Гидравлическая известь и известесодержащие вяжущие

Гидравлическая известь. Гидравлической известью называется продукт, полученный умеренным обжигом известняков, содержащих от 6 до 25% глинистых и тонкодисперсных песчаных примесей. При обжиге таких тонкомолотых мергелистых известняков наряду с оксидом кальция образуются силикаты, алюминаты и алюмоферриты кальция, которые и придают извести гидравлические свойства. Гидравлическую известь разделяют на слабо- и сильногидравлическую. В первой содержание активных оксидов кальция и магния 40—65%, во второй — 5—40%. Основной характеристикой сырьевых материалов для получения гидравлической извести является гидравлический модуль — отношение процентного содержания оксида кальция к суммарному содержанию оксидов алюминия, кремния и железа. Для слабогидравлической извести он равен 9-4,5, сильногидравлической 4,5—1,7. Слабогидравлическая известь при взаимодействии с водой интенсивно гасится и рассыпается в порошок, сильногидравлическая гасится медленно или не гасится совсем. Начало схватывания гидравлической извести происходит через 0,5—2 ч, конец — от 2 до 16 ч, причем с повышением содержания свободного оксида кальция схватывание ускоряется.

Предел прочности при сжатии образцов из известково-песчаных растворов состава 1:3 (одна часть извести по массе, три части нормального Вольского песка) через 28 сут для слабогидравлической извести должен быть не менее 1,7 МПа, сильногидравлической — 5 МПа. Гидравлическая известь применяется для изготовления строительных растворов, используемых для кладки и штукатурки как в сухой, так и во влажной среде. Растворы на ее основе более прочные, чем на воздушной извести, но менее пластичные. Гидравлическую известь можно применять также для производства известесодержащих смешанных вяжущих, легких и тяжелых бетонов низких марок.

Гидравлические известесодержащие вяжущие. В эту группу вяжущих входят материалы, получаемые путем измельчения или смешивания воздушной или гидравлической извести с активными минеральными добавками — природными и искусственными веществами, способными при смешивании в тонкоизмель-ченном виде с известью-пушонкой и затворении водой давать тесто, которое после твердения на воздухе может продолжать твердеть и в воде. Примерами природных активных минеральных добавок являются пеплы, туфы, пемза, трассы, диатомиты, трепелы, опоки, глиежи. К искусственным добавкам можно отнести доменные и топливные шлаки, золы и др.

Способность связывать Са (ОН)2 при нормальной температуре  (активность минеральных добавок)  характеризуется количеством поглощенной СаО из известковых растворов в течение 30 сут. В известесодержащих вяжущих содержание извести в пересчете на активные оксиды кальция и магния составляет 10—40% по массе.

Твердение этих вяжущих при обычных условиях идет медленно, оно обусловлено взаимодействием гидроксида кальция с активным кремнеземом и образованием гидросиликатов кальция. По прочности их делят на марки М50, М100, М150 и М200. Интенсивность твердения существенно ускоряется при температуре 80—100° С и повышенной влажности. Существенным недостатком известесодержащих вяжущих является низкая воздухоустойчивость, повышаемая добавками гипса, хлоридов кальция или натрия, а также при замене воздушной извести гидравлической. Они характеризуются также низкой морозостойкостью. Применять их целесообразно для растворов и бетонов низких марок (до М200) в подземных или подводных сооружениях и для изготовления изделий с применением тепло-влажностной и в особенности автоклавной обработки.

Характерными представителями гидравлических известесодержащих вяжущих являются известково-зольные цементы. Зола представляет собой пылевидные остатки, образующиеся при сжигании твердого топлива. Размер частиц золы колеблется от 5 до 100 мкм. Различают угольные, сланцевые и торфяные золы. Основная масса золы — зола-унос при сжигании топлива уносится с дымовыми газами, улавливается и скапливается в бункерах, откуда удаляется потоком воды или пневмотранспортом. Для получения вяжущих и бетонов предпочтительна зола, поставляемая в сухом виде. Химико-минералогический состав золы соответствует составу пустой породы сжигаемого топлива. Удельная поверхность ее колеблется от 1000 до 4000 см2/г. Основным компонентом золы-уноса является стекловидная алюмосиликатная фаза. В тех случаях, когда минеральная часть топлива содержит значительное количество карбонатов, в золе образуются низкоосновные силикаты, алюминаты и ферриты кальция, способные взаимодействовать с водой. В небольшом количестве в золы входят примеси: свободные оксиды кальция и магния, сульфаты, сульфиды и др.

В зависимости от вида и условий сжигания топлива в золе может содержаться 1—20% углерода, как правило, в виде коксовых остатков. Для изготовления вяжущих содержание несгоревшего топлива в золе должно быть минимальным (в каменноугольных золах — не более 10%, в торфяных — 5%), содержание S03 не должно превышать 3%, пережженных СаО и MgO — 5%. Способность к самостоятельному твердению проявляют золы, полученные при сжигании отдельных разновидностей горючих сланцев. Из них изготавливают местные сланцезольные вяжущие — кукермиты.