Понятие и применение извести

                                               Содержание 
 

1. Введение
2. Понятие и применение извести
3. Сырье для получения извести
4. Производство извести
5. Виды извести
6. Твердение извести
7. Применение, транспортировка, хранение извести
8. Вскрыша. Добыча известняка

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    I. Введение 

    Сложно  представить себе, как можно обойтись в строительстве без строительных материалов. Их использование берёт  своё начало в глубокой  древности, и продолжается по сей день. Древние  люди первые каменные строения складывали насухо из больших, часто не отёсанных камней, плотно пригонявшихся друг к другу. Однако такие постройки были непрочными.

      Примерно три тысячи лет назад  для связывания отдельных камней  стали применять вяжущие вещества, первыми из которых были гипс  и известь. Вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивание с водой образуют пластичную массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело. 

    II. Понятие и применение извести

     

      Известь – вяжущий материал, получаемый путём высокотемпературного отжига. Она известна человеку не одно тысячелетие и все это время активно используется им в строительстве и многих других отраслях. Ее применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, при производстве силикатного кирпича и газосиликатных блоков, для очистки и смягчения воды, при удобрении и снижении кислотности земли сельскохозяйственных земель, для подкормки и животноводства.

    Строительство: Известь применяют для производства различных растворов, как самостоятельно вяжущих, так и в смеси с цементом, а так же для производства красок.

    Сельское  хозяйство: При внесении извести  в почву устраняется вредная  для сельскохозяйственных растений кислотность. Почва обогащается  кальцием, улучшается обрабатываемость земли, ускоряется гниение гумуса, при этом заметно снижается потребность во внесении больших доз азотных удобрений. В животноводстве и птицеводстве гидратная известь используется для подкормки с целью устранения дефицита кальция в рационе животных, а так же для общего улучшения санитарных условий содержания скота.

    Водоочистка и водоподготовка: Известь смягчает воду, осаждает органические вещества, находящиеся в воде, а так же производит нейтрализацию кислых природных  и отбросных сточных вод.

    Такое широкое использование объясняется доступностью сырья, простотой технологии и достаточно хорошими свойствами извести. 

    III. Сырьё для получения извести 

    Сырьем  для получения извести служат широко распространенные осадочные горные породы: известняки, мел, доломиты, состоящие преимущественно из карбоната кальция (СаСО₃). Если куски таких пород прокалить на огне, то карбонат кальция перейдет в оксид кальция:

    СаСО₃ → СаО + СО₂↑

    После прокаливания куски, теряя с углекислым газом 44 % своей массы, становятся легкими и пористыми. При смачивании водой они бурно реагируют с ней, превращаясь в тонкий порошок, а при избытке воды в пластичное тесто. Этот процесс, сопровождающийся сильным выделением теплоты и разогревом воды вплоть до кипения, называют гашением извести. Образующееся при избытке взятой воды пластичное тесто используют в качестве вяжущего. При испарении воды тесто загустевает и переходит в камневидное состояние.

    Недостаток  извести — медленное твердение: процесс набора прочности твердеющей известью растягивается на годы и десятилетия. В реальные сроки строительства прочность затвердевшей извести, как правило, не превышает 0,5...2 МПа. 

    IV. Производство извести 

    Сырье — карбонатные породы (известняки, мел, доломиты), содержащие не более 6...8 % глинистых примесей, обжигают в шахтных или вращающихся печах при температуре 1000... 1200° С. В процессе обжига СаСО₃ и MgCO₃, содержащиеся в исходной породе, разлагаются на оксиды кальция СаО и магния MgO и углекислый газ. Неравномерность обжига может привести к образованию в извести недожога и пережога.

    Недожог (неразложившийся СаСО₃), 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 СаО с примесями кремнезема и глинозема. Зерна пережога медленно гасятся и могут вызвать растрескивание и разрушение уже затвердевшего материала.

    Куски обожженной извести — комовая известь — обычно подвергают гашению водой:

    СаО + Н₂О → Са(ОН)₂ + 1160 кДж/кг

    Выделяющаяся  при гашении теплота резко  повышает температуру извести и  воды, которая может даже закипеть (поэтому негашеную известь называют кипелкой).

    При гашении куски комовой извести  увеличиваются в объеме и распадаются на мельчайшие (до 1 мкм) частицы.

    В зависимости от количества взятой для  гашения воды получают: гидратную известь - пушонку (35…40 % воды от массы извести, т. е. в количестве, необходимом для протекания реакции гидратации — процесса гашения); известковое тесто (воды в 3...4 раза больше, чем извести), известковое молоко (количество воды превышает теоретически необходимое в 8... 10 раз). 

    V. Виды воздушной извести 

    По  содержанию оксидов кальция и  магния воздушная известь бывает:

    •  кальциевая — MgO не более 5 %;

    •  магнезиальная — MgO > 5...20 %;

    •  доломитовая — MgO > 20...40 %.

    По  виду поставляемого на строительство  продукта воздушную известь подразделяют на негашеную комовую (кипелку), негашеную порошкообразную (молотую кипелку) и гидратную (гашеную, или пушонку).

    Негашеная комовая известь представляет собой мелкопористые куски размером 5...10см, получаемые обжигом известняка. В зависимости от содержания, активных СаО + MgO и количества негасящихся зерен комовую известь разделяют на три сорта.

    По  скорости гашения комовая известь  бывает:  

 

 

    Негашеную порошкообразную  известь получают помолом комовой в шаровых мельницах в тонкий порошок. Часто в известь во время помола вводят активные добавки (гранулированные доменные шлаки, золы ТЭС и т. п.) в количестве 10...20 % от массы извести. Порошкообразная известь, как и комовая, делится на три сорта.

    Преимущество  порошкообразной извести перед  комовой состоит в том, что при затворении водой она ведет себя подобно гипсовым вяжущим: сначала образует пластичное тесто, а через 20...40 мин схватывается. Это объясняется тем, что вода затворения, образующая тесто, частично расходуется на гашение извести.

    При использовании порошкообразной извести воды берут 100...150 % от массы извести в зависимости от качества извести и количества активных добавок в ней. Определяют количество воды опытным путем.

    Гидратная известь (пушонка) — тончайший белый порошок, получаемый гашением извести, обычно в заводских условиях, небольшим количеством воды (несколько выше теоретически необходимого). При гашении в пушонку известь увеличивается в объеме в 2...2,5 раза. Насыпная плотность пушонки — 400...450 кг/м³; влажность — не более 5 %.

    Гашение извести можно производить как на строительстве объекта, так и централизованно. В последнем случае гашение совмещается с мокрым помолом непогасившихся частиц, что увеличивает выход извести и улучшает ее качество.

    На  строительстве известь гасят  в гасильных ящиках (творилах). В ящик загружают комовую известь не более чем на 1/3 его высоты (толщина слоя обычно около 100 мм), поскольку при гашении известь увеличивается в объеме в 2,5...3,5 раза. Быстрогасящуюся известь заливают сразу большим количеством воды, чтобы не допустить перегрева и кипения воды, медленногасящуюся — небольшими порциями, следя за тем, чтобы известь не охладилась. Из 1 кг извести в зависимости от ее качества получается 2...2,5 л известкового теста. Этот показатель называют «выход теста». 

    Воздушная известь — единственное вяжущее, которое превращается в тонкий порошок не только размолом, но и путем гашения водой.

    Колоссальная  удельная поверхность частиц Са(ОН)₂ и их гидрофильность обусловливает большую водоудерживающую способность и пластичность известкового теста. После отстаивания известковое тесто содержит около 50% твердых частиц и 50% воды. Каждая частица окружена тонким слоем адсорбированной воды, играющей роль своеобразной смазки, что обеспечивает высокую пластичность известкового теста и смесей с использованием извести.

    По  окончании гашения жидкое известковое  тесто через сетку сливают в известехранилище, где его выдерживают до тех пор, пока полностью не завершится процесс гашения (обычно не менее двух недель). Известковое тесто с размером непогасившихся зерен менее 0,6 мм можно применять сразу. Крупные непогасившиеся зерна опасны тем, что среди них могут быть пережженные зерна (пережог).

    Содержание  воды в известковом тесте не нормируется. Обычно в хорошо выдержанном тесте соотношение воды и извести около 1:1. 

    VI. Твердение 

    Известковое тесто состоит из насыщенного  водного раствора Са(ОН)₂ и мельчайших нерастворившихся частиц извести. По мере испарения из него воды образуется пересыщенный раствор Са(ОН)₂, из которого выпадают кристаллы, увеличивающие содержание твердой фазы. При этом происходит усадка твердеющей системы, которая в определенных условиях (например, при твердении известковой смеси на жестком основании — штукатурный слой) может вызвать растрескивание материала. Поэтому известь всегда применяют с заполнителями (например, известково-песчаные растворы) или в смеси с другими вяжущими для придания материалу пластичности.

    Известковое тесто, защищенное от высыхания, неограниченно  долго сохраняет пластичность, т. е. у такой извести «отсутствует» процесс схватывания. Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние (известь — неводостойкий материал).

    Однако  при длительном твердении (десятилетия) известь приобретает довольно высокую прочность и относительную водостойкость (например, в кладке старых зданий). Это объясняется тем, что на воздухе известь реагирует с углекислым газом, образуя нерастворимый в воде и довольно прочный карбонат кальция, т. е. как бы обратно переходит в известняк:

    Са(ОН)₂ + СО₂ → СаСО₃ + Н₂О

    Процесс этот очень длительный, и полной карбонизации извести практически  не происходит.

    Существует  мнение, что при длительном контакте извести с кварцевым песком в присутствии влаги между этими компонентами происходит взаимодействие с образованием контактного слоя из гидросиликатов. Это так же повышает прочность и водостойкость бетонов и кирпичной кладки на извести, имеющих возраст более 200...300 лет. 
 
 

    VII. Применение, транспортировка, хранение 

    Воздушную известь применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов как самостоятельное вяжущее, так и в смеси с цементом; при производстве силикатного кирпича и силикатобетонных изделий; для получения смешанных вяжущих (известково-шлаковых, известково-зольных и др.) и для красок.

    Негашеную известь, особенно порошкообразную, при  транспортировании и хранении предохраняют от увлажнения. Порошкообразная известь-кипелка гасится даже влагой, содержащейся в воздухе. Максимальный срок хранения молотой извести в бумажных мешках 25 суток, в герметичной таре (металлические барабаны) — не ограничен.