Твердение извести

При смешивании гидратной «пушонки» с заполнителями и затворении смеси водой или при перемешивании теста с заполнителями происходят физико-химические процессы, в целом отличные от других минеральных вяжущих, а именно: известковое тесто - коллоидный раствор, полученный при затворении комовой «кипелки» или «пушонки» водой. Этот раствор представляет систему с коагуляционной структурой, связь между частицами которой обусловливается межмолекулярными силами взаимодействия, действующими через тонкие прослойки воды.

Для перехода системы к кристаллизационной структуре необходимо, чтобы вода из системы была удалена и частицы сблизились на расстояние ионных радиусов. А так как испарение воды при нормальной температуре из теста происходит медленно, то и процесс твердения извести замедленный.

Чтобы ускорить его, необходимо повышение температуры среды, что практически трудно осуществить. Однако советский ученый И. В. Смирнов решил эту задачу путем применения молотой извести «кипелки».

При затворении молотой извести процесс твердения идет по гидратационной схеме, т. е. стадии растворения и гидратации, коллоидации и кристаллизации развиваются непрерывно. Причем, в стадии растворения и гидратации выделяется большое количество тепла, которое ускоряет процесс испарения воды из теста или раствора, тем самым увеличивая скорость нарастания прочности. Исследованиями установлено, что строительные растворы, приготовленные на известковом тесте или на извести «пушонке», набирают в месячном возрасте 0,7-1,0 МПа, в то время как на молотой «кипелке» - 2,7-3,0 МПа. Независимо от применяемого вида извести процесс набора прочности растворов на этом не прекращается.

Весь процесс набора прочности известковых растворов проходит в три стадии. На первой стадии, которая длится месяц, прочность раствора обусловливается образованием кристаллического сростка гидроксида кальция, химизм образования которого происходит по реакции

СаО + Н2О = Са(ОН)2 (6)

Затем наступает стадия упрочнения кристаллического сростка Са(ОН)2 за счет карбонизации его углекислотой, присутствующей в атмосфере по реакции

Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О (7)

При этом в процессе карбонизации выделяется химически связная вода, почему в первоначальные 1-2 года эксплуатации зданий оштукатуренные стены известковыми растворами остаются влажными. В этом процессе взаимодействия гидроксида кальция с углекислотой образуется плотный слой карбоната кальция, примерно толщиной 1-2 мм, который затрудняет доступ СО2 вглубь раствора. Однако и этот слой значительно повышает прочность раствора.

И, наконец, на третьей стадии, которая длится десятки, сотни лет, раствор продолжает набирать прочность за счет взаимодействия кристаллического Са(ОН)2 с кремнеземом песка, образуя при этом гидросиликат кальция по реакции

Са(ОН)2 + SiО2 = CaO·SiО2·H2О (8)

Полученное соединение обладает высокой прочностью и становится водостойким. Имеются примеры, которые свидетельствуют, что при разрушении зданий, просуществовавших 90-100 лет, кирпичная кладка разрушается по кирпичу, а не связывающему ее известковому раствору. [1]

Известковое тесто состоит из насыщенного водного раствора Са(ОН)2 и нерастворившихся мельчайших частиц извести. По мере испарения из него воды образуется пересыщенный раствор Са(ОН)2, из которого выпадают кристаллы, скрепляющие отдельные частицы в единый монолит. Поэтому известковое тесто, защищенное от высыхания, неограниченно долго сохраняет пластичность, т. е. у извести отсутствует процесс схватывания.

Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние, т. е. известь -- неводостойкий материал.

На воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый в воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. обратно переходит в известняк:

Са(ОН)2 + СО2 = СаСОз + Н2О (9)

Этот процесс называют карбонизацией, он протекает длительное время. При карбонизации выделяется вода, поэтому каменную кладку и штукатурку на известковых растворах подвергают сушке.

Для получения водостойкого материала к извести добавляют активные гидравлические добавки: золы ТЭС, доменный шлак, молотую пемзу и др. Последние содержат аморфные кремнезем SiO2 и глинозем Аl2О3, которые способны в присутствии воды образовывать с известью нерастворимые гидросиликаты и гидроалюминаты:

Са(ОН)2 +SiO2 + Н2О =nСаО * SiO2 *mН2О (10)

Твердение сопровождается значительным уменьшением объема известкового теста -- усадкой, поэтому известь применяют в смеси с заполнителем -- песком.

Pисунок 2. Схема получения, гашения и твердения воздушной извести.[7]

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Скачать   След >