, замедляющих  скорость  гидратации  оксида  кальция.

   Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого  более твердого тела.  При  твердении  извести  зимой  желательно  интенсивное  тепловыделение. Высокая  экзотермичность  молотой  негашёной  извести  предотвращает  быстрое  замерзание  растворов  и  бетонов  и  ускоряет  их  высыхание.

   Прочность  растворов  и  бетонов  на  строительной  воздушной  извести  прежде  всего  зависит  от  условий  её  твердения. Медленно  твердеют  при  обычных  температурах  и  через  месяц  приобретают  небольшую  прочность  растворы  на  гашёной  извести. Гидратное  твердение  растворов  на  молотой  негашёной  извести  даёт  возможность  через  28  суток  воздушного  твердения  достичь  прочности  при  сжатии  до  2-3  МПа. При  автоклавном  твердении  можно  легко  изготовлять  плотные  известково-песчаные  бетоны  с  прочностью  при  сжатии  до  30-40  МПа  и  более. Прочность  растворов  и  бетонов  на  строительной  извести  возрастает  также  с  увеличением  её  активности  и  уменьшением  до  некоторого  предела  водоизвесткового  отношения.

   Долговечность – способность материала сопротивляться комплексному действию атмосферных  и других факторов в условиях эксплуатации. Долговечность  известковых  растворов  и  бетонов  зависит  от  вида  извести  и  условий  её  твердения.

   Воздухостойкость  – способность материала длительно  выдерживать многократное систематическое  увлажнение и высушивание без значительных деформаций и потери механической прочности. 

   Известковые  растворы  и  бетоны – вполне  воздухостойкие  материалы. В  воздушно-сухих  условиях  создаются  наиболее  благоприятные  условия  для  их  упрочнения  вследствие  карбонизации  гидроксида  кальция  углекислотой  воздуха. Во  влажных  условиях  известковые  строительные  растворы  и  бетоны, отвердевшие  в  обычных  температурных  условиях, постепенно  теряют  прочность  и  разрушаются. Разрушение  при  этом  наступает  особенно  быстро, если  бетоны  то  замерзают, то  оттаивают. Чем  активнее  в  растворах  и  бетонах  прошли  процессы  карбонизации  извести, тем  они  более  водостойки  и  морозостойки.

   Морозостойкость – способность насыщенного водой  материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.

   Известково-песчаные  бетоны  и  изделия  автоклавного  твердения, особенно  изготовленные  на  молотой  негашёной  извести, характеризуются  высокой  водо –  и  морозостойкостью. В  этом  отношении    они  практически  равноценны  изделиям  из  бетонов  на  цементах.

4. Технология производства извести строительной и ее технико-экономическая оценка 

   Производство  воздушной извести включает следующие основные технологические операции: добычу сырья, подготовку сырья и топлива к обжигу (дробление и классификация), обжиг, превращение продукта обжига в порошок путем гашения или помола, упаковку. Добывают известняк открытым способом — взрывом с погрузкой взорванной породы на транспортные средства одноковшовыми экскаваторами. Требуемая величина кусков, поступающих на обжиг, определяется типом обжигательной печи. Загружаемые в шахтную печь куски известняка имеют обычно размеры 60-200 мм. При обжиге во вращающихся печах размеры кусков должны быть 5-20 или 20-40 мм, поэтому известняк, поступающий из карьера, предварительно дробят. Выбор дробильного агрегата зависит от вида сырья. Прочные известняки дробят на щековых дробилках; рыхлые карбонатные породы (мел) — на зубчатых вальцах. В зависимости от размеров исходных кусков материала и заданной величины зерен известняка дробление может быть одно- и двухступенчатым и организовано по открытому и замкнутому циклам. Целесообразно дробление, рассев и сортировку известняка осуществлять на карьере, что снижает транспортные расходы и упрощает технологическую схему.

   Обжиг является основной технологической  операцией в производстве извести. Он вначале подогревается при  температуре до 850 ⁰С, затем обжигается при температуре от 850 до 1200 ⁰С, потом при 900 ⁰С и дальше охлаждается до 100-150 ⁰С подаваемым снизу воздухом.

   Неравномерность обжига может привести к образованию  в извести недожога и пережога.

   Недожог (неразложившийся CaCO₃, получающийся при слишком низкой температуре обжига, снижает качество извести, так как не гасится и не обладает вяжущими свойствами.    

   Пережог образуется при слишком высокой  температуре обжига в результате сплавления CaO с примесями кремнезема и глинозема. Зерна пережога медленно гасятся и могут вызвать растрескивание и разрушение уже затвердевшего материала.

   Обжиг известняка производят в шахтных  и вращающихся печах. Выходящий  из печи обожженный материал — комовую  негашеную известь — транспортируют на склад вагонетками или конвейерами. Комовая негашеная известь может отгружаться потребителю или подвергаться дальнейшей переработке на заводе до порошкообразного состояния. В отличие от других вяжущих воздушная известь превращается в порошок не только при помоле, но и самопроизвольно рассыпается в тонкодисперсный порошок при затворении ее водой (при гашении). Из комовой негашеной извести получают различные продукты: при помоле — молотую негашеную известь и при гашении — гашеную известь.