/
Текст
Б. В. ОСИН
НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ
КАК НОВОЕ ВЯЖУЩЕЕ
ВЕЩЕСТВО
ihx) редакцией акад. II. 1. Ребин'lepti
^160 У и о
Дерм д нг иг.'
ЫЬ I'll
1м.Kt»»--* > < .
л; 8?2.Чбг
19 ОЛЬХ «S'*
I ОСУДАРС Г13Е1Л1OL ИЗД/.ТЕЛЬС I ВОЛ/
ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ
МОСКЕЗА — 1954
АННОТАЦИЯ
В книге изложены основы гидратационного твер-
дения негашеной извести, открытого лауреатом
Сталинской премии И. В. Смирновым, описаны спо-
собы применения негашеной молотой извести в
строительстве и в производстве строительных ма-
териалов, освещены также вопросы управления про-
цессом твердения негашеной извести.
Цель книги — помочь технологам, строителям и
исследователям в освоении нового способа примене-
ния негашеной молотой извести.
Негашеная известь как новое вяжущее вещество.
Редактор М < lioiioiiiiK Техн редак Юр II II Людкоигкга
Корректоры К. I П.порпяк, А А Пузикова.
Сдано в набор I9/VI1—1954 г. Поди, к печати 23/1Х—l'.>51 1
Бумага 60Л92/16 21,0 н л. 2-1.6 н д л
Л-109780 Тираж 3000 Цепа 13 р 30 к Зак. 081
Нромстройиздат, Москва, ул Чкалова, 41>/18
Типография Нромсгрониздата, г. Подольск, Рабочая ул., 17/й.
ПРЕДИСЛОВИЕ
До недавнего времени считали общепризнанным, что извест-
ковые с I рои тельные растворы твердею! только вследствие по-
глощения ими углекислого газа из воздуха. При этом известь
превращается в углекислый кальцин (карбонат кальция), перас
нюрнмын в воде и выкристаллизовывающийся в виде камня.
Счшалось, что негашеная известь, в о1личие от других вя
/кущнх (iiHica, различных цементов), не способна твердеть при
таимо теист вин с водоп в результате реакции лнрагацип, п по-
лому представляет собой лишь полуфабрикат, который перед
применением необходимо гасить, превращая в готовый продукт
гашеную и шесть.
В научной и технической .niiepaiype прошлого, в частносп!
\ < .eiicpi ива, Миха >.т1и а, Каплана и ц>, вс1речался ряд ощель
пых указаний на то, что известь, взятая г. негашеном ните
может быть неволь «овапа и бе i предвариiе. н>пш о гашения.
Однако ли указания носили отрывочный характер. Они не
привели к изменению установившихся взглядов па твердение
IUBCCIH, не повлияли па развитие научных представлений ватой
области, не внесли никаких изменений в практику использования
строительной извес ти и были забыты.
Только многочисленные опыты, постов |еиные лауреатом Ста
.шнекой премии И. В. Смирновым в производственных условиях,
начиная с 1926 года, и его дальнейшие многолетние исследова-
ния неопровержимо доказали, что известь, взятая в негашеном
виде, в определенных условиях способна, как и другие вяжу-
щие пенв-с । ва, к гидра рационному твер тению.
II В. Смирнов покатал, что негашеная и шесть может бьпь
с большим успехом использована в строительстве и в производ-
стве строительных материалов, а процесс предварительного га-
шения ИЗВССН1, при котором по реализуется ее способность к
гидра гашишному твердению является нерациональным.
Открыли: гидратационного твердения и шест поставило пе-
ред советскими исследователями ряд новых важных задач. В
настоящее время большой коллектив ученых занят разработкой
ряда вопросов производства и применения строительных мате-
риалов на основе негашеной извести.
В области физико-химических исследовании гидратационного
твердения извести следует отметить работы Г. И. Логгинова,
проведенные под руководством акад. П. А. Ребиндера в институ-
те физической химии Академии Наук СССР; в области произ-
водства местных цементов работы П. П. Будникова (М\ТИ
им. Менделеева) и И. Л Значко-Яворского (Гипронемент).
Б. Г. Скрамтаева (НИИЦемент), а также М. И. Стрелкова
(Южгипроцемент). Н. В. Лобачева (ЦНППС) и др., в области
плотных силикатных изделий—литых, вибрированны.х, центри-
фугированных,—работы Н. А. Попова, Н. В. Волженского и
М. С. Шзарцзайда и др. (Институт'строительной техники Ака-
демии Архитектуры СССР); в области ячеистых силикатных из-
делий -работы И. Г. Кудряшова. М. Я. Кривицкого и др.
(ЦНППС), в области шлакобетонов if крулных шлакоблоков—
работы Н П. Максимовского, П. Н. Григорьева и др.; в области
строительных растворов—работы КЗ. Н. Барщевского (Институт
строительно, техники Академии Архитектуры УССР), В. И. Ро-
гальского (ВНИОМС), П. И. Боженова и М. А. Вебера (Ленин-
градский инженерно-строительный институт); в области карбони-
зированных изделий—работы К- С. Зацепина (НИИСтропнефть),
Л. Д. Ершова (ЦНИИСМ УССР), ,Т. М. Розенфельда
(ЦНИПС); з области гипсо-известково-шлаковых изделии—
работы А. А. Антипина (Свердловский политехнический инсти-
тут), А. Г. Панютина (Горьковский инженерно-строительный
институт) и А. М. Шепетова (ЦНИПС).
На основании этих работ, а также в результате опыта про-
мышленного освоения производства материалов на негашеной из-
вести в Сс^-таком Союзе, впервые в мир во.м техническом за-
конодательс~зе, созданы стандарты и инс~рукции па эти новые
строительные материалы.
В книге Негашеная известь как новее вяжущее вещество»
дано изложение основных вопросов, относящихся к гидратацион
ному твердению извести и его использованию в строительстве и
в пропзз дстзе строительных материалов.
В этом тр- де автор развивает представления, которые были
изложены и-' з 1940 году в книге «Мо.1с-\.я негашеная известь
п прим- е в строительстве по еще 'у И. В. Смирнова»,
namicai основе работ, приведенных в Горьковском ннже-
нерно-стт "'.г-льном институте.
В книг- 'тбшены результаты основных работ, выполненных
многочисле ь:ми исследователями в этой ; бласти, а также мно-
голетних р -т автора, проведенных в последние готы в Одес-
ском Гидр ггв,’ ническом институте.
В книге ' кже обобщен опыт промышленного изготовления
.молотой негашеной извести и применения ее в строительстве и в
производстве строительных материалов. В связи с этим следует
4
-отметить, что еще далеко не на все вопросы производственников
\далось дать ответ работникам научно-исследовательских орга-
низачий. Вместе с тем и не все достижения науки в этой обла-
сти в полной мере реализованы. Автор стремился от-
разить в книге эти «взаимные претензии» науки и практики с
тем, чтобы содействовать преодолению недостатков в той и дру-
гой области.
\втор приносит благодарность руководителям предприятии и
eipoeK. многочисленном коллективу инженерно-технических и
научных работников за содействие в получении материалов н
сведений, необходимых дтч составления монографии.
Автор благодарит академика П. А. Ребиндера, исследования
которого в значительной степени способствовали успеху работ с
негашеной известью, а1 также действительного члена Академии
Архитектуры СССР проб Н. А. Попова, проф. П Н Григорье-
ва. преф. В. А. Киреева доцента Г. II. Логгинова и инж
С. Г. Епифановского за ряд ценных советов и замечаний, дан-
ных ими при просмотре рукописи.
Особую благодарность автор приносит И В. Смирнову, в
творческом содружестве с которым в течение многих лет стави-
тисЬкН экспериментально разрешались многие вопросы, связан-
ные с гидратационным твердением негашеной извести.
Ввиду новизны рассматриваемых в книге вопроссз, она не
лишена, конечно, недочетов. Автор будет благодарен за все
критические замечания и пожелания, высказанные читателями,
п пчтет их в дальнейшем.
Автор.
ВВЕДЕНИЕ
(от редактора)
Книга Б. В. Осина «Негашеная известь как новое вяжущее
вещество» является первой монографией, посвященной новой об
ласти технологии строительных работ и производства строи-
тельных материалов на основе использования гидратаци-
онного твердения извести, открытого замечательным совет-
ским изобретателем лауреатом Сталинской премии
И. В. Смирновым.
И. В. Смирнов и канд. техн, наук Б. В. Осин в тесном -л
многолетнем творческом содружестве (с 1931 г.) развивали эту
'йовую область производства строительных материалов, поло-
жив в основу идею гидратационного твердения извести в пол-
ной аналогии с твердением таких минеральных вяжущих, как
гипс и силикатно-алюминатные цементы.
Сама идея гидратационного твердения извести, т. е. тверде-
ния ее вследствие перекристаллизации гидрата окиси кальция в
результате взаимодействия негашеной извести (окиси кальция»
с водой представляется теперь вполне закономерной н ни в чем
не противоречит современным физико-химическим представлени
ям о природе этого явления. Однако сила традиций, выражав-
шихся в этом 'случае в освященных веками представлениях о кар-
бонатном (карбонизационном) твердении извести, была столь
велика, что новые представления о гидратационном ее твердении
встретили резкие возражения со стороны многих крупных специ-
алистов—технологов и строителей, упрекавших азторов в неве-
жестве и полном игнорировании ими всех данных науки и прак-
тики.
Эти резкие возражения и нападки, при вс 7 их близо-
рукости, нс были лишены некоторых основани: Хорошо из-
вестно, что гидратация извести при взаимодеистзии с водой
идет весьма интенсивно и сопровождается весьма большим теп-
ловыделением.
Многократно делались попытки разностороннего использова-
ния экзотермическс-о эффекта гидратации извести—теплоты га
6
i : 'я He избежал этого соблазна и И. В. Смирнов, что далэ
псзод считать основным в его предложении использование теп-
, -ы гашения для ускорения процесса твердения.
В действительности же теплота гашения может быть, конеч-
полезной в ряде случаев (производство строительных, особен-
1.3 штукатурных работ в зимнее время, гидротермальная обра-
' ха строительных материалов и др.), но как оказалось з
альнейше.м, теплота гашения являлась главным препятствием
выявления гидратационного твердения извести в ее чистом
В самом деле, не только при гидратации извести, но и при
, здо менее интенсивно идущих процессах гидратационного
- дения цемента в бетоне возникают экзотермические эффек-
гь: / связанные с ними местные термические напряжения. Из-за
: гл. как известно, приходится ограничивать размеры крупных
' - хов. укладываемых при строительстве массивных гидротех-
.пческих сооружений.
При взаимодействии же извести с водой, сопровождающемся
г-сдаздо более интенсивным тепловыделением, возникают значи-
тельно более высокие термические напряжения, и происходит
бурное испарение (выкипание) воды, а выделяющийся при этом
пар разрушает кристаллическую структуру в процессе ее возник-
’-ения.
Предотвратить такое разрушение структуры обычны-"!
приемами можно только при высоких водоизвестковых отноше-
ниях (не ниже 1), что вызывает снижение прочности и стойксс-
" "атерпала вследствие высокой открытой пористости.
Простые опыты наглядно доказывают нам правильность эти<
. IX положений. Достаточно при затворении негашеной изве-
’.. заменить часть воды снегом или отводить тепло, помест з
' ..зец. находящийся в металлической массивной форме.
”’мь снега с солью, как гидратационное твердение извести при-
« к возникновению однородной структуры с очень высоко •
зсгью при низких водоиззестковых отношениях (до 0.6 т
? до 0.4).
Таких малых водоизвестковых отношений, необходимых д.~3
- чения высоких прочностей за счет гидратационного тверде-
извести, можно достичь и без специального охлаждения, пс-
“ьз\я массивную металлическою форму, герметически закры-
г. е. ведя процесс при высоком давлении.
> отделе дисперсных спсте" Пнстшута физической \
Академии Наук СССР Г. И. Логгиновым было показа-
что к тем же результатам—щлно.му выявлению гидратац?-
'о твердения извести—может привести замедление процеё^~
~ агсцпп в значительной его части с помощью добавок повер
_____ro-активных веществ гидре пильного типа пластифика ~
—глюкозы, лигносульфонатов' сульфитно-спиртовой бар..
‘ ') и ip. совместно с добавь. л двувоиюго ишеа. Такие . -
бавки, как н при твердении цемента, могут сильно замедлить
процесс гидратации.
Однако при использовании извести эти адсорбционные эф-
фекты действия добавок гораздо более резко выражены и при-
водят к такому замедлению гидратации на начальной стадии,
что теплота гидратации по мере ее выделения успевает рассеять-
ся в окружающее пространство, а температура образца практи-
чески остается постоянной.
Г. И. Логвиновым было доказано, что при этом удается даже
осуществить мокрый помол извести-кипелки, в результате за-
медления считывания ее oi нескольких минут до 4
6 часов.
Решая пи I гцспфнканпя OiiiKniii II 1МгЛ1>Чгппи и пн ин
Kiine.'iKH сильно i и ipo(|>ii.ii.iioi о тертою ie.ua при ад.(ор(>
ционном депсiвин воды ведет к получению плошого и весьма
однородного камня с высокой прочностью в 200 кГ/см2 и выше,
как это было показано в работах К. С. Зацепина в НИИСтрой-
нефти. При этом полностью устраняются брак изделий и образо-
вание пыли, которые характерны для сухого помола извести-
кипелки.
Итак, мы видим, чю последующие исследования полностью
подтвердили новые представления Б. Б. Осина о гидратационном
твердении извести по общей схеме твердения минеральных вя-
жущих веществ акад. А. А. Байкова.
Работами Института физической химии Академии Наук
СССР с помощью рентгенографического и’ электрошюмикроско-
пического исследования было наглядно показано, чю гпдраищп-
оппое твердение извести при взаимодействии ее с водой дей-
ствительно развивается по этой общей схеме и является в конеч-
ном счете типично кристаллизационным твердением.
Оригипалыгыми также являются представления Б. В. Осипа
сб объемных изменениях извести на стадии ее гидратации и твер-
дения.
Как известно, карбонизация извести, представляющая
собой процесс твердения предварительно погашенной извести-пу-
шонки, замешанной с водой в виде теста, не сопровождается
резким изменением объема кристаллической решетки [Са(ОН)2 и
СаСО3 имеют приблизительно одинаковый молярный объем ].
При гидратации же извести происходит весьма большое увели-
чение объема кристаллической решетки, которое в свою опереть
выпивает cio.ti, же оолыпое приращение объема иуетот меж i\
чает инками, <>о\слов, щ лая, в конечном счете, внешнее пли ка
жущееся увеличение общего объема, нееметря па уменьшение
истинного объема системы та счет химической ее усадки.
Такое рзеличение общего объема всегда считалось главной и
неизбежной причиной, пс позволяющей использовать негаше-
ную известь в строительных работах и при производстве строи-
8
юльпых маириалов. II действительно, пр» отсутствии достаточ-
но прочной cipyiiiypu, которая могла бы противостоять этим
и шепениям общего объема, они неизбежно вели к разрушению
материала.
Однако хороню известно, что примерно такие же объемные
н лишения крппаллпческой решетки при гидратации силикатных
минералов цеменhioio клинкера не вызывают разрушений, так
как тачанльные напряжения вследствие ^ветичепия общего
объема при гидратации возникают в эюм случае к тому момен-
ту, koi та прочность образовавшейся орхкгуры уже достаточно
велика, чюбы противостоять этим напряжениям и сделать их
не опасными
< )рш пн ) Н.Ш1. и. IB < в HiH.iiiiiii Б В ( ). пп.1 и oGiacni обком
пых н <м< iiciniii (осюш 1акжс и н юм, чю он, рассмшрпвая
jвелнчеине объема твердой фазы сисюмы вследствие химичес-
кого связывания воды окисью кальция и адсорбционного связы-
вания воды поверхностями частиц, всесторонне исследует при-
чины происходящих при этом изменений объема пор.
Изучение Э1их явлений (имеющих значение для всех дисперс-
ных систем) позволило автору выявить основные причины, влия-
ющие па объемные изменения при гидратации извести и опреде-
лить условия получения новых строительных материалов на ос-
нове негашеной извести, характеризующихся равномерным изме-
нением объема.
В книге Б. В. Осипа подробно рассматриваются все особенное -
||| ।вер [гния, iimecui в процессе гидра laiiim как классическою
примера Bpm । ал. in i.iiiibmiiioi о шер тения < ha'бен по ясно н<>
i n Ша при i опое।ав.leiimi процессов шер к ипя iccia из нзвесгп-
кпне 1кп, с о шой стропы, и in ii.nieci ii-iix тонки с другой.
Геею т Извесш-пушонкп по способно перекристаллизовываться
Н’.-.а тосшючио больших размеров кристалликов гидрата окиси
калышя По-ломх оно, по тобно тесту из глины с водой, образу-
ет лишь обратимую структуру схватывания—тиксотропную
структуру геля. Такие структуры разрушаются при механическом
воз leiiciimii (перемеиг'вании, перетирании) и вновь самопроиз-
вольно возникают в покое в результате молекулярных сил
ецеплепия и броуновского снижения наиболее мелких частичек
(к<). 1.10ИДПОЙ фракции).
В rvciux (концентрированных) пастах тиксотропное повыше-
ние прочности сравнительно невелико. Гораздо больше повы-
iii.'k >ся прочное!в при iiociciH-iiiioM ociopo/мюм высушивании
i.ikiix naei. и hoi процесс юже являтся вполне обрашмым.
Он характерен как для глины, так и' для извести-пушонки. Что
же касается извести-кипелки, то в ней эффект гидратационного
твердения в чистом виде наблюдается и при полном отсутствии
высыхания: либо под водой, либо в насыщенном влагой воздухе,
свободном OI углекислого газа.
Так, например, легко показать, что ноликристаллическпе кам-
ни, являющиеся продуктом гидратационного твердения, при
взаимодействии окиси кальция с водоп, состоят из чистого гид-
рата окиси кальция.
Это легко проверить точными методами количественного хи-
мического анализа и прежде всего качественной пробой со сппр
говым paciBopoM <|>епоЛ(|>1аленпа, всегда дающим малиновую
окраску даже па внешней поверхности образца, если гвердепне
происходило в отсутствие углекислого газа, т. е. без реакции
карбонизации.
II. В. Смирновым и Б. В. Осиным было показано, что такое
гидратационное твердение извести происходит и под водой.
Это можно доказать, центрифугируя суспензию извести-кинел-
кп, затворенной в избытке воды. Центрифугирование обеснечи
вает наименьшее водонзвестковос отношение при сохранении
вместе с тем однородности системы.
Твердение извести под водой (как и цементного теста)
с достижением высокой механической прочности свидетельствует
о ее гидравличности, как гидратационного вяжущего, если опре-
делить «Г11драв.'1нчи(>С11,» (кстати, крайне неудачный термин),
как способноеп> вяжущего твердеть под водой. При лом мож
по сказать, что весьма плотные камни, получаемые при гидраiани-
онном твердении извести в условиях наименьшего водойзвестко-
вого отношения, обладают высокой водостойкостью.
В замкнутом сосуде с водой образец растворяется с
поверхности, насыщая воду и теряя при этом в весе около 1,3 г
окиси кальция на 1 л воды соответственно растворимости изве-
сти, которая значительно больше, чем у продуктов гидратации
портландцемента.
Конечно, прочное!ь гидратационно затвердевшей извести не-
сколько понижается при насыщении камня водой, с одной сторо-
ны вследствие адсорбционного эффекта понижения прочности, а
с другой—вследствие устранения менисков с их капиллярным
давлением. Однако это понижение прочти iп не прогрессируй! во
времени и не веде! к р чмоканию образцов, как, например, в
сформованных и высушенных глиняных изделиях. 1’елн же
образец находится в проточной воде, содержащей всегда
небольшие количества углекислоты, то непрерывного растворе-
ния извести также не происходит, так как достаточно плотный
образец защищен с поверхности тонкой и практически водоне-
проницаемой карбонатной пленкой, делающей его полностью
нерастворимым в воде.
Это легко проверить, капнув фенолфталеином на поверх-
ность образца. Если корочка карбоната кальция не повреждена,
то никакого окрашивания не будет. При случайных
повреждениях такой защитной карбонатной корочки она вскоре
вновь восстанавливается как в воде, так и на вотдухе. Только
И)
при :n;i‘iinc.„.ном избытке углекислоты в воде растворение бу-
нд бол'-е пшепсивиым вследшвие образования растворимого
бик зрбошиа кальция.
Рят ученых и технологов стремились придать изобретению
II. Й. Смирнова ограниченное значение, распространив его лишь
и,т с । pi ин<•. ii.ni.ic, пренм утес 1 веипо пзвеспсово-песч.шые пас-.
।норы,
Автор книги защищает н развивает ту мысль, что открытие
niAp.ii.iuiioiiiioro твер щиия извести, как и любое другое крупное
научное oiKpunie. не может носить частного характера. Напро-
И1В, его донетне распространяется на всевозможные строитель-
ные материалы, в состав которых входит известь. Такой подход
к крупному открытию является, конечно, единственно правиль-
ным.
Предшественники И. В. Смирнова, выдвигавшие различные
предложения по использованию извести без предварительного
ее гашения, не доходили до обоснования и использования гид-
ра I анионного твердения извести. Их предложения носили узко
частный характер и в ряде случаев ставили основной своей
целью m iiojib юваппе 10НЛО1Ы гидратации.
В настоящее время большой коллектив советских технологов
и строителей разрабатывает отдельные вопросы технологии про-
изводства новых строительных материалов на основе примене-
ния негашеной извести и использования этих материалов в стро-
ительной практике. В связи с этим в книге Б. В. Осина проа-
нализированы и обобщены важнейшие результаты научно-ис-
следовательских работ по негашеной извести на основе
новых представлений о гидратационном характере ее твердения, а
также изучен и обобщен опыт промышленного изготовления не-
гашеной молотой извести и применения ее в строительстве и в
производстве строительных материалов.
В итоге следует отметить, что работы И. В. Смирнова и
Б. В. Осипа, связанные с открытием гидратационного твердения
иягсш, к напоящему времени получили всеобщее признание,
наш.in о|ражеине в справочниках и учебниках, явились осно-
вой для ряда новых стандартов, технических условии и произ-
во цтвенных инструкций.
Эти работы составляют новую, главу современной науки о
вяжущих веществах, целиком являющуюся достижением совет-
ской пауки и техники. Анализ развития этой большой области
ихнологии производства и применения негашеной извести как
нового вяжущего строительного материала, и состояния этой
области за рубежом, показывает, что благодаря работам
И. В. Смирнова и Б. В. Осипа и многих советских исследовате-
лей и практиков, работающих в этой области, советская научпо-
пАппческая мысль ушла далеко вперед.
При оценке книги Б. В. Осина не надо забывать и того, что
это первый научный труд, посвященный изложению открытия
новых вяжущих свойств извести, открытия, осуществляющего
революцию в ряде областей технологии строительных мате-
риалов.
Веледеiвне новизны вопроса в книге могут встретиться недо-
четы н слабые места, которые будут устранены при дальней-*
Шей разрабо!ке Лой большой Нроолемы.
П. Ребиндер
Москва. Институт физической химии Академии Иut/к СССР, отдел
дисперсных систем
Часть первая
НОВЫЕ СВОЙСТВА НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
Глава первая
ОТКРЫТИЕ ГИДРАТАЦИОННОГО
ТВЕРДЕНИЯ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
Изобретатель И. В. Смирнов удостоен звания лауреата Ста-
линском премии первой степени за открытие способа примене-
ния молотой негашеной iriiiecin и стро|целы|ве н в произволе!
не шроительпых материалов [219, 221, 222, 223]. Им было
установлено, что негашеная молотая известь при смешивании с
водой способна схватываться и затвердевать подобно вяжущим
веществам, таким, как гипс и цементы. Если учесть, что известь
является древнейшим вяжущим материалом, то невольно возни-
кает вопрос, что же произошло в этой области? Как могло слу-
читься, что об одном из важнейших ее свойств так долго ничего
не шали?
Известно, что человек познакомился с известью еще в дои-
сторические времена, с тех пор как научился пользоваться огнем.
Уже тогда камень-известняк, па котором случайно разводились
костры, частично обжигался, обожженный материал, увлажняясь
по i дождем, гасился, образуя жирное тесто, которое со
временем вновь за 1 вердевало. Разрушение комьев обожженной
iiiBccin от соприкосновения е водой делало и (лишним ее размол.
Долгое время эго было выгодно, несмотря на то, что при гаше-
нии такой извести получалось много отходов. Последнее объяс-
ни лось тем, что крупные куски, обожженные лишь с поверхио-
сiи (недожог), гасились также ие на всю глубину, а пережог,
вызываемый ошлакованием комьев извести золой топлива, пе
успевал погаепться полностью. Однако с точением времени раз-
вито техники привело к тому, что стало целесообразным прибе-
гаю к помолу извести па известковых заводах, так как в эюм
случае удавалось более полно использовать молотый продукт
при гашении. При помоле весь пережог давал полноценное вя-
жущее, а недожог претшавлял собой ценную молотую добавку
к и Я'ССТП.
Гакнм образом, с момента появления негашеной извести
нр'.шло мною тысяче.H iпй, прежде чем се cia.ni пзготов.biiь
в тонкомолотом виде.
Между тем тля открытия процесса схватывания и твердения
извести при взаимодействии с водой, г. с. при гидратации, не-
обходимо было в первую очередь наличие топкомолотой нега-
шеной извести.
Однако, если бы одного этого условия бы то бы достаточно
для открытия новых свойств негашеной извести, то оно было
бы сделано уже много лет тому назад, когда впервые оы.i ор-
ганизован промышленный ее помол. Но этого ие произошло, так
как, чтобы установить способность извести к гидратационному
нердеппю, необходимо было стдагь ряд других условий.
Харакк-рпо, что в перших раГхпах II. В. Смирнова с маю
риа.шми на основе негашеной извести (1930 1932 п.) основное
внимание уделялось использованию тепла, выделяющегося при
гидракщнп взвеси! '128, 131, 198, 20()|'. Об ошрыши новых
свойств извести тогда не было речи.
Дело в том, что в первых работах рассматриваюсь такие
материалы (шлаковые, шлако-цементные, гипсовые, цементные,
глиняные и др.), в которые негашеная извегть вводилась в не
больших количествах и не играла поэтому решающей роли. Она
лишь улучшала свойства материалов в большей мере, чем из-
вестковое тесто или известь-пушонка.
Только после того как И. В. Смирнов совместно с Б. В. Оси-
ным перешли о| изучения добавок молотой негашеной ншссш в
рамочных cipoiiic.'iiaii.ix мак-риалих к пцш'.шю hiimviii в
"Hi iom впк' им удалось вплонцю но пани к ожрынно се но
вых свойств.
Мы ставили своей задачей установить, почему добавка нега-
шеной извести, даже R небольших дозах, улучшает свойства раз-
личных строительных материалов в большей степени, чем из-
вестковое тесто или известь-пупюпка. Вначале мы решили ныне-
шни. как В.И1ЯС1 icirioia гидра laii.nii извести па ускорение
ее схва1ывап11я и <аiвердеваппя при слаидаршых методах
испытаний.
Уже в начале исследований мы столкнулись с рядом труднос-
тей, вызванных своеобразным поведением известН-кппелки при
гидратации се в чистом виде. Работать с нею было трудно из-за
сильного разогрева и кипения массы. Чтобы избежать кипения
массы нам пришлось вводнн» в извеен. много воды, чю не могло
повышать прочность материала. Это и натолкнуло пас па мысль
исследовать свойства извести-кипелки в условиях отвода теплоты
гидратации, что должно было позволить затворять известь мень-
шими количествами воды п тем самым повысить прочность ма-
териала.
Для опытов была сконструирована специальная массивная
металлическая форма помещенная .в термостат со льдом и с
1 См. также авторское свидетельство № 52920, выданное И В. Смирнову.
1<Э
солью. Это обеспечивало быстрый отвод тепла, развивающегося
в результате гидратации извести. Температуру гасящейся массы
стремились ноддерживаи. возможно более низкой и уже
во всяком случае пнж1 100", чтобы не доводить массу до
кипения. ,
Наряду с этим был изменен и режим перемешивания массы.
Л\ы прекращали перемешивание через 5 минут после получения
однородной смеси, i. е. перемешивали негашеную известь так
же, как п при использовании се в различных строительных ма-
lepna. iax.
->ni нес.с топания пока шли, что одного помола извести 'дале-
ко педо.ч а ючно для того, чтобы обнаружить схватывание и
|церденпе негашеной ii.iBeriii при взанмодейепшп с водой.
Для юно нужно было с< ;дачь но крайней мере I ри дополпи-
le.ibiibix условия:
1) необходимо было поддерживать температуру гасящейся
массы возможно ниже 100’, не допуская парообразования н ки-
пения, а следовательно, отступить oi первого требования стан-
дарт, т е. не гасить известь в тесто при максимальной темп<‘ра-
iype, при кипении массы;
2) необходимо было установить такие пределы водоизвсстко-
P.OIO фактора, при которых можно было бы добиться затверде-
। .iuii',1 11 ввести в ходе ее гашения.
>|ц|.|||М11 ныло у<‘। ацог.лв но, Bloom! ijiiiiM.iior промежуюч
пос положение между количествами воды, необходимыми для
гашения извести в пушонку и тесто Эю количество воды,
г иной для затворения, зависит от ппгепсшшостп отвода тепла
или от скорости гидратации извести.
Следовательно, нужно было отступить п от второго требова-
ния стандарта, т. е. не гасни, и шесть при недостатке или при из-
бы 1кс воды и не доводин. массу извести до состояния сухого
гидрата-пушонки или до состояния обычного теста;
3) необходимо было прекратить перемешивание массы на
определенной ciyneini взаимодействия извести с водой. Даже в
ie\ случаях, когда все прочие условия (топкий помол, темпера-
i\pa I пдраlauan и величина водовяжущего фактора)
оп.цо’вчн.1, по перемешивание продолжав ich в течение всего
ы pin. la ।; 1111 е 1111 я, схва I ываппя и I вердення нзвесш пе про-
исходи г.
Выражение «прекратить перемешивание на определенной
падии гашения извести» требует пояснения. Так, если затворить
негашеную молотую известь оптимальным количеством воды, т-э
тесто схватывается, как только будет' достигнута максимальная
icMiiepaiypa гашения извести, например, для быстрогася-
пшхея сор юн воздушной извести за 5—3U мин. Если, далее,
схватившуюся массу сразу же растереть, то в результате полу-
чится горячее песхватившсеся тесто, которое способно к вторич-
2 Зак. G^I 17
пому схватыванию. Это происходит, правда, не так бысцю, как
в первом слхчае, по все же во мною p<i i <n.icipee, нежели \ ie
ста из обычной гашеной извести за счет испарения воды. Если
же, наконец, схватившееся в первый период гашения извести
тесто полностью охладить и выдержать в течение длительного
времени, то в результате последующего его растирания и пере-
мешивания происходит вторичное схватывание, подобное схва-
тыванию обычной гашеной извести. Поэтому нельзя было руко-
водствоваться п третьим требованием стандарта, предусматри-
вающим осуществление интенсивного перемешивания на протя-
жении всего периода гашения извести.
Таким образом, для успеха наших исследований необходимо
было изменить основные методы гашения извести, предусмотрен-
ные стандартами всех стран. Так мы и поступили.
Благодаря этому нам удалось установить, что свойства нега-
шеной молотой извести, повышающей качество различных строп
тельных материалов, в состав которых она вводится, коренным
образом отличаются от свойств извести-пушонки и известкового
теста. Основным свойством негашеной извести является ее спо-
собность схватываться и затвердевать при взаимодействии с во-
дой, т. е. вследствие гидратации. С открытием этого свойства
известь перешла в разряд гидратационных вяжущих веществ, ти-
па гипса п цементов. Следовательно, такие явления, как гаше-
ние и твердение извести, считавшиеся ранее совершенно не
связанными (поскольку известковое тесто в гасильных ямах
может храниться без малейших признаков схватывания неопре-
деленно длительное время), представляют собой для негашеной
молотой извести при определенных условиях ее гидратации
единый непрерывный процесс.
Слсдоп;ислы1о, отпала необходимое > в самостоягс.пикш к-\
политической операции гашения извести, появилась возмож-
ность использования извести в строительстве и в производстве
строительных материалов непосредственно в негашеном виде. В
этом, собственно, и заключается сущность нового способа приме-
нения негашеной молотой извести.
Такой вывод встретил ряд возражений.
Прежде всего отрицалась возможность схватывания и твер-
дения извести в ходе ее гашения. Указывалось на то, что ника-
кого схватывания молотой негашеной извести при взаимодейст-
вии ее с водой ист п бьнь не может, а в ходе гашения
происходит простое уплотнение теста вследствие того, что
молотая негашеная известь отбирает па гидратацию воду из
изделий н гем самым уплотняет их. Попутно с повышением плт-
поети досппаец'Я п своеобразное повышение прочпосш
изделий. >
Несостоятельность такого утверждения доказывается следую-
щим опытом. Так, если тонкомолотую известь, чистую или с
микронаполнителями, затворить оптимальным количеством воды,
18
3
Рис. I. Прибор для оп-
ределения способности
зоздушиой извести-ки-
пелки затвердевать под
водой: 1—вода в термо-
стате; 2—вода в трубке;
3—воздушная негашеная
известь, затвердевшая
под водой.
к» явление схшпын.тнпя можно фш снровап. стандартным ттртте-
чом, например, с помощью in.n.i Инка Поскольку при схваты-
вании п твердении гасящемся извести часть свободной воды хи-
мически связывается твердым телом, то тесто за счет этого
уплотняется точно так же, как уплотняется гипсовое или це-
ментное текло в период его схватывания. Ifo если бы в основе
явления схватывания и твердения гасящейся извести действн-
!елыю лежало уплотнение известкового теста, а не сцепление и
кристаллическое срастание частиц друг с другом, то такое тесто
после растирания должно было бы оставаться схватившимся,
ибо плотность его после растирания такая же, как и до растира-
ния. На самом же деле схватившееся тесто пли раствор на нега-
шеной извести после растирания вновь приобретает тесто-
обра шое состояние. Это объясняется нарушением структуры
схватившейся массы и истинного сцепления частиц друг с дру-
1о.м. Значит для схватывания тагяшгнея нанести, которое
фиксировалось бы стандартными приема-
ми, помимо повышения плотности теста,
необходимо наличие истинного сцепления
част иц.
Другое возражение прошв сделанного
нами вывода заключалось в том, что
воздушная негашеная молотая известь не
способна шердеть в воде, а твердеет
только па воздухе, т. е. при высыхании
[53, 901.
11аши опыты по изучению поведения
воздушной негашеной молотой извести
iio'i воюй тока кали пе< о< той ie тывх i ь н
чо1 <. \ । ц< рж тения.
В loiiKMo cieK.THiinyio (рубку диамет-
ром 2 3 см и высоюй 50 см, заполнен-
ную водой не доверху, постепенно тонкой
струей всыпается порошок молотой нега-
шеной извести, до вытеснения им при-
мерно 50 см3 воды (рис. 1). В результа-
те, негашеная известь остается под сло-
ем воды.
Трубка находится в водяном термоста-
те. Пзвесгь-кипелка, проходя через слой
воды в трубке, подвергается реакции
гидратации, и тепло, выделяющееся при
взаимодействии извести с водой, отводит-
ся hi pi । стенку трубки Таким же обра-
зом проводятся опыты и с известью пу-
шонкой.
Эти опыты показали, что воздушная негашеная тонкомолотая
известь затвердевает под водой за счет реакции гидратации, тог-
2* 19
да как воздушная известь-пушонка под слоем воды не схваты-
вается и не затвердевает неопределенно длительное время. Твер
дение «воздушной» извести-кипелки под слоем воды проявляется
с особой силой при добавлении к этой извести 2—3%| сырого
двуводного гипса.
Ряд исследователей [119, 154, 190, 191, 259] считал, что про-
цесс быстрого затвердевания негашеной извести объясняется не
ее гидратационным твердением, а использованием тепла, выде-
ляющегося при гидратации. При этом различие в поведении
негашеной и предварительно погашенной извести объясняли тем,
что теплота гидратации извести ускоряла затвердевание и тем
самым необходимая прочность материала достигалась в более
ранние сроки.
Использование сильно экзотермической реакции гидратации
извести в ряде случаев имеет, конечно, свой смысл. За счет теп-
лоты гидратации извести можно действительно ускорять
процессы твердения строительных материалов, хотя иногда, на-
пример, при штукатурных работах в летнее время, она и не
нужна.
Однако сильно экзотермическая реакция, развивающаяся
при гашении извести, представляет собой лишь второстепенное
явление, сопутствующее процессу схватывания и затвердевания
гасящейся извести.
Это доказывается следующим опытом.
Так, если повторить опыт по гидратации извесги-кипелки в
трубке, помещенной на этот раз в термостат с водой и снегом,
чтобы предупреждать разогревание гасящейся извести путем
более интенсивного отвода тепла, то и при этих условиях будет
происходить схватывание и твердение извести.
Характерно, что выделение большого количества тепла пэи
гидратации извести было основным препятствием на пути к от-
крытию ее гидратационного твердения.
Все остальные гидратационные вяжущие вещества при взаи-
модействии с водой тоже выделяют тепло, но намного меньше
или во много раз медленнее, чем известь. И если бы, например,
гипс при гидратации не выделял в 10 раз меньше тепла, чем
известь, открытие его способности к гидратационному твердению
затянулось бы, возможно, также на долгое время.
Два поставленных нами опыта окончательно убеждают в
том, что схватывание и твердение негашеной извести вовсе не
обусловливаются теплотой, выделяющейся при гидратации из-
вести.
Первый опыт показал, что теплота, освобождающаяся при
гашении извести, может быть не только полезной, но и вредной.
Брались две навески (по 100 г) одной и той же извести и затво-
рялись одинаковым количеством воды (по 70 а). При таком во-
доизвестковом отношении химически не связанная вода под дей-
ствием теплоты гашения превращается в пар. Первая навеска
20
извести гасилась в нормальных температурных условиях, и теп-
лота гашения нагревала массу до кипения и превращения ее в
пмшонку. Вторая навеска извести гасилась в массивной метал-
лической форме, окруженной льдом с солью. Таким образом,
теплота гашения непрерывно отводилась наружу. Максимальная
температура не превышала 15—20°. После гашения получалось
достаточно прочное твердое тело, в котором оставались все
70 г воды.
Таким образом, в первом случае за счет использования теп-
соты, выделяющейся при гашении извести, мы получили известь-
пушонку, а во втором случае, исключив влияние теплоты,—схва-
тившееся и затвердевшее тело.
Для второго опыта были взяты одинаковые количества по-
рошков негашеной извести и извести-пушонки в равных соотно-
шениях с водой. Тесто на негашеной извести разогревалось за
счет теплоты гашения. Тесто на извести-пушонке также подогре-
валось, ио за счет внешнего тепла. Так были созданы одинако-
вые температурные условия для схватывания и твердения извести
'с,их видов Однако тесто из извести-пушонки оставалось
.есхвативши лея до тех пор. пока оно не начинало высы-
хать, а тссто из негашеной извести затвердевало в ходе
гашения.
Следовательно, дело здесь вовсе не в температурных усло-
виях.
Следующее возражение против нашего вывода о гидратаци-
онном характере твердения негашеной извести заключалось в
тем, что помол извести ничего не меняет, да и не может менять
в свойствах извести, что ее свойства после помола остаются та-
к мп Же, как и u> чомо.ia.
Чтобы доказать несостоятельность этого утверждения, доста-
точно проделать тот же опыт с негашеной известью в стеклян-
' и трубке, находящейся в теэмостате. Если известь-кипелку
жого помола заменить грубо дробленой, то она погасится
л слоем воды без всяких признаков затвердевания. Следова
лыю, способность твердеть под водой приобретает только тон
молотая негашеная известь.
Это характерно для всех гидратационных вяжущих веществ,
'язательным условием твердения которых является тонкий по-
Открытию гидратационного твердения негашеной извести
(шествовал ряд исследований. В 1880 г. Михаэлис[113] пред-
лил способ изготовления силикатного кирпича с применением
ютои негашеной извести. По этому способу увлажненная из-
। ково-песчаная смесь разогревается под действием теплоты га-
шя извести-кипелки. Потом смесь дополнительно увлажняет
прессуется и подвергается запарке при высоком давлении
сыщенлого пара. Однако Михаэлис не использовал свойства
извести схватываться и твердеть при взаимодействии с водой. Из-
весть употреблялась здесь в конечном счете в предварительно за-
гашенном виде, с той лишь разницей, что при обычном ее гаше-
нии тепло теряется без пользы, а при гашении в песке, в сило-
сах, оно идет на подогрев массы песка.
Следует отметить, что Михаэлис близко подошел к открытию
гидратационного твердения извести. В своем «Курсе общей и не-
органической химии» (1886 г.) он приводит интересное описа-ние
следующего опыта.
«Если тонко растертую негашеную известь плотно набить в
металлическую закрывающуюся трубку с небольшим отверсти-
ем в стенке и положить в воду, то через несколько часов извест-
ковая пыль превращается в плотную палочку, обладающую твер-
достью писчего мела, что является следствием чисто гидравли-
ческого твердения. Л\едленное проникновение воды и быстрый
отвод тепла по мере его выделения полностью исключают
i вспучивание. Таким простым способом обнаруживаются вскры-
тые (замаскированные), гидравлические свойства обожженной
извести».
Характерно, что из этого наблюдения Михаэлис не сделал
важнейшего вывода о возможности использования гидратацион-
ного твердения извести на практике, т. е. в строительстве и в
производстве строительных материалов. Сделанное им замечание
не оказало никакого влияния и на развитие научных представ-
лений об извести. Оно не повлекло за собой создания новой
теории твердения извести, отличной от теории карбонизации и
высыхания. Можно сказать, что он «держал в руках» открытие
гидратационного твердения негашеной извести, но не сделал
его Ограничившись простой констатацией факта, Михаэлис не
осознал, какое большое влияние может оказать он на развитие
науки и техники.
Подобные случаи в истории любой отрасли знаний бывают
весьма часто. Причем это не только нс умаляет, но, наоборот,\си-
тпвает значение самого открытия, еде тайного впоследствии во
всем его объеме.
Петерс [158] в развитие идеи Михаэлиса предложил изготов-
лять камень из смеси негашеной извести не только с пгск> м, но
и с такими заполнителями, как шлак, пемза и т. д. По способу
Петерса известь также предварительно силосуют и гасят при
этом тепло от ее гашения нагревает смесь до 80э, после чего мас-
са с большой силой прессуется в формах и направляется в авто-
клав.
Бухгольц [28] запатентовал способ производства «теплых»
бетонов, разогревающихся в результате гашения в них извести-
кипелки. Эти бетоны изготовляются из одной части размолотой
негашеной извести, шести частей песка или пемзы; для большей
прочности к смеси добавляется небольшое количество цемента.
Вполне возможно, что при этом в результате гашения происхо-
22
iiit и схватывание извести. Однако автор делал упор лишь
на использование тепла от процесса гашения извести (теплые
бетоны).
TpeccH_[41J предложил несколько иной способ изготовления
искусственного камня из негашеной молотой извести и заполни-
телей (песок, измельченный кварц или другие породы камня, со-
держащие кремнезем). Он не подвергал смесь сильному прессо-
ванию и запариванию под высоким давлением. К предваритель-
но погашенной минимальным количеством воды и перемешанно!
с заполнителями извести он добавлял воду до образования пла-
стической массы, которую можно было бы заливать в формы.
Сформованный кирпич, выдержанный в течение 3—10 дней на
сткрыто.м месте, затвердевал настолько, что его можно было по
гружать в воду с раствором извести (для предотвращения вы-
мывания извести с поверхности). После этого воду нагревали до
юмпературы 95°. В течение 2—6 седок совместное действие на
известь и кремнезем воды и тепла приводило к образованию
гидросиликатов кальция. Характерным в этом способе является
твухступенчатое затворение смесщ вначале минимальным коли-
чеством воды с целью гашения извести с разогревом до наивыс-
шей температуры, а затем дополнительным количеством воды
для получения удобообрабатываемой массы.
Черников и Одерберг [247]. предложили способ изготовления
гскх сственного камня с применением негашеной извести, кото-
рая гасится непосредственно в самом материале. При этом из-
весть не расширяется, что достигается выдержкой запрессован-
ного материала в жестких прочных формах в течение всего вре-
мени его обработки горячей водой или паром. Пар проникает в
материал сквозь отверстия в форме. После этого формы с мате-
риалом помещают в автоклав на запарку, в процессе которой
гидрат окиси кальция взаимодействует с кремнеземом, образуя
гидросиликат кальция.
Изделия, получаемые после такой обработки, характеризуют-
ся ВЬ'С-’КОЙ плотностью и прочностью.
При таком способе получения изделий схватывание и началь-
ное тзердение гасящейся извести обнаружить не удавалось, так
как эти процессы были затемнены реакциями образования гид-
роситиката кальция в период запарки изделия.
Б сниге Каплана «Производство извести», изданной в Москве
19 9 г., рекомендуется «способ приготовления растворов кото-
~ дет быстро и хорошо схватывающиеся растворы». Дтя
. с «берут хорошо гашеную известь и тщательно смешивают
дес'о с просеянным песком, потом к этой смеси прибавляют
го: • I порошок негашеной извести и все смешивают вместе
Вследствие начинающегося при этом смешивании гашения, рас-
вс, быстро нагревается и употребленный сейчас же в дело, он
быстро схватывается. По произведенным опытам фундаментная
кладка здания на таком растворе через четыре дня так
затвердела, что нельзя было воткнуть в нее острый кусок
железа».
Здесь речь идет о строительных растворах на гашеной изве-
сти, в которые вводится молотая негашеная известь в качестве
добавки. При этом автор обращает внимание на возможность
использования тепла для ускорения схватывания извести. ( хва-
тывание и затвердевание извести при реакции окиси кальция с
водой в условиях, когда не допускается разогревание массы и
не используется теплота гашения извести, Капланом обнаружено
не было.
В книге Гмелина «Химические основания ремесел и заводов»,
опубликованной в 1803 г. в переводе на русский язык известного
русского ученого—химика, технолога и минералога В. М. Север-
гина, говорилось: «Гораздо лучше будет мертель (т. е. строи-
тельный раствор), когда известь тотчас же по обожже-
нии истолкут, рачительно смешают с песком и потом прильют
воду».
Мало вероятно, чтобы в те времена при толчении иззести
можно было в производственных условиях измельчать ее до тон-
кости, необходимой для непосредственного применения толче-
ной извести-кипелки в дело, не опасаясь разрушительных объ-
емных изменений во время ее гашения. Скорее всего, раствор
перед применением выдерживался, как это предусматривается
даже в наше время, например, Германским стандартом дтя
воздушной негашеной молотой извести (DINE 1060). В этом
стандарте рекомендуется замачивание раствора на воздушной
молотой извести- кипелке за 12, 24 и 48 час. до применения рас-
твора в дело.
Все исследователи, о которых говорилось выше, изучали
частные случаи применения негашеной извести в том или
ином строительном материате. В основе их предложений
лежа та идея использования тепла от гашения извести-
кипелки.
Сущность гидратационнсто твердения негашеной извести в
холодном состоянии, при котором достигаются высокие проч-
ности материала, вскрыта ими не была. Не были найдены и
пу ти управления объемными изменениями извести-кипелки в хо-
де ее гашения в материалах
Открытие II, В. Смирное: ч гидратационного твердения из-
вести оказало сильнейшее влияние на развитие многих от;’ .лей
промышленности строительна::-: материалов и совершенств ание
техники производства стрс "ельных работ. Благодаря угому
свойству негашеная молот; - известь с успехом применяется в
известково-шлаковых и к. стково-пупцолановых цемен- в
шлакобетонах и крупных скоилрках, в ячеистых бетонах и
титых силикатных изделия . _ гппсо-известково-шлаковых вяжу-
24
щих и изделиях на их основе, в карбонизированных материалах,
в быстросохнущих штукатурных растворах и т. п.
Нет сомнения в том, что дальнейшее изучение свойств нового
вяжущего вещества позволит еще больше расширить области его
применения.
Следует отметить, чго в нашей стране накоплен такой опыт
в этой области, каким не располагает ни одна другая страна.
Чтобы убедиться в справедливости этого вывода, достаточно
привести следующие факты.
В последнем издании учебника Джонсона и других [271],
«Строительные материалы», по которому уже более полувека
обучается студенчество США и Англии, в разделе об извести ска-
зано: «Чтобы избегнуть вспучивания штукатурки и недопусти-
мого расширения кладочных растворов при увлажнении, известь
должна быть полностью гидратирована путем гашения от 3 до
14 дней, в зависимости от вида извести, температуры и условий
гашения».
В фундаментальном труде Ниббса [266' «Известь и магнезия»
подчеркивается, что перед применением «негашеная из-
весть должна быть сперва тщательно загашена избытками воды
до состояния теста, которое должно быть выдержано в течение
достаточно длительного времени, чтобы обеспечить полную гид-
ратацию».
В извес* том труде Сирлэ [272] «Известняк и его продукты»
указывается, что «перед смешением с песком или любым другим
материалом, негашеная известь должна быть погашена в тесто»,
и чю тесто должно выдерживаться в течение по крайней мере
недели и предпочтительно в течение нескольких месяцев перед
сто использ ваннем, чтобы обеспечить частичкам извести полное
। ашс'ше».
11аконед. в действующем до настоящего времени американ-
ском стандарте на строительную известь-кипелку [264] (включая
п тонко.молстую) указывается, что «негашеная известь никогда
нс может 'ыть использована как таковая для строительных це-
!сй; она всегда должна быть сначала погашена».
Нетрудна понять, что если бы в Советском Союзе до сих
пор существовал такой же стандарт, как в США, то развитие
производства строительных материалов на основе негашеной из-
вести у нас было бы на таком же уровне, на котором оно
находилось по крайней мере 20 лет тому назад.
На осн зе научно-исследовательских работ, а также опыта
р аботы так \ крупнейших строительных организации, как Магнп-
। острой, Челябметаллургстрой, Саратовстрой, Запорожстроп.
Южтяжстрс . и др. Государственный Комитет Совета Министров
СССР по делам строительства утвердил в 1951 г. новый стандарт
специально на известь строительную молотую негашеную (ГОСТ
5S03—51). В нем сказано:
«Известь строительная молотая негашеная применяется для
приготовления строительных растворов и бетонов, вяжущих ма-
териалов и при производстве искусственных безобжиговых кам-
ней».
Сопоставление двух стандартов на строительную негашеную
известь, советского и американского, служит замечательным сви-
детельством приоритета нашей страны в области изготовления
новых строительных материалов на основе негашеной молотой
извести за счет использования ее гидратационного твердения.
Глава вторая
СВОЙСТВА НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ КАК
ГИДРАТАЦИОННОГО ВЯЖУЩЕГО ВЕЩЕСТВА
Чтобы получить полное представление о новом гидратацион-
ном вяжущем, необходимо помимо изучения основного его свой-
ства—способности твердеть при взаимодействии с водой—ознако-
миться со всей совокупностью остальных его свойств.
Какова специфика негашеной извести как гидратационного
вяжущего? Что отличает ее от цемента и гипса, а также от
гашеной извести?
Рассмотрение этих вопросов весьма важно для правильного
определения места по существу нового вяжущего материала
среди всех остальных вяжущих веществ.
§ 1. СРОКИ СХВАТЫВАНИЯ ИЗВЕСТИ
Схватывание извести-кипелки в процессе ее гашения зависит
от скорости гидратации и величины водоизвесткового фактора.
Чем выше скорость гидратации, тем быстрее схватывается
известь. Известно, что воздушная известь делится на быстрога-
сяшуюся, со сроками гашения менее 10 мин., среднегасящуюся—
от 10 до 30 мин., медленно гасящуюся—более 30 минут.
Величина водоизвесткового отношения определяет степень
разогрева и скорость гидратации материала, а также его плот-
ность и поэтому влияет на сроки схватывания.
Чем больше берется воды для затворения, тем медленнее
разогревается материал и, следовательно, медленнее идет гидра-
тация, а стало быть и схватывание. При очень больших количе-
ствах воды схватывания вследствие малой плотности теста вооб-
ще не происходит. Соответствующие данные приведены в табл. 1.
Из данных таблицы можно сделать вывод о том, что при
больших водоизвестковых отношениях получается обыкновенный
раствор на известковом тесте, не обнаруживающий во время
гашения извести признаков схватывания.
Что же касается схватывания гашеной извести, то оно зави-
сит не от скорости гидратации, а от интенсивности высыхания и
27
Влияние величины водоизвесткового фактора на сроки схватывания
извести-кипелки при составе раствора 1 :5 (известь—песок)
Водоизвестковый фактор Начало схватыва- ния в мин. Конец схватыва- ния в мин.
1,0 17 22
1,3 21 41
1,6 25 70
1,9 Нет схватывания
измеряется обычно несколькими сутками, причем в гасильных
ямах гашеная известь не схватывается неопределенно долгое
время.
Характерно, что до сих пор нет и самого понятия о сроках
схватывания гашеной извести. По этому поводу американский
исследователь Адамс [1] писал: «Общепризнанного определения
этого термина в отношении извести нет. На основании лабора-
торных испытаний была предложена следующая формулировка.
За срок схватывания принимается тот промежуток времени, в
который будет достигнуто электросопротивление 30 000 2 меж-
ду двумя латунными стержнями, погруженными в раствор на
8 мм при расстоянии между их центрами в 10 см. При этих усло-
виях чистое (без добавок) известковое тесто показывает схваты-
вание через 40—50 часов».
Негашеная известь способна схватываться при определенных
условиях в 5—30 мин., т. е. в 50—1С0 и более раз быстрее, чем
гашеная известь, приближаясь по срокам схватывания к гипсу.
§ 2. ХИМИЧЕСКОЕ СВЯЗЫВАНИЕ ВОДЫ ПРИ
ГИДРАТАЦИОННОМ ТВЕРДЕНИИ ИЗВЕСТИ
Как известно, гашеная известь в период схватывания и твер-
дения не только не связывает, а, наоборот, выделяет воду. В
протиаэположность этому, известь к; тетка при гидратационном
твердении связывает химически и адсорбциоино большие массы
воды
В табл. 2 приведены сравнительные данные, характеризую-
щие количество воды, химически связываемой различными вя-
жущими веществами и время ее связывания.
Иззесть химически связывает поч~;г в два раза больше воды,
нежели полуводный гипс, хотя скорость гидратации обоих вя-
жущих веществ приблизите тыю одна и та же. Портландцемент
28
Количество воды, химически связываемой различными вяжущими
веществами и время ее связывания*
Виды вяжущих веществ Время связывания воды Содержание химически связываемой воды в %
к началь- ному весу к началь- ному абсо- лютному объему
Негашеная известь 1 час 32 102
Полуводный гипс 1 час 18,6 49
Портландцемент марки ,400* 28 cj ток 12 37
Пvhho.t а н овый п ор т.т а н дпеме н т
.марки ,300’ 28 суток 10 29
Шлакопортландцемент марки
.300- 28 суток 9 26
* Количество химически связываемой воды для извести н гипса вычислено
по химическим реакциям, а для цементов взято из опытов проф. С. А. Ми-
ронова и проф. Г. Н. Сиверцева.
химически связывает за месяц около 10% воды от своего перво-
начального веса или около 30% от первоначального абсолютно-
го объема. Чистая же известь-кипелка в ходе гидратации связы-
вает 32% воды от своего первоначального веса или около 100%
от первоначального абсолютного объема. Иными словами, только
па химическое связывание молотая известь потребляет в первые
же часы примерно в три раза больше воды, нежели портландце-
мент в течение целого месяца.
Химическое связывание негашеной известью больших масс
воды является ценнейшей ее особенностью.
Благодаря этому замечательному свойству известь-кипелка
используется в ряде случаев в качестве сушильного средства.
Так, например, введение этой извести в штукатурные растворы,
особенно методом присадки ее в раствор через форсунку (см.
ниже) позволяет получать штукатурку, которая независимо от
времени года и состояния погоды быстро сохнет. Поэтому из-
сесть-кипелка, применяемая в штукатурных работах зимой,
•сеиью и весной.—технически и экономически эффективное,
ретство быстрой сушки штукатурки.
§ 3. ТЕПЛОТА ГИДРАТАЦИИ ИЗВЕСТИ
Схватывание и затвердевание гасящейся извести-кипелки
представляет собой си ьно экзотермическую реакцию.
СаО — Н2О = Са (ОН)2 + 15,5 ккал.
В этом отношении известь-кипелку можно сравнить с гипсом
и цементами, для которых также характерна экзотермическая
реакция гидратации.
На рис. 2 графически представлены температурные изменения
при схватывании различных цементов по Доршу [52]. На рис. 3
ио данным наших опытов приведены температурные изменения
при схватывании извести-кипелки различных видов.
Как видно из рисунков,-в характере температурных кривых
извести и цементов* есть много общего. Однако температурные
Рис. 2. Температурные изменения при схватывании цементов:
1—глиноземистый цемент; 2—высокосортный портландцемент,
3—обыкновенный портландцемент; 4—железо-портландцемент,
5—доменный цемент; 6—гипс.
изменения при схватывании извести во времени завершаются
несравненно быстрее, чем у цементов.
Действительно, если у цементов резкий переход к темпера-
турному максимуму начинается спустя 2—4 часа после затворе-
ния, то у «воздушной» извести такое явление наблюдается через
5—30 минут.
Это можно объяснить тем, что цементы обжигаются до спе-
кания и структура их становится плотной. Вследствие этого
при затворении вода не может вступить в \ 'мнческую реакцию
со всей массой цемента. Реакция протекает сначала на поверх-
30
нес । и цементных зерен и лишь со временем вода проникает в
глубь этих зерен.
Обожженная же известь имеет пористую структуру, так как
почти половина исходного вещества СаСО3 (44%) превращает-
ся в углекислый газ и улетучивается. При затворении извести-
кипелки вода тотчас же проникает в поры, и реакция соедине-
ния извести с водой идет быстрее, чем в цементах.
При схватывании гасящейся извести наблюдается то же яв-
летие, что и при схватывании цементов: резкий подъем
температуры гидратации совпадает с нача-
Рлс. 3. Температурные изменения при схватывании извести-
кипелки различных видов: 1—известь с недожогом в количе-
стве 15%; 2—известь нормального обжига; 3—известь с пере-
жогом в количестве 15%; 4—известь магнезиальная с содер-
жанием MgO—32%.
м схватывания извести, а максимальная
мпература гидратации почти совпадает с
нцом схватывания.
Негашеная известь при гидратации и схватывании выделяет
тьше тепла, чем другие вяжущие вещества (табл. 3).
Количество тепла, выделяющегося при гидратации различных вяжущих
веществ, и продолжительность его выделения
Виды вяжущих веществ Продолжитель- ность выделения тепла Количество тепла в кал/г
Негашеная известь 1 час 276
Полуводный гипс I . 27
Портландцементы* 1 сутки 30
3 суток 86
28 . 96
1 Взяты средние значения по испытаниям 24 цементов, проведенным
В. А. Книдом и С. Д. Окороковым.
Из табл. 3 видно, что негашеная известь выделяет при гид-
ратации в 10 раз больше тепла, чем полуводный гипс, и почти в
10 раз больше тепла в течение первых часов, чем портландце-
мент в течение суток.
Способность извести выделять большое количество тепла при
гашении в ряде случаев является чрезвычайно ценной (при про-
изводстве строительных материалов и ведении строительных ра-
бот, особенно в зимнее время).
Однако сильно экзотермическая реакция гидратации извести
может привести к нежелательным последствиям. Это особенно
относится к получению высокопрочных материалов при низком
водоизвестковом факторе в летних условиях.
Так, например, водоизвестковое отношение при затворении
извести-кипелки должно быть таким, чтобы температура гаше-
ния не повышалась бы слишком сильно. В противном случае
под давлением образовавшихся паров воды масса будет разру-
шаться, что, естественно, воспрепятствует ее схватыванию. Паро-
образование имеет место при низких водоизвестковых отношени-
ях, высоких скоростях гидратации и медленном отводе тепла.
Водоизвестковое отношение может быть тем меньше, чем
быстрее отводится тепло из гасящейся извести, и. следовательно,
чем меньше повышается температура.
В зимних условиях низкая температура воды, песка, окру-
жающих предметов и, наконец, самого воздуха способствует от-
воду тепла от гасящейся извести. В этом случае пар не будет
образовываться, и водоизвестковый фактор может быть поэтому
минимальным. Раствор быстро твердеет, он получается проч-
ным и скоро высыхает.
Материалы на негашеной извести, изготовленные на морозе
зимой с минимальным количеством воды, будут прочнее,
чем материалы, изготовленные летом при высоких водоизвест-
ковых отношениях.
§ 4. ДИСПЕРСНОСТЬ НЕГАШЕНОЙ МОЛОТОЙ ИЗВЕСТИ
И ПРОЧНОСТЬ ПРОДУКТОВ ЕЕ ТВЕРДЕНИЯ
Одним из важнейших отличий порошка негашеной извести от
гашеной является различная степень дисперсности.
Новейшие исследования извести методом газовой адсорбции
показывают, что удельная поверхность свежепогашенной гидрат-
ной извести достигает порядка 30 M2jz. Удельная же поверхность
извести-кипелки даже наиболее тонкого помола не превышает
05 м-г.--------------------
Чтобы смочить громадную поверхность предварительно пога-
шсной извести и довести консистенцию теста до нужной нам
величины, необходимо ввести в известь много воды. В противо-"
иоло/кность этому для смачивания небольшой поверхности по-
рошка негашеной извести до получения теста заданной густоты,
необходимо относительно небольшое количество воды, что откры-
вает возможность получения высокопрочного известкового вя-
жущего. Однако для этого необходимо еще изыскать средства
борьбы с гашением извести в пушонку. Таким средством может
быть отвод тепла от гасящеися извести и введение добавок замед-
.IIIгелей гидратации извести. ~
Кроме того, важно повысить пластичность массы, которая
при малых количествах воды получается недостаточной.
Это может быть достигнуто за счет введения добавок— раз-
жижителей: неорганических—сырого гипса и органических—
сульфитно-спиртовой барды (ссб) и других.
11ами был поставлен ряд опытов с целью получения высоко-
прочного известкового вяжущего.
Была взята известь-кипелка следующего химического соста-
ва; СаО—66,4%; SiO2—3,32%; Fe2b?-Al2O3—0,90%; MgO—
0,54", ; п. п. п.—27,3%. Эта известь после гашения в тесто обыч-
ными приемами в гасильных ямах не затвердевает. Известь бы-
ла просеяна через сито № 0085. Затворение производилось при
во гслзвестковых факторах равных 0,35; 0,40; 0,50; 0,60.
Опыты проводились при температуре 0°. Для этого все мате-
рии ;.j и формы до затворения хранились в снегу. Тесто затво-
рялось в лабораторном тазу, помещенном также в снег. После
шленсивного перемешивания в течение 5 мин. тесто укладывали
в стандартные малые формы размером 20X20X20 мм, закрыва-
ли их и помещали в воду со снегом. Через 2 часа после затворе-
г! я три образца вынимали из форм и тотчас же испытывали на
сжатие. Остальные образцы хранились в формах в воде со сне-
юм сутки, после чего освобождались из форм. Половина образ-
цов помещалась в воду и хранилась в лаборатории, а другая
иолозина—на воздухе в помещении с нулевой температурой.
П пытки затворения чистой извести на обычной воде с тем-
пературой 0° при водоизвестковых факторах, равных 0,35 и
3 Зак. 681. 33
0,40, оказались безуспешными. Воды явно не хватало для того,
чтобы получить пластичное тесто, укладываемое в формы; при
перемешивании образовывалась полусухая, рассыпчатая и быст-
ро нагревающаяся масса, которая гасилась, превращаясь в из-
весть-пушонку.
Для повышения пластичности смеси в известковое тесто была
введена добавка сырого гипса. Эта добавка заметно улучшала
пластичность, что дало возможность получать тесто при водо-
известковых отношениях, равных 0,35 и 0,40.
Добавка к воде, взятой на затворение чистой извести, пласти-
фикатора ссб эффективнее облегчала перемешивание массы при
низких водоизвестковых факторах. При этом получалось более
удобоукладываемое тесто.
Комбинированная добавка к извести-кипелке 5% сырого гип-
са и к воде затворения 0,5% ссб способствовала еше более рез-
кому разжижению теста при низких водоизвестковых факторах
и превращению его в подвижно-тектчее известковое тесто при по-
вышенных водоизвестковых отношениях.
Указанная концентрация добавки ссб оказалась в наших
опытах наиболее эффективной при низких водоизвестковых отно-
шениях.
Добавка к воде затворения 0,5°о' винсола не только разжи-
жала тесто, но и вспенивала его за СЙет вовлечения возду-
ха этой пенообразующей добавкой! Добавка к извести-кипелке
5% сырого гипса и к воде затворения 0,5% винсола, вводимых
одновременно, приводила к еще большему разжижению теста.
Результаты испытаний образцов воздушного хранения после
предварительного выдерживания их в формах в течение 1 суток
в воде со снегом приведены в табл. 4.
Из таблицы видно, что с уменьшением водоизвесткового фак-
тора прочность образцов резко возрастает.
Обращают на себя внимание высокие абсолютные значения
прочностей образцов из извести-кипелки при малых водоизвест-
ковых факторах, достигающие (в малых образцах), порядка
200 кПсм2 через 28 суток твердения. В старых стандартах на
воздушную известь было записано, что прочность ее на сжатие
в трамбованных образцах из раствора состава 1 :3 в 28-суточном
возрасте при воздушном твердении должна быть не менее 6 кГ см-.
Добавка к извести-кипелке сырого гипса приводит к резкому
повышению прочности растворов, преимущественно в начальные
сроки. Но эффективность действия этой добавки проявляется со
временем все в меньшей степени. Тот же гипс, введенный в из-
ъесть совместно с поверхностно-активными добавками, обеспечива-
ет длительное и интенсивное нарастание прочности образцов?
Образцы из негашеной извести характеризу ются высокой
прочностью не только на сжатие, нои на растяжение. Нами были
изготовлены восьмерки из негашеной извести с добавкой 5%
34
Влияние водоязвесткового фактора на прочность образцов из известя-
кипелкн при добавках сырого гипса и органических пластификаторов*
Наименование добавки Возраст образцов Предел прочности при сжатии в кГ!см* при водонзвестковых отно- шениях, равных
к порошку извести к воде
0,35 0,4 0,5 0,6
Без добавки Без добавки 2 часа 13,1 8,0
1 сутки — — 20,7 14,1
3 суток — 61,0 21,6
28 , —— — 67,3 32,9
90 . — —- 95,0 72,9
5% Без добавки 2 часа 76,2 64,6 33,8 19,8
сырого 1 сутки 156,3 89,3 52,2 32,9
гппса 3 суток 184,0 102,3 60,5 48,2
28 . 235,0 188,0 78,7 56,4
90 , 268,8 206,0 169,0 82,4
Без добавки 0,5 % ссб 2 часа 41,8 35,1 20,7 7,5
1 сутки 90.5 60,8 25,3 9,8
3 суток 83,7 62,7 57,3 39,0
28 . 184,5 111,6 65,7 42,3
90 . 186,8 134,0 101,0 61,0
п О' О /0 0,5 % ссб 2 часа 62,2 32,9 9.8 2,5
сыоэго 1 сутки 109.2 74,2 36,0 20,7
гипса 3 суток 150,2 128,0 44,7 32,2
28 . 205,0 160,0 85,6 45,8
90 . 278,0 176,3 128,2 109,7
Гч добавки 0,5% 2 часа 38 21,6 8,9 5,1
винсола 1 сутки 41,9 24,4 13,2 7,0
3 суток 45,9 31,3 15,9 9,2
28 . 97,1 61,7 36,9 32,5
90 . 134,1 120,0 72,4 40,0
5% 0,5% 2 часа 58,8 34,5 16,5 4.9
сырого винсола 1 сутки 108,0 70,5 49,3 17,6
гипса 3 cj ток 122,0 96,3 63,5 19,5
28 . 171.0 109.0 72,8 45,8
90 , 250.0 185,7 162,2 81,7
Опыты проведены при участии зав. лабораторией С. А Турий.
сырого гипса, которые тотчас же были положены в воду со сне-
гом и покрыты сверху металлическими пластинами. Через сутки
во( ьмерки были вынуты из воды (на них образовались продоль-
ные трещины) и тотчас же испытаны. Предел прочности при ра-
стяжении этих восьмерок оказался равным 15,5 кГ[см2 (среднее
из трех испытаний образцов).
Характерно, что образцы, изготовленные из цемента марки
«300», дают почти такую же прочность только через 28 суток
нормального твердения.
Прочность же (при растяжении) известковых растворов на
предварительно погашенной извести вообще не достигает таких
высоких значений. Так, по приводимым проф. В. Н. Юнгом дан-
ным [261] предел прочности при растяжении известковых раство-
ров состава 1 : 2 составляет через месяц 2 кГ/ся?, через 3 месяца
2.8 кГ[см2 и через полгода 3,6 кПсм2. Из сопоставления этих
цифр с данными, полученными в наших опытах, видно, что проч-
ность на растяжение образцов извести-кипелки в возрасте 1 cv-
ток может быть в четыре раза выше прочности на растяжение
образцов на предварительно погашенной извести в возрасте 6 ме-
сяцев.
Применение негашеной извести как высокопрочного вяжуще-
го вещества имеет широкие перспективы, так как позволяет ко-
ренным образом усовершенствовать технологию производства
многих строительных материалов.
Глава третья
ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ТВЕРДЕНИЯ НЕГАШЕНОЙ
ИЗВЕСТИ
§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Вопросы технологии производства и применения вяжущих ве-
ществ могут быть успешно решены только на основе правиль-
ного понимания механизма процессов твердения.
В свете работ И. В. Смирнова нами было впервые выявлено
качественное различие в механизме твердения гашеной и нега-
шеной извести Г128, 129, 130, 173]. Было установлено, что негаше-
ная известь при затворении водой твердеет как гидратационное
вяжущее вещество, в то время как твердение гашеной извести
определяется другими факторами.
В процессе твердения гашеной извести действуют три в из-
вестной мере самостоятельных причины:
1) высыхание раствора и выделение из него кристалликов из-
весткового гидрата, которые срастаются друг с другом и с нера-
сткорившимися частицами извести;
2) связывание (то же при высыхании) частиц друг с другом
за счет капиллярных сил;
3) карбонизация через раствор, т. е. образование и срастание
кристатлов углекислого кальция.
Все эти причины могут действовать только во время высыха-
ния извести. Если же известковое тесто не высыхает, оно остает-
ся не затвердевшим неограниченно долгое время. Это и являет-
ся свидетельством правильности современной теории твердения
гашеной извести.
Чтобы выяснить, этими ли причинами обусловливается схва-
тывание и затвердевание негашеной молотой извести, автором
тыл проведен ряд опытов1. Изучался характер твердения извести-
кгпелки в холодном состоянии и под водой. Образцы готовились
воздушной извести-кипелки следующего химического состава:
СаО- 66,4 %; SiO2 — 3,32 %; (Fe2O3 + А12О3) — 0,90 0; MgO —
О.”4° и; п. п. п,—27,3%.
Образцы размером 20X20X20 мм выдерживались в началь-
ный период (до испытаний) в формах, находящихся в воде со
В проведении опытов участвовала зав. лабораторией С А. Турий.
снегом, а затем освобождались из форм и хранились в воде. Ве-
личины прочности этих образцов при сжатии приведены в табл. 5.
Как видно из таблицы, воздушная известь-кипелка затверде-
вает и под водой, приобретая при этом высокую прочность. В то
же время эта же самая известь, но предварительно погашенная
в тесто или сухой гидрат, под водой не твердеет.
Чем же было обусловлено твердение извести-кипелки под
водой? Доступа углекислоты в данном случае не было, а стало
быть не было и процесса карбонизации, известь не высыхала,
а следовательно, не имело место и сцепление частиц капилляр-
ными силами. Все это свидетельствует о том, что твердение воз-
душной негашеной молотой извести, при котором она приобре-
тает высокую прочность, вызвано другими причинами.
Эти выводы подтверждают и опыты, проведенные И. В. Смир.
новым с доломитизированной известью-кипелкой, также твердев-
шей под водой.
Применение такой извести имеет большое практическое значе-
ние. Магнезиальные извести и в предварительно погашенном ви-
де представляют собой полноценные вяжущие материалы. Эти
качества у извести в размолотом негашеном виде намного улуч-
шаются.
Результаты опытов И. В. Смирнова приведены в табл. 6.
Как видно из таблицы, раствор на негашеной молотой маг-
незиальнойлзвести имеет более высокую прочность, чем раствор
на такой же, но гашеной извести, причем прочность его возрас-
тает с увеличением содержания окиси магния. Следовательно
высоко магнезиальная известь-кипелка твердеет под водой.
Растворы же, приготовленные на магнезиальных известях, пога-
шенных предварительно в пушонку или тесто, под водой не твер-
деют._________ _______________ -
Интересные^опытъГбыли поставлены И. Г. Бубениным, иссле-
довавшим каустический магнезит и каустический доломит в нега-
шеном молотом виде [13].
Он брал технические сорта доломита и магнезита, обжигал их
при различных температурах, затем размалывал в лабораторной
шаровой мельнице до остатка 7—8% на сите № 0085 и исследо-
вал механическую прочность полученных продуктов в условиях
затворения чистой водой и хранения как на воздухе, так и под
водой.
Соответствующие данные приведены в табл. 7.
Из таблицы видно, что тесто из окиси магния уже через три
дня после затворения чистой водой при хранении в воде обнару-
живает прочность на сжатие свыше 100 кГ/см?, а через 28 суток
прочность его возрастает. Тесто на смеси окиси кальция и окиси
магния после хранения под водой в течение 28 суток с момента
изготовления характеризовалось прочностью порядка 50 кГ/см2.
Формирование прочности этих материалов обусловливается
одной и той же причиной — реакцией гидратации.
Влияние водоизвесткового отношения на прочность образцов из «воздушной»
известн-кипелкк, твердеющих под водой
Вид добавки Возраст образцов Предел прочности при сжатии в кГ/см* при водоизвестковых отно- шениях, равных
к порошку извести к воде
0,35 0,4 0,5 0,6
Без добавки 1 Без добавки 2 часа — 13,1 8
1 сетки — -— 20,7 14,1
3 су ток — — 24,8 16,0
28 . —. . 59,3 24,7
9-1 — — 45,9 38,8
5 % Без добавки 2 часа 76,2 64,6 33,8 19,8
сырого 1 CVTKIt 156,3 89,3 52,2 32,9
гипса 3 СУТОК 183,5 1 19,8 49.4 37,6
28 , 176,5 117,5 78.7 30,5
90 „ 243.8 177.5 110,5 35.0
Без добавки 0,5 % ссб 2 часа 41,8 35,1 20,7 7,5
1 СУТКИ 90,5 60,8 25.3 9,8
3 суток 79,4 54,8 23,7 10,5
28 106,5 69,1 22,3 11,3
90 . 132,5 78,3 53,0 35,3
5% 0,5 % ссб 2 часа 62.2 32,9 9,8 2,5
сырого 1 сутки Ю9,2 74,2 36.0 20,7
гипса 3 су ток 131,6 109,5 42,3 20.3
28 . 150,5 — 64,4 25,0
1*' . 240,0 215,0 81,1 36.9
Бе । добавки 0,5 % 2 часа 38,0 21,6 8.9 5,1
гипса винсола 1 СУТКИ 41,9 24.4 13.2 7,0
3 суток 42,3 27,5 12,2 6,8
28 . 48,3 36,9 19,5 11,3
90 68,9 50,0 25,0 9,3
5 % 0,5% 2 часа 58,8 34,5 16,5 4,9
сырого винсола 1 сутки 108,0 70,5 49.3 17,6
гипса 3 су ток 117,5 70,8 55,4 18,1
28 . 152,0 136,2 64.5 19,8
90 . — 141,5 80,0 52.2
Механические испытания известково-песчаного раствора иа доломитовой извести
Вид извести остноше- не изве- | ги и песка смеси 1 Водоизвест- к овые отношения Способ ук- ладки в формы Условия хранения Предел прочности на сжатие в кГ/см1
Возраст в сутках
7 14 28 60 90
U к о ш
Кппелка проходит через сито № 200. ('одержание MgO= = 15,6% 1 : 6 1,20 Раствор пла- стичный Воздушное Влажное Под водой 6,73 7,26 9,30 10,03 11,50 14,96 9,30 12,70 16,66 9,43 17,70 20,90 11,03
То же с содержанием MgO=32,()% .... 1 : 6 1,20 То же Воздушное Влажное Под водой 5,13 4,60 9,53 9,36 11,73 14,46 15,20 14,10 13,47 16,07 14,10 17,16 22,90 15,70
Пушонка с содержанием MgO —12,2% .... 1 : 6 1,20 Ручное трамбо- вание Воздушное Влажное Под водой 4,63 2,80 5,40 3,43 Обра 7,00 4,90 зцы pa3BaJ 7,53 7,00 шлись 11,03 7,27
Т<> же с содержанием MgO=2,5% 1 : G 1,20 То же Воздушное Влажное Под водой 5,53 4,26 5,13 1 7,00 4,63 | 6,46 Образцы pamaj 6,73 4,73 |ИЛИСЬ 7,55 8,60
Кппелка проходит чер<-1 сито № 200. Содержание MgO= = 15,6% ...... 1 : 10 1,20 Трамбоиапис 3 ьгм па 10 г сухой смеси па копре Кле- бе Воздушное Влажное Под водой 6.33 5,61) 7,80 7,00 5,93 9,03 10,53 5,93 8,33 14,73 6,20 11,0 13,4 7,53
То же С содержанием MgO—32.1)% . . . 1 : 10 1,20 То же Воздушное Влажное Под водой 8,20 6,60 9,30 10,53 7,26 8,39 13,46 9,60 12,73 18,66 11,50 16,7 23,86 14,96
Продол жепие
Ни i извести ЭШ0Н100Э ние изве- сти и пес- ка в смеси В одой з- вестковы? соотноше- нии! Способ уклад- ки формы Условия хранения Предел прочное in 11.1 еж;пис в кГ/СМ3
Возраст в сутках
7 14 28 60 90
Пушонка с Содержанием MgO = 12,2 % .... 1 : 10 1,20 То же Воздушное Влажное Под водой 7,53 6,73 9,06 10,26 Обра с 11,26 8,60 цы разва; 11,90 14,46 нлись 18,4 22,6
То же с содержанием Mg(> = 2,5% 1: 10 1,20 То же Воздушное Влажное Под водой 7,80 7,53 9,30 8,60 Образ! 8,60 7,53 ;ы развал! 11,96 9,03 !ЛИСЬ 17,2 10,5
Кипелк.1 проходит Ч'-рет сито № 200. Содержание MgO = = 15,6% 1:6 0,90 Ручное трамбо- вание, масса пластичная Воздушное Влажное Под водой 11,50 8,60 7,80 13,46 8,56 8,23 9,03 7,20 6,46 13,43 10,80 5,78 21,13 16, 2 14,96
Кппелка проходит через енто № 200. Содержание MgO= = 32,0% 1:6 0,90 Ручное трамбо- вание, масса пластичная Воздушное Влажное Под водой 13,30 8,70 7,93 14,30 9,30 9,30 15,20 16,70 13.70 18,37 17,96 17,20 24,1 23,4 22,6
То же с содержанием MgO=15,6 % . • • - 1:10 0,90 Трамбование 3 кгм па 10 г сухой смеси на копре Кле- бе Двое суток на воздухе, затем в воде 3,90 4,13 3,90 3,30 —
То же с содержанием MgO. 32,0% . . . . 1 : 10 0,90 То же То же 4,36 6,20 8,06 11,50 —
Прочность чистого теста пластической консистенции из каустического
доломита и каустического магнезита водного затворения при твердении
на воздухе и в воде
Наименование ма-
териала
Каустический доломит
Каустический магнезит
Температура обжига п град. Остаток на сите № 0085 в % Количество воды затворения в % Предел прочности при сжатии в кЛ/С-и’
воздушное хранение в сутках водное хра- нение в сутках
3 28 3 28
900 7,65 56,0 27 159 60
1001) 7,00 64,0 20 130 — 45
650 9,30 43,0 93 124 108 122
750 9,60 46,0 130 154 119 129
Примечание. Химический состав доломита SiO2—2,2%; Fe2O3—0,16%;
AlaOs—7%; СаО—27,79%,MgO—22,28%; п.ц n.—46.7%. Химический состав
магнезита: SiO2—5,1%; Ре2Оз—1,14%; А120з—0,14%; СаО—4,50%; MgO—
-41,00%; п.п.п.—48%.
При затворении негашеной высокока.тьциевой извести имеет
место реакция гидратации окиси кальция СаО+Н2О=Са(ОН)2;
при водном затворении каустического доломита- реакция гидра-
тации окиси магния и окиси кальция: MgO —H2O=Mg(OH)2 и
СаО-}-Н3О=Са (ОН)2. При водном затворении каустического
магнезита происходит реакция гидратации окиси магния: MgO4~
—H2O=Mg(OH)2.
Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что по ха-
рактеру твердения окись кальция, окись магния, а также их сме-
си нельзя уподоблять гидрату окиси кальция, гидрату окиси
магния и их смесям.
Следовательно, господствующая ныне теория твердения га-
шеной извести не может объяснить процессы схватывания и
твердения негашеной извести, так как негашеная известь ведет
себя при затворении водой как типичное гидратационное вяжу-
щее вещество.
Твердение гашеной извести прямо противопоставляется твер-
дению цементов. Немецкий теоретик проф. Г. Кюль '901 под
черкивает. что «твердение известкового раствора происходит не
по причине реакции извести с водой, но вследствие присоедине-
ния углекислоты из возле ха».
Между тем твердение негашеной молотой извести. происх<
дящее вследствие реакц и ее с водой, может быть с полным
правом уподоблено твердению цемента и гипса.
42
Действительно, при гидратации порошка негашеной извести,,
так же как и при гидратации цемента, происходит схватывание
и затвердевание массы. При гидратации и твердении молотой
негашеной извести, так же как при гидратации и твердении це-
мента, происходит поглощение, а не выделение воды. При гидра-
тации негашеной извести происходит сжатие системы «известь— й
вода» с одновременным набуханием извести внутри данного |
объема воды, так же как и при гидратации цемента, происходит '
сжатие системы «цемент—вода» при одновременном набухании
ее внутри данного объема жидкости.
Гидратация порошка негашеной извести является реакцией »
сильно экзотермической. При этом начало резкого повышения
температуры гашения извести (при определенных условиях) сов-
падает с началом ее схватывания, а достижение максимальной
температуры гашения почти совпадает с концом схватывания. Та-
кое же положение характерно и для цемента.
Аналогия между известью и цементом простирается даже на
кривые электропроводности в момент гидратации и схватыва-
ния [173].
Такая аналогия представляется тем более оправданной, что
основные операции технологического процесса производства не-
гашеной молотой извести и цемента — обжиг и помол—также
имеют много общего. Тем самым вполне обоснованным являет-
ся привлечение ^теории твердения цементов для объяснения ме-
ханизма твердения негашеной молотой извести.
Этот взгляд на> твердение негашеной извести был высказан
автором ранее [128, 129, 173] и подтвержден данными мно-
гочисленных исследований, проведенных в последующие годы
[94].
Выдвигаемые автором положения о твердении негашеной
извести основываются на теории твердения цементов акад.
А. А. ,Байкова и на современных представлениях о структуро-
образовании, возникновении и развитии коагуляционных тиксо-
тропных (пластичных) и кристаллизационных камневидных
структур, развитых акад. П. А. Ребиндером и его сотрудниками
179, 181, 188].
§ 2. ТЕОРИЯ ТВЕРДЕНИЯ ГИДРАТАЦИОННЫХ ВЯЖУЩИХ
ВЕЩЕСТВ
Твердение вяжущих веществ издавна изучалось на примере
простейшего и химически однородного вещества — полуводного
гипса. Химический анализ гипса до и после затворения его во-
дой позволяет судить о том, что под действием воды полувод-
ный гипс превращается в двуводный. Следовательно, здесь
имеет место химическая реакция гидратации. Рассмотрение об-
разцов затвердевшего гипса под микроскопом показало, что
гипс состоит из сросшихся друг с другом кристаллов. Основы-
43
ваясь на' этом, считали, что образование и срастание кристаллов
и вызывает твердение.
Механизм образования и срастания кристаллов гипса был
объяснен впервые Ле-Шателье. Для этого он использовал дан-
ные следующего опыта. Полуводный гипс взбалтывали с избыт-
ком воды и приблизительно через пять минут брали и отфильт-
ровывали часть жидкости, определив количество растворенно-
го в ней вещества. Затем через более продолжительное время
брали и отфильтровывали еще часть жидкости и снова опреде-
ляли количество растворенного в ней вещества. Опыт показал,
что раствор гипса вначале был более крепким, чем впоследст-
вии. Ле-Шателье объяснил этот факт тем, что вначале в воде
был растворен полуводный гипс, а впоследствии—двуводный, об-
разовавшийся в растворе путем присоединения воды к полувод-
ному гипсу.
Исходя из этого, механизм образования и срастания крис-
таллов, обусловливающих процесс затвердевания гипса, Ле-Ша-
телье представил в следующем виде. При замачивании гипса
водой сначала растворяется полуводный гипс и процесс этот
идет до тех пор, пока раствор не получится насыщенным, т. е.
пока его концентрация не достигнет около 9 г на 1 л. Этот рас-
творенный гипс в растворе же вступает в химическую реакцию
с водой и из полугидрата превращается в двугидрат. Раствори-
мость образующегося двугидрата составляет 2 г на 1 л. Поэто-
му раствор гипса, будучи насыщенным по отношению к полу-
гидрату, оказывается сильно пересыщенным по отношению к
только что образовавшемуся двугидрату, который и выпадает,
выкристаллизовывается из пересыщенного раствора. Тем самым
создаются условия для растворения все новых и новых порций
полугидрата.
Эти два процесса — растворение полугидрата' и выпадение
в осадок двугидрата—идут параллельно до тех пор, пока весь
полугидрат не превратится в кристаллический двугидрат.
Характерным для теории Ле-Шателье является то, что хими-
ческая реакция соединения полугидрата с водой и кристаллиза-
ция образующегося двугидрата, вызывающая твердение, совпа-
дают во времени. Действительно, после того как первая порция
полугидрата при растворении образует насыщенный раствор,
вся остальная нерастворившаяся его масса не будет раство-
ряться и взаимодействовать с водой до тех пор, пока из раство-
ра не выпадет в осадок образовавшийся там двугидрат. А по-
скольку Ле-Шателье считал, что химическое действие воды на
полуводный гипс возможно лишь в растворе, то по его теории
образование двугидрата, а стало быть и кристаллизация невоз-
можны до тех пор, пока весь полугидрат не растворится и не
соединится с водой, образуя двугидрат.
Кристаллизационная теория тверденпя гипса распространя-
лась и на цементы.
Строго научное толкование процесса твердения гидратацион-
ных вяжущих веществ было впервые дано А. А. Байковым в
1923 г. [6].
Различие взглядов Ле-Шателье и Байкова на твердение гип-
са лучше всего можно проследить, если разобрать следующие-
вопросы.
Действительно ли химическая реакция гидратации гипса и
физический процесс кристаллизации и затвердевания гипса сов-
падают во времени? Для выяснения этого вопроса, инж. А. М. Ки-
риллов по заданию акад. А. А. Байкова поставил следующий
опыт: 100 г полуводного гипса затворялись на 100 см3 воды,
масса тщательно перемешивалась и через определенные проме-
жутки времени брались пробы полученного теста, которые не-
медленно погружались в безводный спирт, чтобы процесс их
гидратации прекратился. Затем эти пробы промывались сначала
спиртом, а потом эфиром, высушивались до постоянного веса
при 40° и. наконец, прокаливались для определения количества
связанной воды. Результаты опытов приведены в табл. 8.
Таблица 8
Скорость химической реакции взаимодействия полуводиого гипса с водой
Время взятия пробы от начала затворения в мин. Количество свя- занной воды в % Время взятия пробы от начала затворения в мин. Количество свя- занной воды в %
до затворения . . 7,03 9 16,12
2 7,50 12 19,25
3 8,12 15 20,38
6 10,12 20 21,50
7 11,40 25 21,51
При полной гидратации чистого гипса количество связанной
воды составило 20,9%. Следовательно, уже через 12 минут
имела место интенсивная гидратация, а к 20 минутам она со-
вершенно закончилась. Между тем в эти периоды гипсовое те-
сто характеризовалось очень малой связностью; значительную
механическую прочность оно приобретало только через не-
сколько часов и даже дней. Таким образом, «окончание процес-
са гидратации и действительное затвердевание гипсового теста
во времени не совпадают, как этого требует теория Ле-Шателье,
и отстоят одно от другого на значительный промежуток време-
ни».
Что же представляет собой масса тотчас после того, как
химическая реакция между водой и гипсом закончилась, а проч-
ного затвердевшего тела к этому времени еще не образовалось?
Для того, чтобы ответить на этот вопрос А. А. Байков поставил
второй опыт и показал, что на этой стадии масса представляет
•собой гипсовый «студень» (гидрогель).
Образование «студня» гипса А. А. Байков наблюдал следую-
щим образом. В бокал наливали 100 см$ воды и при сильном
перемешивании стеклянной палочкой всыпали 5 —10 г по-
луводного гипса; перемешивание продолжали непрерывно в тече-
ние 8—10 мин. и затем сразу прекращали его. В результате вся
жидкость застывала в характерную студнеобразную массу с мас-
лянистым блеском, чрезвычайно напоминающую студень крем-
некислоты.
Каким же путем образовался гипсовый студень?
А. А. Байков пишет, что после того как образуется насы-
щенный раствор и дальнейшее растворение гипса уже невоз-
можно, «действие воды на порошок полуводного гипса продол-
жается дальше. Но так как образующийся при этом двуводный
сернокислый кальцин не в состоянии переходить в раствор, то
образование его будет происходить в виде нерастворимой очень
мелко раздробленной системы, которая будет давать коллои-
дальную массу, состоящую из чрезвычайно мелких частиц дву-
водного гипса, образовавшихся путем непосредственного присое-
динения воды к твердому полуводному сернокислому каль-
цию».
Таким образом, если Ле-Шателье придерживался древнего
правила химиков, гласящего, что химическая реакция может
протекать только между веществами в жидком или газообраз-
ном состоянии, при свободном движении молекул обоих реаги-
рующих веществ и поэтому считал, что химическая реакция
между ьодой и полуводным гипсом может итти только в раство-
ре, то Байков отказался от подобного взгляда. Он считал, что
вода может химически реагировать с твердым нерастворимым
телом непосредственно и тем самым способствовать чрезвычай-
ному измельчению продукта реакции, превращению всей массы
в коллоид—студень.
Почему же в затвердевшем гипсе кристаллы видны под мик-
роскопом и чем объяснить, что растворимость гипса в первые
минуты после затворения водой значительно больше, чем впос-
ледствии? Рассматривая эти вопросы в связи друг с другом,
Байкоч отмечает, что «растворимость данного твердого тела
зависит не только от температуры, но и от степени раздроб-
ления.
Крупные кристаллы растворяются меньше, чем мелкие. Поэ-
тому, если брать одно и то же вещество, но в раздроблениях
различной степени, то для каждой степени раздробления
будем иметь свой насыщенный раствор, причем чем мельче ве-
щество, чем оно более раздробленно, тем насыщенный раствор
получается более крепким. Насыщенный раствор, который со-
держит 9 г в 1 л воды сернокислого кальция, и есть насыщен-
ный раствор по отношению к мельчайшим частицам двуводного
46
сернокислого кальция, которые обладают значительно большей
растворимостью, чем крупные кристаллы».
А. А. Байков распространил эти положения на все вяжущие
вещества (за исключением извести) и дал общую теорию про-
цесса их схватывания и затвердевания.
Согласно этой теории процесс схватывания и твердения вя
жущих веществ складывается из трех периодов:
1) период растворения той весьма малой части вяжущего
вещества, которая химически прореагировала с водой и тотчас
же растворилась до образования насыщенного раствора;
2) период коллоидации или схватывания, характеризующий-
ся высокой степенью раздробления тонкомолотых частиц, пре-
вращением их в тончайшие (коллоидной степени дисперсности)
частицы и образованием из воды и вяжущего вещества своеоб-
разного минерального клея;
3) период кристаллизации или твердения, во воемя которо-
го вяжущее вещество из менее устойчивого и более раствори-
мого коллоидно-дисперсного состояния переходит в более устой-
чивое и менее растворимое кристаллическое состояние.
§ 3. О КОАГУЛЯЦИИ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ И КОАГУЛЯЦИОННОМ
СТРУКТУРООБРАЗОВАНИ И
Теория А. А. Байкова подтверждается опытами, проведенны-
ми с более или менее растворимыми веществами, характеризую-
щимися быстрой и ярко выраженной перекристаллизацией кол-
лоидных продуктов. Основные положения теории А. А. Байкова
остаются незыблемыми для всех вяжущих веществ, однако з
ряде случаев они нуждаются в некоторых уточнениях.
Не ясно, например, толкование процесса коллоидации, как
причины схватывания вяжущих веществ. Ведь схватывание есть
связывание отдельных частичек, и образование определенной,
хотя бы и небольшой, прочности монолита может быть только
результатом сцепления частиц. Коллоидация же характеризует-
ся разъединением и раздроблением частиц.
Эти положения могут быть уточнены, если предположить,
что сцепление частиц в период схватывания и начального твер
гения происходит не только под действием сил кристаллическо-
го срастания отдельных частиц, проявляющихся на стадии пере-
коисталлизации коллоидного вещества, но также и вандерваа гь-
совыми силами притяжения между частицами, проявляющимися
на стадии коагуляции коллоида. Таким образом в общую схе-
му твердения вяжущих веществ, предложенную А. А. Байковым
(растворение—коллоидация—кристаллизация), между стадиями
коллоидации и кристаллизации необходимо ввести промежуточ-
ную стадию—коагуляционное структурообразование [178, 181,
188].
Так как коагуляция имеет существенное значение в общей
схеме твердения извести, на рассмотрении этого явления следует
остановиться немного подробнее.
Коагуляция коллоидных частиц происходит по Б. В. Деря-
гину, когда вандерваальсовы силы притяжения (молекуляр-
ные силы сцепления) между ними превышают «расклинивающее
давление» гидратных слоев жидкости в узком зазоре между
этими частицами.
Величина тех и других сил изменяется с изменением рас-
стояния между частицами. Вандерваальсовы силы притяжения
(оказывающие, как известно, сопротивление при всестороннем
растяжении твердого или жидкого тела) действуют на очень
близких расстояних между частицами, быстро убывают с уве-
личением этого расстояния и столь же быстро возрастают при
их приближении.
Что же касается «расклинивающего давления», то оно дей-
ствует на значительно больших расстояниях между частицами.
При этом, чем тоньше слои.воды, окружающие твердые тела,
чем крепче они с ними связаны, тем большее усилие необходимо
затратить на то, чтобы выдавить эту воду из зазора между
смежными частицами или, иначе, тем большее «расклинивающее
давление» эта вода оказывает на частицы.
Таким образом, силы расклинивания и притяжения действу-
ют в противоположных направлениях, и интенсивность их воз-
действия зависит от величины расстояния между частицами: на
больших расстояниях преобладают силы расклинивания, на ма-
лых—силы притяжения.
На очень больших расстояниях между частицами расклини- •
вающее давление равно нулю, так что сближение частиц до не-
которого предела (порядка 10~5 см) происходит без затраты уси-
лий [175]. При дальнейшем сближении все труднее становится
выдавливать воду из зазоров между твердыми частицами вслед-
ствие сцепления воды с их поверхностями и роста расклиниваю-
щего давления. Но если эта прослойка воды будет все меньше и
меньше, все тоньше и тоньше, то после того как уменьшение ее
толщины превзойдет известный предел (при расстоянии между
частицами порядка 10“' см), начнут действовать вандерваальсо-
вы силы притяжения между твердыми частицами через воднхю
прослойку. Быстро возрастая, с дальнейшим уменьшением рас-
стояния между частицами, они станут преобладать над противо-
положным по знаку расклинивающим давлением, результирую-
щая будет склоняться в пользу сил притяжения, и это приведет
к сцеплению частиц и коагуляции коллоида.
Взаимодействие сил притяжения и расклинивания в зависи-
мости от расстояния между частицами графически изображено
на рис. 4.
Изложенные представления о процессах коагуляции П. А. Ре-
биндер распространил на процессы схватывания и начального
затвердевания [175, 179, 181] вяжущих веществ.
48
Коагуляционное структурообразование, происходящее на ста-
дии схватывания вяжущих веществ, ярко выражено в суспензи-
ях бентонитовых глин.
Рис. 4. Взаимодействие сил притяжения и раскли-
нивания в функции расстояния между частицами.
В верхней части рисунка дана зависимость из-
бытка свободной энергии фу сближающихся по-
верхностей (в зазоре между которыми заключе-
на взаимодействующая с ними дисперсионная
среда), а в нижней части—зависимость давле-
ния, действующего нормально к поверхностям
в направлении, противоположном их сближению
от расстояния между поверхностями (л).
Как известно, суспензия бентонита в воде способна созда-
вать структурную сетку, приобретая вид твердого тела, хотя со-
держание воды в ней может в десятки раз превосходить коли-
чество твердой фазы. Бысокодисперсные частички бентонита под
влиянием теплового броуновского движения непрерывно сталки-
ваются друг с другом и вследствие расклинивающего давления
водной прослойки, остающейся в зазоре между ними, вновь
расходятся. Такие столкновения частиц, если они происходят в
наиболее активных участках—в концах, ребрах, углах, которые
4 Зак. 681 49
по теории Б. В. Дерягина вызывают действие наибольших сил
притяжения, могут приводить к преобладанию сил притяжения
над расклинивающим давлением. Такие места являются центра-
ми коагуляционного структурообразования, приводящего к воз-
никновению пространственной сетки или каркаса, внутри которо-
го может размещаться большое количество механически удержи-
ваемой свободной воды. Такая структура обладает тиксотроп-
ными свойствами, т. е. она может разрушаться под влиянием
простого механического встряхивания, так что суспензия вновь
переходит в подвижно-текучее состояние. Но стоит только такую
систему оставить в покое, как под действием броуновского дви-
жения и столкновения; частиц вновь произойдет их сцепление
через наиболее активные коагуляционные центры, в результате
чего система в целом снова приобретает свойства твердого тела,
т. е. опять застудневает.
Исследования, проведенные П. А. Ребиндером и Е. Е. Сега-
ловой и др., подтвердили правильность этих представленищ~Они
показали, что в вяжущих веществах действительно имеет место
факт коагуляционного структурообразования, причем коагуляци-
онная прочность есть не что иное, как прочность схватывания.
Иными словами, схватывание представляет собой коагуля-
ционное структурообразование, на основе которого развива-
ются последующие процессы твердения, вызываемые перекри-
сталлизацией коллоидных коагуляционно-структурированных
систем.
Отсюда следует, что если вслед за каогуляционной прочно-
стью или прочностью схватывания вещество тотчас же не приоб-
ретает кристаллизационную прочность или прочность твердения,
то явтение схватывания оказывается обратимым. Это означает,
что в процессы схватывания можно вмешиваться посредством, ска-
жем, перемешивания, при этом последующие процессы тверде-
ния не нарушаются. Обратимый характер явлений схватывания
особенно резко дает себя знать в том случае, если мы имеем
дело с гидроалюминатом кальция,—минералом портландце-
мента.
С. Б. Шестоперов [252] указал на значение пептизации и об-
разования коагуляционной структуры для разработки новых пу-
тей управления структурой цементного камня в бетоне. Он на-
блюдал ярко выраженные тиксотропные свойства у пластичных
гелей гидроокиси алюминия и гидроалюминатов.
В свете новых представ тений об образовании в вяжущих ве-
ществах коагуляционных структур может быть объяснен и изве-
стный опыт А. А. Байкова с образованием студня. Студень, при-
готовленный А. А. Байковым, состоял из 5 а гипса и 100 см3
воды и не выливался при перевертывании цилиндра вверх дном.
В этом случае опыты с суспензией бентонита отличаются от опы-
тов, с суспензией гипса лишь тем, что студень бентонита облада-
50
ет тиксотропными свойствами, т. е. застудневание и разжижение
его обратимо, тогда как процессы, протекающие в студне гип-
са, не обратимы из-за быстроты перекристаллизации коллоидной
коагуляционно-структурированной системы.
§ 4 СУЩНОСТЬ НОВЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МЕХАНИЗМЕ
ТВЕРДЕНИЯ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
Хотя негашеная молотая известь представляет собой простей-
шее и химически однородное вяжущее вещество, схватывание
и твердение ее оказывается все же явлением весьма сложным.
Если внимательно наблюдать за порошком извести-кипелки
во время его взаимодействия с водой, то можно заметить, что
порошок извести-кипелки в воде, казавшийся вначале жестким
на ощупь, быстро начинает утрачивать эту жесткость и стано-
вится пластичным.
Затем начинается процесс схватывания извести, и, наконец,
ь дальнейшем масса твердеет, набирая все большую и большую
прочность. Следовательно, за время от момента затворения по-
рошка извести-кипелки водой до образования твердого тела из-
весть приобретает свойства пластичности, схватывается и твер-
деет.
Известь может взаимодействовать не только с водой, обра-
зуя двухфазную систему «твердое—жидкость», но с водой и воз-
духом одновременно, образуя трехфазную систему «твердое—
жидкость—газ». Поэтому все внутренние процессы, которые вы-
зывают внешние изменения свойств массы, можно расклассифи-
цировать по этому признаку.
Выбор такой классификации диктуется тем, что ряд про-
цессов может иметь место только при впотне определенном со-
четании фаз. Это позволяет исследовать их в чистом виде. На-
пример, можно сразу решить, что явления схватывания и на-
чального затвердевания извести в двухфазной системе «из-
весть—вода» нельзя объяснять процессами высыхания и карбо-
низации. Как известно, эти процессы могут протекать только в
трехфазной системе «известь—вода—воздух».
Ниже приводится классификация периодов пластичности,
схватывания и твердения извести по фазовому признаку.
Из этой схемы видно, что порошок извести-кипелки в отли-
чие от порошка извести-пушонки способен при затворении водой
схватываться и твердеть в двухфазной системе «известь—вода».
Поэтому изучение процессов, протекающих в этой системе, пред-
ставляет наибольший интерес. Характерно, что при исследова-
нии процессов твердения цементов, точно также сначала рас-
сматривалась система «цемент—вода», причем все осложняющие
картину влияния, вытекающие из присутствия воздуха и, следо-
вательно, из наличия трехфазной системы, вначале не учитыва-
лись.
4’
51
Классификация периодов пластичности, схватывания и. твердения извести по
фазовому признаку
Виды извести Двухфазная система .известь—вода “ Трехфазная система «известь—вода—воздух*
Известь-кипелка Период пластичности Период схватывания Период начального твер- дения Продолжение периода твердения
Известь-пушонка Период пластичности Период схватывания Период твердения
Результаты исследования процессов твердения извести в
двухфазной системе «известь—вода» можно свести к следую-
щим основным положениям:
1. Когда негашеная молотая известь затворяется водой,
сейчас же начинается химическая реакция гидратации на по-
верхностях известковых зерен:
СаО + НгО = Са(ОН)2.
Так как получающийся в результате реакции гидрат окиси
кальция растворим в воде, то он тотчас же переходит в раствор.
В растворе известь ведет себя как сильный электролит, т. е. при
растворении она расщепляется на положительно заряженные
ионы кальция и отрицательно заряженные гидроксильные ионы.
Са (ОН), -> Са++ + 2ОН~
Процесс быстрой начальной гидратации и перехода продук-
та реакции в раствор можно наблюдать, если опустить крупинку
негашеной извести в пробирку с прозрачной водой, содержащей
раствор фенолфталеина. Оседая на дно, крупинка тотчас же ос-
тавляет за собой ярко окрашенный столб жидкости малинового
цвета. Это означает, что в воде известь растворилась и ее обна-
ружил индикатор—фенолфталеин.
В результате перехода в раствор первых продуктов гидрата-
ции извести обнажается следующий слой известковых зерен, ко-
торый также химически взаимодействует с водой. Продукты это-
го взаимодействия растворяются, и процесс продолжается
до тех пор, пока жидкость не превратится в насыщенный рас-
твор. После этого дальнейшее растворение продуктов гидратации
извести становится уже невозможным.
Известь мало растворима в воде (около 1,3 г СаО л) и по-
скольку воды для ее затворения берется относительно немного,
52
то на образование насыщенного раствора расходуется ничтож-
ная доля извести, в то время как главная ее масса остается еще
химически не прореагировавшей с водой.
Все эти процессы совершаются в первом периоде схватыва-
ния и затвердевания негашеной извести. По аналогии с соответ-
ствующим периодом схватывания гипса и цемента его можно]
назвать периодом поверхностной гидратации и растворения по-|
верхностных слоев образовавшегося гидрата.
2. Когда насыщенный раствор извести образовался и даль-
нейшее растворение гидрата окиси кальция становится невоз-
можным, действие воды на основную массу непогасившейся из-
вести не прекращается. Реакция гидратации идет дальше. Одна-
ко продукты реакции, поскольку они не могут в этих условиях
растворяться, прямо выделяются в твердом виде в состоянии
мельчайшего раздробления, образуя коллоидную систему в фор-
ме геля или студня, подобно тому, что происходит при тверде-
нии гипса по А. А. Байкову. Это раздробление происходит без
промежуточного растворения исходного вещества. Иными слова-
ми, чрезвычайно мелкие частицы гидрата окиси кальция обра-
зуются путем непосредственного присоединения воды к твердо-
му веществу окиси кальция. Так происходит химическое и ад-
сорбционное диспергирование. Явление химического диспергиро-
вания можно наблюдать, если смочить крупный кусок негашеной
извести. Через более или менее продолжительный период време-
ни (в зависимости от скорости гашения данной извести) кусок
распадается в тончайший порошок.
Это и будет второй период процесса схватывания и тверде-
ния негашеной молотой извести, который можно назвать по
А. А. Байкову «периодом коллоидации» или по П. А. Ребинде- '
РУ периодом химического и адсорбционного диспергирования, а ;
также возникновения мельчайших центров кристаллизации гид- *
рата окиси кальция. В это время происходит гидратация основ-
ной массы извести.
Из-за сильно экзотермического характера этой реакции на-
блюдается быстрое повышение температуры. От этого скорость
реакции нарастает все больше и больше, обусловливая, в свою
очередь, все большее и большее разогревание всей массы из-
вести. В период коллоидации образуются новые поверхности.!
Если удельная поверхность негашеной извести стандартной тон-
кост • помота составляет порядка тысячи или нескольких тысяч
с'л‘ г. то удельная поверхность гашеной извести составляет, при-
мерно. сотни или несколько сот тысяч см?[г. Она увеличивается,
таким образом, почти в сто раз.
Очень важно и то, что в период коллоидации образуется
положительный заряд на частицах извести, возникающий, неви-
димому, в результате избирательной адсорбции из раствора ио-
нов кальция.
Вследствие этого вокруг твердого ядра сгущается рой гидро-
ксильных ионов с противоположным знаком, образующим диф-
фузный слой коллоидной мицеллы. Ионы этого слоя, будучи
гидратированы, удерживают значительную часть воды.
Новые поверхности обладают гидрофильными свойствами и
требуют для своего смачивания большого количества свободной
воды. Адсорбируя эту воду, масса в период коллоидации загу-
стевает и из жидкого, подвижно-текучего состояния переходит в
тестообразное.
3. Третий период процесса схватывания и твердения негаше-
ной молотой извести можно назвать «периодом коагуляции».
Особенность гашения молотой извести заключается в том,
что запас свободной воды расходуется на химическую связь
с окисью кальция и на смачивание вновь образующихся поверх-
ностей при гашении уже первых порций извести, так что длт
гидратации непогасившейся части извести приходится отбирать,
«отсасывать» наиболее слабо связанную воду из диффузных сло-
ев коллоидных новообразований. Кроме того, вода не сразу дей-
ствует на зерна негашеной извести. Она постепенно проникает
в недра частиц. Отсюда следует, что в то время как поверх-
ностные слои зерен извести уже прореагировали с водой и об-
разовали коллоидный слой гидрата окиси кальция, внутренние
слои частиц будут еще только «всасывать» воду на химическую
реакцию из поверхностного коллоидного слоя. За счет такого
«внутреннего отсасывания» воды из диффузных слоев коллоид-
ных новообразований на гидратацию недр частиц и на образо-
вание новых коллоидных масс, идет процесс их уплотнения, т. е.
сближения твердых мельчайших частиц друг с другом и умень-
шение толщины водных прослоек, расположенных в зазорах
между отдельными коллоидными частицами извести. Происходит
своеобразное явление сжатия диффузных слоев коллоидных .ми-
целл, в результате которого подготавливаются условия для ко-
агуляции.
В это время происходит сближение, уплотнение и сцепление
коллоидных частиц, особенно в наиболее активных точках кон-
такта (концах, ребрах, углах), которые приводят к образованию
коагуляционной структуры и коагуляционной прочности. Этот
процесс схватывания и начального твердения за счет коагуля-
ции усиливается по мере образования и уплотнения все н?зых
и новых масс геля и продолжается до тех пор, пока отдельные
зерна извести на всю глубину химически не прореагирх ’ с
водой.
Уместно отметить, что в обычных коллоидных системах коа-
гуляция происходит благодаря сжатию диффузных слоев ::эл-
тоидных мицелл, которое вызывается действием, например, ~'бз-
вок посторонних электролитов. Специфика такой колтоидно-дис-
персной системы, как, например, гасящаяся молотая изаесть
54
(или любое другое вяжущее вещество), состоит в том, что в ней
процесс коагуляции и образования плотных коагуляционных
структур может происходить благодаря такому же сжатию диф-
фузных слоев, вызываемому, прежде всего, внутренним отсасы-
ванием воды из этих слоев на химическую реакцию гидратации
чедр непогасившихся зерен извести. Поэтому, понятным стано- ,
вится, почему схватывание извести может происходить уже в \-1
ходе ее гашения.
4. Следующий период процесса схватывания и твердения из-
вести характеризуется тем, что наиболее тонкая часть коллоид-
ных фракций начинает самопроизвольно перекристаллизовывать-
ся вследствие термодинамической неустойчивости коллоидно-
дисперсных систем, т. е. из-за наличия огромной свободной по-
верхностной энергии. Как известно из второго закона термоди- и
намики, любая система с большим запасом свободной энергии г
стремится самопроизвольно приобрести меныпий ее запас?
В применении к рассматриваемому случаю, уменьшение сво-
бодной поверхностной энергии возможно прежде всего за счет
уменьшения удельной поверхности извести. Это стремление к
уменьшению удельной поверхности проявляется в том, что наи-
более грубодисперсные фракции оказываются мене£ растворимы-
ми, нежели мелкодисперсные. В области коллоидной дисперсно-
сти растворимость различных веществ возрастает с уменьшением
размера частиц. В этом можно убедиться из данных, приводи-
мых в табл. 9.
Таблица 9
Изменение растворимости некоторых веществ в зависимости от крупности
частиц
Вид вещества Размеры частиц (2г) б микронах Растворимость безводной соли в миллимолях/л
CaSO4 • 2НаО 4 15,30
То же 0,6 18,20
Ва-О4 3,6 2,29
То же 0,2 4,15
HgO Крупные 50
То же Мелкие 150
Если размер частиц влияет на их растворимость, то «раствор,
насыщенный по отношению к мельчайшим коллоидным части
нам, является пересыщенным по отношению к кристаллическим
образованиям» (А. А. Байков). В этих случаях неизбежны два
одновременно идущих противоположных процесса: переход в
раствор наиболее мелких коллоидных фраюдий и поглощение рас-
творенного вещества крупными фракциях:::. Так происходит «пе-
рекачивание» наиболее тонкодисперсных фракций извести через
фазу растворенного состояния от частиц более мелких к части-
цам более крупным, т. е. крупные частицы «поедают»
мелкие.
Сцепление и переплетение кристаллов гидрата окиси кальция,
происходящее в процессе перекристаллизации тонкодисперсных
фракций, т. е. в процессе роста и срастания кристаллов друг с
другом, и вызывает затвердевание массы.
Этот процесс самопроизвольной перекристаллизации вещест-
ва, находящегося в менее стабильном и более растворимом тон-
коколлоидном и коагулированном состоянии в более стабильное
и менее растворимое крупнокристаллическое состояние, являет-
ся основной причиной нарастания прочности, и может протекать
уже посте гидратации.
Однако процесс кристаллизации может идти и на стадии га-
шения извести. В этом случае он вызывается тремя дополни-
тельными причинами.
Во-первых, при гидратации кристаллы окиси кальция с куби-
ческой системой решетки переходят в кристаллы гидрата окиси
кальция с гексагональной системой решетки. Поэтому перекри-
сталлизация извести совершается уже в момент ее гидратации.
Во-вторых, известно, что растворимое вещество выпадает,
выкристаллизовывается из раствора по мере удаления раствори-
теля. Хотя в данном случае система остается пока что двухфаз-
ной «твердое—жидкость», и испарение воды по условиям наше-
го исследования исключено, тем не менее во время гашения из-
вести вода расходуется на химическую реакцию гидратации.
В этом случае раствор извести, насыщенный в среде с большим
количеством свободной воды, после расходования ее на химиче-
скую реакцию гидратации основной массы извести, окажется
пересыщенным. Так, например, при водоизвестковом отношении,
равном единице, 32% воды уйдет на химическую реакцию с чи-
стой известью, и раствор, который до гашения всей массы из-
вести был насыщенным, окажется на 32% пересыщенным после
ее гашения. Следовательно, возможно выкристаллизовывание из-
вести из пересыщенного раствора даже в том случае, если
температура массы в ходе гашения извести поддерживается по-
стоянной.
В-третьих, выкристаллизовывание извести из пересыщенного
раствора идет еще и за счет повышения температуры на стадии
гашения. В отличие от большинства растворимых веществ, из-
весть обладает тем свойством, что с повышением температуры
ее растворимость быстро падает (табл. 10).
Из таблицы видно, что растворимость извести при 190° в 13
раз меньше растворимости при 0е. Отсюда следует, что раствор,
становясь насыщенным в первые минуты гашения извести при
низкой температуре, оказывается пересыщенным при повышении
температуры гашения. Поскольку начальная температура воды,
56
Изменение растворимости извести при различных температурах
в 100 1мл воды
Температура СаО Са (ОН)2 Температура СаО Са (ОН)2
I 0 0,140 0,185 80 0,070 0,094
10 0,133 0,176 100 0,058 0,077
20 0,125 0,165 120 0,031 0,041
40 0,107 0,141 150 0,017 0,012
60 0,088 0,116 190 0,008 0,011
взятой на затворение извести, и критическая температура гаше-
ния извести значительно отличаются друг от друга, раствор мо-
жет оказаться сильно пересыщенным. Три указанных выше фак-
тора действуют только в ходе гидратации извести. Поэтому, ес-
ли начальные схватывание и затвердевание, происходящие за \
счет этих трех причин, нарушить механическим воздействием |
(например, перемешиванием массы на протяжении всего перио- I
да гашения извести), то восстановить их полностью уже не
удается.
Таким образом, четвертый период процесса схватывания и
твердения негашеной извести можно назвать «периодом кристал-
лизации», а образующуюся благодаря этому прочность массы—
кристаллизационной прочностью. <
Все перечисленные выше периоды—растворение, коллоида-
ция, коагуляция и кристаллизация—протекают в двухфазной си-
стеме «известь—вода» и поэтому схватывание и начальное твер-
дение негашеной молотой извести возможно под водой.
5. Негашеная молотая известь твердеет не только в воде, но
и на воздухе и потому со временем высыхает вследствие испа-
рения воды, т. е. переходит из двухфазной в трехфазную систе-
му «твердое—жидкость—воздух». Процесс высыхания связан с
образованием сетки пор и свободных поверхностей воды,
сосредоточенной в наиболее узких местах с вогнутыми мени-
сками.
В этих условиях под влиянием поверхностного натяжения
ноты развивается внутреннее капиллярное давление, которое стя-
гивает частицы извести, уплотняет и тем самым цементирует их.
За счет капиллярных сил сцепления на вогнутых менисках, мо-
нолит} придается дополнительная прочность. Развитие капил-
лярного давления усиливает непосредственный к нтакт частиц
трут с другом и приводит к более прочному их сцеплению уже
а счет сил молекулярного притяжения в точках контакта. Кро-
ке т< го, испарение воды из твердеющей извести вызывает неко-
торое пересыщение раствора, что может служить дополнитель-
ным фактором кристаллизации и твердения.
Этот пятый период ттроцесса схватывания и затвердевания
негашеной молотой извести, когда происходит дополнительное
нарастание прочности, можно назвать «периодом высыхания».
Прочность, приобретаемая в это время, называется прочностью
высыхания.
6. Высыхание твердеющей извести подготавливает условия
для развития нового явления—поглощения углекислоты из воз
духа и образования практически нерастворимого карбоната
кальция.
Кристаллики карбоната кальция срастаются друг с другом
и с зернами извести и песка. Во время реакции карбонизации
объем твердой фазы карбоната катьция увеличивается по срав-
нению с объемом твердой фазы гидрата окиси кальция, что при-
водит к дополнительному уплотнению, а стало быть, и к упроч-
нению твердеющей извести.
Это будет шестой период процесса схватывания и твердения
негашеной извести, который можно назвать периодом «карбони-
зации». В течение периода карбонизации заканчивается цикл
превращений вещества
СаСО3—»СаО->Са (ОН)2->СаСО».
Получается исходный продукт—известняк, который в естест-
венных условиях характеризуется большой устойчивостью. По-
этому известковый раствор отличается необычайной долговечно-
стью. Во время периода карбонизации материал приобретает
окончательную прочность, которую можно назвать карбониза-
ционной.
Такова общая схема твердения негашеной извести,
если ее рассматривать в чистом виде, т. е. не учитывая влияния
гидравлических добавок, взаимодействие с которыми вызывает
образование гидросиликатов и гидроалюминатов кальция. Такая
схема является, конечно, чисто теоретической. На практике все
эти шесть периодов не следуют одним за другим, но наклады-
ваются др\_ на друга так, что в то время, когда идет реакция
гидратации и коллоидация недр зерен извести, в поверхностных
слоях будут иметь место коагуляция, частичная кристаллизация
и, в зависимости от условии, даже прсиесс высыхания из-
вести.
Полвек: назад (в 1906 г.), исследуя тепловые явления при
схватывании и твердении цементов, А. А. Байков писал "6]:
«Рассматривая взаимодействие воды с портландцементом и из-
вестью—этими двумя, наиболее удаленными друг от дрхта вя-
жущими веществами,—приходится придти к заключению, что
как ни сильно различаются эти процессы, результатом" которых
являются в механическом смысле диахгетрально противсполож-
58
ные тела (прочный, схватывающийся раствор цемента, в котором
отдельные частицы связаны в одно целое и рассыпавшийся рых-
лый порошок отдельных частиц гидрата окиси кальция), разли-
чие это обусловливается почти исключительно причинами <^изи-
цсскоро-хараклера, а не химического».
После открытия гидратационного твердения негашеной изве-
сти оказалось, что между взаимодействием с водой как негаше-
ной извести, так и цемента и гипса нет принципиальных разли-
чий не только в характере химической реакции (гидратации), но
так же и в отношении физико-механического эффекта—образо-
вания камня. Если гашение и твердение извести будут представ-
лять собой процессы единые и внутренне непрерывные, то ко-
нечным продуктом реакции гидратации извести будет не рыхлы)!
порошок, а такой же прочный монолиг, как и цементный камень.
Однако образование камня из извести за счет ее гидратации
имеет свои особенности. Гидратационное твердение негашеной
молотой извести определяется в конечном счете стадией кристал-
лизации и перекристаллизации гидратных новообразовании. Все
предшествующие стадии (растворение, коллоидации, коагуля-
ция) являются лишь подготовительными. Но если в процессе
перекристаллизации извести внутри образующейся коагуляцион-
ной структуры вещество приобретает каменную прочность, при-
нимая вид поликристаллического стростка, то возникает вопрос,
почему тесто из воздушной извести не затвердевает при хране-
нии в гасильных ямах?
Это объясняется принятыми ранее способами гашения изве-
сти, исключавшими возможность ее гидратационного твердения
В связи с этим рассмотрим два характерных случая.
В первом случае молотая негашеная известь гасится относи-
тельно небольшими количествами воды таким образом, что теп-
лота гидратации не отводится наружу, а превращает в пар ту
часть свободной воды, которая остается посте химическс ' реак-
ции. Эти пары воды, быстро образующиеся вследствие высокой
температуры гидратации извести, разрывают зарождающуюся
кристаллическую структуру, разрыхляя всю массу гасящейся из-
вести, раздвигают на сравнительно большие расстояния частицы
извести и создают значительные воздушные прослойки внутри
массы извести.
Таким образом в процессе гашения извести при нес статье
е< ды и в условиях быстрого выделения теплоты гидсатацпи
''разуется сухой чрезвычайно высокодисперсный и рых сын по-
рошок извести-пушонки. Такая сухая известь, частично перекри-
сталлизовавшаяся. не может уже затвердевать под в i при
пс следующем затворении избытком воды.
Хорошо известно, как это отмечалось и А. А. Байковым, что
способностью к перекристаллизации через раствор обладают
только самые мелкие кристаллики, растворимость кот тых за-
метно выше, чем крупных. С ростом же кристалликов их способ-
59
ность к перекристаллизации, а следовательно, к срастанию в
сплошную кристаллизационную структуру, резко падает.
Во втором случае молотая негашеная известь затворяется
избыточным количеством воды, однако процесс гашения ведется
таким образом, что вся теплота гидратации извести и здесь це-
ликом уходит на кипение массы.
Во время кипения воды при одновременном интенсивном ме-
ханическом перемешивании все связи, зарождающиеся вследст-
^вие перекристаллизации наиболее высокодисперсных и потому
’более растворимых гидратных новообразований, так же как и
при гашении извести в пушонку разрушаются. Образующиеся
кристаллики гидрата окиси кальция стабилизуются после этого
гидратными оболочками, препятствующими сцеплению частиц.
В таком устойчивом известковом тесте, полученном в резуль-
тате гашения извести избытком воды при кипении и перемеши-
вании массы, все последующие процессы схватывания и затвер-
девания также прерываются и тесто может храниться в гасиль-
ных ямах под слоем влажного песка неопределенно долгое вре-
мя без признаков затвердевания. Несмотря на то, что с ростом
кристалликов их способность к перекристаллизации резко па-
дает, это не означает, что процесс перекристаллизации извести в
гасильных ямах полностью закончился, но он уже не сопровож-
дается ее затвердеванием.
Изучение свойств извести в процессе ее гашения и после него
позволило установить, что в такой извести имеют место процес
сы перекристаллизации, которые протекают во времени, посте-
пенно затухая. Различными исследователями были приняты раз-
ные методы изучения.
1 Метод рентгенографического и электрон-
ном икроскопического исследования извести
в стадии ее гидратации был применен Институтом физической
химии Академии Наук СССР (работы П. А. Ребиндера и
Г. И. Лсггинова). При помощи этого метода удалось установить
кристаллическую природу мельчайших частиц свежепогашеннэп
извести и явление их кристаллического срастания. Частица изве-
сти дает рентгенограмму, характерную для кристаллических ве-
ществ
2. Метод электропроводности. П. П. Будников и
А. Я- Зворыкин [20], изучая влияние температуры обжига извест-
няка на скорость гашения извести, установили, что через не-
сколько минут после затворения водой электропроводность изве-
сти достигает максимума, а затем систематически уменьшается
(табл. 11).
Факт уменьшения электропроводности извести во времени
можно объяснить ее перекристаллизацией, при которой исчезают
наиболее мелкие и более растворимые частицы.
3. Четод отмокания (отстаивания) теста. Сущность метода
заключается в том, что свежепогашенная известь, помещенная
60
Изменение електропроводностн извести во времени
Температура обжига в град. Удельная электропроводность X— 10е через
1 минуту 9 минут 24 часа
930 6897 9261 8573
1200 8153 9264 8565
в цилиндр с избытком воды, отстаивается более или ме-
нее длительное время. При этом можно наблюдать две стадии
оседания теста, вызванные двумя причинами. Первая стадия
продолжается несколько десятков минут или часами. Она вызы-
вается прежде всего действием силы тяжести. Вторая стадия
длится днями. В течение этого времени тесто систематически от-
деляет воду, как говорят отмокает. В табл. 12 приведены дан-
ные опытов по определению изменения объемного веса известко-
вого теста во времени [273].
Таблица 12
Изменение объемного веса известкового теста во времени
Вид извести Объемный вес известкового теста в кг/м* через
1 сутки 7 суток 14 суток
Высококальциевая1 Доломитная2 1262 1417 1283 1450 1298 1492
1 Приводятся средние данные по испытаниям 12 партий извести 2 Приводятся данные по испытаниям 5 партий извести.
Из таблицы видно, что во всех случаях имеет место одно и
то же явление—повышение объемного веса теста со временем
за счет водоотдачи, которое может быть вызвано перекристалли-
зацией извести, обусловленной непрерывным растворением тон-
чайших фракций и осаждением раствора на более крупные ча-
стицы, т. е. исчезновением мелких частиц за счет роста крупных.
Самые мелкие фракции, обладающие наиболее развитой по
верхностью, и, следовательно, связывавшие наибольшее количе-
ство воды, исчезая, отделяют воду, которая переходит в свобод-
ное состояние. Явление отмокания служит, таким образом, кос-
венным подтверждением перекристаллизации извести.
4. Метод непосредственного измерения величины частиц.
Чистую, свежепогашенную известь разделяют с помощью
воздушного сепаратора на несколько фракций, вычисляют содер-
жание каждой фракции, затем отбирают от каждой фракции ча-
стицы и с помощью микроскопа определяют их предельные диа-
метры [274]. Через определенные периоды времени повторяют
этот опыт, чтобы установить, как изменяется процентное содер-
жание каждой фракции извести во времени. Данные опытов,
проведенных по этому методу, приводятся в табл. 13.
Таблица 13
Изменение размеров частиц извести в результате перекристаллизации
Время хранения в днях Содержание извести в % с размером частиц в р-
меньше 2,5 2,5—5,0 5,0—10,0 | свыше 10,0
0 70,70 6,80 14,56 7,94
60 64,20 9,70 16,50 9,60
120 60,50 12,22 14.28 13,00
180 56,20 13,66 20,84 9,30
240 56,00 14,16 19,92 9,92
300 54,16 14,86 21,58 9,40
360 50,92 17,12 22,36 9,60
Как видно из данных таблицы, со временем, в результате пе-
рекристаллизации, масса частиц большого диаметра увеличи-
вается за счет уменьшения массы частиц малого диаметра.
§ 5. ПУТИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ СХВАТЫВАНИЯ
И ТВЕРДЕНИЯ ИЗВЕСТИ
Можно ли воздействовать на процессы схватывания и тверде-
ния негашеной извести с целью изменения ее свойств в нужном
нам направлении? Если изложенные выше представления верны,
то можно изыскать и средства такого воздействия. Уже теперь
можно наметить некоторые пути решения этой важной задачи,
хотя всестороннее изучение этого вопроса потребует еще много
труда и времени.
, Ниже описываются методы, при помоши которых можно воз-
действовать на свойства извести на стадиях гидратации, коагу-
ляционного структурообразования, перекристаллизации, высы-
хания и карбонизации.
1. N правление скоростью гидратации извести
Сроки схватывания извести определяют порядок работы с
нею на производстве, поэтому управление процессом схватыва-
ния имеет Г.тьшое практическое значение. Как уже говорилось,
схватывание извести объясняется коагуляцией образующихся
<62
коллоидных масс и их кристаллизацией. Оба эти процесса воз-
можны уже на стадии гидратации, т. е. они могут совпадать во
времени с сильно экзотермическим процессом гашения извести,
что и происходит в действительности. Следовательно, управление
сроками схватывания негашеной извести сводится к управлению
скоростью химической реакции извести с водой.
На скорость гидратации извести оказывает влияние много
различных и порой независимых друг от друга факторов. Боль-
шое влияние оказывает вид исходного сырья. Чистый карбонат
кальция дает после нормального обжига наиболее быстрогася-
дуюся известь. Магнезиальные известняки и доломиты образуют
известь с замедленными сроками гашения. Это объясняется тем,
что магнезия переходит при обжиге частично в форму перикла-
за, и гидратация ее при обычной температуре резко замедляется.
Для одного и того же вида сырья скорость гашения получен-
ной извести существенно меняется с изменением температуры и
режима обжига. Известь, обожженная во вращающихся печах,
гасится особенно бурно, а обжигаемая в шахтных печах болеэ
длительное время,—значительно спокойнее.
Акад. П. П. Будников и Л. Г. Гулинова [19] показали, что
температура обжига влияет не только на скорость гашения, ин—
вести, но и на количество выделяющегося при этом—тепла __
(табл. 14).
Таблица 14
Влияние температуры обжига яа скорость гашении извести и иа количество
выделяющегося при этом тепла
Продолжительность гидратации в мин. Количество выделившегося тепла в кал г при температуре обжига в град.
900 1000 ноо 1200
0 0 0 0 0
5 136 167,5 179 0
10 196 232,3 246 10
15 214 252,3 270 47
20 225 261,3 281 97
25 228 267,3 288 128
30 229 269,3 290 136
35 229,4 270,3 291 1-4 J
40 229.4 270,3 291 1-3
45 229.4 270,3 291 144
50 229,4 270,3 291 144
Из таблицы видно, что режим обжига известняков оказывает
'тльшое влияние на скорость выделения тепла при гидратации
извести и его количество.
П. П. Будников и А. Я- Зворыкин [20] изучали влияние тем-
пературы обжига на скорость гашения извести также и методом
электропроводности.
Наибольшую скорость гашения имела известь, обожженная
при температуре 1100°. Максимум электропроводности был до-
стигнут на 5 минуте затворения окиси кальция водой. Замедлен-
но гасилась известь, обожженная при температуре 600—700°,
максимум ее электропроводности наступил только через 60 ми-
нут. Очень медленно гасилась также известь, обожженная при
температуре 1700°. Даже через 24 часа ее электропроводность
все еше не достигла максимума.
Как видим, гашение чистой и полностью обожженной извести
Vc повышением температуры обжига замедляется. Вероятно это
'объясняется тем, что увеличивается удельный вес'продукта об-
жига. В. Н. Юнг приводит зависимость удельного веса окиси
кальция от температуры прокаливания, которое длилось 4,5 ча-
са. Удельный вес извести, прокаленной при 800°, в процессе
дальнейшего прокаливания до 1300°, увеличился с 2 75 до 3,35.
Происходящее при этом молекулярное уплотнение вещества
затрудняло доступ в недра частиц воды, необходимой на
химическую реакцию, и гашение извести поэтому замедли-
лось.
На скорость гидратации оказывают влияние и примеси, со-
держащиеся в обожженном продукте.
Ю. А. Барщевский [7] определял скорость гашения извести,
содержащей различное количество карбоната кальция в виде
недожога. Для этого чистый мел Новгород-Северского место-
рождения (Киев) обжигался при температуре 700, 800 и 1000°
в течение 3 часов. Оказалось, что максимальная температура
гашения извести, обожженной при 1000°, была достигнута на
4 минуте после затворения, а у такой же извести, но обожжен-
ной при 800°, максимальная температура всего лишь в 34 5° бы-
ла достигнута только через 12 мин. после затворения. Добавле-
ние же к обожженной при 1000° извести молотсо известняка
или мела заметно не замедляло гашения извести.
Причина этого различия кроется видимо в том. что в то вре-
мя как известняк, механически примешанный к обожженной из-
вести, остается в смеси свободным, известняк в виде недожога
прочнее связан с обожженной известью и потому препятствует ее
свободному гашению..
А. А. Байков обращал внимание на то, что условия хране-
ния также влияют на сроки схватывания вяжущих веществ, так
как они подвергаются действию влаги и углекислоты воздуха и
покрываются оболочкой новообразований, препятствующей реак-
ции гидратации.
Это указание А. А Байкова может быть отнесено и к нега-
шеной молотой извести в еше большей мере, поскольку известь
64
более интенсивно впитывает в себя как влагу, так и углекис-
лоту.
На сроки схватывания извести можно воздействовать во вре-
мя ее гашения путем изменения температуры воды. Известно, что
с повышением температуры среды скорость химической реакции
возрастает.
По Ниббсу [266], при повышении температуры на каждые
10~ скорость реакции гидратации извести увеличивается вдвое.
Однако реакция гидратации обратима. На основании принци-
па Ле-Шателье эта реакция с повышением температуры может
остановиться или даже пойти в обратную сторону, т. е. гидрат
начнет разлагаться на окись кальция и воду. Это разложение
гидрата окиси кальция происходит при упругости паров, равной
атмосферному давлению, при температуре 547°, а гидрата оки-
си магния—при 190°.
П. А. Ребиндер и Г. И. Логгинов [177, 178, 179] установи-
ли, что под действием ряда адсорбирующихся органических ве-
ществ гидрофильного типа с достаточно большим числом поляр-
ных групп в молекуле, вводимых в малых дозировках в воду,
гидратация извести замедляется.
К числу таких добавок относятся в первую очередь лигно-
сульфонаты сульфитно-спиртовой барды, являющиеся отходами
Рис. 5. Изменение
температуры га.
щейся извести в чистой воде и в в
ных растворах сульфитно-спиртовой б.
ды.
ш оказывает добавка 0,5",,
целлюлозной промышлен-
ности, а такжё углеводы
ратс-д
плавы
(глюкоза, черная патока,
меласса)—отходы свекло-
сахарного и крахмалопа-
точного производства.
В табл. 15 приведены
данные, характеризующие
влияние поверхностно-ак-
тивных добавок на ско-
рость гидратации извести.
На рис. 5, 6 п 7 эта
зависимость представлена
=’ графически. Из табл. 15
и рис. 5, 6 и 7 видно, что
наиболее благоприятное
действие на скорость гид-
'арды, так как обеспечивает
ый подъем температуры гашения извести.
В зможно использование и других поверхностно-активных
добазок, например, экстрактов растении. Так, Ю. А. Барщевский
пока т, что экстракты многих (г? имущественно бобовых) ра-
стен? содер/Кащис органические кислоты, являются эффектив-
ным,: замедлителями гашения извести. Добавка экстракта люпина
5 Зак. ГЫ
65
Влияние поверхностно-активных добавок на скорость гидратации извести
(по данным Г. И. Логгинова и В II. Суховой)
к свежеобожженной и высокоактивной извести из мела уве-
личивает время достижения температурного максимума с 3 ми-
нут почти до 3 часов (табл. 16).
Рис. 6. Изменение температу-
ры гасящейся извести в воде
и в растворах глюкозы.
Рис. 7. Изменение температуры
гасящейся извести в воде н в
растворах различных поверхно-
стно-актнвных веществ.
Таблица 16
Влияние добавок растительных экстрактов на скорость гашения извести
В И — 2; начальная температура воды 20
Наименование Максимальная температура гашения извести в град. Время достиже- ния температур- ного максимума в мин.
Чистая вода . . □g
5% экстракта рапсовой соломы 75 21
;’% экстракта люпина 65 172
Скорость гашения извести может быть замедлена при введе-
нии в воду различных электролитов (кислоты и соли), которые
образуют с известью малорастворимые соединения или понижа-
ют ее растворимость. Сернокислые соли также могут быть за-
медлителями гашения извести. Большой практический интерес
представляет гипс, все модификации которого являются замед-
лителями гашения свежеобожженной извести. Способность дву-
водпого гипса замедлять гашение возрастает с увеличением его
содержания в извести до 5%. Сернокислые соли с повышенной
растворимостью могут замедлять гашение извести еше более эф-
фективно, чем гипс. Так, серная кислота сильнее всего замед-
ляет гашение извести в концентрации 0,05 г-экв'л.
Скорость схватывания гасящейся извести зависит также и от
величины водоизвесгкового фактора. Поэтому, чем больше будем
добавлять к извести воды, тем медленнее будет схватываться га-
сящаяся известь, и наоборот. При больших избытках воды (сверх
150% к весу извести) известь может при гашении не схватить-
ся и погаситься в тесто.
На сроки схватывания извести влияет также и режим пере
мешивания. Так как схватывание и твердение не являются частя-
ми одного и того же процесса (схватывание вызывается в основ-
ном процессами коллоидации и коагуляции и частично кристал-
лизации, в то время как последующее твердение обусловливает-
ся прежде всего процессом перекристаллизации, высыхания и кар-
бонизации), то можно замедлять процесс схватывания, вмеши-
ваясь в него и не боясь нарушить последующий процесс тверде-
ния. Это может быть достигнуто перемешиванием извести во
время ее гашения, более или менее длительной выдержкой рас-
творов и бетонов на негашеной извести до их применения или.
наконец, двухступенчатым смешением с выдержкой между пер-
вым и вторым смешениями. Последнее особенно целесообразно
для гидравлических негашеных молотых известей. Эти мероприя-
тия могут существенно замедлять сроки схватывания извести.
Наконец, схватывание негашеной молотой извести можно су-
щественно замедлить, разбавляя ее другими веществами, взяты-
ми в больших количестаах, например, обычным известковым тес-
том, глиняным тестом, микронаполнителями в виде молотого
известняка, песка и т. п.
Введение в негашеную известь замедлителей ее гидратации
имеет особое значение при мокром помоле извести-кипелки. Они
предохраняют известь от гашения во время помола. Мокрый
помол повышает производительность мельниц, увеличивает тон-
кость помола, улучшает условия труда. Проблемы мокрого по-
мола извести-кипелки в настоящее время разрабатываются в
Институте физической химии Академии Наук СССР (Г. И. Лон-
гиновым) и в НИИСтройнефти (К. С. Зацепиным),
Иногда приходится не замедлять, а ускорять гашение извести.
Такое мероприятие дает возможность, например, значительно
повысить производительность гидраторов. Из многочисленных
добавок ускорителей практическое значение имеет добавка хл>
РНСТОГО кальция или соляной кислоты.
Из всего изложенного выше следует, что разделение известей
на быстро-, средне- и медленногасяшиеся является условны-:.
С помощью тех или иных средств можно быстрогасящуюся из-
весть превратить в медленногасятцуюся и наоборот. В соответ-
ствии с этим будут меняться и сроки схватывания гасящейся из-
вести.
2. Управление процессом схватывания и твердения извести
на стадии коагуляционного структурообразования
В соответствии с новыми представлениями известь при твер-
дении проходит стадию коагуляции и кристаллизации. Следова-
тельно, воздействуя на известь на этой стадии, можно управлять
процессом ее схватывания и твердения. И если факт повышения
прочности при искусственном усилении карбонизации действием
углекислого газа подтверждает правильность карбонизационной
теории твердения гашеной извести, то факт увеличения прочности
вследствие искусственого усиления коагуляции и кристаллиза-
ции негашеной молотой извести может служить свидетельством
правильности теории гидратационного твердения извести.
В свете последних работ П. А. Ребиндера, Г. И. Логгинова,
Е. Е. Сегаловой и др. [178, 179, 181, 188] с физико-химической
точки зрения схватывание и твердение представляют собой ка-
чественно различные процессы. Схватывание есть тиксотропно
обратимый процесс коагуляционного структурообразования.
Твердение же есть процесс необратимой перекристаллизации
вещества. Классическим примером вещества, способного к обра-
зованию коагуляционных структур в избытках воды, может
служить бентонитовая глина.
Тотчас же посте интенсивного встряхивания она приобретает
подвижно-текучее состояние, а после более или менее длительной
выдержки в пское вновь застудневает и схватывается.
Известковое тесто также может быть уподоблено тесту из
бентонитовой глины, т. е. представляет собой разновидность 'ко-
агуляционной структуры.
В самом деле, известковое тесто представляет собой систему,
в которой твердая высокодисперсная известь не отделяется
от воды, и поэтому такая смесь кажется однородным телом. Та-
кое тесто находится как бы в жидком и твердом состоянии од-
новременно. Его нельзя назвать жидкостью, потому что оно лег-
ко принимает форму и под силой собственной тяжести не расте-
кается до образования плоской поверхности. Но это и не твердое
тело, ибо оно скользкое и подвижное, чем напоминает жидкость.
В тесте как бы борются силы тяжести и силы сцепления. Благо-
даря этому исследование извести в тестообразном состоянии до
последнего времени было связано с трудностями, которые часто
обходили путем изучения извести как в виде известкового моло-
ка (суспензии), так и в виде сухого гидрата окиси катьция.
То, что тесто легко принимает форму и не растекается под
действием силы тяжести, свидетельствует о наличии между час-
тицами сил сцепления, которые вызываются процессом коагуля-
ции, приводящим к образованию коагуляционных структур.
С этой точки зрения разная величина выхода теста из 1 кг нега-
шеной извести может быть охарактеризована степенью рыхлости
образующейся коагуляционной структуры, влияя на которую
можно изменять величину выхода теста.
Для экспериментальной проверки этих представлений авто-
ром был поставлен ряд опытов с целью получения максималь-
ного выхода теста в условиях свободного набухания извести
при наличии над тестом некоторого избытка воды1.
Для опытов был сконструирован специальный прибор, состоя-
щий из бюретки, в которую
снизу подавалась вода или водные
растворы через резиновый шланг,
и сифона (рис. 8).
В бюретку помещалось 5 г
технической молотой негашеной
извести следующего химического
состава: СаО — 92,85%; MgO —
0,8 %; R2O3 —1,12%; SiO2 —
1,23%; п.п.п. — 4,5%.
Затем в бюретку подавалась
вода или водный раствор через
нижний кран под небольшим гид-
ростатическим давлением, кото-
рое создавалось благодаря тому,
что бутыль, соединенная гибким
шлангом с бюреткой через ниж-
ний кран, находилась выше уров-
ня бюретки. Вода в бюретку по-
давалась в первое время перио-
дически, небольшими порциями,
чтобы началось гашение извести.
После того как известь в бюрет-
ке разогревалась, воду подавали
непрерывно в течение всего пе-
риода гашения извести. Через по-
мешенный в верхний конец бю-
ретки сифон вода с частично
Рис 8. Прибор для определения вы-взвешенноц суспензией извести
ходи известкового теста. J „
перетекала в цилиндр. Количест-
во воды для каждого опыта было
равным 10-, 25- и 100-кратпому содержанию в бюретке извести.
Поел - того как через гасящуюся известь пропускали воду,
остальную массу извести из бюретки выливали в тот же цилиндр.
Цилинд'» со свежепогашенной известью оставался в покое 24 ча-
са. пост- чего замеряли объем осадка
Затем суспензия взбалтывалась и опредетялась скорость
осаждения извести в воде в течение одного часа через каждые
5 минут. Осаждение отмечалось по границе между прозрачным
раствор.:м вверху и осадком внизу.
Опыты проводились зав табораторпей С. А 1 урий.
Затем определялся объем теста в см3 из 5 г негашеной из-
вести через 7, 14, 28 суток. По этим данным устанавливали вы-
ход теста в литрах из 1 кг негашеной молотой извести.
В тех случаях, когда известь гасили не в чистой воде, а в
водных растворах различных веществ, методика работы остава-
лась прежней, с той лишь разницей, что в бутыль наливали взя-
тый раствор. Температура воды или водных растворов, подавае-
мых в бюретку, была равна 15, 50 и 9СЁ.
Результаты опытов приведены в табл. 17.
Данные таблицы позволяют сделать ряд выводов.
Выход теста из извести, погашенной в водопроводной воде
комнатной температуры в пересчете на 1 кг извести-кипелкп, со-
ставляет 2 л. Эта цифра близка к требуемой стандартом для
1-го сорта извести. С повышением температуры воды, которую
пропускают через гасящуюся известь, объем теста увеличивается.
Наибольший выход теста получается при гашении извести водой
с температурой 90°.
По иному себя вела известь, погашенная в очень слабом ра-
створе 0,05%' поверхностно-активной добавки сахара, который
представлен чистым карбогидратом. В его присутствии раство-
римость извести повышается.
Помимо повышения растворимости извести в присутствии са-
хара возможно также образование малорастворимых сахаратов
кальция.
Обработка извести карбогидратом сильно повышает выход
теста. В этом случае образуется более рыхлая коагуляционная
структура, что важно в случаях использования при гашении из-
вести отходов сахарного производства (мелассы).
Едкий натр, особенно в небольших концентрациях (0,5 "0),
существенно повышает выход известкового теста, особенно при
наиболее высокой температуре гашения извести в 90°. В пере-
расчете на 1 кг негашеной извести выход теста достигает 4—5 л.
Этому явлению трудно пока дать какое-либо объяснение, так
как растворимость извести в растворе едкого натра пони-
жается.
Влияние добавки щавелевокислого аммония на выход теста
обусловливается его химическим взаимодействием с растворимой
известью. При этом он образует почти нерастворимое соедине-
ние — щавелевокистый кальций. СаС2О4, который выпадает в
осадок. По мере того как через гасяшуюся известь пропускается
раствор щавелевокислого аммония, известь из раствора непре-
рывно расходуется на химическую реакцию с этой добавкой.
Вместе с этим все новые и новые порции извести переходят в
раствор. Таким образом, здесь одновременно идут два процесса:
непрерывное растворение извести и непрерывное выпадение в
осадок новообразований.
Пропуская через гасящуюся известь однопроцентный раствор
сз
=г
Влияние способа гидратации извести на образование рыхлых
коагуляционных структур и на выход теста (выход теста определялся после
выдержки извести в течение 14 суток)
щавелевокислого аммония, удается сильно увеличить выход теста,
причем прямо пропорционально количеству взятого раствора.
Как видно из табл. 17, известь гасилась также 1%-ными
растворами сернокислого алюминия и азотнокислого алюминия.
Эти электролиты, химически взаимодействуя с известью, образо-
вывали малорастворимое соединение — гидроокись алюминия,
выпадающее из раствора в коллоидном состоянии.
Пропуская через гасящуюся известь однопроцентныэ раство-
ры сернокислого и азотнокислого алюминия удается получить
весьма большие объемы теста. Для обоих электролитов это вы-
ражено необыкновенно ярко, причем для азотнокислого алюми-
ния с одновалентным анионом в большей мере, чем для серно-
кислого алюминия с двухвалентным анионом. Выход теста уве-
личивается пропорционально количеству раствора электролита.
Температура раствора электролита азотнокислого алюминия
оказывает противоположное влияние на выход теста, т. е. с по-
вышением температуры раствора, пропускаемого через гасящую-
ся известь, выход теста уменьшается.
Характерно, что в этих опытах в цилиндрах между чистой 7
водой и тестом образовывалась прослойка полупрозрачного
студня, являющегося, повидимому. гидратом окиси алюминия.
Таким образом из приводимых в таблице данных видно, что
изменяя температуру гидратации извести и вводя в нее специаль-
ные добавки, удается увеличить выход известкового теста до 5,
10, 15, 20 и даже 40 л из 1 кг извести-кипелки. Такие чрезвы-
чайно рыхлые коагуляционные структуры в строительном деле
вряд ли могут найти широкое применение из-за ничтожной их
прочности; возможно, что будет более целесообразным исполь-
зовать их в качестве своеобразных минеральных пластификато-
ров. Однако для тех отраслей промышленности, где нужны черас-
слаивающиеся суспензии извести в любой необходимой концен-
трации, такое рыхлое тесто может представлять большой ин-
терес. Оно может найти применение в сахарной, бумажной и
текстильной промышленности, при производстве мездрового клея,
желатины, кальцинированной соды, каустической соды, бертоле-
товой соли и т. п. [12].
Наиболее эффективными средствами усиления коагуляции и
перекристаллизации извести является введение электролитов, в
частности, добавок сырого гипса и поверхностно-активных доба-
вок.
а) Усиление коагуляции извести за счет
добавок электролитов
В новом стандарте на негашеную молотую известь предусмот-
рено введение в нее добавки сырого гипса. Ни в одном из зару-
бежных стандартов на негашеную молотую известь (применяе-
мую потом все же в гашеном виде) этого пункта нет.
Чем же вызывается необходимость введения э^ой добавки?
Работами ряда исследователей, проведенными в последние
годы, установлено, что добавки сравнительно небольшого коли-
чества сырого гипса к негашеной извести могул увеличить проч-
ность раствора до 2—3 раз.
Причину этого явления до сих пор точно не_ установдена^-К
сложный ме'ханйзм^взаимодействия добавок сырого гипса с не-
гашеной известью остается еще не раскрытым. Не исключено,
41 о "здесь имеет место химическое взаимодействие извести с гип-
сом с образованием основной соли. Ниже излагается одна из
возможных рабочих гипотез, предлагаемая автором, но не охва-
тывающая, однако, всего комплекса вопросов, связанных с взаи-
модействием добавок гипса с известью.
Когда негашеная известь гасится и подвергается химическому
диспергированию до коллоидного состояния, то на вновь обра-
зующихся поверхностях происходит избирательная адсорбция
электролита из раствора.
При затворении извести чистой водой таким электролитом яв-
ляется растворенная часть извести. Избирательная адсорбция
ионов кальция приводит к образованию положительного электри-
ческого заряда на коллоидных частицах извести. Тогда противо-
ионный диффузный слой коллоидных мицелл будет представлен
преимущественно гидроксильными ионами.
Будучи одновалентными и поэтому сравнительно слабо взаи-
модействуя с электрически заряженной поверхностью твердого
ядра мицелл, эти ионы образуют сильно размытый диффузный
слой и толстую оболочку воды вокруг твердых частиц. В том
случае, если в известь вводится сырой гипс, то часть его при за-
творении водой тоже переходит в раствор. Катионы кальция
гакже обнаруживают избирательную адсорбцию. Анионы же
сульфата (SO/^ входят в диффузный слой коллоидных мицелл^
Двухвалентные, сульфатные ионы будут сильнее притягиваться
положительно заряженной поверхностью частиц извести и плот-
нее распределяться в диффузном слое коллоидной мицеллы из-
вести, чем гидроксильные.
В результате присутствия в растворе такого электролита
произойдет электростатическое сжатие диффузного слоя кол-'
лоидной мицеллы извести, уменьшится толщина слоя связанной
воды и нарушится прежнее подвижное равновесие между двумя
противоположными силами: силами молекулярного сцепления
частиц в наиболее активных точках контакта (вандерваальсовы
силы притяжения) и силами, стремящимися разъединить ча-
стицы. Последние проявляются в расклинивающем давлении свя-
занной воды в зазорах между частицами, которое в данном слу-
чае зависит в основном от толщины диффузного слоя мицеллы,
стремящегося сохранить высокую дисперсность массы. При вве-
дении в гасящуюся известь сырого гипса это подвижное равно-
весне между двумя противоположными силами сдвигается: уве-
личиваются силы сцепления частиц, обуслбвливая~тем~'саМым бо-
лее плотную связь между частицами извести, их более прочное
кристаллическое срастание в период кристаллизации, более вы-
сокую прочность затвердевших растворов.
Для того, чтобы проверить правильность этой гипотезы, был
поставлен ряд опытов. Постановкой первой серии опытов пре-
следовалась цель—установить, действительно ли частички свеже-
погашенной извести несут на себе электрический заряд? Наличие
у частиц свежепогашенной извести положительного электрическо-
го заряда было установлено И. В. Рабиновичем и автором, мето-
дом электрофореза [173].
Для опытов была взята V-образная трубка диаметром 4 мм.
высотой 16 см с расстоянием между коленами в 2 см. В трубку
вливалась суспензия, состоящая из одной весовой части хими-
чески чистой извести-кипелки и 10 частей воды. Когда ясно
обозначались границы оседания суспензии, в трубку сверху
вставлялись два платиновых проволочных электрода, соединен-
ные с выпрямителем на кенотроне при внешней разности потен-
циалов в 300 вольт, и включался ток.
Был проведен ряд таких опытов, Давших воспроизводимые ре-
зультаты. Без наложения электродвижущей силы суспензия в
обоих коленах прибора оседала с одинаковой скоростью. При
наложении электродвижущей силы в том колене, куда был по-
мещен положительный полюс, суспензия начала оседать быстрее,
со скоростью 0,64 см'мин, а в том колене, куда-был помешен
отрицательный полюс, — медленнее, со скоростью 0,37 см!мин
(табл. 18). *
Таблица 16
Влияние наложения электрического потенциала на скорость оседания
известковой суспензии
Бремя сня- тия показа- телей Уровень суспен- зии, В СЛ4, в колене с положи- тельным полюсом Пройден- ный путь в см Уровень суспен- зии, в см, в колене с отрица- тельным полюсом Пройден- ный путь в см Скорость оседания в см/млн Разность скоростей оседания в см/мин
+ —
6 час. 50 мин. 8 0 2 0.64 0^37 0,27
6 . 57 , 12,5 4,5 11,8 2,6 —— —
7 . 36 , 4,8 — 5,6 — 1,16 0,96 0,20
7 , 43 . 12,9 8,1 12,3 6,7 —• — ——
8 , 44 „ 3 — — 0,64 0,54 0,10
8 . 51 „ 7,5 4,5 12,6 3,8 — —
Таким образом, и ускорение оседания частиц в колене трубки
с положительным полюсом и замедление оседания частиц в ко-
лене трубки с отрицательным полюсом свидетельствуют о том,
что частицы извести заряжены положительно.
Во второй серии опытов нами изучались скорости оседания и
объемы осадков извести, погашенной за 24 часа до опыта как
избытками водопроводной воды, так и избытками насыщенной
гипсовой воды (табл. 19k
Таблица 19
Влияние водопроводной и гипсовой воды на скорость оседания
суспензии и объем теста из свежепогашенной извести
Водоизвест- ковое отношение Температура воды в град. Объем суспензии, в cjm8, из 5 г свеже- погашенной извести после отстоя через Объем теста, в см3, из 5 г негашеной извести через
5 мин. 20 мин. 40 мни. 60 мин. 14 суток
водопровод- ная вода 10 15 30,5 13,9 13,8 13,8 9,7
25 15 12.5 11,7 11.7 11,7 10,0
100 15 35,5 17.7 16,5 16,0 13,8
10 50 18,0 15.5 15,5 15,5 14,3
25 50 40.0 17,5 16,3 16,2 12,8
100 * 50 80.0 44,5 28,0 26,0 16,9
10 90 — — 19,3
25 90 49,5 35,5 24,0 23,0 17,8
100 90 41,5 27,0 24,5 23,5 18,5
Гипсовая вода 10 15 16.5 14,6 14,5 14,5 11,1
25 15 14.0 12,8 12,8 12,8 И,1
100 15 45.0 14,0 14,0 14,0 11,5
10 50 15." 13.4 13,0 12.0 10,7
25 50 18.0 12,0 12,0 12,0 10,3
100 50 22.1 16,0 15,2 14,5 12,6
10 90 12,0 П.7 11,7 11,5 10,6
25 90 Is, I 13,5 13,0 13,0 10,8
100 90 23.9 17,0 16,2 16,0 13,4
Опыты показали, что известь, погашенная различными коли-
чествами гипсовой водь-, взятой при различной температуре, осе-
дала быстрее и давала меньший объем осадка, нежели известь?
погашенная водопроводной водой. Этот факт можно объяснить
тем, что в присутствии гипса имеет место сжатие диффузного-
слоя коллоидной мицеллы извести.
В наших опытах известь гасилась не только избытками гип-
совой и чистой воды (превосходящими ее вес от 10 до 100 раз);
но и малыми дозами воды, при которых внешний объем извести
увеличивается. Эти исследования должны были установить*
влияет ли присутствие гипса на величину расширения гасящейся
извести. Если при наличии гипса происходит сжатие диффузного
слоя мицеллы, то гасящаяся известь в этом случае должна рас-
ширяться меньше.
Были поставлены опыты по определению коэффициентов
объемного расширения извести при гашении ее небольшими до-
зами чистой и гипсовой воды. Результаты опытов приведены
в табл. 20.
Таблица 20-
Влияние добавки гипса иа изменения внешнего объема извести
в процессе гашения при водоизвестковом отношении 1,2
Время от момента
затворения в мин.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
60
80
90
100
Процент объемного расширения
без добавки с добавкой 5%
гипса сырого гипса
2,3
8,1
10,0
10,8
П,1
11,1
0
0,15
0,30
0,56
0,98
0,99
1,02
1,12
1,22
1,23
1 ,32
1,66
2,30
2,30
Как видим, и в этом случае добавка к извести гипса резко
уменьшила коэффициент объемного расширения извести при га-
шении. что может быть также объяснено сжатием диффузного
слоя коллоидных мицелл извести и уменьшением расклиниваю-
щего давления водной прослойки между частицами.
Из данных табл. 20 видно также, что гипс замедляет гашение
извести. Это может быть связано с тем. что плотные диффузные
слои препятствуют проникновению свободной воды, необходимой
для гидратации недр частиц, и тем самым замедляют гашение
извести.
Не исключена также возможность образования тонкой пленки
основной соли, препятствующей доступу воды вглубь частиц.
Третья серия опытов была поставлена для того, чтобы выяс-
нить, действительно ли коллоидная масса извести адсорбирует
гипс как электролит. Это можно установить, если измерит^
концентрацию одного из ионов электролита, находящегося в
дистиллированной воде, т. е. в свободном водном растворе, и
концентрацию того же иона и в том же растворе, но лосле гаше-
ния в нем извести.
Если адсорбция постороннего электролита (в виде гипса) га-
сящейся известью действительно имеет место, то концентрация
ионов электролита (или одного из них) должна уменьшаться
после того, как известь будет погашена в растворе этого элек-
тролита.
Уменьшение количества сульфатных ионов в свободном ра-
створе можно было бы объяснить адсорбцией электролита гася-
щейся известью, если бы в этом случае не было других явлений,
затемняющих картину.
Уменьшение концентрации иона SO/' может быть вызвано не
только адсорбцией электролита известью, но и понижение,м рас-,
творимости гипса в присутствии извести вследствие действия за-
кона постоянства ионного произведения (оба вещества имеют
одинаковый ион кальция). Об этом свидетельствует изменение
растворимости системы CaSO4—Са(ОН)2—Н2О (см. табл. 21).
Таблица 21
Растворимость системы
CaSO4—Са(ОН)2—НаО при /=25° *
Концентрация жидкой фазы
весовые %
CaSO< Ca(OH)i CaSO4 СаО
(выч.)
Наименование твердой
фазы
0.213 0 2,126 0 0,998 CaSO4-2H2O
0.203 0,008 2,030 0,062 0,998 То же
и 192 0,023 1,918 0,176 0,998
0.185 0,046 1,853 0,349 0,998
0,172 0,081 1,722 0,611 0,999
0,164 0,124 1,634 0,939 0,999
Г . 159 0,162 1.588 1,222 0,999 CaSO4- 2Н2О+Са(ОН)2
0,122 0,164 1,214 1,242 0,999 Са(ОН)2
0,096 0,161 0,955 1,215 0,999 То же
0,067 0,152 0,666 1,150 0,998
.039 0,151 0,391 1,141 0,998
1 1 0,155 0 1,166 0,998
* Опыт проводился через две недети после того, как установилось раз-
весное состояние системы. Данные взяты из справочника по растворимо-
1ТИ солевых систем. Госхимиздат. том I 1953
Какова же тогда истинная причина уменьшения концентра-
ции сульфатных ионов в гипсовой воде после гашения в ней
78
извести? Является ли уменьшение содержания сульфатных ионов
в растворе следствием адсорбции электролита коллоидом или
результатом понижения растворимости гипса в соответствии с
законом постоянства ионного произведения, или же, наконец,
здесь действуют оба фактора одновременно? Вопрос этот слож-
ный, хотя его в некоторой степени можно уяснить.
Дело в том, что негашеная известь проходит на стадии гаше-
ния коллоидное состояние, т. е. она является необратимым кол-
лоидом. Если коллонд извести действительно адсорбирует посто-
ронний электролит, то в силу преходящего характера коллоид-
ного состояния извести ее адсорбционная емкость должна быть
тоже преходящей, изменяющейся во времени. Следовательно, по
изменению адсорбционной емкости извести во времени можно
судить об изменениях в самом коллоидном состоянии извести.
В этом смысле исследование адсорбционной емкости коллоида во
времени может помочь в изучении процессов, происходящих при
гидратации и твердении негашеной молотой извести.
Изменения во времени адсорбционной емкости коллоида по
отношению к электролиту можно установить экспериментальным
путем, если через определенные промежутки времени измерять
концентрацию иона электролита в растворе, где погашена из-
весть. Для проверки истинности этого предположения А. В. Ган-
дельман и Ф. И. Баум поставили следующие опыты [133].
К навеске молотой негашеной извести в 25 г добавлялся на-
сыщенный или полунасыщенный раствор гипса или раствор суль-
фата натрия (приблизительно эквимолярный насыщенному ра-
створу гипса) в таком количестве, чтобы общий обоем состав-
лял 500 мл. Для опытов были взяты окись кальция, гипс и суль-
фат натрия. И гипс, и сульфат натрия растворялись в дистил-
лированной воде, предварительно прокипяченной для удале-
ния СО2. Гашение извести в растворах этих электролитов произ-
водилось в мерных цилиндрах с притертыми пробками. Содер-
жимое цилиндров взбалтывалось.
После того, как известь отстоялась, в прозрачном растворе
весовым методом путем осаждения хлористым барием определя-
лась концентрация иона SO/'. Растворы для анализа отбирались
вскоре после гашения извести, т. е. через 1 час и через 48 часов.
Перед анализом их предварительно фильтровали. Параллельно
концентрация иона SO/' определялась в чистых растворах гипса
и сульфата натрия до гашения в них извести. По полученным
количествам SO/' рассчитывалось содержание сульфата кальция
и сульфата натрия. Результаты опытов приведены в табл. 22.
Приведенные в таблице данные являются средними из трех
определений.
Таблица 22
Изменение концентраций растворов сульфата кальция
в сульфата натрия при гашении в них извести
Чистый раствор в г/л Содержание CaSO* или NaiSOe Уменьшение концентрации CaSO« ил и Na*SO«
через 1 час после гаше- ния в рас- творе изве- сти через 48 час. после гаше- ния в рас- творе изве- сти через 1 час через 48 час.
в г/л в % в г/л в %
Насыщенный раствор сульфата кальция (CaSOj)
2,148 2,148 2,064 2,064 1,941 1,918 1,871 1,848 2,021 2,028 1 ,949 1,931 0,207 0,230 0,193 0,216 9,60 10,70 9,35 10,04 0,127 0,120 0,115 0,133 5,91 5,58 5,57 6,44
Среднее 2,108 1,894 1,982 0,211 10,04 0,124 5,88
Полунасыщеиный раствор сульфата кальция (CaSOi)
1,027 1,029 1,028 0,921 0,945 0,912 0,968 0,982 0,966 0,106 0,084 0,116 10,3 8,1 11,3 0,059 0,047 0,062 5,7 4,6 6.0
Среднее 1,028 0,926 0,972 0,102 9,9 0,056 5,4
Раствор сульфата натрия (NasSOa)
2,558 2,544 2,564 2,278 2,280 2,298 2,424 2,422 2,438 0,280 0,264 0,266 10,94 10,38 10,30 0,134 0,122 0,126 5,23 4,80 4,91
Среднее 2,555 2,289 2,428 0,270 10,54 0,127 4,76
Из данных, приведенных в таблице, можно сделать следую-
щие выводы:.
1. При гашении извести в насыщенном растворе гипса содер-
жание иона SO4" уже через 1 час понизилось на 1О,О4°о по
сравнению с содержанием этого иона в контрольном растворе
гипса в дистиллированной воде. Через 48 час. после гашения из-
вести в насыщенном растворе гипса содержание SO/' снизилось
всего лишь на 5,88 %
Увеличение содержания иона SO(" в свободном растворе че-
рез 48 час. после гашения извести, по сравнению с содержанием
этого иона через 1 час после гашения извести, свидетельствует
о том, что адсорбционная емкость коллоида извести во времени
уменьшилась. Происходящий при этом переход иона SO/' из кол-
лоида в свободный раствор указывает на необратимый характер
коллоидации извести.
2. При гашении извести в полунасыщенном растворе гипса
повторяются в целом те же явления. Содержание в полунасы-
шенном растворе иона SO/' через 1 час после гашения извести
понизилось на 9,9% по сравнению с содержанием этого иона
в контрольном растворе гипса в дистиллированной воде. Через
48 час. после гашения извести содержание иона SO/' снизилось
всего лишь на 5,4%.
Таким образом, взяв полунасыщенный раствор гипса и осла-
бив тем самым действие закона ионного произведения, мы не
смогли изменить общую картину. Следовательно, и в этом слу-
чае со временем происходит выход (десорбция) иона SO/' из
коллоида извести в свободный раствор и понижение адсорбцион-
ной емкости извести по мере того, как проходит стадия ее кол-
лоидации.
3. Ппи гашении извести в растворе сульфата натрия повто-
ряется та же закономерность; количество адсорбированных из-
вестью ионов SO4" с течением времени уменьшается, а концен-
трация иона электролита в свободном растворе, резко уменьшив-
шаяся в ходе гашения извести, потом со временем вновь повы-
шается, приближаясь к тем значениям, какие имеют место е
чистом электролите.
Таким образом, адсорбция гасящейся известью гипса имеет
место независимо от действия закона постоянства ионного произ-
ведения.
Данные приведенных опытов подтверждают, что известь-ки-
пелка при гидратации является необратимым коллоидом, и гипс,
как электролит, действует на ее коагуляцию с различной силой
в зависимости от того, на какой стадии коллоидного состояния
извести изучается это взаимодействие.
Наиболее эффективно действует гипс на самую высокодис-
~ерсную коллоидную фракцию извести, ранее всех перекристал-
лизовывающуюся. Если адсорбционная емкость извести меняется
гз-за того, что она является необратимым коллоидом, то добав-
к:; сырого гипса должны оказывать на известь различное влияние
зависимости от того, берется ли известь в негашеном или пред-
з~[~ительно погашенном виде.
Для выяснения этого вопроса была поставлена пятая серия
< "ытов. Изучалось влияние добавок сырого гипса на прочность
лотой негашеной извести и той же самой извести, но предва-
ительно погашенной в стандартное известковое тесто. Известь-
лезка содержала СаО—89,8%; MgO—0,46%; SiO2—3.26' ;
R_O3 — 26,61%; п. п. п. — 3,14%.
Для извести-кипелки водоизвестковое отношение было приня-
равчым 1. Состав раствора для обеих известей был одинако-
вым (1:3 на стандартном песке). Результаты опытов приведены
в табл. 23.
681
81
Влияние добавок гипса на прочность раствора
из негашеной извести и известкового теста
Вид извести Величина добавки сырого гипса в % Предел прочности при сжатии в кГ/см* через
28 суток 90 суток
Негашеная известь 0 8,3 9.1
То же 1 20,9 26,3
5 23,6 25,1
10 23,0 27,5
Известковое тесто • . . 0 4,3 8,3
То же 1 3,5 8,1
5 4,1 7,5
- 10 3,7 8,1
Из таблицы видно, что добавка сырого гипса практически не
влияет на прочность раствора, изготовленного на известковом
тесте и увеличивает в 2—3 раза прочность растворов на нега-
шеной извести.
Для выяснения причин такого различия во влиянии сырого
гипса на негашеную и предварительно погашенную известь
А. В. Гандельман и Ф. И. Баум [133] были поставлены опыты
по изучению растворимости гипса в известковой суспензии из
свежепогашенной и предварительно погашенной извести. С этой
целью взятую для анализа чистую негашеную известь разделяли
на две партии, из которых одна предварительно гасилась в пу-
шонку и выдерживалась (в отсутствии углекислоты) после гаше-
ния две недели.
Результаты опытов с предварительно погашенной известью
приведены в табл. 24.
Сравнительные данные, характеризующие влияние вида из-
вести на растворимость гипса даны в табл. 25.
Из данных, приведенных в табл. 24 и 25, видно, что негаше-
ная известь оказывает более резкое влияние на динамику изме-
нений растворимости гипса в дистиллированной воде и в извест-
ковой суспензии.
Содержание сульфатных ионов в гипсовой воде увеличивает-
ся во времени более резко, если на этой воде готовится суспен-
зия извести из окиси кальция, а не из гидрата окиси кальция.
Можно полагать, что это различие объясняется разной степенью
коллоидации свежепогашенной и предварительно погашенной из-
вести, о чем свидетельствуют и различия в величинах их элек-
трических зарядов. Последнее подтверждается данными опытов
Рая и Метерса 269] (табл 26), исследовавших, как влияет
наложение электрического потенция та на скорость оседания
82
Таблица 24
Влияние предварительно погашенной извести на растворимость гипса
Содержание CaSOa в г/л в гипсовой воде Снижение растворимости CaSCU
до опуска- ния в нее пзвести-пу- шовки через 1 час после опу- скания в нее извести-пу- шонки через 48 час. после опу- скания в нее извести-пу- шонки через 1 час после опускания в гип- совую воду изве- сти через 48 час. после опускания в гип- совую воду изве- сти
в г/л . в % в г/л | в %
2,140 2,024 2,083 0,116 5,42 0,057 2,66
2,140 2,025 2,082 0,115 5,37 0,058 2,71
2,140 2,014 2,073 0,126 5,89 0,067 3,13
2,140 2,027 2,067 0,113 5,28 0073 3,41
2,140 2,023 2,075 0,118 5,47 0,065 0,04
2, 140 2,026 2,063 0,114 5,33 0,077 3,60
Итого сред- нее 2,140 2,023 2,074 0,117 5,46 0,066 3,09
Таблица 25
Влияние вида извести на изменение растворимости гипса во времени
Вид извести Процент снижения растворимости гипса в известковой суспензии по отношению к его растворимости в дистиллированной воде
через 1 час после затворения водой через 48 час. после затворения водой
Негашеная известь 10,04 5,88
Гашеная известь 5,46 3,09
известковой суспензии, полученной из свежепогашенной извесги-
кипел-ш и из порошка извести-пушонки.
Приведенных выше данных все же недостаточно для оконча-
тельк го выяснения вопроса о характере взаимодействия сырого
гипса и извести. Многое еще остается неясным. Так, например,
наши'.'и опытами установлено, что один и тот же гипс различно
влия-~ на прочность растворов, изготовленных на одной и той
же негашеной извести, но при неодинаковых водоизвестковых от-
нсшен ях, причем действие добавки гипса проявляется более
резке при малых водоизвестковых отношениях. Природа же этого
явле т не выяснена.
Н_м представляется, что имеется много невыясненного в воп-
росе характере влияния добавок гипса на портландцемент и
Дрхги-г цементы.
Влияние наложения электрического потенциала на скорость оседания
известковых суспензий
Вид извести Нормальная скорость оседания, едии/мин. Скорость оседания под влиянием электриче- ского потенциала Влияние электриче- ского потенциала в %
в колене с положите.! ь- ным полюсом едии/мин. в колене с отрицател ь- ным полюсом едии/мии.
Негашеная известь 0,31 0,50 0,24 35
Известь, погашенная в • 2,3
пушонку Негашеная доломит- 2,2 2,2 2,1
23
пая известь 0,30 0,42 0,26
Доломитная известь по- 2,5 2,5 2,4 2,0
гашенная в пушонку .
До сих Пор считается, что гипс взаимодействует с алюмината-
ми кальция, входящими в цементы, и остается' инертным по
отношению к гидрату окиси кальция.
Указывают [258, 260, 261], что в результате действия гипса
на вяжущие вещества, содержащие алюминаты кальция или их
компоненты, способные давать гидратные соединения, образуется
сульфоалюминат кальция. Вопрос же о действии гипса на из-
весть, содержащуюся в вяжущих веществах, даже и не затраги-
вается.
Между тем известно, что в чистой негашеной молотой изве-
сти нет алюминатов кальция.
И тем не менее установлено, что сырой гипс существенно
влияет на свойства чистой негашеной молотой извести. Добавка
3—5% гипса к извести-кипелке повышает прочность раствора,
обусловливает резкое замедление скорости гидратации извести,
ускоряет оседание известковой суспензии в избытках воды, умень-
шает объем осадка извести и, наконец, существенно снижает
коэффициент объемного расширения извести при гашении малы-
ми количествами воды. Но если все это так, то почему сырой
гипс не может также действовать и на известь в портландцемен-
те, когда она гидролитически отщепляется при гидратации трех-
кальциевого силиката? Почему бы не оценить с новой точки зре-
ния влияние добавок сырого гипса и в портландцементе?
В свое время А. А. Байков пришел к выводу о том, что при-
сутствие гипса не влияет на растворимость извести внутри це-
ментов. Этет вывод быт сделан им на основе опытов с одним
видом извести, взятой не из цемента, на различных стадиях его
коллоидации и кристаллизации, а в чистом виде, в виде пушон-
ки, да к тому же длительно выдержанной в больших избытках
84
воды. Ясно, что известь, находящаяся внутри цемента, имеет
другие свойства, меняющиеся во времени по мере коллоидации
и кристаллизации цемента. Что это так, видно из опытов самого
А. А. Байкова, когда он показывает, что растворимость извести
в одном и том же цементе достигает 1,7 г/л, затем падает до
1,1 г/л, в то время как растворимость чистой гашеной извести в
дистиллированной воде составляет 1,3 г/л. Поэтому действие гип-
са на известь в цементе может быть совсем иным, чем на из-
весть, взятую в виде обычного порошка пушонки.
Если в современной науке и не поднимается вопрос о дейст-
вии гипса на известь, находящуюся внутри цементов, то это
объясняется не тем, что гипс не влияет на растворимость извести,
а тем, что влияние это затемнено другими реакциями.
Приведенные выше данные о действии гипса на известь могут
пролить свет на ряд неразгаданных еще сторон твердения це-
ментов. Взять, к примеру, поведение цементов с гипсом и без
гипса при таких же водовяжущих отношениях, какие характерны
и для негашеной извести.
Исследования цементационных растворов, применяющихся в
основном для цементации оснований гидротехнических сооруже-
ний, проведенные И. Г. Бубениным [13], показали, что добавка
к цементу 3% гипса при водоцементном отношении, равном еди-
нице, увеличивает прочность цемента в 3—5 раз и уменьшает
водоудерживающую способность цемента (табл. 27). Характерно,
что подобное же влияние оказывает такая же добавка сырого
гипса и на известь-кипелку.
Таблица 27
Влияние добавок гипса на сроки схватывания и прочность
цементных суспензий на портландцементе
Водоцемеит- иое отношение Величина добавки гипса в % Сроки схватывания в час.—мин. Предел прочности при сжатии образцов 28-суточиого возраста в кГ/см*
начало конец
1 0 36—10 40—20 16
2 0 44—10 47—30 4
1 3 17—10 20—13 44
2 3 23-15 26-30 36
«Вопрос поведения цемента, — пишет И Г. Бхбенин, — не
содержащего в своем составе гипса при водоцементных отноше-
ниях, равных 1 и 2, является новым, совершенно не изученных!,
и поэтому затруднительно дать обоснование результатам, полу-
ченным при данном исстедоваиии».
Суммируя изложенное, можно сделать следующие выводы:
1. Многочисленные опыты по исследованию действия гипса
на известь подтвердили правильность новых представлений о
схватывании и твердении негашенон молотой извести.
2. Негашеная известь при взаимодействии с водой проходит
необратимую стадию коллоидного состояния и поэтому действие
добавок сырого гипса на предварительно погашенную или нега-,,
шеную известь существенно различается.
3. Технические свойства негашеной молотой извести при дей-
ствии добавок необожженного гипса, взятого в малых дозиров-
ках, значительно повышаются. Это может быть использовано во
всех случаях применения негашеной извести в самых разнообраз-
ных вяжущих веществах, растворах, бетонах и многочисленных
искусственных изделиях на их основе.
б Усиление коагуляции извести за счет
добавок поверхностно-активных веществ
Процессом схватывания и твердения извести на стадии ее
коагуляции можно управлять также и при помощи поверхностно-
активных добавок.
Коагуляционная прочность различных вяжущих веществ, в
том числе и негашеной молотой извести, неодинакова. Она зави-
сит от условий твердения. На прочность влияет количество воды,
заключенной в данном объеме коагуляционной структуры, т. е.
величина водовяжущего отношения. Чем больше берется воды,
т. е. чем более рыхлой оказывается коагуляционная структура,
гем меньше коагуляционная прочность.
Большое значение имеет степень дисперсности вещества, спо-
собного образовывать коагуляционную структуру. Чем выше
дисперсность, чем мельче частицы, чем больше их в единице
объема, тем больше точек сцепления между ними или, иначе,
тем больше центров коагуляционного структурообразования. Бо-
лее полное и глубокое диспергирование при всех прочих равных
телевиях может обусловить и более высокую коагуляционную
прочность.
Работами П. А. Ребиндера установлено [176, 181 и 182], что
механическое разрушение твердых тел может быть облегчено ад-
сорбцией жидкой среды и растворимых в ней поверхностно-ак-
тнв веществ, проникающих вглубь микрошелеп гвердоп?
гелз Это вызывает дальнейшее развитие и углубление микроще-
лей и тем облегчает разрушение твердого тела.
Вяжущее вещество обладает сильным молекулярным сродст-
во' к воде, разрушение и раздробление его на мельчайшие кол-
ci-ные частицы идет прежде всег за счет химического диспер-
гирования, т. е. в то время, когда идет реакция гидратации через
мше 'щели внутрь кристаллическое решетки твердого тела и
«.есз тикающие при этом внутренние растягивающие напряжения
81
разрывают кристаллики по наиболее слабым местам» [181].
Кроме того, разрушение и раздробление частиц происходит и за
счет адсорбционного диспергирования, т. е. в то время, когда
идет отложение адсорбционных слоев воды в глубине микроще-
лей на их стенках, возникает расклинивающее действие этих
слоев на стенки микрощелей. Адсорбционное диспергирование
слоев воды значительно усиливается образованием адсорбцион-
ных слоев поверхностно-активной добавки, растворенной в воде.
Таким образом, химическое диспергирование вяжущего ве-
щества усиливается адсорбционным диспергированием водных
слоев, а это последнее в свою очередь может быть усилено дей-
ствием растворенной в воде добавки. Когда в такой коллоидно-
дисперсной системе развивается потом процесс коагуляции, то
из-за большего числа частиц в единице объема между ними будет
больше контактов, вследствие чего образуется и более высокая
коагуляционная прочность.
П. А. Ребиндер, Г. И. Логгинов и В. П. Сухова иссле- Г
довали влияние малых количеств поверхностно-активных доба-
вок на свойства извести. Такими добавками были сульфитцел-
люлозная барда, глюкоза и ряд других. Адсорбируясь из воды
на поверхностях частиц извести, эти добавки задерживали доступ
воды к твердой поверхности и тем замедляли процесс гашения
извести. \
Было изучено влияние добавок сульфитцеллюлозной барды
на прочность извести при ранних стадиях ее схватывания.
Прочность проверялась на приборе Вейлера-Ребиндера, кото-
рый позволяет измерять напряжение сдвига, по величине танген-
циального смещения платиновой пластинки с острой насечкой, по-
мещенной в массу гасящейся извести. Результаты измерения
этих напряжений как в чистых известковых суспензиях, так и в
суспензиях с различными количествами добавок сульфитно-
спиртовой барды показали, что при оптимальной ее добавке в
0,5% от веса извести напряжение сдвига повысилось почти в
два раза (табл. 28).
Из поверхностно-активных добавок наряду с сульфитно-спир-
товой бардой для замедления гидратации и п-. вышения прочно-
сти могут быть использованы также отходы сахарного производ-
ства (меласса, патока и т. п.). Д. И. Менделеев [105] писал по
этому поводу:
«Прибавка сахара (патоки) к извести, употребляемой для
построек, сильно увеличивает связующую сносе' ость цементов,
как я сам испытывал. На Востоке (в Индии. Японии), как я
слышал, давно практикуется подобная добавка
Чтобы убедиться в том, что сахаристые веж ства действуют
на известь как щ зерхностио-активные добазки-пелгнзаторы, т. е.
повышают дисперсность извести, автором были проведены сле-
дующие опыты Две парши одной и той же чистой извести 1
Изменение напряжения сдвига под действием нагрузки,
нарастающей с постоянной скоростью
Содержание активной части извести — 89%
Водоизвестковое отношение — 1,8
Деформации измерены через 5 мин. после
затворения извести
Деформация в Н Жидкая среда Напряжение в дин-см—2-10—*
Вода Содержание в водных растворах суль- фитио-спиртовой барды в %
0,25 0,50 1,0 2,0
15 5,62 5,00 0,97 — —
30 6,79 7,75 2,18 — —
45 9,85 10,19 5,82 — —
60 12,13 13,72 7.27 — —
/О 14,07 —- 9,70 — -—
90 15,03 14,79 — —— —
105 15,6 15,28 — —— —
120 16,0 Разрыв 13,10 i,70 —
150 Разрыв — 15,52 3,15 —-
180 —- —— 17,60 5,09 —
210 — —. 19,64 7,76 —
240 — — 22,07 10,67 '—
270 .11 23,77 13,82 —
300 — — 25,22 15,04 0,20
330 — — 26,43 16.98 —
360 — 27,64 17,70 —
39" —— — 28,37 Разрыв 0,32
420 —— — Разрыв —- -—.
450 — — — — 0,40
подвергались гидратации в потоке воды, движущемся в сосуде
снизу вверх, навстречу движению гасящейся извести. Для гидра-
тации бралась чистая вода и вода, содержащая различные до-
бавки сахара. Степень дисперсности извести определялась по
скорости оседания известковой суспензии и величине выхода
теста из 5 г негашеной молотой извести. Чем медленнее оседали
частицы и чем выше был выход теста из единицы веса негаше-
ной извести, тем более высокой считалась дисперсность извести.
Результаты проведенных опытов сведены в табл. 29. Из данных
этой таблицы видно, что добавка небольших количеств сахара
замедляла скорость оседания извести вдвое и повышала выход
теста.
Последнее может быть объяснено увеличением дисперсности
извести при добавке к ней поверхностно-активного вещества inn
же образованием более рыхлой коагуляционной структуры.
Влияние добавки поверхностио-актнвных веществ на
скорость оседания суспензии извести и иа величину объема осадка
Вид добавок Отноше- ние мас- сы воды к весу извести Темпера- тура воды или раство- ров в град. Величина осадка суспен- зии, в см?, после взбал- тывания за время в мин. Объем теста, в см?, через 14 суток
5 20 40 60
Водопроводная вода 10: 1 15 30,5 14,0 13,8 13,8 10,1
25: 1 15 12,5 11.7 11.7 11.7 10,0
100: 1 15 35,5 17,7 16,5 16,0 13,8
0,05%-ный раствор сахара .... 10: 1 15 47 40 35 27,5 19,8
25: 1 15 93 73 62 48.5 22,5
100. 1 15 140 80 58 43,5 21,3
То же 10: 1 30 50 43 83 26 19,5
• 25- 1 30 -— 78 62 51 22,3
100: 1 30 — 63 45 36 22,8
3. Управление процессом схватывания и твердения извести
на стадии ее кристаллизации
На стадии кристаллизации материал приобретает «каменною»
прочность. Поэтому управление схватыванием и твердением из-
вести на этой стадии имеет особо важное значение.
Каким же образом можно вмешиваться в процесс кристал-
тизации?
Здесь может быть предложен ряд средств. Так, например, до-
павка гипса или других сульфатов к негашеной молотой извести
может изменять ее свойства не только на стадии ее коагуляции,
Ну и на стадии ее кристаллизации. . Об этом свидетельствуют
исследования характера изменения растворимости извести во вре-
мени в дистиллированной воде, а также в сульфатах кальция и
натрия. Данные соответствующих опытов, проведенных доц.
А. В. Гандельман и асе. Ф. II. Баум при участии автора показа-
ли следующее (табл. 30).
Данные табтицы позволяют сделать такие выводы-
1) растворимость извести в дистиллированной воде пони-
жается с 1,290 г'л через 1 час после гашения до 1,262 г'л че-
рез 48 час. после гашения. Это можно объяснить ростом более
крупных (менее растворимых) частиц за счет исчезновения мел-
ких (более растворимых) частиц;
Влияние гипса на растворимость свежепогашенной извести
Содержание СаО. в г/л, после гашения Снижение растворимости СаО под действием гипса за время
в дистиллирован- ной воде в гипсовой воде 1 час 48 час.
через 1 час через 48 час. чергз 1 час через 48 час. в г/л в % в г/л в %
1,290 1,271 1,190 1,219 0,100 7,75 7,49 0,062 4,88
1,282 1,271 1,186 1,206 0,096 0,065 5,12
1,294 1,253 1,236 1.207 0,058 4,48 0,046 0,67
1,294 1,253 1,178 1,218 0,116 8,96 0,036 2,79
Среднее 1,290 1,262 1,197 1,212 0,093 7,17 0,050 4,11
2) разница между растворимостью извести в дистиллировап-
i ой, воде и растворимостью ее в гипсовой воде через 48 час.
после гашения меньше, чем разница в растворимости извести в
дистиллированно;' воде и растворимостью ее в гипсовой
воде через 1 час после гашения извести. Это можно объяснить
понижением адсорбционной емкости извести по отношению к
электролиту, соустепленным ее кристаллизацией и укрупнением
частиц.
А. А. Байксв показа т, что со временем растворимость изве-
сти, находящейся в цементе и отщепляемой при гидро-
лизе трехкальцпезого силиката, снижается от 1.7 до 1,1 г[а.
«Очевидно, — пишет А. А. Байков, — под влиянием гидро-
литической диссоциации алит выделяет Са(ОН)2 в состоянии
мельчайшего раздробления и, растворяясь в воде, такой распы-
ленный гидрат извести образует насыщенный раствор значитель-
но большей концентрации, чем та, которая отвечает насыщенно-
му раствору в случае крупных кристаллов CatOHi2. Когда на-
чинает происходить кристаллизация Са(ОН _. концентрация
раствора станет убывать и в то же время благодаря образова-
нию кристаллического сростка, малосвязанная масса цементной-
теста будет при "ретать прочность монолитного -твердого тела-> 6
Таким образ ?м, механизм кристаллизации гидрата окиси
кальция внутри портландцемента принципиально ничем не отли-
чается от механизма кристаллизации гидрата жиси катьцдя из
чистой Негаше;; й извести.
Конечно, в г ртлаидцементе. в силу того, чт ) он обжигается
до спекания и > частицы имеют высокую г~ тность, реакция
его с водой идс- медленнее, нежели в обычно.; негашеной моло-
той извести, шлющей после обжига сильно г — легло структур’,-.
Креме того, образование свободной извести в цементе идет толь-
9 '
ко по мере гидролиза трехкальциевого силиката и в среде дру-
гих веществ. Все это создает специфику перекристаллизации
извести внутри цементов, однако основы этой перекристаллиза-
ции, как в чистой извести, так и в извести внутри цемента, одни
и те же.
Твердение извести на стадии перекристаллизации можно уси-
лить не только добавками сырого гипса, но и действием хлори-
стого кальция.
Доц. Н. Д. Чернявский [248] проводил опыты по испытанию
растворов на негашеной извести с добавкой хлористого кальция.
Полученные им результаты сведены в табл. 31.
Таблица 31
Прочность известково-песчаных растворов иа негашеной извести
(образцы затворены на растворе СаСЬ с удельным весом 1.16)
Состав по объему В И Предел прочности при сжатии кГ см* в возрасте в сутках
1 1 ‘ 28
1 । I 1,33 25,0 32,0 56.0
1.2 1,25 27,5 38,0 58,0
1:3 1.50 15,0 24,0 43,0
1:4 1,88 13,0 23,0 з/;.т
1:5 2,20 8,0 12,0 23,0
1:6 2,50 4,0 10,0 16,0
Известно, что прочность растворов состава 1 : 3 на чистой
воде достигает к 28-суточному возрасту 6—8 кГ!см2.
Если же готовить пластичные растворы на негашеной извести
при тех же самых составах и водовяжущих факторах, но с до-
авлением хлористого кальция, то прочность раствора к
28-суточному возрасту оказывается в о—о раз выше.
Повышение прочности при твердении извести в водных ра-
створах хлористого кальция вызывается, невидимому, уснле-
-.ием кристаллизации извести вследствие более высокой ее ра-
створимости в растворе хлористого кальция.
Для проверки правильности этого предположения дсскстенг
Н. М. Лакинская при участии автора [133] определяла раствори-
мость свежепогашенной молотой извести во времени в водных
'астворах хлористого кальция. Для этого навески молотой нега-
шеной извести в 10 г помешали в цилиндр, который находился
термостате, и заливали водным раствором хлористого ка пшия
количестве 200 см3.
Через определенные промежутки времени из цилиндра отби-
рали пробу жидкости, отфильтровывали через складчатый фильтр,
из прозрачного отфильтрованного раствора брали 20 си3 жидко-
ш н путем титрования соляной кислотой определят;! раство-
91
римость извести. Титр раствора проверялся по точно приготов-
ленному раствору буры. Соответствующие данные приведены
в табл. 32.
Таблица 32
Изменение растворимости извести во времени в растворах хлористого кальция
Содержание СаО в г/л
бы от момента за- в 10%-иом раство- в 15%-ном раство- в 20 %-ном раство-
творени я ре CaCl2 ре СаС12 ре СаС1г
15 мин 1.44 1,63 1,79
30 1,33 1,62 1,76
1 час 1,26 1,59 1,74
2 часа 1,24 1,52 1,68
3 , 1,23 1,48 1.41
7 суток 1,10 1,30 —
14 1,09 1,18 —
Изменения растворимости извести во времени могут быть
объяснены тем, что процесс интенсивного твердения извести в
растворе хлористого кальция вызывается усиленной ее перекри-
сталлизацией. Из приведенных данных видно, что затворение не-
гашеной извести растворами хлористого кальция приводит к
более резкому изменению растворимости извести во времени, что
может быть связано с более интенсивным ростом крупных ча-
стиц, при котором известь приобретает высокие прочности.
Таким образом, новые представления о твердении извести и
здесь получают свое экспериментальное подтверждение.
4. Управление процессом схватывания и твердения
извести на стадии ее высыхания
Негашеная молотая известь используется обычно как воздуш-
ное вяжущее вещество. При твердении на воздухе она высыхает,
а свободная вода при этом испаряется. Это ведет к образованию
воздушных пор, в которых находятся свободные поверхности во-
ды с вогнутыми менисками. Возникающее при этом капиллярное
давление способствует сцеплению частиц.
Известно, что если воздух и не насыщен парами воды, внутри
высокодисперсного пористого тела все-таки остается часть влаги,
которая не испаряется, в результате чего имеет место действие
капиллярного давления
Каждой величине относительной влажности воздуха соответ-
ствует определенное количество этой влаги в извести. Это
установлено, например, опытами Родта [270], результаты которых
приведены в табл. 33.
По мере снижения носительной влажности в. д ха, число
молей воды, приходящихся на 1 моль СаО, снижается с 2 09
до 1,13.
92
Зависимость содержания поглощенной известью воды от относительной
влажности воздуха
Относительная влажность воздуха в % Число молей Нго) на 1 моль СаО | Относительная влажность воздуха в % Число молей Н2О на 1 моль СаО
98 1 2,09 63 1,20
96 1,49 44 1,16
94 1,46 21 1,15
87 1,37 11 1,14
81 1,27 3 1,13
67 1,20 i I 1,13
Свойствами извести при действии на нее капиллярного дав-
ления можно управлять прежде всего путем изменения степени
се дисперсности, используя для зг и цели поверхностно-акгив-
ные вещества. Это позволяет создавать более высокое капилляр-
ное давление, возрастающее как известно с уменьшением раз
меоов частиц. Последнее важно при применении негашеной мо-
лотой извести в строительных материалах.
Дело в том, что гидратация извести-кипелки сопровождает-
ся ее химической усадкой и одновременно может сопровождать-
ся некоторым набуханием. Регулируя водовяжущее отношение,
температуру и другие условия, можно направить процесс набу-
хания таким образом, что он будет итти не внутри заданного
абсолютного объема извести и воды, а частично вне его, т. е.
набухание в ходе гидратации извести будет вызывать переход
системы из двухфазной в трехфазную. Возникающее при этом
капиллярное давление и может служить дополнительным фак-
тором образования начальной прочности материала.
В предварительно погашенной извести образование прочно-
сти под действием капиллярного давления возможно толысс
вследствие испарения воды, т. е. очень длительного процесса,
измеряемого сутками. В негашеной же извести, наоборот, капил-
лярное давление может возникать в ходе гидратации извести.
Роль капиллярных сил в твердении извести можно выявить,
если опустить затвердевший образец извести в воду. Тогда все
открытые поры в материале будут заполнены водой, а весь не-
зашемленный воздух выйдет. Вследствие этого свободные по-
верхности воды сливаются, а капиллярные силы, цементировав-
шие отдельные частицы вещества, исчезают, что и снижает проч-
ность материала. Правда, происходящее при этом падение проч-
ие сти материала до 50%' может быть объяснено не только, да
пожалей и не столько снятием капиллярного давления, сколько
возникновением расклинивающего давления водных слоев в за-
зорах между частицами. Поэтому нельзя переоценивать роль
93
капиллярных сил. Высокодисперсные глины, например, дающие
в песчаных растворах такую же прочность,, как и цементы, со-
зфТГНЯЮТ ее ОСЛб’ [ОДНОГО 'высушивания, когда капитлярноё
давление отсутствует. Стало быть здесь прочность формируется
только за счет непосредственного сцепления твердых частиц в
точках контакта. При высыхании извести, кроме действия ка-
пиллярного давления, имеет место также процесс пересыщения
раствора и кристаллизации, которые также могут служить од-
ной из причин, способствующих твердению.
Однако такой вид кристаллизации может являться лишь вто-
ростепенной причиной твердения, поскольку из раствора выпа-
дает лишь ничтожная доля извести.
5. Управление процессом твердения извести на стадии
ее карбонизации
Хотя карбонизация уже давно считается основой твердения
извести, механизм этого процесса еще недостаточно изучен. Что-
бы правильно наметить схему твердения извести на стадии кар-
бонизации, необходимо прежде всего отказаться от широко при-
нятого уравнения, которым выражают эту реакцию:
Са (ОН)Я + СО2 = СаСОз + Н20-
Опыт показывает, что реакция карбонизации протекает толь-
ко в присутствии влаги и почти полностью прекращается при
действии сухого углекислого газа на совершенно сухой порошок
гидрата извести. Так как при карбонизации имеет место взаи-
модействие извести, воды и углекислоты, то правильнее будет
выражать эту реакцию уравнением:
Са (ОН)2+п Н2О 4- СО2 = СаСОз + (n + 1) Н2О.
Механизм этого взаимодействия можно уяснить, если наблю-
дать за известковой водой, хранящейся на открытом воздухе. Со
временем онй< покрывается тончайшей твердой коркой карбоната
кальция. Если снять эту' корку', то на поверхности известковой
воды будет образовываться новая корка, и это будет повторяться
до тех пор, пока, наконец, почти вся растворенная известь не
будет израсходована на реакцию карбонизации, протекающую на
поверхности соприкосновения известковой воды с углекислотой
воздуха.
В том случае, когда вместо чистой известковой водь: берется
известковая суспензия (с твердым осадком извести на дне сосу-
да), то, по мере расходования извести из раствора на реакцию
карбонизации и удаления с поверхности жидкости карбонатных
корок, из осадка в раствор будут поступать новые порцит гидра-
та извести. Очевидно, что в этом случае можно будет снимать
с поверхности воды карбонат кальция много раз и все же он
вновь и вновь б\дет обр . _ сбываться, пока, наконец, весь запас
94
извести не перейдет из осадка на дне сосуда сначала в раствор,
-а потом из раствора в твердый карбонат калышя
Таким образом, ход реакции карбонизации определяется
тремя основными причинами: 1) концентрацией углекислого га-
за в воздухе; 3) концентрацией растворенной извести; 3) величи-
ной поверхности соприкосновения раствора извести с воздухом.
Если скорость реакции зависит от концентрации реагирующих
веществ, то интересно знать, каковы их соотношения в естествен-
ных условиях образования углекислой извести.
Известно, что в 100 весовых частях чистого известняка содер-
жится 56 частей окиси кальция и 44 части углекислоты. Следова-
тельно, чтобы закарбонизировать 56 весовых частей окиси каль-
ция (превратив ее сначала в гидрат окиси кальция), нужны 44
весовых части углекислоты. В воздухе содержится 0,03% по объ-
ему углекислоты, т. е. в 10 м3 воздуха содержится 3 л углекис-
лоты, которые весят около 6 г (несколько меньше). Следова-
тельно, 44 г углекислоты будут содержаться в объеме воздуха,
превышающем 70 лг3. Это значит, что для того, чтобы всю вод-
ную окись кальция превратить в углекислую известь при помо-
щи углекислоты воздуха, необходимо через образец, объемом
приблизительно 100 ot3*, пропустить 70 лг3=70 млн. си3 возду-
ха, т. е. через один объем раствора пропустить около 1 млн.
объемов воздуха.
Пропустить через образец такое большое количество воздуха
в естественных условиях можно лишь посредством диффузии га-
за, т. е. медленного процесса. Е. В. Костырко [82] пишет о мед-
ленном, продолжающемся десятилетия и даже столетия процессе
1верденпя воздушно-известковых строительных растворов дости-
гающих конечной прочности на сжатие порядка 20 кГ/см2.
При этом слой СаСОз образуется со стороны открытых по-
верхностей, и тонкая плотная поверхностная корка препятствует
проникновению воздуха вглубь раствора и задерживает реакцию
внутри твердеющей массы. Поэтому для образования углекисло-
го кальция и требуется очень длительное время.
Таким образом, если за первые 28 суток прочность на сжа-
тие трамбованного известково-песчаного раствора состава 1 : 4
достигает 6 кГ/см- (как это предусматривалось старыми стан-
дартами на известь), а за последующие годы, десятилетия и да-
же века прочность увеличивается всего лишь до 20 кГ,см2, то
ясно, что твердение начинается за много времени до того, как
начинает действовать порождающая его причина.
Поэтому протекающая в естественных условиях х и м и ч е-
ская реакция карбонизации не может быть
признана основой твердения извести, хотя благо-
приятное действие углекальциевой соли, особенно поверхностных-
* 56 г окиси кальция дают после гидрат ц;;и 64 г гидрата окиси каль-
ция, из которых образуется около 100 я3 известкового теста.
в
г
Рпс. 9 Периодичность карбонизации образцов пз негашеной молотой извести' а выпилен из цилиндра,
5 — выпилен из пластинки; в — выпилен из кубика;г—выпилен из конуса
слоев, образовавшихся в основном после затвердевания, на проч-
ность и особенно на неразмокаемость раствора несомненно. Ха-
рактерно, что при хранении образцов извести на воздухе реакция
карбонизации вглубь образца идет неравномерно, периодически.
Особенно наглядно это видно на приготовленных нами образцах
из негашеной извести (рис. 9), испытанных на карбонизацию
канд. техн, наук, доц. А. С. Васильевым [30].
Чем же объясняется это явление?
Как известно, скорость высыхания образцов зависит от тем-
пературы и влажности воздуха. Если на определенном расстоя-
нии от поверхности образца испарение влаги задерживается, про-
цесс карбонизации в этом слое идет дольше, и образовавшийся
капбонатный слой оказывается более плотным. Если же на не-
которой другой глубине испарение влаги в образце идет интен-
сивно, то процесс карбонизации не успевает следовать за удале-
нием горизонта влаги, и поэтому данный слой образца оказы-
вается непрокарбонизированным. Этим, вероятно, и объясняют-
ся явлен(я периодичности карбонизации в направлении от по-
верхности вглубь образца.
И. Д Мухортов считает, что периодические ритмы в карбони-
зации известкового раствора вызываются тремя химическими
реакциями:
1. Реакцией образования карбоната кальция при взаимо-
действии углекислоты воздуха с гидратом окиси кальция:
Са (ОН)г + п Н2О + СО2 = СаСО, + (п + 1) Н2О.
В результате этой реакции карбонат кальция оседает и пок-
рывает плотной пленкой частицы извести. При испытании инди-
катором этот слой твердеющего известкового раствора дает
нейтральную реакцию. Карбонатные отложения закрывают дос-
туп шел.-чи из внутренних слоев образца на реакцию с углекис-
лотой.
2. Реакцией образования бикарбоната кальция при действии
углекислоты воздуха в присутствии влаги на карбонат кальция:
СаСО3 + СО2 + Н2О = Са (НСО3)2.
Бикарбонат. как более растворимая соль, растворяется, откры-
вает капилляры и проникает внутрь к гидрату окиси кальция.
3. Реакцией образования карбоната кальция при действии
на бикао'онат кальция гидрата окиси кальция:
Са (НСО3)2 + Са (ОН)2 = 2СаСО3 + 2Н3О.
В результате этой реакции карбонат кальция осаждается в
новой зоне. В это время первые слои от поверхности образца
под действием углекислоты воздуха снова покрываются карбо-
натом кальция.
Такими ритмами карбонизация и распространяется в толщу
раствора.
Все сказанное относилось к естественной карбонизации. По-
ложение коренным образом меняется, если естественная карбо-
низация усиливается за счет искусственной. В этом отношении
до сих пор остаются неиспользованными большие возможности.
Достаточно, например, указать на то, что газы, отходящие из
известеобжигательных печей, содержал- около 30% углекислоты,
что в 1000 раз превышает концентрацию ее в обычном воздухе.
Следовательно, обрабатывая ^известковые изделия газами,
отходящими из обжиговых печей, можно достичь коренного уве-
личения скорости карбонизации, а следовательно, интенсивности
твердения и нарастания прочности.
Этот вывод подтверждается рядом опытов.
Так, И. И. Завьялов и 3. Л. Борисова [59] готовили извест-
ково-песчаные смеси с 7, 10, 12 и 14% извести в расчете на
СаО, трамбовали из них кубики с ребром 7 см на копре, выдер-
живали сначала при 15' и 63% относительной влажности воз-
духа, а затем подвергали искусственной карбонизации чистой
углекислотой (из баллона) в проходящем токе в течение 8 час.,
после чего измеряли количество гидрата извести, превративше-
гося в карбонат кальция и определяли прочность образцов до и
после карбонизации.
Соответствующие данные приводятся в табл. 34.
Таблица 34
Влияние степени карбонизации на прочность образцов
Количество извести в известко- во-песчаной смеси, считая на СаО в % Среднее изменение проч- ности образцов на сжа- тие в зависимости от карбонизации в кГ/см* Изменение содержания Са(ОН)г в зависимости от карбонизации в °, Степень закарбонизи- рованности в %
До после До после
7 8,6 37,0 2,2 0,3 86,4
10 20,0 106,8 4,95 1,56 68,49
12 25,3 112,6 5,27 2,60 50,67
14 13,8 112,6 — — —
Из таблицы видно, что если увеличить концентрацию угле-
кислоты, реагирующей с известью, то прочность извести повысит-
ся в 5—6 раз.
Скорость химической реакции зависит от концентрации обоих
реагирующих веществ, т. е. и от концентрации углекислого газа
в воздухе и от концентрации извести в водном растворе. Раство-
римость извести относительно невелика (0,13%). Поэтом.у реак-
ция карбонизации на границе «воздух—раствор» может замед-
ляться. Однако и здесь эту реакцию можно ускорить искусствен-
но, увеличив растворимость извести путем введения в нее специ-
альных добавок.
Поскольку реакция карбонизации идет на поверхности раз-
дела «раствор—воздух», то естественно, что скорость этой реак-
ции зависит и от величины поверхности раздела. Практически
это означает, что для карбонизации необходима трехфазная си-
стема «твердое—жидкость—газ», которая дает наивысшую по-
верхность раздела (с сохранением жидкой фазы) при вполне оп-
ределенных содержаниях влаги в извести. Этот вывод также
подтверждается опытами.
Так, например, опыты И. Н. Завьялова и 3. Л. Борисовой
показали, что различная влажность образцов сильно влияет на
степень карбонизации и прочность (табт. 35.)
Таблица 35
Влияние влажности образцов на нх карбонизацию
Влажность образ- цов в зависимости от искусственной карбонизации в % Прочность образ- цов на сжатие в зависимости от искусственной карбонизации в к Г /см2 Содержание Са(ОН)а в зависи- мости от карбониза- ции в пересчете иа СаО в % Степень закарбо- низированности Са(ОН)2 в %
ДО после До после До посте
0,03 0,12 10,6 21,0 8,95 8,09 9,6
0,51 0,95 19,0 106,6 8,07 1,70 78,96
2,07 2,32 9,3 67,6 8,20 4,66 43,17
4,82 5,91 6,8 44,3 7,84 6.20 20,92
8,02 —• Слабая 5,3 10,00 8,51 14,9
Следовательно, процесс твердения извести за счет карбони-
зации можно ускорить искусственно, увеличив концентрацию
углекислоты в воздухе (используя отходящие газы при обжиге
извести, сжигании топлива и т. п.), повысив концентрацию раст-
воренной извести (используя добавки, увеличивающие ее раство-
римость) и, наконец, увеличив границу раздела «раствор—газ»
(доводя материал до оптимальной влажности).
Глава четвертая
ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМА ПРИ ГИДРАТАЦИИ
И ТВЕРДЕНИИ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Гашение извести внутри материалов сопровождалось их раз-
рушительными объемными изменениями. Они вызывали непосто-
янство объема портландцемента и «дутики» в силикатном и крас-
ном кирпичах или в штукатурке.
Именно поэтому техническое законодательство всех стран за-
прещает применение негашеной извести в строительстве и в
производстве строительных атериалов.
Е. В. Костырко [82] в монографии по извести указывает, что
«известь-кипелка является лишь полуфабрикатом, ибо как та-
ковая не применяется ни в строительстве, ни в производстве
строительных материалов, в частности в производстве вяжущих,
веществ. Причиной этому является увеличение объема, ддстига-
ющего 3,5-кратного, при образовании из СаО (извести-
кипелки) гидрата окиси кальция или гашеной извести».
* Ниббс [266], Сирлэ [272’. Эккель [265] и многие друг -е еди-
нодушно считают, что применять негашеную известь в строи-
тельстве и производстве строительных материалов нельзя из-за
объемных изменений при е- гашении.
Открытие гидратационн го твердения негашеной молотой из-
вести сделало необходимы- полный пересмотр вопроса л объ-
емных изменениях в ходе -- гидратации, так как при опт гделен-
ных условиях гидратации ж-весть-кипелка не обнаруживает раз-
рушительных объемных из~ енений.
За истекшие 20 лет в шлей стране достигнут болытк про-
гресс в области применен!’.- негашеной извести, тем не м-нее ус-
ловия, при которых она вызывает или не вызывает неравномер-
ность изменения объема, зучены еще недостаточно и целиком
определяются опытом.
Закономерности измени-ни объема при гидратация твер-
дении негашеной извести зжно было бы выявить по а : тогии
с закономерностями измен-лия объема при гидратации . твер-
дении гипса и цемента. К сожалению, достаточно1 полной теории
изменения объема при гидратации этих вяжущих веществ пока-
нет. •
. В ряде случаев представляют интерес закономерности объем-
ных изменений, дей^вительные для трехфазных систем «твердое
тело—жидкость—газ», когда в них развивается внутреннее капил-
лярное давление, вызывающее усадку цемента. Интересны и ра-
боты в области контракционных явлений, т. е. явлений абсолют-
ного сжатия цементов при их твердении. Так, В. В. Некрасов
[118] показал, что длительное нарастание контракции объясняет-
ся химическими реакциями взаимодействия цементов с водой, ко-
торые сопровождаются уменьшением суммы молекулярных объ-
емов, вступивших в реакцию веществ.
Однако для нас особый интерес представляет как раз проти-
воположный вид деформации, т. е. не уменьшение абсолютного
объема, а увеличение общего, кажущегося или внешнего объема.
Между тем относительно этого вица деформации еще до сих
пор остается в силе утверждение Ле-Шателье, который писал:
« . . . увеличению кажущегося объема не может быть в настоя-
щее время дано какое-нибудь объяснение, то есть оно не может
быть поставлено в связь с явлениями более простыми и более
общего порядка» [2601.
Над объяснением явления увеличения кажущегося объема
при твердении вяжущих впоследствии работал ряд ученых. Бы-
ло высказано предположение, что увеличение общего объема
связано, вероятно, с ростом кристаллов некоторых из образую-
щихся гидратных соединений (258, 260, 261) и что работа рас-
ширения происходит в результате перекристаллизации, проявля-
ясь в виде направленного роста большого количества новых
“резвычайно мелких кристаллов [111].
Эти кристаллы своими растущими концами как бы упирают-
ся в соседние части ы, раздвигают их и тем вызывают увеличе-
ние внешнего кажущегося объема.
Из общей схемы твёрдения вяжущих веществ А. А. Байкова
следует, что процесс кристаллизации идет в основном после
коллоидации, а следовательно и рост отдельных кристаллов про-
исходит после химического раздробления. Поэтому, если изло-
женная выше точка зрения верна, то увеличение кажущегося
объема не должно совпадать во времени с химической реакцией
гидратации, вызывающей коллоидацию. Оно должно отставать от
нее.
Между тем нашими опытами с негашеной известью было ус-
тановлено, что увеличение кажущегося объема и химическая
реакция гидратации извести идут одновременно.
Поскольку увеличение кажущегося объема извести не отста-
ет, а как раз совпадает во времени с химической реакцией гидра-
тации, т. е. совпадает с таким процессом, когда происходит не
рост кристаллов, а измельчение частиц твердого тела до колло-
102
идной степени дисперсности, то предположение о том, что увели-
чение хажущегося объема вызывается кристаллизацией, опытами
с известью не подтверждается, и для объяснения этого явления
следует найти другое обоснование. Поскольку в ходе гидратации
вяжущи t веществ имеет место химическая усадка, то увеличение
внешнего объема обусловливается очевидно только приращением
объема пор. Вопрос о том, какими причинами вызвано прираще-
ние объема пор рассматривается ниже.
§ 2. ЭФФЕКТ ПРИРАЩЕНИЯ ОБЪЕМА ПОР
I. Идеально подвижная дисперсная система
Из того факта, что реакция гидратации извести и увеличение
кажущегося объема идут одновременно, автор пришел к выводу,
что приращение объема пор, вызывающее увеличение внешнего
объема, связано с увеличением объема твердой фазы.
ДИ = )
пор J \ v те*
Сущность эффекта приращения объема пор можно выяснить
сначала в условиях, когда он действует в чистом виде, т. е. на
простейших геометрических моделях. Известно, что объем пор в
одном кубе, заполненном шарами одинакового размера при оп-
тимально плотной укладке, будет равен разности между объемом
к\ ба и объемом размещенных в нем шаров.
При плотной гексагональной укладке шаров это составит:
=0,26.
JaKHM образом, из общего объема, равного 1, на долю пор
приходится 0,26 объема, или 26%, на долю собственно твердой
фазы 1 — 0,26=0,74 объема, или 74%.
Объем пор можно отнести либо к общему объему материала
с порами, либо только к объему собственно материала без учета
пор. Если объем пор отнести к общему объему материала с по-
рами, то мы определим его пустотность—а. Если же объем пор
отнести к объему собственно твердой фазы материала, то мы
найдем коэффициент пористости— -
Конечный объем пор в материале в обоих случаях будет равен:
^пор I общ1 тв~'
где I общ—объем материала с порами;
Vme—объем твердой фазы.
Соотношения между объемами твердой фазы и пор, выявлен-
ные на примере идеальных шар в, не зависят от диаметра шар тв
и остаются постоянными при заданной системе их уктадки.
Как же будет изменяться объем пустот в том случае, если
объем твердой фазы будет увеличиваться!'
При заданной укладке шаров относительный процент пустот
.между ними сохраняется неизменным. Но несмотря на постоянство
103
относительного процента пустот, абсолютная величина их объема
изменяется вслед за изменением объема твердой фазы (рис. 10).
Рис. 10. Эффект приращения объема пор:
малые шары—начальный объем твердой
фазы; большие шары—конечный объем
твердой фазы. Промежуток между малыми
шарами—начальный объем пор; заштрихо-
ванная часть—приращение объема пор;
промежуток между шарами, включая за-
штрихованную часть,—конечный объем пор.
В идеально подвижной дисперсной системе, представленной
плотно уложенными шарами, приращение объема пор прямо
пропорционально увеличению объема твердой фазы:
И наоборот, когда объем твердой фазы не возрастает, а
уменьшается, произойдет не приращение, а уменьшение объема
пор.
Если на поверхности шаров истинно твердого тела отклады-
вается пленка какого-либо другого вещества, то такая пленка
раздвигает шары, что вызывает по существу такое же прираще-
ние объема пор, какое наблюдалось при увеличении о'ъема ис-
тинно твердого однородного тела. И наоборот, снятие пленки
или уменьшение ее толщины сопровождается уменьшением объе-
ма пор.
Можно, наконец, представить случай, когда объем твердого
гела остается неизменным, но само тело подвергается раздроб-
лению и вследствие этого его поверхность увеличивается.
Для характеристики изменений удельной поверхнос'и в кол-
тоидной химии часто пользуются приемом Оствальда — мыслен-
но раздробляют твердое тело в виде куба.
Между тем идеальная укладка малых или больших кубов с
адсорбционными слоями постороннего вещества на их сторонах
или без них всегда дает коэффициент пористости, равный нулю.
Эффект приращения объема пор в этом случае будет отсутство-
вать.
Если же мысленно дробить твердое тело, взятое не в форме
куба, а в форме шара, на все более и более мелкие шары, то
отложение адсорбционных слоев постороннего тела на поверх-
ности мелких шаров приведет не только к увеличению объема
всего твердого тела (шаров с адсорбционными пленками). но и к
приращению объема пор.
Это объясняется тем, что идеальная укладка малых или
больших шаров с адсорбционными слоями постороннего вещест-
ва на их поверхностях или без этих слоев никогда не даст коэф-
фициента пористости, равного нулю. Для шаров равных диамет-
ров при предельно плотной укладке он будет равен
г = — Q 348 т. е. на каждую единицу объема истинно
О, / 4
твердого тела будет приходиться 0,348 единиц объема пор.
Этот эффект приращения объема пор наглядно виден из таб-
лицы 36.
При составлении таблицы мы исходили из следующих поло-
жений. ,
Известно, что объем шара диаметром в 1 см составляет
т. d3 : 6=0,524 см3. При кубической системе укладки шаров
объем пор равен т—1—6 = 0,476, а степень заполнения
пространства шарами и=1—0,476 = 0,524. Иными словами,
при такой укладке в 1 см пространства помещается ровно один
шар диаметром в 1 см.
Гексагональная укладка шаров обеспечивает максимальное
заполнение пространства материалом. В этом случае пористость,
как известно, вычисляется по формуле т=\ — ~ |/ 2:6=0,26.
Степень заполнения пространства шарами составляет п=1—
—0,26=0,74. Поэтому в 1 см3 пространства размешается уже не
один шар диаметром в 1 см, а 0,74 : 0.525=1,42 шара.
Удельная поверхность шара равна
T.d2: = —.
V *
Следовательно, если диаметр шара равен 1 см, то удельная
поверхность его составит 6 см~‘\ Пространство же в 1 см3 мыс-
)енно можно заполнять шарами диаметром не в 1 см, а в 10.
100. 1000 и т. д. раз меньшим. Каждое! (пЬследэвательное
\ леньшение диаметра шара в 10 раз приводит к соответственно-
му увеличению сдельной поверхности и к увеличению числа ша-
ров в 1000 раз, в то время как пуетотность при заданной наи-
более плотной укладке шаров остается неизменной и всегда
равна 0,26.
8
Таблица
Влияние раздробления твердого тела и отложения на его поверхности пленок постороннего вещества на эффект
приращения объема пор
Приращение общего объема твердого тела и объема’пор в сл« при отло- жеиии па поверхностях шаров пленок постороннею вещества толщиной . в ангстремах 1 50 общий объем о г- «О -п -Г <П I 1 ! • 1 е, _ О О О О о , 7 —« —-а «— • • . . . . о о с*^ со^ со со со — — о О o' o' o' со с> со со со со со СО СО + + + ч- + + +
приращение объема пор 7 7 7 7 7 7 7 о О О о о о о 00 оо оо со со LO о Г- г- Г- Г- оэ О0
объем пленки на шарах о г- <О U5 -Г СП > I 1 । 1 1 i О О о о о о о Ю 1О 1О 1Л to Ю СО М СЧ СЧ Сч СЧ Ч- — СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ to
О общий объем ст> 7 <Р п сч — 1 1 1 1 1 1 1 о о о о О о о со со СО СО СО со 1О - ч Ю Ю Щ Ю LQ Г- + + + + + + +
приращение объема пор ОО 1,48-10-7 1,48-10-6 1,48-10-5 1,48-10-4 1,48-10-3 1,48-10-2 1,48-10-1
объем пленки на шарах г- «о »Л СП СЧ W- _ 1 1 1 1 1 о о О О о о £ Ю 1Л Ю Ю 1Л до СЧ Сч СЧ СЧ СЧ СЧ CN -Ч- -Ч- -Ч- -Ч- -ч- -ч*
Объем шаров и пор до отложе- ( ния пленок по- стороннего ве- щества в с-и» «34,90 ииТпро СО — — —ч — —а
dou кэъдо ю о со со со со со со 04^ СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ сч О О О О О о о
eodem и- 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74 0,74
Удельная поверх- ность шаров в см-1 со oOI -1 «01 Ч Ю1-9 с01-9 в01 -9 101 -9 9
Число шаров В 1 простран- ства сч 4101 •st'11 -т01 -5Р‘ I 8101 1 <01 St'11 а01 -5И кОГ5^‘1 51'1
Диаметр шаров в см l-ioo 1 • 10-' 1- 10-2 1-10-3 1-10-4 1-10-5 I- 10-6
Когда на поверхности шаров, диаметры которых последова-
тельно уменьшаются в 10, 100, 1000 и т. д. раз, откладывается
тонкая пленка постороннего тела, то величина пустотцости уже
не остается неизменной. Так, в табл. 36 приведен следующий
пример. В 1 см3 максимально плотно уложены шары диа-
метром 10-3 см. Число их равно 1,42' 109. Удельная поверх-
ность составляет 6 • 103 см~'.
Пусть на этой поверхности адсорбируется пленка посторон-
него вещества толщиной в 10-7 см. Тогда объем пленок будет ра-
вен разности объемов шаров с пленками и объемов шаров без.
пленок:
V = 1 42- 109 [ л(<* + 2б)»
ЛЛ >* [ 6 6 -Г
У„Л = 1,42-109 [0,524 (1-Ю-34-2- 1(Г7)3 - 0,524-10-9] =
= 4,25-10-4 см3.
Приращение объема пор между шарами, вызванное отложе-
нием на поверхностях шаров пленки, составляет:
V„op = 4,25- Ю- - 1,48- 10-гмз.
Из табл. 36 видно, что эта величина приращения объема пор
меняется, с одной стороны, с изменением степени дисперсности
материала и стало быть величины поверхности, а с другой,—с
изменением толщины сорбционного слоя постороннего тела на
этих поверхностях.
При этом пустотность при заданной укладке шаров остается
неизменной, так как она не зависит от изменения размера шаров.
Все эти закономерности можно проследить по данным, приведен-
ным в 1—6 колонках табл. 36.
Из анализа этой таблицы и сопоставления ее с известной
таблицей Оствальда можно заключить, что для характеристики
удельных поверхностей лучше воспользоваться приемом дроб-
ления не кубов, а шаров. Он позволяет установить не только
факт увеличения удельных поверхностей, но и действие эффекта
приращения объема пор при адсорбционно-химических процес-
сах, развивающихся на этих поверхностях.
К сожалению, прием Оствальда до сих пор механически вос-
производится в учебниках по коллоидной химии.
Вероятно поэтому не удавалось объяснить тот факт, что
объем жидкости, адсорбирующейся на поверхностях твердого те-
ла и выделяющей теплоту смачивания, оказывается всегда мень-
ше. общего объема жидкости, впитываемой коллоидом при набу-
хании. Между тем здесь сказывается действие эффекта прира-
щения объема пор, ибо в результате смачивания водой поверхно-
стей происходит приращение объема пор. на заполнение которо-
го расходуется дополнительное количество свободной жидкости,
не выделяющей теплоту смачивания.
Частицы твердого тела могут не только измельчаться, но и ук-
рупняться. Тогда поверхность твердого тела уменьшится, умень-
шится и объем сорбированной поверхностью пленки, а вместе с
тем и общий объем твердого тела с пленкой. Произойдет в ре-
зультате этого уменьшение объема пор.
Таким образом, в твердых телах действует не только эффект
приращения, но и эффект уменьшения объема пор, вызываемый
изменением величины поверхности тела и отложением на этой
поверхности пленки постороннего тела.
В том случае, когда одновременно происходит увеличение
объема истинно твердой фазы и вместе с тем ее раздробление и
отложение на поверхностях тела постороннего вещества, в виде
более или менее тонкой пленки, эффект приращения объема пор
получает суммарное выражение.
2. Дисперсные системы с полужестким и жестким скелетом
Действие эффекта приращения объема пор рассматривалось
ранее на примере идеальной подвижной системы, в которой твер-
дые частицы были монодисперсными, имели форму шара и не
были взаимно связаны. Система укладки шаров была заранее
принятой ч коэффициенты пористости являлись поэтому постоян-
ными. Изучая такую систему, мы установили действие эффекта
приращения объема пор в чистом виде.
По отношению к вяжущим веществам эти условия, строго
говоря, неприменимы, ибо частички вяжущего вещества не име-
ют идеальной формы шара, они не моно-, а полидисперсны; их
укладку нельзя уподобить укладке шаров (например, типа дро-
би). Под влиянием сил сцепления, действующих между ча-
стичками в период схватывания и твердения, более крупные
свободные поры будут заполняться более мелкими коллоидными
новообразованиями, и притом тем плотнее, чем интенсивнее бу-
дет твердение.
Стало быть, если вяжущие вещества, представляющие собой
на начальной стадии затворения водой эластичные дисперсные
системы, теряют потом в результате схватывания и твердения
эластичность, то образующийся при этом жесткий скелет вы-
нуждает коллоидные новообразования скопляться в более круп-
ных водяных порах. В результате этого увеличивающийся объем
твердой фазы не складывается с растущим объемом пор, а ча-
стично входит в него, обусловливая тем самым понижение коэф-
фициента пористости.
Поэтому при схватывании и затвердевании вяжущего вещест-
ва приращение объема пор не возрастает пропорционально уве-
личению объема твердого тела, а отстает от него, так как коэф-
фициент пористости затвердевшего вещества ниже, чем у исход-
ного.
Для вяжущих веществ справедлива поэтому другая функци-
ональная зависимость, а именно:
Л Vпор (AVme е).
Что же представляет собой эта зависимость?
Пусть имеется некоторый объем собственно твердой фазы
дисперсного тела Так как это тело не представляет собой
абсолютно плотный слиток—монолит, то объему твеодого тела
lzi соответствует некоторый объем пор, равный 1’iSi. где st —
коэффициент пористости системы до химической реакции, т. е.
отношение объема пор к объему собственно твердой фазы.
Пусть, далее, твердое тело V, химически связывает некото-
рый объем жидкости, равный V2.
Если не учитывать происходящую при этом химическую усад-
ку, то и объем тзердой фазы увеличится ровно на величину V2.
Этому приращению объема твердой фазы соответствует и опре-
деленное приращение объема пор, равное А| „ р .
Суммарный объем твердой фазы достигает в результате этого
величины ^,,. = 1' —Г2. Этому суммарному объему твердой фа-
зы будет соответствовать и свой суммарный объем пор, равный
Vi,2 -е2, где es—коэффициент пористости системы после хими-
ческой реакции.
Изложенное выше можно выразить уравнением:
К Т I 1 + И2 + Д Vпор = VS.2 4" I 1.2’-2*
Отсюда приращение объема пор вычисляется из разности
между конечным и начальным объемами пор:
AVnop — Vlfi’e2
В эту формулу. кроме разных объемов твердой фазы 1Л.2 и
V,, входят и разные коэффициенты пористости и
Величина объема пор представляет собой произведение этих
двух сомножителей, изменяющих при гидратационном тверде-
нии извести и других цементов своп значения так, что увеличе-
ние значения одного сомножителя может быть полностью ком-
пенсировано уменьшением значения другого.
Из приведенной формулы следует, что для изучения механиз-
ма объемных изменений при гидратационном тзердении извести
необходимо прежде всего точно знать, как увеличивается ее
'вердая фаза. Изменение истинного объема в с"стгме «вяжущее
—вода» вследствие химической реакции гидра-ации представле-
но в сводной табл. 37 [262].
Из анализа этой таблицы можно сделать следующие выводы:
1) абсолютный объем всех вяжущих веществ грн химиче-
ском взаимодействии с водой уменьшается пс травнению с сум-
мой абсолютных объемов исходных веществ до их реакции.
Происходит это за счет химической усадки, причем для окиси
109
зменение объема в системе «цементный минерал—вода»
S
Относится ь- ное количе- V1BU воды, необходимое для реакции « 0,186 0,321 0,573 0,395 0,418 0,400
О £ = с я 2 й 5^ певф Hotfdaai ю см to со см СП О) О) ОО Ю ST ОО СО Г- — о ОО 00 СО СП СМ — — t£>
2 F £ ш пре Хю ПИЭ1ЭНЭ Ь* s£ О хг со о СП kO СМ V- СП Г" СП хГ О Г'? Г? СО 111 1 1 ч
1ОТНЫЙ твер- фазы ииймвэс! Э1ГЭОИ СМ СО — СМ - СТ) — хГ СМ — СП tD — ОО СО — Г- хГ о sT СО О хГ —« to
Лбсол объем Дой 1 В 1 ИИИЯВЭЙ of о СП —< ю — ОО GO г«- 1Л см Ю ОО о со — о см ОО „ Г- ю со
X III? иинявэб эгэои см СО — см СП —< sr см — сэ со — ОО со —Г с— ТГ о sr со О sr —< LQ
о с = с: < иипяеэй otf Ю — — со П- ОО СО ОО О СО ю СП sr sr О sr О CD СО kC CD CM CH
£»гэ/г н ?ЭВ И1ЧНЧГ.'э1'Л CMCCM -ф ОСО sr см е Cl ЮОСОСО 00 с со хГ о см CD О ОО СО О см С СО о с* СМ О —< CM CNO— ООЮ см —' СМ СО—«СМ со СМ — — 00— см см ОО— СМ ОО — см
г е ээа иниёыгЛяэЕ’о^ сп ю sr ос см о ос — о 2 с оо оо о смеоо сс о со СМ О СО О О — —iDsr^i СООСМ— СМ О СМ — — СМ О sr ST О СО sr с 'D СТ OOOsTxr CM CM sr о СО ос СП и? sr ю— Г- Г ' гм CMC- src^. Г- l"~ sr N О М СМ СО CML.OxrX-.CMCM — см см — оо
CI
I
кальция химическая усадка составляет 4,54%. Объем же твер-
дой фазы увеличивается до 97,92%;
2) при полной химической реакции вяжущих веществ с водой,
объемные изменения негашеной извести были бы такими же,
как и у остальных минералов портландцемента. Действительно,
объем твердой фазы у таких минералов цемента как двухкаль-
циевый и трехкальциевый силикаты, при полной гидратации уве-
личивается даже больше, чем у извести (соответственно 118,42и
110,50%).
Поскольку приращение объема пор вызывается увеличением
объема твердой фазы, то из приведенной табл. 37 можно было
бы сделать вывод о том, что увеличение внешнего объема при
гидратации негашеной извести в принципе такое же, как и у
цементов. Однако это не так. Дело в том, что жесткий скелет це-
ментов формируется при далеко не полной гидратации их мине-
ралов. При полной гидратации важнейшие три минера та цемента
— трехкальциевый силикат, двухкальциевый силикат и трехкаль-
циевый алюминат—связывают воды, соответственно, 39,5, 41,8 и
40%. Между тем за 28 суток твердения в нормальных условиях
цемент связывает всего лишь около 12% воды.
Именно в этом проявляется специфика увеличения внешнего
объема у негашеной извести. Известь и магнезия при гидрата-
ции связывают наибольшее количество воды, поэтому у них в
наибольшей степени проявляется эффект приращения пор.
Объем пор может увеличиваться не только в рез\ тьтате хи-
мического связывания воды известью, но также и в результате
сорбционного связывания воды поверхностями частичек извести.
Б. В. Дерягин [48' показал, что тонкие пленки сорбционной
влаги характеризуются упругостью формы и измеримым моду-
лем сдвига. Следовательно, они имеют свойства твердого тела.
Эти пленки, отлагаясь на поверхностях твердых частиц, увели-
чивают объем собственно твердого тела, так что суммарный
объем можно назвать объемом уже не истинно твердого, а твер-
дого тела с адсорбционными пленками.
В силу особых свойств тонких пленок воды, сорбированных
поверхностями вяжущего вещества до реакции гидратации, при-
ращение объема пор вызывается увеличением объема сорбцион-
но-связанной воды, независимо от увеличения объема собственно
твердого тела.
Из теории твердения извести следует, что результатом хи-
мической реакции гидратации является дополните.ыюе раздроб-
ление частиц тонкомолотой негашеной извести до коллоидной
степени дисперсности. Поверхность твердого тела увеличивается
при этом во много раз.
Поскольку химическое диспергирование (или диспергирова-
ние вообще) вызывает увеличение удельной поверхности твердо-
го тела, то при этом происходит дополнительное приращение
111
объема пор. вызываемое увеличением объема воды, сорбциопно-
связываемой вновь образованными поверхностями.
Полное представление об объемных изменениях, происходя-
щих при гидратации негашеной молотой извести с учетом эффек-
та приращения объема пор, дает табл 38.
Таблица 38
Характеристика объемных изменений при гидратации негтшеиой
молотой извести (без учета химической усадки)
Характер связи воды с твердым телом Приращение объема твердого тела, включая адсорбционные пленки Приращение объема пор
Химическая связь Vnop “ e« Г,.г— il'i
Сорбция влаги на поверх- ностях So -° колло- идации; AjA =Vs° — Vis> me 1 >2 u § II lit м Co r: - ю 1 (>
Сорбция влаги ня но- вых поверхностях Sj, образованных после коллоидации - b. O. r4 10 1 Ш II . &
£ A F me s V„op
Удельная поверхность гпдратной извести в результате химиче-
ского диспергирования увеличивается по сравнению с удельной
поверхностью исходного порошка негашеной извести примерно в
100 раз. Позточу для характеристики объемных изменений прак-
тически важное значение имеют первая и третья строки таблицы.
Чтобы выяснить, при каких условиях возможно внешнее уве-
личение общего объема тела, необходим различать два слу-
чая химического взаимодействия извести с водой. В одном слу-
чае к плотн спрессованной негашеной извести вода подводится
постепенно. мере того как развиваете^ з лмическая реакция.
Ясно, что в этом случае внешний объем г.::тшенся извести будет
увеличиваться вследствие увеличения об _ ча самого твердого
тела за сте воды, поступающей в него . вне.
Увеличение объема истинно твердого т.та за счет химической
реакции ег с водой вызывается «давлением'? химической реак-
ции. Под давлением химической реакин:: автор понимает то
давление, к тзрое неизбежно возникает, тогда истинно твердая
фаза вяжущего вещества гидратируется при постоянном объеме.
Иными словами, это то давление на стенки жесткой формы,
внутри кот ~?п находится абсолютно плотное вяжущее вещество
и через сто .ки которой постепенно подается вода на его гидрата-
цию.
Величина давления химической реакции огромна и остается
постоянной, пока происходит химическое связывание воды.
Однако, в реальной обстановке вода подводится к негашеной
молотой извести не постепенно, по мере развития реакции, а
сразу. Будет ли увеличиваться в этом случае внешний объем из-
вести, раз процесс изотермического ее гашения идет уже внутри
имеющегося объема воды?
Мы знаем, что при химическом взаимодействии извести с во-
дой происходит уменьшение суммарного абсолютного объема
продукта реакции по сравнению с суммой объемов реагирую-
щих веществ. Отсюда, казалось бы, следует вывод, что в этом
случае объем твердого тела будет увеличиваться только внутри
общего абсолютного объема массы из негашеной извести и воды
до их реакции. Тогда внешний объем системы до и после хими-
ческой реакции почти не будет меняться, или, учитывая сжатие,
даже несколько уменьшится.
Однако такой вывод был бы неправильным, так как мы не
учли эффекта пр^ащения объема пор. При химическом взаимо-
действии вяжущего вещества с водой происходит не только уве-
личение абсолютного объема самого твердого тела. Поскольку
это тело после реакции не становится монолитным и абсолютно
плотным (без пустот), а остается в той или иной мере пористым,
го объем пор при увеличении объема самого твердого тела тоже
увеличивается. л
Следует подчеркнуть, что между увеличением объема твердо- И
го тела и увеличением объема пор внутри твердого ||
1ела существует принципиальная разница. Увеличение объема (.
твердого тела происходит за счет объема водЫТ необходимой для i
химической реакции, так, что суммарный' абсолютный объем
извести и воды после реакции даже уменьшится. С эттй -очки
зрения объем новообразования не должен был бы выходить за
пределы суммарного абсолютного объема извести и вэды до
химической реакции.
При увеличении же объема пор, вызванном увеличение м объе-
ма твердого тела, возможен выход массы за пределы того сум-
марного абсолютного объема воды и негашеной извести, котэрый
был до их реакции. Эго вызывает расширение гасящейся изве-
сти, и масса разбухает. Исходя из этого, можно установить,
при каких условиях приращение объема пор не будет вызывать
расширения извести при изотермическом гашении.
Очевидно, что внешний, кажущийся объем продуктов реак-
ции не будет больше общего абсолютного объема негашеной
извести и воды до реакции только в том случае, если во ты взя-
то больше, чем нужно для химической реакции, па величину
возможного приращения объема пор в погасившейся извести.
Все сказанное по отношению к химически связанной воде
сохраняет силу и по отношению к сорбционно связанной влаге.
Такова качественная картина объемных изменений, проис.хо-
8 Зак. 681 113
дятих при химическом и сорбционном связывании воды гася-
щейся известью.
Какова же величина этих объемных изменении, их количест-
венная характеристика?
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть два
случая.
1. Если гасить известь стандартными приемами в расчете на
получение извести-пушонки или теста, то в ходе гашения известь
не затвердевает, а представляет собой легкоподвижную систему.
В этом случае увеличение объема твердой фазы вызывает про-
порциональное приращение объема пор, так что внешний кажу-
щийся объем при этом увеличивается весьма резко.
2. Если же гасить известь в расчете на образование прочно-
го камня, получаемого в результате гидратационного твердения,
то в ходе реакции гидратации известь представляет собой не
легкоподвижную систему, а жесткий скелет. В этом случае уве-
личение объема твердой фазы уже не вызывает соответствующе-
го приращения объема пор, а. наоборот, приводит к уплотнению
твердеющего вещества за счет заполнения имеющихся пор кол-
лоидными и кристаллическими образованиями. В результате гид-
ратационного твердения извести и вызванного им повышения
плотности внешний кажущийся объем при этом может и не уве-
личиваться или увеличиваться в допустимых для практического
использования негашеной извести пределах.
Таким образом, с открытием гидратационного твердения из-
вести появилась возможность использовать негашеную известь,
так как найдены способы нейтрализации разрушительных объем-
ных изменений при ее гашении.
Теоретические представления о механизме объемных измене-
ний в негашеной молотой извести можно распространить и на
цементы, поскольку природа процессов гидратации и твердения
извести-кипелки и цементов одна и та же. При этом негашеная
молотая известь является наиболее удачным объектом исследо-
вания, так как изменения ее объема при гидратации могут про-
являться наиболее резко. Наблюдать эти изменения в извести
легче, так как они не затемнены другими процессами.
На какой же стадии твердения гидратационных вяжущих
увеличивается их внешний объем? До постеднего времени счи-
талось, что увеличение внешнего объема твердеющих цементов
связано с их кристаллизацией. Однако изучение объемных изме-
нений извести-кипелки показывает, что эту точку зрения нельзя
признать правильной.
В самом деле, в процессе кристаллизации, несмотря на рост
более крупных частиц, происходит одновременно и «поедание»
более мелких, так что в результате общий объем твердой фазы
остается неизменным. В процессе же коллоидации. несмотря на
чрезвычайную степень раздробления и уменьшения размеров от-
114
дельных частиц, происходит химическое связывание ими воды.
В силу этого общий объем твердой фазы не остается постоян-
ным, а увеличивается. Именно это обстоятельство и является
основной причиной, вызывающей приращение объема пор и ста-
ло быть увеличение внешнего объема.
В процессе кристаллизации коллоидных новообразований
}менылается удельная поверхность твердого вещества, а вместе
с тем и объем сорбционно связанной поверхностями воды. В
процессе же коллоидации, т. е. раздробления, удельная поверх-
ность твердого вещества увеличивается, и объем воды, сорбцион-
но связанной новыми поверхностями, тоже возрастает.
Следовательно, эти причины вызывают приращение объема
пор на стадии коллоидации.
Правда, при перекристаллизации коллоидных новообразова-
ний различных вяжущих веществ образуются иглы, таблички,
т. е. кристаллы, которые растут предпочтительно в одном или
двух направлениях и могут, конечно, своими вытянутыми конца-
ми оказывать давление на смежные частицы, раздвигая их и уве-
личивая тем самым объем пор. Однако эта причина все же вто-
ростепенного порядка, ибо рост частиц пойдет прежде всего в
сторону свободных пор, где он не встречает сопротивления.
Кроме того, хотя при перекристаллизации имеет место пол-
ная компенсация объема истинно твердого тела, объем этого
твердого тела с пленкой воды при этом все же уменьшается
вследствие понижения дисперсности системы, уменьшения ее
удельной поверхности, а следовательно, и уменьшения объема
сорбционно связанной воды. Это обстоятельство может вызывать
уже не приращение, а уменьшение объема пор.
Действие эффекта приращения объема пор за счет сорбцион-
ного связывания воды дает таким образом различные резуль-
таты, смотря по тому, какой процесс преобладает в данный мо-
мент в вяжущем веществе. Если идет процесс коллоидации (хи- (
мического диспергирования), может происходить приращение
объема пор, т. е. набухание. Если же развивается процесс пере-
кристаллизации коллоидных новообразований, возможно умень-
шение объема пор, т. е. усадка.
Таким образом, на стадии кристаллизации коллоидных про-
дуктов внешний объем пор не увеличивается. Он остается та-
ким, каким образовался на стадии коллоидации. Давление вя-
жущего вещества на стенки формы при этом должно умень-
шаться.
Эти выводы могут быть распространены и на гипс, кристал-
лизация коллоидных новообразований которого, вообще говоря,
идет довольно интенсивно.
Опыт показывает [268], что кривая расширения гипса накла-
дывается на кривую повышения температуры (рис. 11), т. е. эти
.процессы во времени совпадают. Повышение температуры сви-
детельствует о химической реакции гидратации вяжущего веще
8* !15
ства, т. е. о таком процессе, когда происходит не рост кристал
лов. а измельчение частиц до коллоидной степени дисперсности,
вследствие химического диспергирования.
В тех вяжущих веществах, которые связывают химически ма-
ло воды, приращение объема твердого тела также незначитель-
но, а следовательно, невелико и приращение объема пор.
Рис. 11. Температурные и объемные изменения
при гидратации гипса.
Если ввести в такие вяжущие, в частности в цементы, добав-
ку, которая сразу же химически связывает большое количество
воды, то приращение объема пор будет значительным. На этом
собственно и основана идея получения расширяющихся цемен-
тов.
В современных расширяющихся цементах расширяющимся
компонентом является гидросульфоалюминат кальция _ (цемент-
ная бацилла). При образовании этой бациллы из тринадцати-
водного алюмината кальция, гипса, извести и воды объем твер-
дой фазы примерно удваивается в первый же период твердения.
Характерно, что при образовании гидрата окиси кальция из
окиси кальция и воды объем твердой фазы тоже увеличивается
вдвое. Оба эти вещества долгое время считались сильнейшими
ядами для цемента, а теперь они могут быть равноправными
компонентами расширяющихся цементов. Можно полагать, что
негашеная известь, как общедоступный и дешевый материал,
может найти в будущем такое же широкое применение в качест-
ве расширяющегося компонента новых цементов.
Зная действие эффекта приращения объема пор. можно соз-
нательно изменять свойства расширяющихся цементов, т. е.
управлять эффектом расширения с помощью, например, водовя-
жущего отношения.
Если ограничить возможность расширения у расширяющихся
цементов, как это бывает, например, в том случае, когда нерас-
ширяющийся компонент цемента успевает предварительно
затвердеть и создать жесткий скелет, или когда процессы гидра-
тации идут в жестких обжимных формах, то увеличивающаяся
в объеме твердая фаза будет заполнять имеющиеся поры. Это вы-
зовет более резкое понижение коэффициента пористости затвер-
девшего расширяющегося цемента, чем обычного цемента, и по-
вышение его водонепроницаемости. Идея получения водонепро-
ницаемых цементов основана на использовании именно этой за-
кономерности.
§ 3. ПУТИ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ
ГАСЯЩЕЙСЯ ИЗВЕСТИ
Результаты изучения механизма объемных изменений изве-
сти во время ее гашения позволяют наметить основные пути
управления этими изменениями. Это: 1) изменение водоизвестко-
вого отношения; 2) изменение тонкости помола извести; 3) из-
менение температуры гашения извести; 4) введение добавок гип-
са и других электролитов; 5) изменение режима смешения.
1. Влияние тонкости помола извести
- Из теоретических представлений, изложенных выше, следует,
что различия в приращении объема пор у одного и того же вя-
жущего вещества зависят от его начальной дисперсности, т. е.
,от тонкости помола. Чем выше начальная дисперсность и, сле-
довательно, чем в большей мере проявляется действие гидрата-
ционного твердения извести, тем меньшее приращение объема
пор вызывает химическое диспергирование.
Положительное влияние тонкого помола негашеной извести на
ее объемные изменения видно из следующего простого опыта.
Было изготовлено тесто двух видов на одной и той же нега-
шеной извести (для облегчения работы с высокоактивной извес-
тью можно вводить в известь-кипелку различные микронаполни-
тели и даже песок), при одних и тех же водоизвестковых отно-
шениях. равных единице, и одинаковых условиях приготовления
и испытания материала.
Эти зиды теста отличались лишь тонкостью помола взятой
извести: для одного теста бралась тонкомолотая, а для другого—
грубодробленая известь. Первый образец схватился в кольце
прибора при равномерном изменени.: объема (при постоянстве
объема), з то время как второй и не схватился и сильно разбух.
Отсюда следует, что схватывание и тзердение тонкомолотой из-
вести на стадии ее гидратации воспрепятствовало набуханию из-
вести.
Чтобы установить, какое влияние оказывает тонкость помола
извести на коэффициент объемного расширения, я наших опытах
был принят следующий метод .работы. .
Был сконструирован прибор (рис. 12), состоящий из двух ча-
стей. Первая представляла1 собой металлический стакан-термостат,
в центральной части которого имеется цилиндрической фор-
Рис. 12. Прибор для определения
объемного расширения извести.
мы выступ. На него надевает-
ся плотно пригнанная матрица
(с внутренним диаметром от-
верстия 20 мм и длиной 60 мм) ,
в которую в свою очередь
вставляется плотно пригнанный
пуансон, нижний конец которо-
го доходит до выступа метал-
лического стакана-термостата.
Верхний конец пуансона высту-
пает над уровнем матрицы.
Пуансон, матрица и выступ
тщательно смазывались мас-
лом. В полость матрицы вли-
вали соответствующее водоиз-
вестковому отношению количе-
ство воды и насыпали 5 г мо-
лотой негашеной извести; мас-
су внутри матрицы перемеши-
вали 2 минуты до однородно-
го состояния, после этого в
матрицу вставляли пуансон.
К первой части прибора под-
ключали вторую часть—мессуру таким образом, чтобы игла мес-
суры упиралась в верхнюю часть пуансона1.
..Подъем иглы мессуры, вызванный подъемом пуансона, под
действием расширяющейся под ним извести в ходе ее гидрата-
ции фиксировался на циферблате с ценой одного деления в
0,01 мм. Можно было вести отсчет до половины деления, т. е.
до 5 микрон. Замеры велись через равные промежутки времени.
Для изучения влияния температуры на величину изменения
объе а в стакан-термостат вливали воду (или лед), с темпера-
турой, соответствующей температуре воды, взятой для затворе-
ния извести.
Допускалось, что в условиях малого количества извести, вы-
сокой теплопроводности матрицы и высокой теплоемкости воды
ь термостате процесс гидратации проходит при температуре,
приблизительно равной температуре воды в термостате. Прибор
хорошо действовал при водоизвестковых отношениях в пределах
1 Опыты проводились при участии С. А. Турий.
118
0,7—1,2, когда увеличение кажущегося объема было отчетливо
выражено.
Испытывалась чистая высококальциевая известь четырех тон-
костей помола: грубого, проходящего без остатка через сито
№ 0,3 и не проходящего через сито № 021: среднего, проходя-
щего через сито № 021 и не проходящего через сито Л° 0085, тонко-
го, полностью проходящего через сито № П085 и очень тонкого, *
полученного гашением порошка извести-кипелки в известь-пушон-
ку и последующим прока тиванием ее до состояния кипелки.
Известь-кипелка, полученная прокаливанием пушонки, была
взята для того, чтобы установить, при каких условиях не будет
приращения объема пор за счет отложения слоя сорбционно
связанной воды на сильно развитых поверхностях частиц.
Очевидно это произойдет тогда, когда не будет приращения
удельной поверхности извести в результате ее гашения, т. е. ког-
да негашеная известь будет обладать той же степенью диспер-
сности, что и гашеная.
Чтобы добиться этого, есть два пути.
Первый путь—это сверхтонкий помол извести-кипелки. В
принципе можно, конечно, осуществить процесс дробления и по-
мола извести-кипелки до степени тонкости извести-пушонки, ис-
пользуя для этого, например, коллоидные мельницы при сухом
или, лучше, .мокром помоле. Однако их энергоемкость так вели-
ка, а производительность так ничтожна, что о практическом их
использовании при больших масштабах производства негашеной
извести говорить не при-
ходится.
Второй путь заклю-
чается в дегидратации
пушонки до состояния из-
вести-кипелки. В этом
случае для применения
извести-кипелки с макси-
мальной степенью дис-
персности ее надо снача-
ла погасить в пушонку, а
потом прокаливать. Про-
цесс же помела при этом
исключается. Химическая
сторона этогз производ-
ства сводится к двум
реакциям:
1) реакция гидратации
на изменение ее объема зри гашении.
В
И
извести по \ -авнению CaO-J-H2O=Ca (ОН 12. где в реакцию
всзхпает ко\ >вая немолотая известь-кипел ' i:
2) реакции дегидратации извести по уравнению Са(ОН); -*
Н2О-[-Сс.О. где после реакции известь-кипелка остается в
состоянии тончайшей степени измельчения.
Результаты опытов, характеризующие влияние тонкости по-
мола извести на изменение ее объема при гашении в среде с
температурой 20°, сведены в табл. 39 и графически представле-
ны на рис. 13 и 14.
Таблица 39
Влияние тонкости помола на изменение объема извести в процессе
гидратации при различных водоизвестковых отношениях
Время от момента затво ре- ки я в мин. Величина объемного расширения, в %, при тонкости помола
х:|» и О 1 LI В и ~0,9 В
И
грубый помол средний помол тонкий помол 1 рубый помол 1 средний ; помол ТОНКИЙ пом ап грубый помол средний помол
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1,31 24,60 33,45 36,05 36,95 37,35 37,45 37,60 37,61 37,66 37,70 37,70 0,06 17,71 26,49 28,15 28,45 28.70 28,75 28,80 28,80 28,82 28,85 28,85 0 3,78 8,75 9,76 9,91 9,95 9,96 9,96 9,96 9,96 9,96 9,96 0 2,31 14,62 19,36 20,65 21,05 21,15 21,25 21,27 21,30 21,30 21,30 0 3,61 5,90 6,90 7,28 7,49 7,60 7,65 7,70 7,76 7,76 0 1,72 2,53 3,15 3,20 3,25 3,25 3,28 3,28 3,28 3,28 3,28 0 3,28 5,72 6,47 6,69 6,77 6,78 6,82 6,84 6,84 6,84 6,84 0 0 0 0,18 0,78 1,22 1,39 1,45 1,5и 1,54 1,55 1,55
Из таблицы видно, что величина объемного расширения при
схватывании гасящейся извести резко уменьшается при переходе
Р 11. Влияние тонкости помола
; - *п па изменение ее объема пр.:
В
гашении, *jy =0.9
от грубого к среднему и далее
к тонкому помолу. Это умень-
шение имеет место при испыта-
нии извести, затворенной при
различных водоизвестковых от-
ношениях.
Известь-кипелка, получен-
ная прокаливанием извести-
пушонки при 650°, при задан-
ных еодоизвестковых отноше-
ниях совершенно не набухает.
Кроме того, чем тоньше
пззмолота известь, тем больше
нежно воды, чтобы изготовить
из Нее растворы, практически
приемлемой рабочей консистен-
ции. В этих условиях рабочи -
штукапр или камешник, из* -
товляя раствор на пзвестн-к -
полке, механически будет д. -
I-
вать повышенные дозы воды, чтобы получить раствор, удобный
в работе, и тем обеспечить постоянство его объема при схваты-
вании. Это обстоятельство имеет весьма большое производствен-
ное значение.
Тонкий помол необходим не только для удержания макси-
-Мальнь1* масс воды поверхностями и порами извести до ее га-
* шения. Наиоолее тонкий помол этой извести является вместе с'
тем первым и самым решительным средством борьбы против ее~
‘ резких объемных изменений во время гидратации.
Поскольку при тонком помоле извести не наблюдается рез-
ких объемных изменений в ходе ее гидратации, то в дальнейшем,
изучая влияние различных факторов на изменение объема изве-
сти, мы будем исследовать в основном известь грубого помола.
Такая известь не способна к активному гидратационному
твердению. Поэтому приводимые ниже результаты опытов не мо-
гут характеризовать поведение негашеной извести стандартной
тонкости помола, зато они позволяют анализировать причины,
вызывающие различное изменение внешнего объема при гидра-
тации извести.
2. Влияние водоизвесткового фактора
Постоянство внешнего объема при схватывании и твердении
негашеной извести будет достигнуто в том случае, когда прира-
щение объема пор будет равно нулю, или когда каждое прира-
щение объема будет происходить внутри заданного объема воды
и за счет него. Следовательно, при определении оптимального
водоизвесткового фактора необходимо исходить
а) из расхода воды на гидратацию извести.
б) из расхода воды на заполнение приращения объема пор,
вызванного увеличением объема твердого тела:
в) из расхода воды на сорбционную связь с поверхностями
твердого тела, увеличившимися в результате кэллоидации;
г) из расхода воды на заполнение объема новых пор, обра-
зовавшихся в результате коллоидации.
Таким образом, количество воды, необходимое на затворение
негашеной молотой извести и обеспечивающее постоянство внеш-
него объема в ходе ее гидратации, следе ет вычислять путем
суммирования приращений объема как твердо? тела, так и прн-
pai ( инн объема пор.
При гидратационном твердении извести, -: ~да происходит
уплотнение тела и понижение коэффициента пористости, подоб-
ное с\ ммирование довольно сложно.
В этой связи важно отметить, что уменьш :ие водоизвестко-
вего фактора оказывает двоякое влияние па и ’.енепие внешнего
объема извести в ходе ее гидратационного твердения. С одной
стороны, при гидратационном твердении извести в условиях по-
ниженных водоизвестковых отношений образуется поликристал-
лпческий камень с более высокой прочностью, под влиянием ко-
торой будет иметь место и более резкое понижение коэффициен-
та пористости затвердевшей извести за счет более плотного раз-
мещения новообразований в имеющихся порах. С другой сторо-
ны, более низкие водоизвестковые отношения вызовут и большие
внутренние напряжения от действия эффекта приращения объе-
ма пор.
Нами были поставлены опыты с известью-кипелкой грубого
помола в виде крупки. Химический состав извести в °'о следую-
щий- СаО — 89,80; MgO — 0.76; SiO. — 3,26; R3O3 — 2,61;
п. п. п.—3,14.
Тонкость помола этой извести характеризовалась отсутстви-
ем остатка на сите-Ne 0,3 и полным остатком на сите с № 0085.
Опыты проводились по методике, описанной выше.
Принятые водоизвестковые отношения составляли: 0,7; 0,8;
1,0; 1,1; 1,2. Температура среды была равна 20 и 80°.
Результаты опытов приведены в табл. 40 и на рис. 15.
Таблица 40
Изменение объема извести в процессе гидратации в зависимости
от водоизвесткового отношения
Время от момента затворения в мин. Величина объемного расширения, в %, при водоизвестковом отношении
0,7 0,8 1.0 1,1 1,2
При температуре 20’
1 0 0 0 0 п
3 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 0
7 0 0 0 0 0
10 0 0,8 0 0 0
15 0,2 1,8 0 0 0
20 8,7 7,3 0 0 0
25 17,5 13,6 1.А 2,1 0,1
30 21,7 16,6 4.5 3,8 0,9
35 25,2 19,7 6.2 5,0 1,7
40 28,5 21,7 7 г 6,3 2,5
45 31,3 24,0 9.1 7,5 3,5
50 33.5 25,5 10.4 8,5 4,4
55 35,0 26,5 11.5 9,3 5,1
60 36,0 27,3 12.3 9,8 5,6
70 37,0 28,0 13.4 10,5 6,2
?5 37,5 28,1 13." 10,7 6,5
80 37,7 28,7 13.9 10,8 6,6
90 38,0 28.8 14.1 10,8 6,7
100 38,2 28,8 — — 6,8
Время от момента затворения в мин. Величина объемного расширения, в $6, при водоиз вест новом отношении
0,7 0,8 1,0 1,1 1.2
120 38,4 — — — —
При температуре 80°
1 0 0 0 0 0
3 7,6 14,6 9,3 3,2 п
5 26,7 23,0 17,2 6,2 2.3
7 34,3 28,6 22,7 10,7 5.4
10 «0,8 32,2 26,7 14,1 8,1
15 45,5 34,5 28,8 16,0 10.0
20 47,1 35,9 29,2 16,7 10.8
25 47,5 36,4 29,3 16.8 11.1
30 47,7 36,5 29,3 16,8 Н.1
Из данных таблицы видно, что при увеличении водоизвест-
кового фактора известь в период ее гидратации расширяется
меньше, и эта закономерность проявляется при любой темпера-
туре среды, в которой идет гашение извести.
Данные приведенных выше опытов подтверждают выдвину-
тые нами предположения о том, что во избежание набухания
массы, даже в условиях изотермического процесса гашения изве-
сти, необходимо брать для затворения извести различное количе-
ство воды, зависящее от приня-
той температуры гидратации
извести.
Если вести опыты не отво-
дя тепло и не вводя тормози-
тели гидратации извести, то
оптим а льны й водоиз вестковый
фактор, обеспечивающий схва-
тывание и начальное твердение
извести в ходе ее гидратации
при равномерном изменении
объема, может быть прибли-
женно определен с помощью
одного из следующих методов.
«Полевой» метод. Сущность
его состоит в одновременном
измерении температур и проч-
ности структуры гас-щеиея из-
вести с помощью т-рмометра.
Рис. 15 Влияние вст эвестксал-
~о фактора на изме-с -.е объема
при гашении извест три 80
Для этой цели в фарфоровый тигель емкостью 50 см3 наливает-
ся 20 слс3 воды комнатной температуры. Затем в него всыпают
10 г негашеной молотой извести, перемешивают смесь термомет-
ром и отмечают изменение температуры смеси через каждую
минуту. В момент резкого подъема температуры гашения пере-
мешивание прекращают и ведут наблюдение до тех пор, пока
температура извести не станет понижаться.
При высокоактивной извести с температурой гашения 85° и
выше смесь молотой извести и воды в соотношении 1 : 2 образу-
ет настолько плотную массу, что термометр оказывается зажа-
тым в нее и им можно свободно поднимать тигель. Опытами
установлено, что известь данного сорта может быть применена в
растворах с водоизвестковым отношением в пределах от 1,6 до
1,8.
Если при тех же условиях опыта максимальная температура
гашения достигает лишь 60°, а смесь после гашения представ-
ляет собой слабое тесто с признаками отстоя воды на поверхно-
сти, то при получении раствора на такой извести водоизвестковое
отношение следует брать в пределах 1,3—1,6.
Если же при таких условиях опыта в тигле образуется явный
отстой воды, тогда водоизвестковое отношение должно быть в
пределах ниже 1,3 вплоть до 0,6.
Попутно с определением водоизвесткового фактора устанав-
ливается скорость гашения извести и максимальная температура
гашения. Этот метод испытания негашеной молотой извести
помогает подобрать ориентировочные пределы водоизвестковых
отношений, которые могут быть приняты при изготовлении рас-
творов, схватывающихся в ходе гашения с равномерным измене-
нием объема. Однако этот способ малопригоден для испытания
магнезиальной и гидравлической известей, отличающихся замед-
ленным гашением и пониженной температурой гашения, и совер-
шенно не пригоден в тех случаях, когда надо получить высоко-
прочную известь при низком водоизвестковом отношении и бы-
стром отводе тепла или резком замедлении гидратации.
Метод лепешек. При определении по э~ методу изготов-
ляют лепешки из известкового теста, выдержизают их до конца
гашения извести и наблюдают за образованием трещин. Для это-
го берется по 100 г молотой негашеной извести и каждая порция
затворяется на определенном количестве воды. Через 2 мин. по-
сле затворения перемешанную смесь выливают на стекло, а че-
рез сутки осматривают схватившиеся на стекле лепешки.
За оптимальный водоизвестковый фактер принимается тот,
при котором удалось получить лепешку, схватившуюся без об-
разования тр шин и при минимальном содержании воды.
Этот метод, предложенный В. И. Гогот i '39], позволяет
ориентировочно установить величину норм., тьной густоты из-
весткового теста. Конечно, дальнейшее по зы пен не количества
124
воды в извести тоже обеспечит равномерность изменения объе-
ма, зато прочность раствора будет ниже.
Метод цилиндров со стрелками. ЦилинДРы высотой 2 см и
диаметром 2 см, разрезанные по всей высоте (по обеим сторо-
нам разреза припаяны две стрелки длиной Ю сзи), заполняют
тестом, полученным при затворении 50 г негашеной молотой из-
вести определенным количеством воды. Заполняют цилиндры в
два слоя, проштыковывая каждый из них 10 раз стеклянной па-
лочкой диаметром 2,5 мм и заглаживая поверхность. Если тесто
в ходе гашения и схватывания извести будет расширяться, кон-
цы стрелок разойдутся, и по величине их расхождения устанав-
ливают степень объемного изменения.
За оптимальное водоизвестковое отношение принимается то
минимальное содержание воды в извести, при котором стрелки
цилиндра уже не фиксируют расширения извести в процессе
гидратации.
Результаты определения оптимального родоизвесткового фак-
тора, полученные этим методом В. И. Гоготовой, призедены в
табл. 41 и на рис. 16.
Таблица 41
Определение оптимального водоизвесткового фактоРа методом цилиндров
со стрелками
Количество В И Через сколько ми- нут наблю- дались деформации образцов Расхождение стрелок, В мм, (величина дефор- мации) через время в час.
извести- кипелки б г воды в см?
1 18 48
50 35 0.70 4—5 25,2 24,5 - 23,5
50 40 0.80 5—7 17,1 16,1 к.. 1э,б
50 45 0.90 15 3,0 2,5 - 2.5
50 47,5 0.95 20 3,0 2,5 - . _ 2,5
50 50 1. '0 30 1,0 1,0 1 0,75
50 52,5 1. 5 0,0 0,0 . . 'J 0,0
50 55 1,10 — 0,0 0,0 . J 0,0
Из табл. 41 и рис. 16 видно, что с увеличением водоизвест-
ксвсто отношения уменьшается и степень расхождения с .редок
цилиндра, а при водоизвестковом факторе, равном 1.0г. дефор-
мации отсутствуют. Их не будет и при дальнейшем ув-..нчении
р.сличества воды в извести. Однако при это^1 тесто пос..- .верде-
ния становится менее прочным.
Увеличение объема при гашении практиЧески характеризуется
^ь х.дом извести-пушонки или нзвесткоЕогоугес73 из еди.-.-.цы ве-
са или объема исходной извести-кипелки.
В табл. 42 приведены данные, характеризующие выход пу-
шонки и теста при гашении извести-кипелкй-
Рис. 16. 11.Пшняры с иглами дня определения расширения извести. Температура среды 20°.
Таблица 42
Выход пушонки и теста при гашении извести (по Рошефору)
из единицы объема извести-кипелки
Вид извести Объемы пушонки Объемы теста
Жипная 3,00 1,80
Средняя 2,33 1,47
Тощая • . . 1,50 1,05
В СССР, Германии и других странах выход стандартной чи-
стой извести принят в 11 л теста из 5 кг негашеной извести.
Исследованиями, проведенными автором, установлено, что
изменяя количество воды, взятой для затворения извести, удает-
ся изменить величину выхода продуктов гашения. Были прове-
дены опыты с жирной известью, из одного объема кипелки кото-
рой получается 3 объема пушонки и 1,7 объема нормального
теста.
Для исследования брались навески молотой извесч’-ки-
гелки по 150 а'каждая, которые затворялись разными количест-
вами воды, при этом теплота гашения поглощалась массивной
металлической формой, погруженной в термостат со льдом с
солькэ. Результаты опытов представлены в табл. 43.
Таблица 43
Изменение выхс’да теста из молотой негашеной извести при изменении
количества воды затворения
Количество воды в %
к извести
0
75
100
125
150
175
200
400
Количество объемов теста из одного объема
порошка извести-кипелки
1,00 (объем извести-кипе,-\ -1
0,70
0,82
0,99
1,15
1,27
1,32
1,70 (на тесте отстой вод-
Мирная известь-кипелка. из одного объема которой при сбьч
ных условиях гашения получается 1,7 объема теста, при других
условиях дает тесто не с увелич.нным, а с уменьшенным I
объемом. При этом, если известь-кипелка гасится при достаточ-
ных количествах воды, то увеличение ее объема, связанное с ге-
р дом в гидрат окиси кальш -. протекает за счет объем
д и внутри него.
Тесто, полученное из извести-кипелки, в ходе гашения быстро
схватывается и затвердевает. Последующая усадка при высыха-
нии такой затвердевшей извести значительно меньше усадки
стандартного известкового теста, и она возрастает лишь с уве-
личением водоизвесткового фактора при затворении. Соответст-
вующие данные приведены в табл. 44.
Таблица 44
Изменение линейной усадкн затвердевшего теста из извести-кипелки
в зависимости от водоизвесткового отношения
Водоизвестковый фактор Линейная усадка в %
0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 0 2,0 3,1 5,6 8,0 11,2
Таким образом, изменяя условия гидратации извести, удается
изменить и величину оптимального водоизвесткового фактора,
который в свою очередь изменяет такие свойства материала, как
усадка при высыхании, выход теста и т. п., влияя тем самым
на изменение внешнего объема извести при гидратации.
3. Влияние температуры гашения извести
Сильно экзотермическая реакция гидратации окиси кальция
в условиях, когда теплота гидратации не отводится наружу, вы-
зывает разогревание и увеличивает внешний объем извести. Это
увеличение объема помимо парообразования обусловливается
также давлением набухания.
Для характеристики давления набухания коллоидно-дисперс-
ных систем в курсах коллоидной химии приводится следующая
формула:
77= .
V Р
где: ft — газовая константа;
Т — абсолютная температура;
V — молекулярный объем жидкости;
Рг—упругость пара над чистой "водой;
Р — упругость пара над водой, связанной коллоидом.
Как видно из этой формулы, давление набухания коллоида
увеличивается с повышением температуры.
128
Чтобы установить, как влияет изменение температуры среды,
при которой протекает гидратация извести, на величину набуха-
ния нами были проведены опыты при трех температурах:
0°, 20° и 80°. При этом величины водоизвестковых отношений ко-
лебались в пределах от 0,7 до 1,2. Соответствующие данные при-
ведены в табл. 45.
Анализируя данные, приведенные в этой таблице, можно от-
метить следующее:
1) с повышением температуры среды, при которой протекает
гидратация извести, увеличивается внешний объем извести в ходе
ее гидратации и резко возрастает скорость гидратации, так что
предельные величины расширения достигаются в более ранние
сроки. Эта закономерность наблюдается при всех водоизвестко-
вых отношениях;
2) с повышением водоизвесткового отношения абсолютные
величины расширения извести уменьшаются при любых темпера-
турах среды. Вместе с тем замедляется и скорость гидратации
Таким образом, термические напряжения, возникающие в из-
вести за счет теплоты гидратации, могут быть уменьшены при
снижении температуры среды за счет отвода тепла и увеличения
водовяжущего отношения.
Результаты наших опытов подтверждают положение о том,
что увеличение внешнего объема извести происходит на стадии
ее коллоидации, когда имеет место химическая реакция гидрата-
ции и химическое диспергирование. Скорость этой реакции, за-
висяшач от температуры среды, обусловливает и скорость увели-
чения внешнего объема.
В отличие от окиси кальция, скорость гидратации которой
вследствие колебаний температуры обжига изменяется незна-
чительно, окись магния дает совершенно различные скорости
гидратации в зависимости от температуры обжига.
«Гидратация MgO, — пишет В. Н. Юнг [260], — обожженной
при 600—800°, оказывается практически полной уже через трое
су гок.
В молекулярном строении при 1О00—1100° начинаются изме-
нения, в результате которых скорость гидратации замедляется
все более значительно по мере дальнейшего повышения темпера-
туры сбжига, наконец, при 1450° магнезия оказывается способ-
ной присоединить лишь 61,4% от количества воды, необходимой
для полной гидратации, причем в этом размере вода присоеди-
няется в период времени, превышающий 1 год».
В доломитизированной извести, где окись магния находится
BMecie с окисью кальция, магнезия б обожженном продукте при
температуре 1000—1200° будет гидратироваться очень медленно.
Однако, как показывают опыты [-67], реакция эта сильно
ускоряется с повышением температуры среды (табл. 46).
Зак. >jSi I29
Изменение объема извести в процессе гидратации в зависимости от температуры среды
и водоизвесткового отношения
Таблица 46
Вр?мя, необходимое для гидратации 95% магнезии в доломитной
негашеной извести в зависимости от температуры среды
Температура в град.
Время в час
25
55
85
104
119
136
156
177
1800
180
35
7,7
4,1
1,9
1,1
0,7
Чистая окись кальция гидратируется полностью в течение
примерно часа, а для гидратации магнезии в доломитных из-
вестях при обычной температуре требуются тысячи часов. Этим
и обусловлено различие в свойствах
известей.
кальциевых и доломитных
Так, набухание вследствие гидратации магнезии может иметь
место уже после затвердевания первых поверхностных слоев.
Особое значение это может иметь при производстве местных це-
ментов на базе магнезиальной извести-кипелки.
Качество цементов на кальциевых и на магнезиальных из-
вестях будет различным. Это должно особенно сказываться при
изготовлении изделий, получа-
емых при низких водоцемент-
30
ных отношениях.
Вопрос об объемных изме-
нениях при гидратации магне-
зиальных известей
быть предметом
исследования.
г
I
Должен
дальнейшего
4. Влияние добавки гипса
Как было указано
увеличение внешнего
г~Вез добавки гипса * -___
у
Я7
выше,
объема
гасяшейся извести зависит от
количества сорбционно свя-
занной воды, которое в свою
очередь определяется величи-
ной удельной поверхности из-
вести и толщиной слоя сорб-
иионно связанной воды.
Связанная вода — это вода
диффузного слоя коллоидных
мицелл, который можно сжать
5
С добавкой гипса
0 10 20 30 W 50 60 70 ВО мин
Рис 17. Б.'.-янне добавок 5% тип-
?а на изменение объема извести
В 1 л т
при гашения — = 1,0. Темпера-
тура среды 80’.
при помощи добавок специально подобранных электролитов и
тем самым повлиять на объемные изменения системы?
Для экспериментальной проверки этого предположения был
проведен ряд опытов с известью-кипелкой, к которой добавля-
лось 5% сырого гипса. Тесто затворялось при разных водоиз-
вестковых отношениях, и гидратация шла при различных темпе-
ратурах. Метод исследования был принят такой же, как и выше
при опытах по определению влияния температуры на объемные
изменения. Результаты опытов приведены в табл. 47 и графиче-
ски представлены на рис. 17 и 18.
Из этих опытов видно, что добавка сырого гипса существен-
но Уменьшает ИйбухаИПй извести три любых водоизвестковых
отношениях И ШШёратураж " *
Таблица 4 7
Влияние добавки 5% сырого гипса иа изменение объема извести в
процессе гидратации
Величина объемного расш:-vhub, в %, в зависимости от тем-
пературы и вотолзвесткового фактора
Время от момента 20° 80°
1.0 1 ,2 1,0 1,2
за творе- ния К вкой рого о са — ВКОИ 1 рого 1 1 ас вкой рого
В УИН. го "=
са VO о го £3 Ю е - м са С с, X
го О ы го о о го С CJ
го ко , о С го О < С ГО \0 =
CD о <=" s QJ О О о Ф О
\о ищи \о гх и L. — ощ с. 'О < о L.C -
10 0 0 0 4 17,2 0 2,3 0
15 0 0 0 Г 26,7 0,26 8,1 0.15
20 0 0,21 0 ( 28,8 0,46 10,0 0,30
25 1,6 0,27 0,1 29,2 0,71 10,8 П,56
50 4,5 0,33 0,9 L 29,3 0,81 11,1 0.98
35 6,2 0,42 1,7 0. - 29,3 0,83 11,1 1,02
40 7,6 0,58 2,5 0. — 0.87 — 1,12
45 9,1 0,80 3,5 0. '4 — 0,87 — 1,22
50 10,4 0,88 4,4 0 — 0,90 1,23
55 11,5 0,96 5,1 с.: — 1,03 — 1.28
Л 12,3 1,14 5,6 Г.2э — 1,06 — 1,32
S0 13,9 1,16 6,6 С - — 1 09 — 1.66
— 00 14,1 1,19 6,7 ’ . 4 — 1,16 — 2,30
•-0 — 1,32 6,8 С."5 — 1,18 — 2,30
—• — — — — 1,18 — 2,30
5. Влияние способа обработки извести
Схватывание и твердение извести не представляют собой еди-
ного процесса. Схватывание вызывается в основном процессом
коллоидации и коагуляции, а твердение — процессами кристал-
132
лизации, высыхания и карбонизации. Поэтому, 'изменяя режим
обработки извести, можно вмешиваться в процесс ее схватыва-
Ри; 1»>. Влияние добавок 5% гипса на из
мененне объема при гашении извести
В
= 1,0. Температура среды 20°.
Средствами такого воздействия могут служить:
а) более или менее длительная выдержка растворов и бето-
нов с негашеной известью до употребления;
б) двухступенчатое затворение и перемешивание с выдерж-
кой между первым и вторым смешениями;
в) частичное предварительное гашение извести в период,
например, ее помола;
г) мокрый пс мол негашеной извести с тормозителями гидра-
тации.
Нами исследовалось влияние режима смешения известкового
теста на изменение объема гасящейся извести. Для этого 5 г не-
гашеной молотой извести затворялись на различных количествах
воды. Объем гасящейся извести измерялся: а) при одноступен-
чатом смешении — немедленно после изготовления теста и ук-
ладки его в форму; б) при двухступенчатом смешении, когда
выдержка теста между первым и вторым смешениями была раз-
личной. Результаты опытов с известковым тестом приведены в
габл 48 и графически представлены на рис. 19.
Изучалось также влияние режима перемешивания известко-
во-песчаного раствора состава 1 : 3 на изменение его объема при
гашении извести. Результаты этих опытов приведены в табл. 48
и 19 и на рис. 2). Из этих данных видно, что по мере увеличе-
ния выдержки теста или раствора между первым и вторым
Изменение объема теста при гидратации извести в зависимости от способа перемешивания
при различных водоизвестковых факторах
Величина объемного расширения теста, в %, при выдержке между первым и вторым смешениями в мин.
Время о г момента ВТОрНЧПОГО CMCIHCIIи я в мпп. В И = 0,7 в и = 1,0 1,2 и
0 10 20 30 60 120 0 10 20 | 30 0 10 20 30
I
5 0 0,2 0,1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10 0 2,3 1,0 0,9 0,13 0,15 0 0 0 0 0 0 0 0
15 1,8 6,0 1,8 1,9 0,20 0,15 0 0,8 0,2 0,43 0 0 0,3 0,04
20 8,7 8,0 2,7 2,7 0,27 0,15 0 2,8 0,6 0,96 0,1 0 0,5 0,25
25 17,5 9,2 3,5 3,4 0,37 0,16 0,1 4,1 1,2 1,33 0,8 0,1 0,8 0,37
30 21,7 10,3 4,2 3,9 0,46 0,17 4.4 4,9 1.9 1,69 1.6 0,6 1,1 0,53
35 25.2 11,3 1,7 4,2 0,53 0,18 6.1 6.1 2,5 1,93 2,5 1.2 1,5 0,66
40 28,5 12,2 5,2 4.5 0,58 0,19 7,5 7,6 2.9 2,13 3,5 1.7 1.9 0,70
45 31,3 12,8 •5,5 4,7 0,63 0,21 9.1 9,2 3,3 2,27 4,3 2,1 2,2 0,82
50 33,5 13,2 5,7 4,8 0,70 0,22 10,4 10,2 3,5 2,36 5,0 2,4 2,4 0,87
55 35,0 13,6 5,9 4,9 0,78 0,23 11,5 11,5 3,7 2,42 5,6 2,7 2,7 0,90
GO 36,0 13,8 6,0 5,0 0,89 0,23 12,3 12,3 3,8 2,47 6,6 3,2 3,2 1,03
80 37,7 14,3 6,3 5,2 0,94 0.30 13,9 12.6 4,0 2,59 6,7 3.3 3,3 1,03
КХ) 38,2 14,4 6,4 5,3 0,96 — 14,1 14,4 4,0 2,61 — — — —
120 38,5 14,5 - ( — — — ~— 14,7 — — — —
Таблица 1'J
И (менение объема известково-песчаного раствора состава НЗв процессе гидратации извести
в зависимости от режима перемешивания
Величина объемного расширения раствора, в %, при выдержке между первым
и вторым смешениями в мин.
Время от МОМСИ1.1 в коричною смешения в мни. = 0,7 И — = 1,0 и в и 1,2
0 10 20 30 60 0 13 20 30 60 0 10 20 30 60
5 О,8'| 0,30 0,31 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,
10 0,86 1 ,23 0,73 0 0 0 0,67 0,93 0 0 0 0 0 0,05 0
15 1,12 2,26 1,25 0,36 0 0 2,47 1,48 0,16 0 0 0 0,3 0,25 0
20 2,27 2,97 1,67 0,60 0 0,796 3,60 1,81 0,48 0 0 0,12 0.58 0,54 0
25 3,93 3,59 2,14 0,86 0 2.39 4.16 2,13 0,80 0 0,95' 1,52 0,81 0,80 0
3d 5,23 4,10 2,62 1,03 0 3,35 4,50 2,42 1,18 0 2,02 1,96 1,04 1,01 0
35 6.13 4,47 3,03 1,18 0 3,87 4,84 2,70 1,45 0 2,71 2,63 1,23 1,08 0
1(1 (>,71 4.98 3,40 1.27 0 4,40 5,19 3,04 1,70 0,52 3,30 3,16 1,43 1,11 0
15 7,53 5,40 3,71 1,34 0,10 5,09 5,55 3,41 1,87 1,16 3,89 3,58 1,61 1,19 0
5п 8,09 5,80 3,87 1,42 0,10 5,57 5.88 3,80 1,99 1,20 4,66 4,10 1,76 1,24 0
55 8,76 6, 16 4,08 1,44 0,10 6,12 6.22 3,95 2,09 1,20 4,90 4,48 1,85 1,28 0
hi! 1,33 6, Г2 1. <0 1 О, 1(> 6,41 (i.-KI 4,1н 2, 15 1,20 5,35 4,90 1.94 1,31 0.10
7 и 10,33 7,0() 1,50 1 ,51 0,10 7,22 6,75 4,45 2. 16 1,24 5,95 5,38 1,95 1,31 0,35
80 11,12 7,33 •1 ,67 1 .54 0,11 7.74 6,86 4,62 2,32 1,30 6,29 5,69 2,04 1.31 0,38
90 11,61 7,59 4.77 1.54 0,12 7,92 6,89 4,63 2,36 1,31 6,29 5,69 2,04 1.31 0,38
100 12,00 — 1 — 1 - 8.00 — — — — 6,56 5,84 — — 0,38
смешениями, резко уменьшается набухание извести, уложенной
потом в формы.
Объемное расширением
Рис. 19. Влияние выдержки теста
между первым и вторым сме-
шениями на изменение объема гася-
В
щейся извести ~— =0.7. Температу-
ра среды 20°.
Рис. 20. Влияние выдержки раствора
состава 1 :3 между первым и вто-
рым смешениями на изменение
объема гасяшейся в нем извести
В
-гг= 1,0. Температура среды 20°.
Применение двухступенчатого смешения с выдержкой теста
или раствора между первым и вторым смешениями практически
сводит на нет объемные изменения извести даже грубого помола.
Часть вторая
ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И В ПРОИЗВОДСТВЕ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Глава первая
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И В ПРОИЗВОДСТВЕ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Негашеная известь может широко применяться при получе-
нии вяжущих веществ, растворов, бетонов и многочисленных из-
делий. Освоение нового метода работы с известью-кипелкой мо-
жет быть в значительной мере облегчено при наличии клас-
сификации возможных областей ее применения в строительстве и
в производстве строительных материалов.
Первая попытка создания такой классификации была пред-
принята автором в 1940 г. [129, 155, 223]. В последующие годы
создание ряда новых строительных материалов на основе нега-
шеной извести в основном шло в направлении, предусмотренном
в классификации. Однако практика работы с негашеной известью
за это время показала также, что области применения этого но-
вого гидратационного вяжущего могут быть еще более расшире-
ны по сравнению с тем, что указывалось в классификации. Кро-
ме того, выявилась необходимость уточнения классификацион-
ного признака в условиях необычайной пестроты и разнообра-
зия составов и сочетаний извести с другими материалами.
В качестве первого приближения к решению этой задачи
можно остановиться на признаке сочетания извести с другими
веществами в зависимости от характера их твердения.
По этому признаку материалы на основе негашеной извести
можно разделить на следующие группы.
1. Известь с инертными материалами. Вяжущие свойства
этой группы материалов определяются свойствами гидратацион-
ио-твердеюших известей как чистых кальциевых, так доломит-
ных и гидравлических. Использование негашеной молотой доло-
митной н гидравлической известей имеет большие практические
последствия. Сырьевая база известковой промышленности отны-
не расширяется за счет использования многочисленных место-
рождений «загрязненных» известняков.
Схватывание и твердение этих известей зависит от способа
и\ обработки в момент затворения водой и последующего вы-
держивания растворов, причем возможно не только гидратаци-
онное. но и искусственно карбонизационное твердение. При гид-
ротационном твердении основной химической реакцией- является
реакция гидратации окисей кальция и магния, а также силика-
тов и алюминатов кальция. Ход процесса твердения растворов
в результате этих реакций может существенно изменяться в за-
висимости от условий затворения. В этом отношении представ-
ляет интерес: а) затворение водой: б) затворение растворами
солей (например, хлористым кальцием, хлористым магнием,
сернокислым кальцием); в) затворение растворами кислот (со-
ляная кислота, серная кислота и Др.).
При искусственном карбонизационном твердении, независимо
от реакции гидратации извести, преобладающее значение приоб-
ретает реакция карбонизации.
II. Известь с микронаполнителями. Вяжущие свойства этой
группы материалов определяются в основном также свойствами
самой извести, так как микронаполнители решающего влияния
на свойства смеси не оказывают. Применяемые микронаполни-
тели можно разбить на две группы: 1) карбонатные и другие
горные породы (например, молотый известняк, ракушечник или
недожог извести); 2) кварцевые породы (молотый песок и др.).
III. Известь с глинами. Вяжущие свойства материалов этой
группы зависят в основном от количественных соотношений
между известью и глиной в смеси. При малых добавках глины к
извести основное влияние на свойства вяжущего приобретает
характер твердения извести. При малых добавках извести к гли-
не основное значение имеет процесс «затвердевания» глины при
высыхании. Известь же в данном случае придает глиняному вя-
жущему большую водостойкость при обычной температуре твер-
дения и стабилизует его объем. На свойства получаемого вяжу-
щего большое влияние оказывает способ затворения (на воде,
на водных растворах солей и кислот).
Реакции химического взаимодействия извести с глиной (вза-
имодействие извести с высокодисперсными кремнеземом и глино-
земом глины) протекают при обычных условиях в едва заметной
форме и усиливаются в случае гидротермальной обработки бла-
годаря образованию гндросиликатов и гидроалюминатов кальция.
IV’. Известь с гидравлическими добавками. Вяжущие вещест-
ва этой группы характеризуются гидравлическим твердением.
Сущность этого процесса заключается в химическом и физико-
химическом взаимодействии извести с добавками и образовании
новых веществ, обладающих вяжущими свойствами, которых
не было у составляющих смеси, взятых порознь. В самом деле,
основной компонент смеси — гидравлическая добавка, будучи
сама по себе совершенно инертной, в смеси с небольшой добав-
кой извести обнаруживает такие вяжущие свойства, каких v нее
прежде не было.
Эта группа веществ довольно многочисленна, так как коли-
чество гидравлических добавок велико. Е. В. Костырко справед-
либо указывает, что в отношении этих добавок «...основы кляс-
но
сификации должны покоиться не на внешних процессах, не на
признаках естественного и искусственного происхождения, вул-
канического и водного образования, а на физико-химических яв-
лениях взаимодействия извести и добавки» [82].
Поэтому необходимо прежде всего отделить группу добавок,
не содержащих известь, от группы добавок, содержащих известь
в активной форме.
Та группа добавок, которая либо совсем не содержит извести
в активной форме или содержит ее, но в количествах, недоста-
точных для проявления этой активности, может образовывать с
известью две разновидности вяжущих веществ:
1) вяжущие вещества из извести и добавок, содержащих
только кремнезем в активной растворимой форме;
2) вяжущие вещества из извести и добавок, содержащих на-
ряду с кремнеземом также глинозем и другие окислы металлов.
Взаимодействуя с известью, эти добавки образуют гидросили-
каты и гидроалюминаты кальция.
Особенностью этой группы вяжущих является их затвердева-
ние во влажной среде и в воде, причем процесс твердения
при повышении температуры среды резко усиливается.
V. Известь с металлургическими шлаками. В эту группу ма-
териалов входят известково-шлаковые цементы. Шлаки содержат
часть извести в активной форме. Поэтому размолотые и затво-
ренные водой основные шлаки уже в чистом виде характеризу-
ются некоторыми вяжущими свойствами. Добавки извести, вво-
димые в основные шлаки, усиливают их вяжущие свойства.
При этом под действием щелочного и частичного сульфатно-
го возбуждения из безводных силикатов и алюминатов кальция,
находившихся в шлаке в стекловидной неустойчивой форме, мо-
гут образоваться гидросиликаты, гидроалюминаты и частично
гидросульфоалюминаты кальция. Твердение известково-шлако-
вых цементов усиливается в условиях высоких температур и во
влажной среде.
VI. Известь с кремнеземистыми материалами, подвергаемыми
гидротермальной обработке. Характерная особенность этой груп-
пы материалов—быстрое взаимодействие при высокой темпера-
туре извести с кремнеземом, находящимся в обычных условиях в
инертной кристаллической форме (кварцевый песок), а также
с водой.
В том случае, если вода находится в жидком агрегатном со-
стоянии, температура среды выше 100° может быть создана
лишь при давлении насыщенного пара, превышающем атмо-
сферное. Поэтому основным способом получения материалов
этой группы является автоклавная обработка Количество мате-
риалов автоклавного производства может быть достаточно ве-
лико. Важнейшие из них:
1) плотные литые силикатные изделия (плиты, блоки, арми-
рованные изделия и т. п.), получаемые при помощи вибрирова-
ния и центрифугирования;
2) пористые силикатные изделия (пеносиликаты, газосили-
каты. и строительные детали на их основе).
VII. Известь с клинкерными цементами. Для материалов
этой группы самым характерным является твердение клинкер-
ных цементов с протекающими при этом процессами гидратации
и гидролиза важнейшего минерала — трехкальциевого силиката.
Добавка извести вместе с соляной кислотой или хлористым каль-
цием изменяет свойства твердеющего вещества: повышает его
пластичность, температуру и скорость твердения, а в некоторых
случаях вызывает его расширение.Vх*
VIII. Известь с гипсами. По характеру твердения материалы
si ой группы можно разделить на три подгруппы:
1. Известь с добавками сырого двуводно-
го гипса, взятого в малых количествах (3—10%). Свойства
этой группы вяжущих определяются в основном гидратацион-
ным характером твердения извести. Однако сырой гипс, будучи до-
бавленным к свежеобожженной негашеной извести, изменяет
ряд ее свойств и, что особенно характерно, при определен-
ных условиях может усиливать процесс коагуляции и перекри-
сталлизации извести, служить «возбудителем» ее твердения.
2. Известь с добавками полуводного гипса
(строительного, формовочного, высокопрочного 3—50%). Оба
эти вещества, взятые порознь, обладают вяжущими свойствами;
в результате химической реакции с водой они схватываются и
затвердевают.
3. По л у водный гипс с добавками извести
(3—50%). Основным вяжущим веществом в материалах этой
группы является полуводный гипс (строительный, формовочный,
высокопрочный), а добавка негашеной извести вследствие ее
гидратационного твердения улучшает ряд важнейших его свойств,
таких, как прочность, водостойкость, морозостойкость, скорость
сушки.
IX. Известь с асбестом и минеральной шерстью. Для этой
группы материалов характерно физико-химическое взаимодейст-
вие извести с тончайшими волокнами асбеста и минеральной
шерсти.
На основе этого взаимодействия возможно получение широ-
кой номенклатуры изделий, твердеющих в обычной среде, а так-
же подвергаемых гидротермальной обработке (минераловатные
теплоизоляционные плиты, известково-минераловатные смеси,
асбошнферные бесцементные изделия автоклавной обработки
и т. п ).
X. Известь с битумами и смолами. Материалы этой группы
представляют собой сочетание извести с вяжущими органиче-
ского происхождения, твердеющими по совершенно иным зако-
112
нам, нежели минеральные вяжущие вещества. При этом роль
извести сводится прежде всего к превращению водонераствори-
мых битумов и смол в пасту, которая свободно распускается в
воде, образуя эмульсии любых концентраций. Характерно, что
такие битумные эмульсии способны переходить в первоначаль-
ное водонерастворимое состояние даже под водой, при действии
на них слабого раствора соляной кислоты. Отсюда следует, что
«твердение» от разрушения и свертывания эмульсии может про-
исходить не только вследствие испарения воды, но и без него.
Эту эмульсию можно вводить в любые группы материалов
с известью.
При сочетании перечисленных выше групп можно получить
большое количество материалов. Укажем на некоторые из них.
1. Известково-шлако-клинкерное вяжущее.
Это—трехкомпонентное вяжущее, применяемое в обычных бето-
нах, шлакобетонах, пробужденных бетонах, изделиях, подвергае-
мых пропарке и запарке. Использование его в районах страны,
богатых шлаковым сырьем, может привести к значительной эко-
номии клинкерных цементов.
2. Известково-пуццолано-клинкерное вяжу-
щее. Это вяжущее применяют в бетонах и бетонных изделиях,
подвергаемых пропарке и запарке. Его целесообразно получать
в районах, лишенных шлакового сырья, но имеющих гидравли-
ческие добавки. Вяжущие этих двух групп можно затворять на
растворах кислот и солей для получения быстротвердеющих рас-
творов, бетонов и изделий.
При этом создается мощный внутренний запас тепла в рас-
творах и бетонах, что важно для зимнего строительства, а так-
же для резкого сокращения, или даже полного устранения ис-
кусственной пропарки изделий.
3. Известково-клинкерное вяжущее с асбес-
том и минеральной ватой. Негашеная известь может
входить наравне с цементом и асбестом в состав смеси при произ-
водстве различных асбестовых и минераловатных изделий.
4. И з вестков о-г и п с о-ш лаковые вяжущие. В этих
материалах негашеная известь входит в состав гипсо-шлаковых
вяжущих, придавая им ряд ценных свойств: повышенную водо-
стойкость, прочность, морозостойкость.
Многие из перечисленных материалов в настоящее время
изготовляются в промышленном масштабе и с успехом приме-
няются на стройках.
Глава вторая
НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕ
МЕСТНЫХ ЦЕМЕНТОВ
$ 1. ИЗВЕСТКОВО-ШЛАКОВЫЕ ЦЕМЕНТЫ
1. Свойства цементов на основе извести-кипелки
Если гранулированные доменные шлаки размолоть с 15—
30%' извести, то получится цемент, способный твердеть как на
воздухе, так и под водой. Для производства этого цемента до
сих пор использовалась известь только в предварительно пога-
шенном виде. Это подчеркивает, например, проф. Шох [254]. Он
пишет, что «... главное в качестве известково-шлаковых цемен-
тов—тщательное и полное гашение извести».
„ „ » ОСТ 6362
Раньше на известково-шлаковыи цемент действовал ————-
НКТП оОа
в котором указывалось, что «Известково-шлаковый цемент яв-
ляется гидравлическим вяжущим веществом, получаемым путем
теснейшего смешения гидратной извести (пушонки) с измоло-
тым в тонкий порошок гранулированным доменным шлаком».
В 1931 г. И. В. Смирнов предложил способ изготовления
известково-шлаковых цементов на основе негашеной извести
Промышленное производство таких цементсз было начато в
1935/36 г. в трестах «Азовсталь» [170], «Кризорожстрой» [169]
и др. Опыт работы заводов, а также результаты проведенных
исследований позволили при переработке стандарта на местные
цементы внести в них в 1944 г. следующее дополнение (ГОСТ
2544—44): «Допускается применение в качестве известкового
компонента воздушной извести (кипелки) или гидравлической
извести, при условии, что цементы удовлетворяют требованиям
стандарта». Производство известково-шлаков то цемента на ос-
нове негашеной извести получило свое развитию в послевоенные
годы на Востоке, Юге и в Центре страны. Б связи с этим опре-
делилась необходимость внесения новых доп тнений и в техни-
ческое законодательство. В результате этого в 1953 г. Государ-
ственный Комитет Совета Министров СССР пт делам строитель
ства утвердил взамен раздела ГОСТ 2544—44. относящегося к
известково-ш.тдксзому цементу, составленные НИИЦементом
«Технические условия на известково-шлаковые вяжущие мате-
риалы на основе негашеной извести», в которых дано следующее
определение новому цементу. «Известково-шлаковый вяжущий
материал, изготовленный на основе негашеной извести, есть
гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путем совмест-
ного тонкого помола комовой негашеной извести с высушенным
гранулированным доменным шлаком, или путем тщательного
смешивания молотой негашеной извести с высушенным тонкоиз-
мельченным гранулированным доменным шлаком. Для регули-
рования свойств известково-шлакового вяжущего материала до-
пускается введение в него в необходимом количестве дв\ водно-
го, полуводного или безводного гипса».
Таким образом, закреплен приоритет нашей страны на новую
технологию производства и применения известково-шлаковых це-
ментов, в которых гашеная известь заменена негашеной.
Казалось бы, что применение извести в гашеном или нега-
шеном виде не влияет на формирование свойств цемента, ибо
гроцесс твердения происходит в результате взаимодействия ак-
тивного глинозема и кремнезема шлака с гидратом окиси каль-
ция (и водой), т. е. в конечном счете с гашеной известью. При
«щелочном возбуждении» прзис.ходит кристаллическое срастание
образующегося гидроаиомината кальция и уплотнение коллоид-
-ых масс гидросиликата кальция. В таком цементе возможно
-акже и «схльфатное возбуждение» за счет образования из ак-
-;:в;:ого глинозема, добавки гипса и воды гидросульфоалюмина-
та кальция, кристаллизация которого обусловливает дополни-
тельную прочность цемента. Однако замена в шлаковом цементе
звест '-пхшонки известыо-кнлелкои позволяет использовать эф-
рек* ее гидратационного твердения, а следовательно, изменяет
свойства це.мента и, кроме гто, при этом упрощается техноло-
гия производства. В результате такой замены прежде всего со-
рашаются сроки схватывает цемента
С. Науменко [117] п ;ал, что грн неизменных с'ставе
шлака и тонкости помола цемента начало схватывания, равное
для демента на извести-пуш -::е 7 час. 35 мин., при замене из-
ести-П’. шочки эквивалентна го содержанию активной окиси
альцгя известыо-кипелкой сократитесь до 35 мин., а конец
гаатьюания—соответствен!1 с 10 час. 20 мин. до 55 ?гинут.
Пля другой партии цемента замена извести-пушонки известью-
•п(’коп повлекла за собой сокращение сроков дтя начала
гг.м’ванчя с 4 час. 55 мш де 15 мин., а для конца с.хвдтыва-
1Я с 10 час. 10 мин. до 25 тут.
На основании этих дан А С. Науменко делает выв д о
чг известково-шлаког цемент от замены в нем щзести-
’< нкя нзвестью-кипелкой доновится «быстряком», на кото-
• ты е нельзя работать.
П. П. Будников и II. Л. ' чко-Яворскин [21] указав? что
-.’И', а не подтвердила с' зедливостп такого вывода. р т-
ерс кп схватывания цем имеют место преимушес-- .но
_ри разтельном помоле ком :ентсв и последующем их см :ае-
нии. На заводах же практикуют совместный помол, при котором
часть влаги шлака, остающейся после сушки, за время мага-
зинирования цемента идет на частичную гидратацлю извести. В
результате, «быстряка» на заводах, как правило, не образуется.
Об этом свидетельствуют, например, результаты испытаний за-
водского цемента (цемент 1—5), а также опытного цемента (це-
мент 6—7) одного из восточных заводов (табл. 50).
Таблица 50
Физико-механические свойства известково-шлаковых цементов
из кислого шлака
Номера цемента | Тонкость помола в % Нормальная густота в % Сроки схватывания в час.—мин. Пред-л прочности, в кГ см3, нормального раствора жесткой конси- стенции при
теста раствора начало конец растяжении через сжатии через
7 суток 28 суток 7 суток 28 суток
1 6,5 27,50 7,87 2-35 11-50 10,3 16,3 98 140
2 14,2 24,56 6,32 3-50 4-40 12,5 21.8 133 197
3 9,0 31,25 8,01 7—20 24—40 7,8 19,9 74 175
4 5,0 29,50 — 6—30 16-00 18,2 25,1 74 207
5 10,0 29,75 — 1—30 7-40 13,2 23.1 76 200
6 1,8 И, 00 7,43 3-25 8-00 22,0 33.6 Ш "
7 2,3 27,60 7,08 5—10 12-25 21,2 30,5 168 295
Цементы № 1—3, содержащие 15—22 % извести-кипелки, при
испытании обнаружили нормальные сроки схватывания.
На сроки схватывания шлаковых цементов большое влияние
оказывает количество извести-кипелки, которое в свою очередь
зависит от природы шлака. Кислые глиноземистые шлаки метал-
лургического Востока требуют больших дозировок извести (по-
рядка 20%), нежели основные глиноземистые шлаки металлур-
гического Центра (порядка 10%). Влияние содержания извести-
кипелки на свойства цемента с 5% гипса, размолотого до 4,2—
5% остатка на сите № 0085, при использовании ж така заводов
Центра, показано в табл. 51.
Из данных таблицы видно, что цементы на -'звестп-кипелке
характеризуются нормальными сроками схватывания. Хотя шла-
ки заводов Востока являются кислыми и требуют больших дози-
ровок извести-кипелки, однако и в этом случае испытания за-
водских партий цемента показали полную возможность их ис-
пользования.
Короткие сроки схватывания цемента, содержащего повышен-
ные дозировки извести-кипелки (18—20° ), обусловлены специ-
фикой лабораторных испытаний, когда изучаются тесто или рас-
146
Влияние содержания извести-кипелки на физико-механические свойства
известково-шлакового цемента из основного шлака заводов Центра
Содержание нзвести-кипе.т- ки в % Нормальная густота теста в % Сроки схватывания в час. — мин. Предел прочности, в кГ/см2, нормального раствора жесткой конси- стенции при
начало конец растяжении через сжатии через
7 С) ТОК 28 суток 7 суток 28 суток
3 26,75 4-25 9—00 16,4 17.8 168 221
5 28,25 1—55 12—00 11,3 17,7 130 193
7 28,00 4-30 11—25 13,7 20,9 128 194
9 28,00 4-20 11—15 13,1 17.1 136 203
‘ 11 28,00 4-15 11—40 19,3 24,1 144 215
13 29,50 2-45 11—00 14,5 19,5 138 198
15 29,50 3-00 14—05 11.4 16,5 96 169
твор нормальной густоты. Для теста нормальной густоты харак-
терны низкие водоцементные отношения, порядка 25—30% воды
к весу цемента. Такие водоцементные отношения не применяют-
ся з условиях производства. В растворах и бетонах используется
цемент с большими водоцементными отношениями. Это обстоя-
тельство резко сказывается на сроках схватывания, удлиняя их.
Не случайно, на одном из заводов Востока, выпускающих из-
вестково-шлаковый цемент на основе извести-кипелки, в мест-
ных технических условиях особо оговорено, что цемент, который
пр.'. стандартных испытаниях обнаружил короткие сроки схваты-
вания, не может быть забракован, если он при испытании полу-
торным количеством воды (по отношению к тесту нормальной
густоты) имеет сроки схватывания не менее 30 минут.
Замена в известково-шлаковом цементе извести-пушонки из-
-естью-кипелкой влияет на равномерность изменения его объема.
Цементы как с известью-кипелкой. так и с известыо-пушонкой
в ( сковном выдерживают испытания на равномерность измене-
ния объема. Следует отметить, что в отдельных случаях замена
ззести-пушонки известыо-кипелкон вызывает непостоянство
t 'ъема цемента. Однако при оценке такого цемента важно учг-
ь те же самые различия в хсловиях испытании цемента в
ла' ~атории и применения его на практике. ГОСТ 2544—44
на иззестково-шлаковый цемент предусмотрено, что количества
1 дпы. идущее на изготовление лепешек из цементного теста и
'р . нов из раствора жесткой консистенции, должно быть равно
ор .'с тьной густоте теста. Конечно, если в цементе много нзве-
сти-кипелки, но мало воды, то такое количество воды может
оказаться недостаточным, чтобы обеспечить равномерное изме-
нение объема цемента. Л1ежду тем испытания, проведенные Юж-
гипроцементом, показали, что известково-шлаковый цемент на
извести-кипелке целесообразнее испытывать при водоцементном
отношении 0,45 и более в нормальном растворе пластичной кон-
систенции, а не в растворе жесткой консистенции при водоце-
ментных отношениях 0,25—0,39. При таких повышенных водо-
цементных отношениях достигается равномерность изменения
объема извести при гидратации внутри цемента.
На равномерность изменения объема шлакового цемента,
равно как и на другие его свойства, большое влияние оказывает
тонкость помола.
М. В. Медведев показал [21], что активность цемента из шла-
ка Южного района повышается вдвое (со 100 до 200 кГ/см2),
если тонкость помола увеличить с 30 до 11 % остатка на сите
№ 0085. При более тонком помоле другой партии цемента из
75%' шлака заводов Центра, 20% первосортной извести-кипелки
и 5% гипса свойства цемента меняются следующим образом
(табл. 52).
Таблица 52
Влияние тонкости помола на физико-мехаиическне свойства известково-
шлакового цемента на основе извести-кипелки и основного
шлака заводов Центра
Тонкость помола, остаток на сите № 0085 в % Сроки схватывания в час.—мин. Предел прочности нормального рас- твора жесткой консистенции через 28 суток при
начало :-::нец растяжении с;- дтии
к Г/ с л<> % кГ/ем1 0/ /0
10 2-40 -00 21,1 100 150 100
6,4 4-00 — 35 24,2 115 166 111
0,7 1—00 -04 36.5 173 45-4 300
Данные других заводских испытаний известково-пдтаковых
цементов Центра показы;. :эт, что при повышении тонк:?_и помо-
ла повышаются марки цементов: при остатке на сите 0085,
равном 23%, получаете- цемент .марки «100», при 16 —«150»,
при 9%—«200» и при 2 —«250».
ГОСТ 2544—44 подттзделяет известково-шлаковые цементы
на три марки: «50», «1С и «150». МежД}' тем местны и техни-
ческими условиями на .цзестково-шлаковый цемент ц_- шлаков
Востока не предусмотри тыпуск цемента марки «50 > зведены
новые марки цемента < 2 и «250» и даже марка ?>, при-
чем на заводах достигнута значительно большая тонк сть помо-
ла, чем предусмотрено стандартом.
Отсюда видно, что принятые ГОСТ нормы тонкости помола,
а стало быть и прочности шлакового цемента, в значительной
мере уже отстали от жизни. В Технических условиях на извест-
ковошлаковый вяжущий материал на основе негашеной изве-
сти предусмотрены также три марки цемента: «50», «75» и
«100». Однако, как уже указывалось, испытывать его следует в
растворах пластической, а не жесткой консистенции, при кото-
рой предел прочности образцов при сжатии, примерно,- в два ра-
за превышает предел прочности образцов на сжатие из раствора
пластичной консистенции.
Цементы на извести-кипелке, испытанные в растворах жест-
кой консистенции, в ряде случаев имеют более низкие показате-
ли прочности,, чем цементы на нзвести-пушонке, испытанные в
растворах пластической консистенции. Так, например,
А. С. Науменко показал, что прочность известково-шлакового
цемента от замены в нем извести-пушонки эквивалентным коли-
чеством известн-кипелки снижалась от 180 до ПО кГ/см*. Одна-
ко из его же опытов следует, что с увеличением водовяжушего
фактора разница в прочности бетонов из цементов на извести-
пушонке и извести-кипелке исчезает, т. е. бетон из цемента на
извести-пушонке уже не имеет преимуществ перед бетоном из
цемента на извести-кипелке. Эти факты полностью подтверж-
дают наше представление о характере объемных изменений при
гидратации негашеной извести. Они показывают, что цемент на
извести-кипелке при стандартном испытании в растворах жест-
кой консистенции при малом водоцементном отношении был по-
ставлен в неравные условия с цементами на извести-пушонке
вследствие возникновения в нем внутренних напряжений от га-
шения извести. Поэтому прочности цементов на той или другой
извести в условиях малых водоцементных факторов могут быть
и различными. Переход на определение марки известково-шла-
кового цемента на основе негашеной извести по результатам ис-
пытаний раствора пластической консистенции позволяет более
верно устанавливать качество новогэ цемента.
П. П. Будников и И. Л. Значко-Яворский [21] обращают вни-
мание на то, что известково-шлаковый цемент выгодно отличает-
ся от других вяжущих рядом своих свойств. Его прочность на
растяжение более высокая, чем у других цементов. Вследствие
пониженного содержания в этом цементе окиси кальция (40—
50 % против 48—55% в шлакопортландцементе и 60—66% в
портландцементе), он более стоек по отношению к воздействию
мягких, пресных, морских и минерализованных вод. Особенно
стоек этот цемент по отношению к действию сульфатов магния
и кальция.
Следует учитывать, что свойства цемента существенно зави-
сят от качества извести, особенно мдгнезиальной. Скорости гид-
ратации окиси кальция и магнезии в этих известях существенно
149
различны. Запоздалая гидратация магнезии может быть источ-
ником неравномерного изменения объема цемента. Поэтому во-
прос о применении цемента на основе негашеной молотой изве-
сти, содержащей значительное количество магнезии, должен
быть предметом дополнительных исследований.
2. Производство известково-шлакового цемента на основе
извести-кипел ки
Основными операциями при производстве известково-шлако-
вого цемента на извести-кипелке являются: подготовка сырья
(сушка шлака, дробление извести), дозирование, совместный по-
мол, складирование готовой продукции и ее отгрузка. На ка-
чество цемента оказывают решающее влияние свойства важней-
шего компонента—шлаков, которые в различных металлургиче-
ских районах страны существенно различаются.
Л. Г. Лагунов приводит интересные данные о химическом
составе доменных гранулированных шлаков (табл. 53).
Различны и свойства шлаков одного и того же района и да-
же одного и того же металлургического завода. Так, например,
в технических условиях на шлаки для известково-шлакового це-
мента на одном из заводов треста «Магнитострой» предъявляются
к шлаку следующие требования. Гранулированный шлак литей-
ный и передельный должен иметь модуль основности не ниже
0,65, индекс активности—не больше 2,5, содержание закиси мар-
ганца— не выше 3%; шлак должен быть белый, серый, светло-
желтый, светло-зеленый. Использование темных и темнокоричне-
вых шлаков запрещается. Не допускается также смешивание в
одном вагоне гранулированных шлаков различных цветов, равно
как и складирование разных по качеству и цвету шлаков на
складе, завода в одном штабеле. Чтобы избежать колебаний ак-
тивности цемента и облегчить сушку разных шлаков при состав-
лении цементной шихты, запрещается смешивать различные
шлаки.
На этом заводе имеются также технические условия и на чз-
весть-кипелку, предназначенную для производства известково-
шлакового цемента. Содержание в извести-кипелке окиси каль-
ция и окиси магния должно быть не менее 75%, считая на сухое
гешество, содержание недожога не свыше 10%, скорость гаше-
ния должна быть не более 30 мин., температура гашения—не
ниже 50°. Комовая известь должна иметь определенную круп-
ность и не содержать угля и других посторонних примесей.
Обожженная комовая известь до помола со шлаком должна
храниться не более 7 дней, а весной и в дождливую погсду—не
более 5 дней, причем она должна быть полностью защищена от
150
увлажнения сверху (крышей) и снизу (полом). Гипс должен
быть стандартным и чистым и раздроблен до крупности кусков
не более 25 мм при влажности не свыше 7%'.
На всех этапах производства известково-шлакового цемента
устанавливается систематический контроль за его изготовлением.
Шлак высушивается в барабанах до влажности не более 1%.
Как при подаче в барабан, так и при выходе из него контроли-
руется влажность шлака, температура отходящих из сушильного
барабана газов, температура выходящего из барабана шлака
и объемный вес шлака. Помол цемента производится до тонко-
сти, значительно превышающей требуемую стандартом и новыми
техническими условиями. Остаток на сите № 021 составляет не
более 1% и на сите № 0085—не более 8%'. В то же время по
ГОСТ 2544—44 этот остаток должен составлять соответственно
5% и 25%, а по новым техническим условиям остаток на сите
№ 0085 составляет не более 15 %1 Помол осуществляется в четы-
рехкамерной трубной мельнице.
Загрузка мелющих тел до нормы производится регулярно
через пять дней, а первая камера загружается ежедневно. Циль-
пебс для загрузки третьей и четвертой камер рубится из твердой
стали (Ст. 5—Ст. 7).
Осуществляется постоянный контроль за загрузкой мельниц
мелющими телами надлежащего типа и размера в соответствии
со специальной инструкцией. Чтобы различные партии цемента
из шлаков различного цвета и сортов не смешивались, запре-
щается их складировать в силосы, не очищенные от остатков це-
ментов. В один силос загружается цемент, полученный из шихты
одного и того же состава. Если сырья определенного качества не
хватает, то подача цемента в данный силос прекращается. За
каждые 6 час. работы мельницы испытывается средняя проба
цемента: на нормальную густоту цементного теста, на срок схва-
тывания. на равномерность изменения объема. Марка цемента
из каждого силоса устанавливается по среднему результату се-
мисуточных испытаний образцов всех шестичасовых проб цемен-
та.
Благодаря перечисленным мероприятиям завод выпускает
устойчивые сорта цемента. Местные технические условия преду-
сматривают выпуск цемента следующих марок: «100», «125»,
«150», «175», «200», «225», «250», причем наибольшее количество
цемента выпускается марок «150» и «175».
Схема производства этого цемента представлена на рис. 21 и
22. а на стр. 153 дана характеристика технологического обору-
дования.
На 1 т известково-шлакового цемента завод потребляет
1,243 т исходного сырья, 0,097 т те.хнс логического угля, 63,7 квг-1
электроэнергии.
Основное оборудование завода известково-шлакового цемента
производительностью 75 тыс. т цемента в год
Наименование оборудования и его основные характери- стики Назначение оборудо- вания Количество единиц
I. Сушильное отделение
1. Скиповый подъемник: высота 20 м; Транспортированне шла- ка в бункер сушиль-
объем ковша 0,75 л3 ного барабана 2
2. Лебедка подъемника типа ПЛ-15: грузоподъемность' 1.25 т; скорость подъема 36 м/сек То же 1
3. Ленточный питатель: Подача шлака из бункера
ширина ленты 500 .о; производительность 28 м3/час в сушильный барабан 1
4. Сушильный барабан: длина барабана 14 000 -и.и; диаметр 2 800 л.«; объем сушильного пространства 86,5 ж’ Сушка шлака 1
5. Элеватор ковшовый: высота 18 000 jhj»; ширина ковша 300 м.м Подача шлака из бараба- на в бункер, находящий-
ся перед мельницей 1
6. Эксгаустер среднего давления с вентилятором среднего давления, производительностью 32 800 м^/час Отсос газов из сушиль- ного барабана. Обес- пыливание ДЫМОВЫХ
и два циклона типа Д 9 II. Помольное отделение газов 1
1. Дробилка щековая типа Ш-5: Дробление комовой из-
размер зева 400 Х2о.’ .«л; производительность при вели- чине щели 35 мм 10 т/час вести и гипса 1
2. Элеватор ковшовый Подача дробленого ма- териала в бункер 1
3. Тарельчатый питатель: диаметр диска 1300 л.и; производительность 5 м^/час Дозировка шлака I
4. Тарельчатые питател : Дозировка негашеной
диаметр диска 600 мч: производительность 4 .м3 час извести и гипса 2
5. Шаровая мельница: Размол шлака, извести
длина барабана 13 С" л.ч; диаметр барабана 2 _ .ы.«; объем мельницы 49.4 производительность п час и гипса 1
Наименование оборудования и его основные характери- стики Назначение оборудо- вания Количество единиц
6- Ленточный транспортер закрытого типа Подача готовой продук- ции к элеватору, чи- тающему загрузочный шнек силосов 1
7. Ковшовый элеватор: высота подъема ковша 20 м Подача готовой продук- ции к загрузочному шнеку 1
8. Фильтр рукавный типа „БЕТ": число рукавов 75; Обеспыливание мельницы и транспортных ус-
пропускная способность До 10 000 .и3, час тройств 1
9. Вентилятор среднего давления № 5: Отсос запыленного воз-
производительность 9 800 м^/час III. Склад цемента духа из системы 1
1. Загрузочный шнек: Загрузка цементных си-
диаметр винта 300 -м.и; длина винта 17 500 мм ЛОТОВ 1
2. Разгрузочный шнек: диаметр винта 200 мм; Разгрузка силосов и пог- рузка в вагоны, авто-
длина винта 1. 500 мм мобили и т. п. 1
3. Транспортер .Ленинец": длина 10 м; Погрузка в железнодо- рожные вагоны нава-
производительность 70 т/час лом 1
Простота производства, небольшие капитальные затраты на
строительство и более низкие эксплуатационные расходы обу-
словливают дешевизну известково-шлакового цемента. В резуль-
Рис 21. Схема технологического процесса производства известково-шлако-
вого цемента.
тате стоимость его па 39—35 % дешевле
ландцемента аналогичных марок.
мости шлакопорг-
.Мощности заводов по изготовлению известково-шлакового це-
мента различны. Они составляют 75 тыс., 40 тыс. и даже
18—13 тыс. т продукции в год, причем почти все типовые помоль-
но-смесительные установки по изготовлению известково-шлако-
вого цемента смонтированы при цехах шлакоблоков. Мощность
этих установок достаточна лишь для удовлетворения цементом
потребностей шлакоблочного производства. В этих условиях
строители лишены возможности получать местное вяжушее на
другие цели, в частности для изготовления бетонов и растворов.
В результате, несмотря на наличие в ряде трестов помольно-сме-
сительных установок, строители вынуждены продолжать гасить
известь для получения на ее основе растворов.
Поэтому вопрос о мощностях установок для производства из-
вестково-шлакового цемента при шлакоблочных заводах имеет
большое значение. Мощность таких установок должна быть до-
статочной для обеспечения не только потребностей шлакоблоч-
ного производства, но и для других нужд строителей.
Большое значение для организации производства известково-
шлаковых цементов имеет тип применяемых мельниц. Наряду с
мощными четырехкамерными трубными мельницами, обеспечи-
вающими очень высокую тонкость помола и, следовательно, вы-
сокое качество цемента, на ряде заводов установлены двухкамер-
ные мельницы или однокамерные мельницы с сепараторами. По-
лучаемая в них тонкость помола недостаточна для изготовления
качественного цемента. Как велико влияние тонкости помола
цемента на его качество, показывает пример работы одного из
заводов на Урале. На этом заводе были установлены две одно-
камерные шаровые мельницы с сепараторами. В этих условиях
активность выпускаемого цемента и пластичность растворсв на
его основе были очень низки.
И. В. Смирнов [143] предложил переключить однокамерные
мельницы, работающие параллельно двумя потоками, на после-
довательную работу одним потоком с передачей шихты из одной
мельницы при помощи шнеков в другую и вести помол так, как
в мощной двухкамерной мельнице, загружая вторую мельницу
цильпебсом. При реализации этого предложения марка цемента
повысилась в два раза; повысилась также пластичность растзоров.
Разные заводы по-разному снабжаются известью-кипелкой. Так,
на ряде заводов известь-кипелка доставляется к помольно-смеси-
тельной установке по железной дороге. В пути, а также при дли-
тельном хранении часто псд открытым небом она успевает ча-
стично загаситься прежде, чем будет использована. Естественно,
что качество цемента в этих условиях существенно понижается.
Хотя большинство заводов страны перешло на изготовление
известково-шлакового цемента на основе негашеной извести,
имеются еще предприятия, работающие по старой технологии.
В этом свете характерны результаты работы одного из заводов
'Ч1ЯН1ПИИ ИП11.'!|‘ПА)(||?1 ~l l !1?М)/Э93Г- /7 !КЧ1?1ЛЛ oniH'KI’I.II MllllW.ru/oiI HI ЮН
4ЩЭ—tiiRyedcy iirupiiriiiiiAj—// tKiwymli:*) ojuii'iirniiiAj i’miioi р/ лкнгмип <; cbiaXi.’inn • 'е'Ч'ии gio.i.hiiV» (I-irin. f
'.война и идээнеп doiL’iiOLC—9 liniiriKjodV Ku’iiioidMi—о ’irii HiiHirow—/ ttf.McIoiPiiL’cIi MFiitfiOf nair <’ .нчпнн H.H ,7 i i.
-iiawsTi doiPiidirc—/ лпэлнгп ногоипмон очонло im bjiioloii oj(Hiomi.’Ihji-cmkimixmi» и i’n iМинине < п ы n i.uu.i.’» i!uo\ ) 6(, 3iu|
известково-шлакового цемента на Урале. Предварительное гаше-
ние комовой извести-кипелки в пушонку привело к тому, что
основная часть площадки завода оказалась заваленной отходами
непогасившейся извести. Гидраторы, гасильные силосы, устройст-
ва для отсева непогасившейся массы, необходимые для предва-
рительного гашения извести, удорожали производство. Помимо
этого, резко снизилась производительность трехкамерной мель-
ницы. Известно, что известь-пушонка благодаря высокой дис-
персности используется вместе с маслом в качестве смазки. По-
пав в мельницу, она и здесь выполняет роль своеобразной смаз-
ки, препятствующей помолу шлака. Мелющие тела и гранулиро-
ванные штаки, «смазанные» гашеной известью, при вращении
мельницы плохо поднимаются по борту мельницы вверх, скользя
в нижней ее части. Поскольку высушенный гранулированный
шлак без извести-пушонки, как «смазки», размалывается хорошо,
и производительность мельницы при этом резко возрастает, за-
вод перешел на помол только шлака в чистом виде и исполь-
зует его в качестве микронаполнителя для растворов на извест-
ковом тесте. Молотые шлаки, смешанные на стройке с известко-
вым тестом, приготовляемым в гасильных «ямах», лишь незна-
чительно повышали марку раствора до «20 — 30». В то же время
на хорошо и правильно приготовленном известково-шлаковом
цементе на основе извести-кипелки марки «150» удается полу-
чать марки раствора до «80».
Следует подчеркнуть еще одно обстоятельство. В настоящее
время известково-шлаковый цемент представляет собой вяжу-
щее вещество, изготовляемое отдельными строительными органи-
зациями, которые определяют мощности заводов и объем вы-
пускаемой продукции, исходя только из своих потребностей.
Вследствие этого ряд заводов известково-шлакового цемента
имеет пониженные мощности.
Простота и дешевизна производства этого цемента, а также
ценные его качества ставят в порядок дня вопрос об укрупнении
заводов. Это благотворно повлияет на дальнейшее улучшение
техно-экономических показателей производства известково-шлако-
вого цемента и, в конечном счете, на снижение стоимости строи-
тельства.
3. Применение известково-шлаковых цементов
на основе извести-кипелки
Ряд новых заводов шлакоблоков в нашей стране работает
по новой передовой технологии, принципиально отличной, на-
пример, от американской. В США производство шлакоблоков
основано на применении исключительно клинкерных цементов.
Между тем эти цементы дефицитны, велики и расходы на их
транспортировку. На ряде наших заводов при производстве шла-
158
коблоков применяются местные известково-шлаковые цементы,
а в качестве заполнителя используются гранулированные шлдки.
В качестве примера рассмотрим схему производства шлако-
блоков на одном из заводов Юга.
Комовая известь-кипелка, поступившая с известковых заво-
дов и частично погасившаяся в пути и при хранении, подвер-
гается дроблению, а гранулированный шлак, поступающий с
грануляционной установки, сушится. Затем они подвергаются
совместному помолу при добавке 2—3% гипсового камня. После
помола цемент подается в силосы, а затем — в цех шлакоблоков
и в бункеры для известково-шлакового цемента, из которых че-
рез специальные дозаторы этот цемент и гранулированный шлак
поступают в две растворомешалки. Отсюда раствор подается на
два формовочных вибропрессовальных станка-автомата произ-
водительностью по 4 800 блоков в смену, что при двухсменной
работе составляет 175 тыс. шт. условного кирпича в сутки.
Завод располагает алюминиевыми и чугунными поддонами и ме-
таллическими этажерками для укладки блоков и их транспорти-
ровки в камеры пропаривания и на склад. Отправка сформован-
ных блоков на этажерках от формовочного станка к пропароч-
ным камерам осуществляется при помощи под,ъемной тележки
на резиновом ходу. Готовую продукцию разгружают при помо-
щи автопогрузчиков грузоподъемностью в 3 т. Пар в камеры
пропаривания подается из котельной. Готовая продукция хра-
нится в открытых штабелях.
Завод оснащен новейшим оборудованием, в том числе дву-
мя высокопроизводительными станками-автоматами.
Для производства блоков он использует не только известково-
шлаковый цемент на основе негашеной или частично погасив-
шейся при хранении извести, но иногда и добавку клинкерного
цемента в количестве, не превышающем 50—70 кг на 1 м3 шла-
кобетона. Таким образом, здесь применяют иногда трехкомпо-
нентную шихту: известь-кипелку, перемолотую с гранулирован-
ным шлаком, и клинкерный цемент. На этом заводе практикует-
ся также добавка в шихту до 5% глины, улучшающей пластиче-
ские свойства шлакобетона.
Процесс твердения шлакоблоков на известково-шлаковом вя-
жущем выгодно отличается от процесса твердения клинкерного
цемента в условиях пропарки шлакоблоков.
Если образцы на местном известково-шлаковом вяжущем
подвергать термической обработке — пропарке, то будет иметь
место не только усиление скорости твердения (как в клинкерных
Цементах), но и повышение абсолютных прочностей материала в
более поздние сроки.
Следовательно, тепловлажная •- '>работка шлакобетонов
дает возможность получить изделия достаточно высокой марки с
прочностью, возрастающей во времени все больше и больше.
Морозостойкость и погодостойкость таких блоков оказываются
достаточно высокими.
Повышению воздухостойкости и морозостойкости шлакобло-
ков на бесклинкерных цементах способствует также и вибро-
прессование. При вибропрессовании значительно повышается
плотность бетонной смеси. Известно, что если заполнителем для
блоков служит гранулированный доменный шлак, представляю-
щий собой малопрочйый материал и потому не способный созда-
вать несущий каркас в блоке, то в этих условиях несущим кар-
касом должен служить цементный камень, вследствие чего рас-
ход цемента возрастает. Использование местных, наиболее де-
шевых цементов позволяет экономить клинкерный цемент и в
этих случаях.
Наконец, в настоящее время начинает все шире применяться
кладка стен из шлакоблоков, с наружной облицовкой в полкир-
пича. В этом случае красный кирпич служит морозо- и погодо-
стойким материалом (расход его в 3—4 раза уменьшается), а
шлакоблоки являются основным несущим материалом.
Все это делает производство шлакоблоков на местных бес-
клинкерных цементах, изготовляемых с применением негашеной
извести, технически целесообразным и экономически выгодным.
Что же нового вносит в технологию производства шлакобло-
ков на известково-шлаковом цементе использование негашеной
извести?
При наличии в цементе извести-кипелки шлакобетонная смесь,
поступающая на вибропрессозальные станки, приобретает фор-
мовочные свойства при меньшем водоцементном отношении.
В этом случае вода, до того как она вступит в химическую
реакцию с известью, придает удобообрабатываемость смеси, под-
лежащей формованию. Уменьшение водоцементного отношения
позволяет получать изделия повышенной прочности.
Известь-кипелка, содержащаяся в шлаковом цементе, интен-
сифицирует процесс пропарки шлакобетонов, так как в результа-
те ее гашения они разогреваются. Происходит своеобразная
«самопропарка» изделий. Этот процесс можно усилить, затворяя
массу, содержащую негашеную известь, на воде, с добавкой со-
ляной кислоты или хлористого кальция. Температура бетона при
взаимодействии негашеной извести с водой и кислотой может
достигать таких же значений, как и в пропарочных камерах.
Если при этом учесть новейшие данные об эффективности сокра-
щенного режима пропаривания (работы ЮЖНИИ), при котором
пар расходуется в основном на разогрев блоков (при непродол-
жительном последующем изотермическом прогреве и длительном
конечном охлаждении в условиях минимальных потерь тепла из-
делиями), то разница межд; искусственным пропарпвап.и ч и
самозапаркои блоков будет еще меньше.
Следует подчеркнуть, что современная технология заводского
производства шлакоблоков включает в себя операции, предъяв-
ляющие жесткие требования к известково-шлаковому цементу
на извести-кипелке в‘отношении равномерности изменения объе-
ма. Это относится к вибропрессованию массы на формовочном
станке, при котором масса приобретает формовочные свойства
при наименьших водоцементных отношениях. С уменьшением же
водоцементного фактора известь в цементе может гаситься с не-
равномерным изменением объема.
Во время пропарки блоков гидратация извести при высоких
температурах будет вызывать значительно большее увеличен те
объема, чем гидратация извести при обычных температурах. От-
сюда вытекает ряд требований к известково-шлаковому цемен-
ту, используемому для производства шлакобетонных камней.
Необходимо, во-первых, обеспечить максимальную тонкость
помола известково-шлакового цемента. Только при максимальной
тонкости помола можно избежать неравномерности изменения
объема цемента в процессе пропарки блоков.
Необходимо, во-вторых, практиковать силосование тонкомо-
лотой продукции до подачи ее в цех шлакоблоков. При силосо-
вании происходит дополнительное измельчение порошка извести
в результате частичного ее гашения за счет влаги, оставшейся в
шлаке после его сушки и помола.
Кроме шлакоблоков на известково-шлаковом цементе изго-
товляются растворы для кладки и штукатурки, а также различ-
ные бетоны. Эти цементы с успехом могут быть применены и в
гидротехнических сооружениях. Практика дает немало примеров
долговечности гидротехнических бетонов на известково-шлаковом
цементе. По исследованиям М. И. Субботина, известково-шлако-
вые цементы особенно хорошо противостоят сульфатной агрессии,
fax, прочность образцов из этого цемента в 10%i-hom растворе
сульфата натрия не снижалась, в то время, как прочность образ-
цов на глиноземистом цементе в аналогичных условиях снизи-
лась на 50%. а у образцов на портландцементе—на 30—69% и
даже на 100 ,.
Поскольку прочность известково-шлакового цемента может
соответствовать маркам «200» и даже «250», области его при-
менения значительно расширяются. Он может быть использован
при получении армированного бетона для ответственных конст-
рукции марок «90», «100» и даже «140». Изделия на таком це-
менте желательно изготовлять с применением вибрирования и
подвергать пропарке.
§ 2. ИЗВЕСТДОВО-ПУЦЦОЛАНОВЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Основным сырьем для известково-пуццолановых цементов
служат гидравлические добавки. Химическим состав некоторых
из них приведен в табл. 54.
11 Зак 681 161
Е Е С 3,7-7,9 2,9-10,: 4,3-13,
,;os о- 1 о-
С
ею
2
см
Химический cocr.tB некоторых гидравлических добавок дли
производства нэвестково-пуццолаиовых цементов
с
О
1
1 л оО О UO О со ID CD I
1 х 1 CD 1 сч 1 ОО гО I'- 1 <D co
1 СО О
о хГ °? ю lD ’Г CO -o
1 сч 1 О
С ъО ос
а. ж
I О •—
•
рна • —
...— я о
г—- —
S •** —
•
—
—
э =
— •
—— я*- C
— о о - Дб G3
— СП —
г*> — С- -''x
Вторым важнейшим компонентом этих цементов служит из-
весть. Старый ОСТ 6363 на этот цемент предусматривал приме-
нение извести только в гашеном виде. Шагом вперед в техниче-
ском законодательстве явился новый ГОСТ 2544—44, по кото-
рому допускается применение в качестве известкового компонен-
та воздушной извести (кипелки) или гидравлической извести,
при условии, что цементы удовлетворяют требованиям стандарта.
Это было обусловлено положительными результатами использо-
вания извести-кипелки в известково-шлаковых цементах и в дру-
гих материалах, а также данными исследований. С целью выяв-
ления того нового, что вносит в свойства этих цементов замена
гидратной извести окисью кальция, нами1, были проведены срав-
нительные исследования известково-пуццолановых цементов на
различных гидравлических добавках с заменой в них извести-
пушонки известью-кипелкой.
Исходными материалами для изготовления цемента служили
три гидравлические добавки различного происхождения (кара-
дагский трас, брянский трепел и горелая порода Донбасса), из-
весть, полученная обжигом известняка-ракушечника, и двувод-
ный гипс. Химический состав этих материалов приведен в
табл. 55.
Вяжущие вещества готовились путем раздельного помола
компонентов и последующего их смешения перед изготовлением
образцов. Цементы изготовлялись на основе извести-кипелки и
нзвести-пушонки (полученной гашением той же извести-кипелки)
с добавкой и без добавки сырого гипса.
Испытывались образцы цементов размером 2X2X2 см,
приготовленные из теста одинаковой нормальной густоты, а сле-
довательно, при различных водовяжущих отношениях. Прочность
цементов определялась ускоренным испытанием путем выдержи-
вания образцов в кипящей воде, а также при воздушном и вод-
ном хранении последних.
Результаты испытаний на прочность цементов на основе тра-
са, трепела и горелой породы приведены в табл. 56.
Анализируя данные этих таблиц, можно сделать следующие
выводы:
1. Введение извести-кипелки взамен извести-пушонки повы-
шает прочность известково-пуццолановых цементов в два раза
и более. Цементы на извести-пушонке имеют более высокие зна-
чения нормальной густоты теста, чем цементы на извести-
кипелке.
2. Введение до 5% добавок сырого гипса вызывает значи-
зельно более интенсивное твердение известково-пуццолановых
цементов и повышает их прочность в 1,5—2 раза.
1 Экспериментальная часть работы выпсшена асснсте тм Г. В. Бесту-
жевой и ст. лаборант я М. Д. Чалой.
7 <i б л » ц г :>о
Химический состав материалов для получения
изпестково- пуццолаповых цементов
Наименование | материалов СаО MgO SiO2 А12O3 | Fe2O3 SO3 11. п. и. Нераствори- мый остаток
Негашеная из- весть 1 71,3 0,43 1,02 0,71 0,39 0,08 20,2 5,S
Двуводпый гипс1 . 30,7 Следы 4,6 0,5 Следы 44,08 —
Карадагский трас . 4, К 0,5 71,04 13,1 1 .4 — 8,2 —
Брянский трепел . 8.G 0,65 69,4 7,3 2,3 0,24 10,8 —
Горелая порода Донбасса . . . 0,8 0,83 64,72 21,32 6,98 1 1 0,20 4Г6 — •
1 Содержание гидратной годы составляет 20%.
Нлняпг it а и.-вести па прочность > зггс гково-пупцелаповых цементов при разных режимах Т а б л и и а 56 твердения
Известь Добавка Пред л прочности при сжатии в кГ/см*
Нормаль- -
1 при воздушно-
кипелка пушонка трас трепел горелая гипс пая густота п % при про- парке через 4 часа сухом хранении через । при водном хране- нии через
порода |
— . -V . ~ 1 28 суток । 90 суток 28 суток । 90 су ток
II II'. >• г I к о h о г р II 1 О II 1.1 й Ц м <• II 1 —
20 уи — — 30 42,8 165 56,3 1 199,8 111,6 176.1'
20 80 64,1 27.7 19,9 43,9 44,,
20 80 70 5 39,5 329 145,8 78,7 211,9 202,7
30 — 5 43,3 105,8 51,1 36,6 104,0 145,7
30 70 — 40 151,3 110,4 115,9 129,3 139,3
30 30 70 70 — — 5 48,4 39,75 75,8 349,5 42,9 105,7 4ч,1 91,65 43,5 175,1 141,6 190,75
5 51,6 239,3 37,6 35,5 72,2 127,7
30 Из вестков о-г л и н и т н ы й цемент (на горелой породе)
30 — — 70 — 41,5 98,1 42.8 36,5 41,1 50,1
30 39 — — 70 70 5 61,8 43,0 17,5 81,8 14,7 65,1 9,1 74,0 29,9 74,6 24^9 127,9
70 5 64,6 26,3 50,0 28,1 32,4 42Л
20 20 30 чо И т в е с т ко пот р еп с л 11 и ы й цемент
20 20 30 — 80 80 80 80 70 70 — 5 06,5 69,1 65,0 67,6 59,5 68,8 53,9 10,0 •15,2 9,2 62,3 29,6 1G.4 7,1 16,6 14,7 20,9 18,2 1 I 1 1 1 1 62,2 21 ,2 34,9 17,6 32,9 43,5 —
30 1 । /0 79 — 5 60,5 72,1 33,6 12,6 36,4 1 1,8 — 62,5 47,0
3. Максимальной прочностью обладает известково-трасовый
цемент, особенно в пробах ускоренного испытания при кипяче-
нии. Цемент этот при оптимальном составе уже через 4 часа ки
пячения набирал прочность в малых образцах до 350 кГ!см~.
П. П. Мирошниковым [108] при участии Ю. А. Барщевского
и М. М. Бобровой проведены детальные исследования известко-
во-глинитного цемента на основе извести-кипелки и шахтных го-
релых пород Донбасса и Кузбасса. Исходными материалами
для получения цемента служили:
1) Горелые породы Донбасса и Кузбасса, которые представ-
ляют собой глинистые сланцы, обожженные при невысоких тем-
пературах. Они могут быть отнесены к каменным материалам с
фракциями более 5 мм.
Породы Донбасса, содержащие глинозема 22 — 25% и крем-
незема 50 — 55%, более активны. Удельный вес разных пород
колебался в пределах 2,3 — 2,5. Объемный вес — в пределах
1000— 1200 кг/м3- Для пород обоих бассейнов характерно зна-
чительное содержание окиси железа. Водопоглощение этого ма-
териала! колеблется в основном в пределах 4 — 6%.
2) Известь-кипелка, содержащая СаО — MgO— 89%. Выход
теста из 1 кг извести-кипелки составлял 2.9 л. Скорость гаше-
ния 11 мин. при максимальной температуре в 78°. Тонкость ее
помола характеризовалась остатками на сите № 021—3,29%: и
на сите № 0085 — 15%.
. 3) Сырой гипс Артемовского месторождения, содержащий
Н2О —20,95%; SiO2 —0,45%; R2Os-0,15%; СаО-31,72%;
MgO - 1,86% ; SO3 - 45,42%.
Вяжущие получали тремя способами: 1) совместным помолом
без добавки воды; 2) совместным помолом с добавкой от 1 до
10% воды: 3) раздельным помолом до прохождения через сито
№ 0085 и последующим смешением.
Было принято следующее соотношение компонентов: при сов-
местном помоле без воды 10, 20, 30%’ извести-кипелки и 90, 80,
70% горелой породы; при добавке 5% воды — 10, 20, 30, 40%
извести-кипелки и 90, 80, 70, 60% горелсй породы. Кроме того,
при помоле смеси из 70% породы и 30% извести вводилось 1, 2,
3, 4, 5 и 10% воды к весу извести.
Изучалось влияние на свойства вяжущего из горелой породы
и извести-кипелки 3% добавки гипса. Для сравнения готовилось
такое же вяжущее на извести, предварительно погашенной в пу-
шонку. Одна партию цемента получали методом мокрого помола.
У вяжущих всех партий определялись: 1) нормальная густота
теста, 2) скорость схватывания, 3) равномерность изменения
объема, 4) прочность при обычном испытании, 5) прочность при
ускоренном испытании.
Сравнительные измерения нормальной густоты теста из го-
релой породы на извести-пушонке и извести-кипелке показали,
что при использовании извести-пушонки требуется больше воды.
С увеличением добавки извести-пушонки содержание воды уве-
личивается.
Опыты подавали также, что вяжущие, получаемые из горе-
лой породы и извести-кипелки при раздельном помоле и после-
дующем смешивании, имели очень короткие сроки схватывания,
которые особенно характерны для высокоактивной меловой из-
вести.
Сроками схватывания вяжущего из горелой породы и извести-
кипелки можно управлять (табл. 57).
Таблица 57
Влияние совместного помола вяжущего и добавок воды при помоле на
сроки схватывания.
(Топкость помола характер: зуетсч прохождением через сито №0085 70% пробы)
Состав вяжущего в % Количество воды, добавляемой при помоле, в % Скорость схваты- вания в час.—мин. Вид горелой породы
горелая порода гипс дву- водный известь- кипелка начало конец
90 10 1 -10 1—18 Отватьчые
80 — 20 —. 0-40 0-50 •
70 — 30 — 0-35 1-05 •
90 3 10 — 2-20 2-50
80 3 20 —- 1—50 2-30 «
70 3 30 — 2-20 8-50
70 3 30 — 2—45 7-40 Естественные
70 — 34 1 0-55 4-00
70 — 30 2 0-55 3 25
70 — 30 3 1—30 4-35
70 — 30 4 1 -55 4-55 •
70 — 30 5 5-55 7—10
70 — 30 К» 7-00 8-25
70 3 Зо 1 4—00 8-00
70 3 За 2 5 —45 8-20
70 3 3.) 3 2-30 4—30 я
70 3 30 4 6 -10 9-20 г
JJ 3 3!1 5 6-00 9—00
70 3 30 10 4-10 8-20
Лтя этого используют тза средеiBa:
1) замену раздельного помола совместным; резкое удлинение
сроков схватывания может быть объяснено в этом случае частич-
ным гашением извести за счет небольшого количества влаги, со-
держащейся в горелой пор е де;
2) введение при совместном помоле горелой породы и изве-
сти-кипелкп небольшого количества воды.
Как видно из таблицы, цементы из горелой породы и извести-
кипелки совместного помела имеют приемлемые сроки Схваты-
вания, даже без добавок при помоле воды. Добавки воды при
помоле вяжущего замедляют сроки схватывания. Однако такое
вяжущее схватывается все же в 3—5 раз быстрее, нежели вяжу-
щее на извести-пушонке.
Равномерность изменения объема опредетялась на лепешках
по методике ГОСТ 310—41. Испытания показали, что равномер-
ность изменения объема зависит прежде всего от того, каким
способом получено вяжущее: при раздельном или совместном
помоле горелой породы с известью-кипелкой.
При раздельном помоле горелой породы и извести-кипелки и
последующем их пеэемешивании получались следующие резуль-
таты:
1) цементы на малоактивной извести характеризовались рав-
номерностью изменения объема; цементы на высокоактивной ме-
ловой извести равномерно изменялись в объеме лишь при малых
содержаниях нзвес’и в породе;
2) добавка гипса резко уменьшала объемные изменения вя-
жущего. Так, вяжущее на высококальциевой извести (89%
СаО + MgO) без гипса характеризуется неравномерностью из-
менения объема уже при 10% извести-кипелки в породе, а при
добавке гипса этого не наблюдается и в цементах с 30% извести-
кипелки в породе.
При совместном помоле партии вяжущих всех составов ха-
рактеризовались разномерным изменением объема.
Для того, чтобы установить, какую прочность могут приобре-
сти изделия из вяжущего при пропаривании, в качестве основ-
ного метода испытания было принято ускоренное испытание про-
париванием кубиксз размером 2\2Х2 см при атмосферном
давлении. Кубики испытывались тотчас же после пропаривания
и через 20 час. влджногс хранения.
Было сначала изучено влияние тонкости помета вяжущего
на его прочность. Результаты опытов приведены в табл. 58.
Таблица 58
Влияние тонкости помола на прочность образцов
при раздельном помоле после 20 час. влажного хранения
Состав вяжут - ’ R О' ь ,О Тонкость помола при прохождении через сито № 0085 в прочности — f сжатии после пэопарнватшя = течение 4 час. В К Г Си2
горелая порода молотая известь к (шелка гипс
70 30 3 90 303,6
70 30 3 80 212,4
70 30 3 60 178,7
70 30 3 50 132,5
70 30 3 30 112,4
Из таблицы видно, что прочность образцов при повышении
тонкости помола вяжущего резко увеличивается.
Приведенные результаты относились к образцам, пропарен-
ным в течение 4 часов. Однако в заводских условиях производ-
ства бетонных изделий длительность их пропарки превышает
4 часа. Поэтому интересно было узнать, как изменяется проч-
ность образцов с изменением продолжительности пропарки. Ре-
зультаты таких испытаний приведены в табл. 59.
Анализируя эту таблицу, можно сделать ряд практически
ЗГ-КНЫХ выводов.
1. Вяжущее на извести-кипелке при совместном помоле его с
г средой породой имеет преимущество перед аналогичным вяжу-
щим на извести-пушонке. Прочность его почти в два раза выше.
2. Способ помола оказывает большое влияние на прочность
вяжущего на основе извести-кипелки. При раздельном помоле с
исследующим смешением молотой породы и извести-кипелки
и пропаривании в течение 18 час. образцы приобретают проч-
н'сть, которая почти в четыре раза больше той, которую полу-
ч' ют при совместном помоле. Причина такого большого расхож-
дения в прочностях образцов при раздельном и совместном по-
• ?те пока еще не установлена. Этот вопрос должен быть пред-
метом дальнейшего исследования.
3. Вяжущее, полученное на основе такого активизатсра, как
известь-кипелка, имеет более высокую прочность, чем такое же
гзжущее на основе активизатора — портландцемента. Оказа-
.ь. что при пропаривании прочность вяжущего, полученного
из горелых пород с портландцементом, количество которого Раз-
H. добавке извести-кипелки (ЗС ), была в два раза ниже, чем
при использовании извести-кипелки.
Чем же все это объясняется?
Известно, что прочность различных минералов клинкерного
цемента в условиях твердения при пропаривании повышается з
различной степени. Вероятно, .релая пороха, как гидравличе-
п.ая добавка, взаимодействующая с известью, и образует как раз
такие минералы, твердение которых идет наиболее быстро в ус-
тчх теп ювлажней среды.
Приведенные выше данные убеждают в том, что не всегда
тж ^сообразно получать бетонные и железобетонные изделия на
ч пых клинкерных цементах. Ели производстве бетонных и же-
бетонных изтелий методом пропаривания технически целее -
1 ' тзно и экономически более выгодно вводить взамен части
к верного цемента известь с гидравлической добавкой. Харак-
. что исследователи, работающие в области термовлаж-
обраэоткп бетонных и > -‘.зобетонных изделий (в о:
ости лауреат Сталинской премии С. А. Миронов), правил—
называют на целесообразность введения в бетоны на кли--
ых цементах извести и гидравлической добавки. Поскольку.
Влияние продолжительности пропаривания на прочность образцов
как это видно из приведенных выше данных, замена гашёной из-
вести известью-кипелкой в несколько раз повышает прочность
образцов. Трехкомпонентное известково-пуццолано-клинкерное
вяжущее следует готовить на базе извести-кипелки, а не извести-
пушонки.
П. И. Мирошников и Ю. А. Барщевский изучали свойства
вяжущего из горелой породы Донбасса и негашеной извести,
полученного методом мокрого помола. Время помола было при-
нято одно и то же для всех партий, причем помол производился
при 40% воды от веса сырья. Известь применялась та же, что
и при сухом помоле.
Активность полученного вяжущего определялась на кубиках
размером 2X2X2 ем в соответствии с инструкцией по уско-
ренному испытанию портландцемента. Пропаривание образцов
продолжалось 24 часа. Готовились две серии образцов из вяжу-
щего, полученного совместным и раздельным помолом.
Результаты испытаний образцов на прочность из вяжущего
совместного помола приведены в табл. 60.
Таблица СО
Влияние добавок кислот и солей, а также времени пропаривания
образцов на прочность вяжущего из горелой породы и негашеной
извести, полученного мокрым помолом
Состав шихты в % Вид и дозировка добавок Время пропарива- ния в час Предел прочности и а сжатие в
горелая порода известь- кипелка гипс дву- водный
70 30 24 272
70 30 —-> 1% HCI 24 292
70 30 — 0.5% HsSO4 24 278
70 30 — 3% СаС12 24 379
70 20 10 — 24 409
70 20 10 1% HCI 24 310
70 20 10 0,5% H2SO4 24 342
70 20 10 3% СаС12 24 256
70 20 10 —- 6 119
70 20 10 — 12 238
70 20 10 — 18 296
70 20 10 — 21 365
По данным этой таблицы можно судить о том, что из про-
дхктз мокрого помола, полученного на основе горелой породы и
извести-кипелки, при твердении в условиях пропаривания можно
получить цемент достаточно высоксп марки.
Замена 10% извести-кипелки таким же количеством гипсово-
го камня еще больше повысила прочность вяжущего. Следова-
тельно, в данном случае лучшим активизатором вяжущего на
•основе горелой породы оказалась смесь извести-кипелки с сырым
гипсом.
Из таблицы видно, что нарастание прочности вяжущего су-
щественно зависит от длительности пропаривания. Характерно,
что при этом наблюдается интенсивное нарастание прочности в
течение всех 24 часов. Можно предполагать, что прочность будет
возрастать и при дальнейшем пропаривании.
Вторую партию вяжущего получали при раздельном помоле
и испытывали на прочность после пропаривания в течение
24 часов. Данные испытаний приведены в табл. 61.
Таблица 51
Влияние ^обазок кислот и селей на прочность вяжущего из горелой
породы и негашеной извести, полученного раздельным помолом
Состав шихты в % Вид и дозировка добавок Предел прочности при сжатии через 24 часа пропарива- ния в кГ/см1
горелая порода известь- кп пел ка ГИПС молотый
70 30 289
70 30 —. 1% НС1 322
70 30 — 0,5% H2SO4 262
70 30 -— 3% СаС12 349
70 20 10 — 322
70 20 10 1% на 340
7.1 20 10 0.5% Нг?О4 342
70 20 ю 3% СаО2 333
Сравнение двух приемов мокрого помола (совместный и ра ;-
Дельный) не даст основания для вывода о предпочтительное^ •
одного приема мокрого помола перед другим. Однако практиче-
ски применение раздельного помола упрощает производство изде-
лий, так как позволяет выдерживать массу до использования
значительное время.
Роль извести-кипелки при мокром ломоте и использовании
продуктов мокрого помола двойная: во-первых, известь необхо-
дима для образования продуктов твердения в виде гидрсситика-
и гидроалю ..инагов ка.гци': во-вторых, известь служит за-
густителем и ускорителем сроков схватывания цементов. Поэтому
далеко не безразлично, применяется ли в данном случае известь-
пушонка или известь-кипелка.
Продукты мокрого помола п ручаются очень жидкими и
схватываются так медленно. что их нельзя применять без уско-
рителя процесса схватывания В этих случаях негашеная известь,
как гидратационно твердеющее вяжущее вещество, выполняет
роль мощного загустите тя и ускорителя процесса схватывания.
Производство местного известково-пуццолаиового цемента -.а
основе негашеной молотой извести организовано в настоящее вре-
мя в ряде районов страны (Караганда, Донбасс, Кавказ).
В Донбассе получили применение крепежные бетониты систе-
мы МакНИИ. Шихта для получения пробужденной на бегунах
массы включает 80—84% горелой породы террикоников, 10—8%
извести-кипелки и 10—8% цемента марки «200»—«300». После
переработки на бегунах и вибропрессования массы в специаль-
ных фасонных формах эти изделия подвергаются пропариванию.
Полученные изделия характеризуются пределом прочности при
сжатии в 150 кПсм2 и применяются для крепления основных под-
готовительных выработок в каменноугольных шахтах.
И. А. Санадзе [187] приводит сравнительные результаты ис-
следования известково-пуццолановых цементов на основе грузин-
ских гидравлических добавок вулканического происхождения в
виде туфов и гидратной извести, а также негашеной молотой из-
вести-кипелки. По опытам этого автора прочность цементов на
основе извести-кипелки была вдвое выше прочности цемента на
основе извести-пушонки. Поэтому известково-пуццолановые це-
менты на негашеной извести получают в этом районе в произ-
водственных масштабах.
О производстве местных известково-пуццолановых цементов
на Кавказе сообщают также М. Годзиев и И. Овадовский. Це-
мент марки «100», состоящий из 65% пемзы, 30% извести-ки-
пелки и 5% гажи, готовится здесь на помольной установке.
Приведенные в этом разделе данные позволяют сделать сле-
дующие выводы.
1. Вяжущее на извести-кипелке образует тесто нормальной
густоты при меньшем количестве воды, чем вяжущее на извести-
пушонке, что позволяет получить более прочные материалы.
2. Известь-кипелка чрезмерно убыстряет сроки схватывания
вяжущего, придавая ему свойства «быстряка». Введение извести-
пушонки, напротив, чрезмерно удлиняет схватывание. Таким об-
разом, при использовании этих видов извести не удается полу-
чить удовлетворительных сроков схватывания.
Однако ряд технологических мероприятий (добавка сырого
гипса, 1—2% воды при помоле к весу извести, совместный по-
мол с частичным гашением извести за счет влаги, сохранившей-
ся в горелой породе, и др.) обеспечивает получение вяжущего
на извести-кипелке с нормальными сроками схватывания.
3. Вяжущее на основе извести-кипелки в ряде случаев харак-
теризовалось неравномерностью изменения объема, в то время
как вяжущее на основе извести-пушонки изменялось в объеме
равномерно. В этом отношении известь-пушонка, как активиза-
тор вяжущего, имеет преимущество перед известью-кипелкой.
Однако с помощью тех же технологических мероприятий удается
обеспечивать равномерное изменение объема вяжущего и на из-
вести-кипелке.
4. При испытании ускоренным методом прочность вяжущего
на извести-кипелке при помоле оказывается в два и более раз
выше прочности вяжущего на извести-пушонке.
5. При изготовлении вяжущего на основе извести-кипелки по
способу мокрого помола (совместного и раздельного) удается
получить еще более высокие прочности образцов.
6. Результаты испытаний вяжущих на основе горелой породы
при тепловчажной обработке показывают, что используя не-
гашеную известь вместе с гидравлической добавкой можно по-
лучить высокопрочный местный цемент.
7. Современные стандартные методы испытаний известково-
пуццо.тановых вяжущих веществ и вообще всех местных цемен-
тов, предусматривающие их твердение в условиях естественных
температур, несовершенны. Заниженные показатели прочности
вяжущего, которые получаются при таном испытании, ориенти-
руют технологов и строителей на расходование дефицитных чи-
стых клинкерных цементов там, где они с большей пользой для
дела, полностью или частично, могут быть заменены местными
цементами на основе извести-кипелки.
Поскольку производство строительных материалов с помошью
тепловлажной обработки с каждым годом приобретает все
больший размах, необходимо пересмотреть методы испытания
местных цементов, включив в них дополнительное испытание на
прочность образцов при пропаривании.
8. Учитывая большое разнообразие гидравлических добавок
(трепел, диатомит, пемза, вулканические пеплы, лава, туф и т. п.),
важно проверить применимость выводов, вытекающих из приве-
денных исследований цемента, и к другим видам цементов.
Как известно, местные цементы в той или иной мере (в за-
висимости от вида гидравлической добавки) являются не возду-
хостойклми и поэтому их рекомендуется применять в сырых мес-
тах. По мнению проф. В. Н. Юнга причина малой воздухостой-
кости этих цементов заключается в чрезвычайно медленном хи-
мическом взаимодействии извести, гидравлической добавки и
воды. Причем в образующиеся рыхлые гидравлические продукты
твердения, в виде гидросиликатов и гидроалюминатов кальция,
воздух проникает легко. Со временем эти материалы под дейст-
вием углекислоты воздуха разлагаются на аморфный кремнезем
и карбонат кальция, которые остаются в порошкообразном со-
стоянии и лишены вяжущих свойств. Вот почему для повышения
воздухостойкостп местных цементов к ним рекомендуется вводить
добавку клинкерного цемента.
§ 3. ИЗВЕСТКОВО-ЗОЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ
Основным сырьем для этих цементов служат топливные шла-
ки и золы, получаемые сжиганием угля при сравнительно невы-
174
узкой температуре (около 1000°). При этих температурах содер-
жащаяся в топливе глина обжигается, приобретая свойства гид-
равлической добавки.
Примерный состав шлаков и зол, пригодных для изготовле
кия известково-j^ чьных цементов, дан в табл. 62.
Таблица 62
Химический состав топливных шлаков и зол, пригодных для
изготовления известково-зольных цементов
Вид шлака или ac.’i СаО' SiO2 А1аОз РегОз MgO SO3
От подмосковных углеа . 0,6-5,5 33-55 24-47 2.4-24 0.4—1,2 0,1—2,6
От уральских углей . . 2,8—6,1 37-49 22—33 14—20 2,0-2,7 0,3—5,5
От кузбасских 5 глей . . 2,5-12 31 —48 16-32 6-33 0,7-3,0 1,2—8,4
От среднеазиатских углей 1—22 21—64 18 - 23 4-40 0,7-11 2,14
Зола горючих сланцез . 20-50 28-43 12-22 12-22 0,6-2,4 4,12
Стандарты всех стран предусматривали применение в извест-
ково-зольных цементах только гашеной извести. В нашей стране
.щ последние годы накоплен опыт промышленного изготовления
-них цементов на -основе негашеной извести и проводятся много-
численные исследовательские работы в этой обтасти. Поэтому
в 1944 г. в стандарт на известково-зольный цемент было введе-
но указание о допустимости применения в известково-зольном
цементе извести-кипелки.
И. А. Фальков. Ю. М. Бутт, Н. В. Ивахно [245] изучали свой-
ства известково-зольных цементов, полученных из очажных
остатков кольцевых печей на кирпичных заводах при сжигании
подмосковных углей. В качестве активизаторов применялись не-
гашеная известь, полуводный и двуводный гипс, а также порт-
ландцемент марки «300». Опыты показали, что если добавить к
очажным остаткам 20—30% извести-кипелки, или 15% извести-
кипелки и 5% двуводного гипса, или, наконец, 20% извести-ки-
пелки с 10% портландцемента, то можно получить гидравличе-
ское вяжущее с прочностью, достигающей от 50 до 200 кГ1см2.
При этом с увеличением содержания в вяжущем известп-кипел-
ки до 30% к весу вяжущего, образцы выдерживают испытания
на равномерность изменения объема под действием воды, пара
и кипячения.
Характерно, что для известково-зольного цемента на основе
гашеной извести ГОСТ 2544—44 предусматривае- всего лишь две
марки: «25» и «"<». Между тем за последние годы определились
благоприятные перспективы развития производства этого вида
цемента в связи с агломерацией топливных шлаков. Выжигание
остатков угля дает возможность получать чистые шлаки без ор-
! анических примесей. На основе таких шлаков, извести-кипелки
и добавок двувод-ого гипса в лабораторных условиях (при про-
парке образцов) изготовлены цементы с маркой до «400».
Глава третья
НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В СТРОИТЕЛЬНЫХ
РАСТВОРАХ
§ 1. СВОЙСТВА ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНЫХ РАСТВОРОВ
НА ОСНОВЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
Первые систематические исследования свойств известково-пес-
чаных растворов на негашеной извести были проведены
И. В. Смирновым, работавшим в 1936—1937 гг. под руководст-
вом проф. А. Г. Панютина в Горьковском инженерно-строитель-
ном институте.
Для определения прочности растворов из в ы со кока л ь-
циевой негашеной извести на сжатие и растяжение
были изготовлены образцы (кубики 7,07 X 7,07 X 7,07 см и вось-
мерки) из смеси извести и песка в отношении 1:4, по весу.
В одном случае известь брали в виде кипелки, в другом — в
виде пушонки и, наконец, в виде обычного теста.
Раствор на извести-кипелке через 1—2 часа схватывался на-
столько, что его можно было вынимать, не опасаясь поврежде-
ния, из формы. Температура в процессе схватывания раствора
развивалась до 85°.
Образцы на извести-пушонке удавалось освободить из форм
лишь через трое суток, а на обычном известковом тесте — че-
рез четверо суток, причем даже и к этому времени они были
менее прочными, чем образцы на извести-кипелке, вынутые из
форм через 1—2 часа.
Следовательно, образцы строительного раствора состава 1 : 4
на молотой извести-кипелке схватывались в 30—50 раз быстрее
образцов на тесте или извести-пушонки.
Образцы, освобожденные из форм, хранились в воздушной,
влажной, смешанной и водной среде. Образцы на извести-кипел-
ке помещались во влажную среду через 4 дня после изготовле-
ния, а образцы на извести-пушонке и известковом тесте через
7 дней.
Данные многочисленных опытов позволили сделать вывод о
том, что при равных водоизвестковых факторах прочность из
сжатие и на разрыв растворов, изготовленных на негашеной из-
вести, в 1.5—2 раза выше прочности таких же растворов на из-
вести-пушонке и известковом тесте.
В опытах, проведенных И. В. Смирновым, прочность раство-
176
ров на извести-кипелке повышалась и в том случае, когда бра-
лись одинаковые количества воды как для извести-пушонки, так
и для извести-кипелки в расчете иа Са (ОН) 2. Но следует учиты-
вать, что часть воды в извести-пушонке уже связана, с одной
стороны, химически, а с другой, — адсорбционно сильно развитой
поверхностью порошка пушонки. Эта часть воды не участвует в
создании рабочей консистенции раствора. Значит при одинаковой
величине водоизвесткового фактора в расчете на СаО или
Са(ОН)2 у извести-кипелки и извести-пушонки, начальная кон-
систенция раствора будет различной. Это подтверждают опыты
Б. В. Осина [129] по изучению консистенции растворов на изве-
сти-кипелке и извести-пушонке. Исследованная известь содер-
жала: СаО—83,5%; SiO2—1,41%; R2O3—2,36%; MgO—0,20%'.
Потери при прокаливании составляли 12,80%.
Через каждые 5 мин. с помощью малого конуса опре-
делялась подвижность известково-песчаных растворов соста-
ва 1 :5 на извести-кипелке и извести-пушонке, взятых при оди-
наковых водовяжущих отношениях 1,45 и 1,65. Результаты на-
ших опытов представлены в табл. 63.
Таблица 63
Изменение консистенции известково-песчаных растворов на молотой извести-
кипелке и извести-пушонке во времени
(измерялась при осадке малого конуса в ел)
Время после затворе- ния в мин. Консистенция смеси в см при водойзвестковом отношении
1,45 1,65
кипелка пушонка кипелка пушонка
5 7 1 8,7 1,7
10 6 1 8,7 1,7
15 4,1 1 8.7 1,7
20 3,0 1 8,7 1,7
25 2.5 1 8,7 1,7
30 1 ,5 1 4,5 1,7
35 1.5 1 4,8 1,7
40 1.5 — 4,7 1,7
45 — — 4,5 1.7
Как видно из таблицы, при одинаковых водоизвестковых фак-
торах растворы на извести-пушонке получаются жесткими и
пеудобообрабатываемыми, а растворы на негашеной извести —
пластичными. Стало быть, в отличие от извести-пушонки, известь-
кипелка в первое время после затворения способна давать рас-
твор, обладающий высокой пластичностью, которую он сохра-
няет до гашения в нем извести, и при малых водоизвестковых
отношениях. Это и создает возможность коренного уменьшения
водоизвесткового фактора, а следовательно, и повышения проч-
ности растворов.
12 За.-с. 6«1 177
Исходя из этого, автор сделал вывод, что прочность извест-
ково-песчаного раствора на основе негашеной извести может быть
увеличена в 10—20 раз по сравнению с прочностью растворов на
извести-пушонке.
Ю. А. Барщевский установил, как влияет водоизвестковый
фактор на прочность растворов. Полученные им данные приве-
дены в табл. 64.
' Таблица 64
Зависимость прочности известковых растворов иа основе молотой
извести-кипелки от водоизвесткового отношения при добавке 3% двуводного
гипса
Водоизвест- ковое отношение Предел прочности при сжатии в кГ/см2 через
7 суток 28 суток 3 месяца 6 месяцев 1 год
0,6 4.6 6.9 43,0 Разрушение
0,7 57,4 62,0 68,0 81,2 126,7
0,8 44,5 64,0 68,0 81,2 116,2
0,9 33.7 45,5 43,0 64,7 66,3
1.0 14,5 19,8 25,1 32,3 43,6
1,2 4,6 4,6 7,3 8,6 12,5
1,5 3,6 3,6 3,8 4,6 7.3
Как видно из таблицы, с увеличением водоизвесткового отно-
шения резко понижается прочность раствора.
Следует подчеркнуть, что эти результаты испытаний извест-
ково-песчаного раствора получены на образцах размером
2X2X2 см. При испытании растворов на извести-кипелке без
искусственного отвода теплоты гидратации вследствие малого
размера образцов получаются завышенные показатели прочности.
Это объясняется двумя причинами: одна из них связана с тем,
что малые образцы зажимаются опорными плоскостями пресса
значительно сильнее, чем образцы больших размеров, что харак-
терно для всех каменных материалов; вторая причина действи-
тельна для растворов на основе извести-кипелки и заключается
в том, чго в малых образцах наблюдаются меньшие термические
напряжения, возникающие при сильно экзотермической реакции
гидратации извести. Это объясняется тем, что скорость рассеива-
ния тепла из малого образца резко возрасгает. Последнее подтвер-
ждается результатами опытов Ю. А. Барщевского (табл. 65).
Как видно из этих данных, температура гидратационного
твердения негашеной извести в образцах известково-песчаного
раствора различных размеров также различна и изменяется в
зависимости ст свойств извести-кипелки и введенных в нее до-
бавок.
Как было указано, на гидратационное твердение негашеной
извести большое влияние оказывают добавки сырого гипса.
178
Влияние размера образцов (кубиков) известково-песчаного
раствора состава 1 :3 на температуру гидратационного
твердения извести
Величина ребра куба в см Вид извести Водоизвест- ковое отношение Количество добавок в % Максималь- ная темпера- тура тверде- ния в град.
ГИПС в % глина в % H3SO4
2 Известь-ки-
пелка
активная
1,5 — — — 30
2 То же 1,5 5 — — 25
7 1.5 5 — — 51
2 Известь-ки-
пелка ма-
лоактивная 1,0 5 — — 32
2 То же 1,0 5 —.. — 24,5
7 1.0 5 —— — 50
10 1,0 — — — 98
2 1,0 — 50 — 30
7 V 1,0 — 50 — 60
10 • 1.0 — 50 — 103
2 V 1,0 — 50 1% 21
7 1,0 — 50 1% 51
10 * 1.0 — 50 1% 84
2 N 1.0 — — 1% 21
7 1,0 — — 1% 50
10 1,0 — 1% 80
Поэтому интересно знать, какова оптимальная дозировка этой
добавки в известково-песчаных растворах.
Ю. А. Барщевский исследовал растворы на негашеной извести
активностью в 92% с различными добавками сырого гипса.
Образцы представляли собой кубики с ребром в 2 см, изготов-
ленные из нормального песка состава I : 3. Уплотняли их
штыкованием с последующим вибрированием вручную. Через
сутки кубики вынимались из форм и хранились до испытания в
сухом помещении при нормальной температуре.
Результаты опытов приведены в табл. 66.
Испытания этих образцов показали, что добавка сырого гип-
са увеличивает прочность кзвестковб-песчаных растворов ~
2—4 раза. Оптимальная дозировка добавки гипса составляет
3—5% к весу негашеной извести?
Прочность раствора зависит и от его состава. При больших
водовяжущих отношениях и высоком выходе теста количестве
песка, идущего на изготовление раствора, можно варьировать е
широких пределах, не опасаясь резкого изменения прочности
J2’ 1-9
Влияние добавок двуводного гипса на прочность известковых
растворов на основе извести-кипелки (водоизвестковое отношение 0,7)
Содержание добавки двуводного гипса в % к весу извести Предел прочности при сжатии в кГ/см* через
7 суток 28 суток 3 месяца 6 месяцев 1 год
Без гипса 12,0 13,0 15,0 17,2 21,7
2 17,0 23,1 66,6 77,5 75,9
5 25.8 25.8 54.4 64,0 83,2
10 27,2 34,7 61.2 64,0 77,2
20 Ю.2 21,1 — 66,6 —
30 17,0 25,1 51,0 46,9 80,5
40 17,0 25,4 46,2 45,5 46,2
50 17,0 25,8 37,4 52,1 44,9
раствора. При малых водовяжущих отношениях и низких выхо-
дах теста приходится брать мало песка. В противном случае
пустоты между песчинками окажутся не заполненными тестом.
Для подбора состава раствора можно пользоваться следую-
щей простой формулой:
где: Vn — объем песка в л, приходящийся на 1 кг негашеной
извести;
Vm—объем теста в л, получающийся из 1 кг негашеной из-
вести;
Пп — пористость песка в процентах.
При выводе этой формулы мы исходили из следующих поло-
жений. В растворе пустоты между песчинками должны быть
заполнены тестом. Избыточное количество теста (20%) необхо-
димо для раздвижки и обволакивания зерен песка и на заполне-
ние приращения объема пустот. Тогда общий объем пор, который
должен быть заполнен тестом, составит:
V„-/7„-l,2.
Отсюда
ЕЛ.П„.1,2= Vm
или
Из анализа этой формулы видно, что высокопрочные извест-
ково-песчаные растворы на негашеной извести с малыми водо-
известковыми отношениями и с низкими выходами теста должны
180
быть жирными, и по мере отощения раствора следует ожидать
падения его прочности.
Такой спад прочности в отощенных составах вполне законо-
мерен, о чем свидетельствуют приводимые ниже опыты Ю. А.
Барщевского (табл. 67).
Таблица 67
Зависимость прочности известкоао-песчаяых растворов на основе
молотой извести-кипелки от количества добавляемого
песка (водоизвестковое отношение 0,8)
Величина добавки гипса в % к весу извести Состав раствора (известь: .: песок) Предел прочности при сжатия в /смг через
7 суток 28 суток 3 месяца
3 1 :0 35,6 43,5 42,2
3 1 : 1 35,0 39,6 48.8
3 1 ;2 42,2 49,5 61,4
3 1:3 35.6 58,4 56,0
3 1:5 6,6 8,3 7,3
3 1:7 3,3 3,6 3,3
3 1 : 10 3,3 3,0 5,3
Из таблицы видно, что с увеличением количества добавляе-
мого песка примерно до соотношения 1 :3 прочность раствора
сохраняется почти неизменной. По мере дальнейшего отощения
состава, начиная с 1:5, имеет место резкий спад прочности, ибо
в этом случае теста не хватает для заполнения всех пустот меж-
ду песчинками.
Б связи с открытием новых свойств извести по-новому встает
вопрос о получении растворов на гидравлических известях. От-
метим, что если и гидравлическую известь также можно приме-
нять в негашеном виде, то старая сложная технология ее произ-
водства целиком отпадает. А достоинства гидравлических извес-
тей общеизвестны. Гидравлическая известь высоких марок мо-
жет заменить в растворах значительную часть цементов, актив-
ность которых здесь полностью и не используется.
Бог почему новым стандартом на негашеную молотую известь
(ГОСТ 5803—51) предусмотрено ее изготовление из известняков
с содержанием глины от 8 до 20%, т. е. получение типичной гид-
равлической извести-кипелки.
Е. В. Манжурнет [103] исследовал свойства растворов на не-
гашеной гидравлической извести из известковых маргелей Киев-
ской области, содержание кремнезема и полуторных окислов в
которых находилось в пределах 13—14%.
Сырье, взятое для испытания, обжигалось при 1000е в горне.
Продукт обжига разделяли на две партии. Первую партию под-
верга-.и гашению в известь-пушонку с последующим тонким до-
малыванием непогасившихся частиц.
Предел прочности при разрыве образцов из раствора со-
става 1:3 на гашеной извести после 7 суток воздушного и 21
суток водного хранения, составлял 4,2 кГ[см2 и при сжатии
9,36 кГ/см2. При этом образцы выдержали испытания на рав-
номерность изменения объема.
В обожженную известь из второй партии вводили 3°, сырого
гипса. Известь не гасили, а подвергали помолу.
Образцы из теста нормальной густоты (50%) имели предел
прочности на разрыв в возрасте 14 суток 15,3 кГ/см2, а через
28 суток 16,2 кГ/см2. Образцы раствора состава 1 :3 на этом
тесте характеризовались пределом прочности на сжатие в воз-
расте 14 суток, равным 45 кГ/см2 и в возрасте 28 суток —
50,3 кГ/см2. Негашеная гидравлическая известь в молотом виде
выдержала также испытания на равномерность изменения
объема.
Таким образом, гидравлическая негашеная известь обладает
такой же прочностью на сжатие, как и роман-цемент среднего
качества. Стандартом предусмотрен выпуск трех марок этого
цемента': «25», «50» и «ИЮ».
Короткие сроки схватывания негашеной гидравлической изве-
сти отличают ее от обычной гашеной гидравлической извести и
приближают к гипсу. Следовательно, негашеная гидравлическая
известь может быть с успехом использована в штукатурных рас-
творах.
Характерно, что добавка сырого гипса резко повышает проч-
ность негашеной гидравлической извести. Об этом свидетельст-
вуют результаты опытов, проведенных Ю. А. Барщевским. Дан-
ные этих опытов приведены в табл. 68.
Таблица 68
Влияние добавок гипса на прочность образцов на основе
гидравлической извести-кипелки из пудловецких мергелей
Предел прочности при сжатии в при хранении в течение кГ Сл1*
Величина добавок гипса в % к весу извести суток нс воздухе, суток в воде 7 суток на воздухе, 21 суток в воде 7 суток на воздухе, 3 месяцев в воде “ суток на воздухе, 2 месяцев в воде, 1 месяца на воздухе
Без добавок 3% - - - - 5% 27,0 41,0 47,0 33,3 85,1 95,з 68 190 190 126 224 230
Таким образом прочность известково-песчаных растворов на
чистой кальциевой и гидравлической извести-кипелке можно по-
высить в 10—20 и более раз, снижая водоизвестковое отноше-
ние, вводя добавки сырого гипса как возбудителя твердения из-
вести, добавки пластификаторов и отводя тепло. Такие растворы
являются не только самонагревающимися, но и высокопрочными.
Большое значение для качества растворов на мо-
лотой извести имеет равномерность изменения их объема, кото-
рая зависит прежде всего от тонкости помола извести.
В этой связи представляют интерес результаты опыта
В. П. Ивановой и И. В. Смирнова, изучавших влияние тонкости
помола извести на основные свойства строительных растворов.
Для этого кальциевая известь-кипелка с содержанием
СаО = 72,04% размалывалась до различной тонкости помола:
до остатка на сите № 0085 — 40% (грубый помол), до остатка
на сите № 0085 — 33% (средний помол), до остатка на этом
сите, равном 4,2% (тонкий помол). Параллельно испытывалась
и магнезиальная известь, содержащая 13°0 MgO. Она размалы-
валась тоже до различной тонкости помола: до остатка на
сите № 0085 — 36,1 % (грубый помол), до остатка на этом сите —
23,5%’ (средний помол), до остатка на сите № 0085 — 8,3%
(тонкий помол).
Нормальная густота теста, определенная по методу лепешек,
у известей разных помолов оказалась различной. Для чистой
кальциевой извести она составляла: при тонком помоле 130%,
при среднем—110%, при грубом—100%. Добавки гипса и
глины снижали величину нормальной густоты. Эти же законо-
мерности характерны для магнезиальной извести.
Удобоукладываемость раствора на известях различной
тонкости помола была тоже различной. Раствор на грубо-
молотой извести с подвижностью, равной 9 см по конусу
СтройЦНИЛа, отделял воду и расслаивался. Вследствие слабой
водоудерживающей способности вода из раствора очень быстро
отсасывалась кирпичом, и раствор становился жестким и неу-
добоукладываемым.
Раствор же на тонкомолотой извести при той же подвиж-
ности обладал хорошей водоудерживающей способностью, был
жирным на ощупь и пластичным.' ~
Температура раствора на известях разной тонкости помола
была также различной: чем грубее был помол извести, тем боль-
ше замедлялась скорость и снижалась температура гашения.
Прочность определялась на образцах 7X7X7 см, изготовляе-
мых из раствора, температура которого понижалась до 40—50°.
Пластичность раствора характеризовалась величиной погруже-
ния конуса СтройЦНИЛа, равной 9 см. Повышение тонкости
помола извести приводило к закономерному увеличению прочно-
сти раствора, что видно из данных, приведенных в табл. 69.
Влияние тонкости помола на прочность образцов 7 X 7 X 7 см,
изготовленных из раствора состава 1 : 6 на кальциевой извести без
добавок и с добавками гипса и глины___________________________________
Состав вяжущего Содержа- ние добавки в % Предел прочности при сжатии
образцов, в кГ[см\ через
7 суток 28 суток
ТОНКИН помол средний п омол грубый помол тонкий помол средний помол грубый помол
Известь 0 4,8 3,0 3,1 8,4 6,4 6,1
Известь-ргнпс 5 5,2 4,4 2,9 10.4 10,4 4,7
10 3,7 3,8 2,5 7,6 7,6 6,0
15 2,7 4,5 3,8 10,4 9,5 7.2
20 2,7 3,7 2,7 10,4 10,7 5,5
1:ззесть-|-глниа .... 10 4,6 7,4 2,9 9,4 9,2 7,2
15 5.2 4,8 3.5 11,5 9,8 7.2
20 4,1 6,8 3,8 10,5 9,8 7.6
Испытания на равномерность изменения объема раствора про-
изводились путем нанесения раствора состава 1 :6 на кирпич и
последующего осмотра шва на кирпиче. Для этого брались
кирпичи как предварительно увлажненные, так и естественной
влажности (сухие). Результаты испытаний представлены в
табл. 70.
Как видно из этой таблицы, при тонком помоле негашеной
извести растворы, нанесенные на кирпич, обнаруживали равно-
мерное изменение объема. Такси раствор как с добавками, так
и без добавок гипса и глины во всех случаях хорошо сцеплялся
с кирпичом, и на затвердевшем слое не было короблений и тре-
шин. Раствор на извести среднего помола также характеризо-
вался равномерным изменением объема. Трещины, в растворе,
замеченные на увлажненном кирпиче, являлись, вероятно, тре-
-зтнами усыхания, потому что на сухом кирпиче их не было.
Раствор же на извести грубого помола плохо сцеплялся с кир-
' том, коробился и крошился. Такие же явления обнаружива-
ть и при испытаниях раствор з на магнезиачьных известях
_Таким образом качественные известково-песчаные раствсгы
ручаются лишь при использовании негашеной извести тонко~о
' :ола.
§ 2. СВОЙСТВА ИЗВЕСТКОВО-ПЕСЧАНЫХ РАСТВОРОВ
С МИКРОНАПОЛНИТЕЛЯМИ (КАРБОНАТНАЯ ИЗВЕСТЬ)
Помет негашеной извести создал возможность коренн
тичения выпуска местных вяжу цих и цементов за с
* Сухой кирпич.
** Увлажненный кирпич.
применения различных дооавок. Иногда целесосоразно в ка-
честве таких добавок использовать микронаполнители. .Микро-
наполнителем может служить известняк в виде мелочи, являю-
щийся массовым отходом на карьерах. Использование этой ме-
лочи существенно повышает техно-экономическую эффективность
работы’ карьеров и заводов. Применение такого материала осо-
бенно целесообразно на юге страны, где основным стеновым ма-
териалом служит известняк-ракушечник. При добыче этого кам-
ня остаются громадные отходы, которые могут быть использо-
ваны для производства извести с микронаполнителями.
Проф. В. Н. Юнг предложил применять в качестве добавок к
клинкерным цементам молотый известняк и получать так назы-
ваемый карбонатный цемент. Сотрудники кафедры вяжущих
МХТИ (А? С. Пантелеев, и др.), продолжив исследования в
этом направлении, установили, что дисперсный карбонат каль-
ция (СаСОз), будучи равномерно распределенным среди частиц
гидрата окиси кальция, улучшает удобообрабатываемость строи-
тельных растворов, ускоряет их твердение и несколько повыша-
ет механическую прочность. Получаемые при этом дисперсные
смеси были названы карбонатной известью [151].
Карбонатная известь может быть получена как путем тонко-
го помола неполно (частично) обожженного известняка, так и
тонким помолом полностью обожженного известняка с обычным
необожженным известняком. Важно при этом, чтобы содержание
суммы активных окисей кальция (СаО) и магния (MgO) было
не менее 30% или, что л\чше всего, находилось в пределах 30—'
50% по весу (на сухое вещество). Наличие в извести недожога
или введение в нее сырого известняка повышает производитель-
ность печей, экономит топливо, улучшает условия помола изве-
сти и снижает стоимость вяжущего. Кроме того, наличие извест-
няка в извести облегчает работы в летних условиях, когда оби-
лие тепла, выделяющегося при схватывании и твердении гася-
щейся извести, излишне, а недожог способствует более спокойно-
му процессу гашения. В проекте инструкции, выпущенной ка-
федрой вяжущих МХТИ им. Менделеева, не предусматривается
введение добавок сырого гипса в карбонатную известь как при
сухом, так и при мокром ее помоле в тех случаях, когда одно-
временно с этим в известь не вводится и шлак.
Если считать, что твердение извести происходит за счет вы-
сыхания и карбонизации, то добавка сырого гипса действительно
не нужна. Однако, как установлено выше, на твердение негаше-
ной извести решающее влияние оказывают процессы коллоида-
ции, коагуляции и особенно кристаллизации, которые возбужда-
ются п усиливаются добавками сырого гипса. Поэтому введение
такой добавки при помоле извести может натпного повысить каче-
ство вяжущего. Это доказывается нашими опытами по изучению
влияния добавки сырого гипса на прочность известково-песча-
186
ного раствора с различными добавками молотого карбоната,
представленного известняком-ракушечником (табл. 71) *.
Таблица 71
Влияние добавки молотого известняка-ракушечника и сырого гипса
на прочность известково-песчаного раствора I : 3 на основе извести-кнпглки
при-^- =1
Содержание добавки молотого известняка в % к весу извести Содержание добавки сырого гипса в % к весу извести Предел прочности при сжатии в кГ/см* через
28 суток 90 суток 180 суток
0 0 8,3 9,1 9,2
10 0 6,5 8,0 13,0
20 0 9,4 11,0 7,8
30 0 8,3 11,6 13,0
50 0 6,7 7,3 9,8
100 0 11,5 10,6 Н.2
0 1 20,9 26,3 25,5
10 1 19,2 30,7 27,2
20 1 18,0 27,4 27,2
30 1 15,1 22,0 23,6
50 1 Н,2 16,7 15,7
100 1 10,6 24,2 —
0 5 23,6 25,1 29,9
10 5 22,4 31,9 44,8
20 5 23,0 28,7 27,4
30 5 32,5 31,5 40,5
50 5 27,1 27,7 33,0
100 5 29,3 52,0 54,3
0 10 23,0 27,5 33,8
10 10 25,0 34,6 40,5
20 10 23,6 30.9 41,9
30 10 29,5 31,9 34,5
50 10 28,9 38,7 39,3
100 10 34,0 40,9 53,1
Из таблицы видно, что прочность растворов на карбонатной
извести при добавке небольших количеств сырого гипса увели-
чивается в 2—4 раза. Нашими опытами было установлено так-
же, что с увеличением водоизвесткового отношения влияние до-
бавки сырого гипса становилось меньшей '
Если для получения вяжущего используются магнезиальные
извести, то микронаполнителем может служить каобонат кальция,
который либо остался неразложивши.мся при пониженных темпе-
ратурах обжига доломита и магнезиальных известняков пли же
1 Опыты проводили,j грп участии С. А. Тхрил.
был введен в нормально обожженную негашеную магниевую из-
весть при ее помоле.
Проф. В. Н. Юнг [260] приводит опыты Голлека по доломи-
товой извести неполного обжига, результаты которых приведены
в табл. 72, и подчеркивает, что они заслуживают внимания,
«- . . . так как вносят новые данные в вопрос о степени обжига
доломита для получения вяжущего с высокой прочностью рас-
творов с песком».
Таблица 72
Прочность образцов из негашеной доломитовой извести неполного обжига
Содержание СО, в % Температура обжига в град. Количество воды в МЛ на 1 обра- зец Предел прочности при сжатии в кГ/см? через
7 суток 28 суток 56 суток
46,1
29,2 850 70 38 70 79
25,0 800 75 57 95 112
22,0 900 88 99 148 162
20,1 850 80 107 160 171
18,1 950 105 60 116 134
15,6 950 125 45 91 120
2.4 1100 200 13 48 68
Исходным материалом для получения этой извести служил
доломитизированный известняк, содержащий СаО—34,3%;
MgO—17,4%; SiO2—1,5%; R2O3—0,6% и п. п. п,—46,1 %.
В. Н. Юнг отмечает далее, что и с теоретической точки зре-
ния вопрос твердения доломитной извести, содержащей после
обжига некоторое количество углекислого кальция, еще далеко
-не ясен и заслуживает подробного изучения в будущем.
Действительно, старая теория твердения не может объяснить
явления затвердевания доломитной извести неполного обжига.
Выдвигались предположения, что негашеная доломитная известь
неполного обжига потому образует растворы повышенных проч-
ностей, что здесь имеет место специфическое взаимодействие
окиси кальция с карбонатом кальция. Это предположение не сог-
ласуется, однако, с тем фактом, что негашеная известь, не со-
держащая карбоната кальция, также способна затвердевать с
образованием высоких прочностей.
Новая теория твердения негашеной извести позволяет объяс-
нить сущность этого явления. Из нее следует, что если изменять
водовяжущее отношение и управлять ходом коагуляции и пере-
кристаллизации коллоида, образовавшегося при гашении изве-
сти, то можно получать высокопрочные растворы независимо от
наличия в молотой негашеной извести карбоната кальция, ибо
здесь имеет место гидратационное твердение негашеной извести.
188
Вопрос о доломитных известях неполного обжига доста-
точно широко освещен в нашей литературе (работы проф. Жу-
равлева и Абрамовича, проф. Филооофова, Кульметьева, Соко-
лова и Куроцанова, Иванова и др.). Однако общим недостатком
работ этих исследователей, равно как и работы Голлека, яв-
ляется недооценка/ роли добавок сырого гипса — замечатель-
ного возбудителя твердения негашеной молотой извести.
В этом отношении заслуживают особого внимания экспери-
ментальные работы МИСИ, которыми установлено, что добавка
гипса любой модификации к молотому полуобожженному доло-
миту резко повышает его прочность. На основании этих исследо-
ваний проф. Н. А. Попов и доц. Г. Д. Копелянскии предложили
вводить в полуобожженный молотый доломит добавки гипса в
пределах 3—5%.
§ 3. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В ШТУКАТУРНЫХ
РАБОТАХ
Около четверти трудовых затрат и около половины всего вре-
мени при жилищном строительстве падает на штукатурные ра-
боты. Осенняя, зимняя и весенняя сушка штукатурки сковывает
темпы работ, задерживает сдачу выстроенных зданий в эксплуа-
тацию. Поэтому ускорение темпов штукатурных работ являет-
ся одной из актуальнейших проблем современного строитель-
ства.
Применение извести-кипелки в штукатурных работах уско-
ряет процесс твердения и сушки штукатурки и позволяет тем
самым намного ускорить темпы ввода зданий в эксплуатацию.
Это доказывается многочисленными производственными опытами.
Первые производственные опыты были проведены под руко-
водством И. В. Смирнова в тресте «Стройгаз» в Горьком
[203, 204, 206, 212, 213, 214, 225].
Штукатурные работы проводились на строительстве пяти-
этажного жилого дома. Были подготовлены участки для штука-
турки в трех квартирах: в первой раствором на молотой негаше-
ной извести было оштукатурено 320 jh2; во второй две комнаты
штукатурились таким же раствором и одна комната обыкновен-
ной штукатуркой на известковом тесте; в третьей для штукатур-
ки одной комнаты использовалась кипелка, а другой—известковое
тесто. Оштукатуривались стены из силикатного кирпича, деревян-
ные перегородки и потолки. Кирпичные поверхности никакой
предварительной обработке не подвергались, а деревянные по-
верхности, как обычно, сбивались дранкой. Все поверх :ости бы-
ти разбиты на участки. Использовалась молотая негашеная из-
весть двух сортов: известь «А», размолотая на жерновах непо-
средственно на стройке и пролежавшая около 1,5 месяца до
употребления, и известь «Б», размолотая в шаровой мельнице
силикатного завода и примененная через несколько дней после
доставки на участок. Испытания показали, что та и другая из-
весть отвечали требованиям стандарта. Известковое тесто бра-
лось из творильных ям после 20-суточного хранения. Оно так-
же удовлетворяло требованиям стандарта. Гипс перед употребле-
нием просеивали через сито с размером отверстий 1 лм. Приме-
нялся речной и горный песок в пропорции 1 : 2. Его предвари-
тельно поосенвали через сито с отверстиями 3 мм. Часть песка
промывалась.
Растворы на негашеной извести получали, смешивая порошок
извести с песком естественной и повышенной втажности. Затем
добавлялся гипс, е перемешивание повторялось. Частичное гаше-
ние извести наблюдалось уже за счет поглощения ею влаги пес-
ка. в результате чего получалась сухая разогретая смесь.
Сухая смесь затворялась у рабочего места штукатура в обык-
новенном штукатурном ящике перед началом работы. Дозиро-
вание осуществлялось по объему. Одновременно измерялась тем-
пература компонентов сухой смеси и готового раствора.
Воду для затворения брали из расчета получения раствора
рабочей консистенции, что составляло 25—40% от веса компо-
нентов.
К растворам на известковом тесте добавляли разведенный в
воде гипс. Консистенция регулировалась добавкой воды. Из по-
лученного раствора брались пробы для определения объемного
веса материалов, коэффициента выхода раствора, для изготов-
ления контрольных кубиков и восьмерок и, наконец, для испы-
тания раствора на сцепление в кирпичных столбиках.
Растворы на негашеной извести наносились на оштукатури-
ваемые поверхности обычным способом посредством сокола и
колутерка/ Растворы быстро загустевали и схватывались. Это
позволяло наносить с одного раза весь слой штукатурки. Первые
минуты раствор подавался на поверхность с помощью сокола и
по мере загустевания заглаживался на поверхности полутерком.
После заглаживания тотчас же производилась окончательная
затирка этого слоя штукатурки. Таким образом, специальной
операции—изготовления покровного слоя—не было.
Растворы на известковом тесте наносились также соколом и
полутерком. В этом случае соблюдалась уже последовательность
операций: набрызг. грунтовка и накрывка. При этом первые две
операции шли поил: одновременно, а накрывку можно было де-
лать только после схватывания предыдущего стоя. т. е. через не-
сколько часов.
Штукатурка тв то дела летом при температуре помещения от
+ 16 до — 26=. Зтовердевшие поверхности штукатурки на нега-
шеной извести высыхали через 4—6 дней, а штукатурка на из-
вестковом тесте—т --эко через 10—12 дней.
В комнате, для штукатурки которой применяюсь негашеная
известь, искусстве:- поддерживалась повышенг.ая влажность.
190
Для этого опытные участки опрыскивались водой через каждые
2 дня. В течение месяца 'велось систематическое наблюдение за
поверхностью штукатурки. Никаких дефектов (вспучивания,
хсадки, трешин и т. д.) не наблюдалось. По внешнему виду шту-
катурка на молотой негашеной извести не отличалась от штука-
турки на- обычных растворах. Так же не оказало заметного
влияния на качество штукатурного слоя и различие в песке
(мытый и немытый). Образцы раствора каждого состава хра-
нились и испытывались в лаборатории. Общие результаты ис~ы-
таний представлены в сводной табл. 73.
Опыт работы со штукатурными составами на негашеной из-
вести показал, что особое внимание необходимо уделить сксро-
сти сушки. Предварительно отметим, что в ряду вяжущих ве-
ществ, применяемых в штукатурных' растворах (цементные, гип-
совые и т. д.), известково-песчаьые растворы по скорости сушки
занимают последнее место. Они характеризуются максимальной
водопотребностью и водоудерживающей способностью. Вместе е
тем известно, что в штукатурных растворах известь употребляет-
ся чаще и больше, чем все остальные вяжущие, вместе взятые.
Замена известкового теста негашеной молотой известью корен-
ным образом меняет положение, так как количество воды в
растворе уменьшается за счет расхода ее на гашение извести.
Выделение значительного количества тепла при гашении уско-
ряет сушку'. Тем| не менее применение негашеной молотой изве-
сти в чистых известково-песчаных растворах еще не всегда обес-
печивает быструю сушку и особенно прочность штукатурки, в
частности, при отделке потолков 'и деревянных поверхностей.
В этом случае целесообразно применять известково-гипсовые
растворы.
В каких же соотношениях следует дозировать негашеную из-
весть с гипсом, чтобы обеспечить наиболее быстрое высыхание
штукатурки? Необходимо учесть, что полученная жидкая масел
из негашеной молотой извести с добавкой до 70% воды песте
'ыстрого гашения без отвода тепла может обращаться в т -
хсе вещество—пушонку. Гипс же. как правило, затворяется на
I —70% воды и после гидратации требует ее удаления.
Отсюда следует, что в известь можно давать минимальнее
кэличество гипса, необходимое лишь для того, чтобы удержать
г чти сухую после гашения извести смесь в затвердевшем ед де.
Время года, температура н влажность окружающей среды,
сухость и поглотительная способность подлежащих оштукатут"-
- тлю поверхностей, активность извести и т. д. существенно е.тт-
ч:-зт на ход работы и особенно на сушку штукатурки.
В жаркое, сухое время года следует быть особенно внима-
тельным при штукатурке по всасывающим воду основаниях!, -д-
дример, по кирпичу. Если при этом не проявить осторожнс
:о при работах с чисто известковыми растворами на изве
д
Результаты испытания штукатурных растворов по данным треста «Стройгаз» (г. Горький) Предел прочности при растя- женин aiaedeos WOUhOlXo-gJ в СП xt СО О СО Ю хЬ О со ю О СЧ СЧ СП CD — СЧ xt сч со —• сч со СО сч сч сч со г- со —со
aiaedeos NOHhO£.fo-tI в О СО СО СП СЧ СО СЧ LQ СЧ —' хг СЧ -ч± СЧ СЧ СЧ СЧ СТ) СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ со сч сч сч
Предел Расход материалов на 1 м* прочности раствора Объемный при сжатии вес раствора в кГ/см' в естествен- siaedeos WOHhOlXo-gJ s LQ xf —ЮсОГ-ООсОСЧ^Г-С CO xf — х± —''^QLCmQ^CCOrO-УС Г- ГТ) QO — — сч —
ном состоя- _ нии в 28-су- о точном ® песок возрасте 2 « в л:’ в кг/ма J'S 4 о. О ш т — сч to ОО — — О сч со с? оО Г- — О ОО сч о to to xf со со со со со се о ооо О _ _ М* О0 ОО О СО О О О 00 сооо СО С СЧ СТ Ь- хГ О0 Ю хГ ю СЧ О СО Ю О СЧ хЗ* tO LQ хГ Ю to СО ХГ 1О LQ Ю О хг ФЮЧ- со СО Ю CD Ю ХГ — о ——г- о о сч о Ю ОоОГ-Г'-ОиОН-ХГ-ТО. О О СО О О оооооооооооо — — о
известь гипс в ха в кг • СО С— Ш O N N СЙ Ю Ю С1 СЧ | СП г- СЧ 1/ЭСЧООСО<0СЧГ'-СОГ'-хЗ'Гчхг г о со хГ СО СЧ — — — хГ СО СЧ — —> —’ ХГ 1 сч тГ xj- хГОЮЮОЮсО—СО — ос о сч со сч — xj< ь сч со — lo а о со ?о — осо — — —’ — счсч — — — — счсч—— — — —
- Коэффи- циент выхода раствора хС LO О to Ю О со СО LQ О СО со О ЮЮО О ОС ОС ос ОС г- ст СС Г- О ОС Г" О'. г- г- г- О ООООоосооосО ООО
Качество | носка Немытый 1 " 1 Мытый I ПеМЫГЫЙ я г
Состав растворов Ввд . (известь: извести : гипс: пе- сок) 1:3:4 Молотая нега- шеная известь „Г>" 1:2:4 То же 1:1:4 1: 0,7:3 1: 0,5:3 1:1:6 1:3:4 1:2:4 1:1:4 1:11,7:3 1: 0,5:3 1:1:6 1 : 3 : 4 М<>. юга я liei а шепая твгегь »Л” 1*3 Известковое 1:0,9:3 тесто 1 : 1 ,8 : 3 То же
кипелке не исключена опасность отсоса кладкой воды из шту-
катурки с последующим гашением извести при недостатке во-
ды. Такая штукатурка будет осыпаться. Чтобы избежать этого,
нужно предварительно обрызгивать поверхности водой, а затем
обрызгивать слой штукатурки, т. е. использовать приемы, при-
меняемые при уходе за цементными растворами и бетонами в
жаркое время. Следует помнить, что при схватывании гасящей-
ся извести процесс полного гашения затягивается на длительное
время. Поэтому желательно иметь минимальный резерв влаги в
слое штукатурки на завершение реакции гашения. Поспешная
и сверхбыстрая сушка известково-песчаного раствора в жаркое
время при недостатке воды может привести к гашению извести
в пушонку.
Целесообразно вести работы не на одном известково-песча-
ном растворе, а совместно с гипсом, глиной, смешанными цемен-
тами, молотыми шлаками и другими гидравлическими добавка-
ми (трепел, трасы). Комбинации молотой извести с этими добав-
ками полезны потому, что они сдерживают бурную реакцию
гашения извести и сохраняют необходимую для догашивания
извести воду.
Наряду с известково-гипсовыми растворами следует приме-
нять и известково-глиняные. Добавка глины повышает пластич-
ность раствора, увеличивает его «пескоемкость» и, следователь-
но, повышает экономичность. Отношение глины к молотой нега-
шеной извести в растворе может колебаться от 1 : 1,5 (при вы-
сокоактивных известях и работах в жаркое время лета) до
1:0,3—1,0 (при низкоактивных известях и работах в хо-
лодное время года).
В настоящее время инструкцией ЦНИПСа [75] рекоменду-
ются следующие составы (по объему) штукатурных растворов,
применяемых в летнее время:
1) 1:1: 6—7 (известь-кипелка : глина : песок),
2) 1 : 0,5 : 5—6 (известь-кипелка : глина : песок),
3) 1 : 0,25 : 3—4 (известь-кипелка . глина : песок),
4) 1 : 0,3 : 3—4 (известь-кипелка : гипс : песок),
5) 0,5 : 0,3 :0,25 : 3—4 (известь-кипелка : гипс: глина : песок),
6) 1 : 0,5 : 3—4 (известь-кипелка : портландцемент : песок),
71 1:4—5 (известь-кипелка : шлаковый песок).
Эти составы уточняются на месте. Магнезиальная, доломито-
вая и гидравлическая извести применяются в более жирных со-
ставах. где на один объем извести-кипелки берется 3—4 объема
песка
При штукатурке тяг. потолков и карнизов содержание гипса
увеличивается в пределах от 0,5 до 2,0 объемов на один объем
извести-кипелки.
Глина добавляется в растворы в виде порошка или глиняно-
го молока. Растворы на извести-кипелке для первых двух слоев
13 Зак. 681 195
штукатурки должны иметь подвижность 6 7 см (погружение
конуса СтройЦНИЛа), а для накрывочного слоя—до 9 см и бо-
лее.
В том случае, если необходима максимально быстрая сушка
штукатурки, растворы на негашеной извести не подвергаются
вторичному механическому перемешиванию и схватываются в те-
чение первого часа после изготовления. Температура схватыва-
ния раствора вследствие гашения в нем извести достигает 50—
80°. Для определения качества таких растворов рекомендуется
оштукатуривать опытные участки.
§ 4. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В СОЧЕТАНИИ
С РАСТВОРОМ-СЫРЦОМ
В ряде строительных организаций Урала определился ори-
гинальный прием использования для штукатурных работ нега-
шеной молотой извести в сочетании с раствором-сырцом. Наибо-
лее интересным является опыт работы треста «Магнитострой».
В местных технических условиях указывается, что примене-
ние извести-кипелки в штукатурных растворах позволяет полу-
чить быстротвердеющую и быстросохнущую штукатурку без ис-
пользования строительного гипса или при добавке его в преде-
лах не более 10—30% от веса извести (вместо 100—200%, до-
бавляемых при штукатурных работах с растворами на известко-
вом тесте или на извести-пушонке).
Для получения штукатурного раствора, представляющего со-
бой соч;етание извести-кипелки с раствором-сырцом, на раствор-
ном заводе готовится раствор без добавки извести-кипелки и до-
ставляется на рабочее место штукатура, где в него добавляют
известь-кипелку. Составы применяемых растворов приведены в
табл. 74.
Таблица 74
Составы известково-глиияиых и известково-шлако-цементных
штукатурных растворов иа извести-кипелке
Известково-глиняные растворы применяются для внутренней
штукатурки потолков, стен и перегородок по дереву и каменной
кладке, а известково-цементные—для оштукатуривания бетонных
поверхностей и для штукатурки помещений с высокой влажно-
стью.
Чтобы понять, почему штукатурные работы в тресте «Магни-
тострой.» производятся при сочетании раствора-сырца с изве-
стью-кипелкой, важно учесть следующее. Опыт работы треста
«Магнитострой» показывает, что местные известково-шлаковые
цементы на извести-кипелке обладают рядом преимуществ перед
известью-кипелкой, примененной в чистом виде.
Помол извести-кипелки со шлаком и получение известково-
шлакового цемента обеспечивают:
а) увеличение выпуска вяжущего по сравнению с известью
в чистом виде в 4—5 раз; б) повышение прочности вяжущего по
сравнению с гашеной известью в чистом виде в 15—20 раз;
в) снижение стоимости вяжущего по сравнению с известью в
чистом виде в 1,75—2 раза.
Использование негашеной извести с гидравлическими добав-
ками приводит к коренной экономии извести в строительстве и
в производстве строительных материалов, включая и штукатур-
ные растворы. Поэтому три четверти обжигаемой извести в трес-
те «Магнитострой» идет на производство известково-шлакового
цемента, а около четверти—используется в чистом виде.
Таким образом, характерным в работе этого треста является
сочетание применения в штукатурных растворах местных цемен-
тов на основе негашеной извести с применением молотой нега-
шеной извести в чистом виде. Это и позволило заменить известью
привозной остродефицитный гипс, который в условиях Магнито-
горска стоит в два раза дороже извести. Кроме того, негашеная
известь образует более пластичные растворы, чем гипс, и это
обеспечивает повышение производительности труда штукатуров,
улучшение качества и повышение темпов работ.
Химически связывая непосредственно в штукатурном слое
вдвое больше воды, чем гипс, известь-кипелка обеспечивает быст-
рую сушку. Выделяя в 10 раз больше тепла, нежели гипс, из-
весть-кипелка обеспечивает быстрое разогревание штукатурки и
тем самым еще больше ускоряет сушку. При этом оштукатурен-
ные поверхности вскоре после нанесения накрывочного слоя
раствора на очень мелком песке и чистой негашеной извести
превращаются из темносерых в белые.
Требования к качеству извести-кипелки, выпускаемой с по-
мольной установки в чистом виде, меняются с изменением вре-
мени года. Зимой штукатуры требуют очень активной, равномер-
но и хорошо обожженной и притом свежемолотой нзвести-кипел-
ки с минимальным содержанием добавок, вводимых лишь с це-
лью облегчения помола. Это обеспечивает наиболее быстрые тем-
13* 195
пы работы в условиях низких температур. Летом штукатуры не
предъявляют столь жестких требований, и в хорошо обожжен-
ную известь можно вводить при помоле больше добавок.
Опыт работы треста «Магнитострой» показал, какое громад-
ное значение имеет очень тонкий помол извести-кипелки (значи-
тельно более тонкий, чем требуемый стандартом). Раствор на
такой извести пластичен еще до начала гашения извести. Так
как при этом вода еще не израсходована на химическую и ад-
сорбционную связь, то пластичные растворы на извести-кипелке
штукатуры готовят при минимальных количествах воды и нано-
сят эти растворы на стены до гашения извести. Процесс гашения
извести идет в слое штукатурки. Если бы этот процесс происхо-
дил в массиве, то теплота гашения вызывала бы кипение и пре-
вращение извести-кипелки в пушонку. Поскольку же гашение
проходит в тонком слое, то при этом стена лишь разогревается—
«парит», а слой не пересушивается до образования извести-пу-
шонки.
О том, как сказывается изменение тонкости помола извести
на штукатурных работах, свидетельствуют первые опыты в трес-
те «Челябметаллургстрой».
В отличие от треста «Магнитострой», который готовит из-
весть-кипелку в двухкамерной трубной мельнице, получая очень
тонкий помол, в тресте «Челябметаллургстрой» известь-кипелку
подвергали вначале помолу в однокамерной мельнице, получая
значительно более грубый помол. Растворы на такой извести не
обладают пластичностью до начала гашения, поэтому штукату-
ры вынуждены были предварительно замачивать раствор до его
разогревания за счет гашения в нем извести. Только в этом слу-
чае раствор начинал приобретать необходимую пластичность.
При этом следует учитывать, что предварительно разогретый
раствор в накрывочном слое начинает быстро остывать и шту-
катурка сушится намного дольше.
Характерно, что трест «Магнитострой» резко ускорил про-
мышленное строительство и в 3—4 раза сократил за последние
годы сроки строительства жилых и общественных зданий. Нема-
лую роль в этом сыграло широкое применение строительных ма-
териалов на основе извести-кипелки.
Выше были описаны способы получения штукатурных раство-
ров в условиях, когда раствор-сырец готовился либо на местном
цементе, либо на глине, а известь-кипелка вводилась в этот рас-
твор, как и гипс, на строительной площадке.
В последнее время раствор-сырец предлагается готовить так-
же и на обычном известковом тесте с последующим введением в
него извести-кипелки.
В связи с этим представляют интерес опыты проф.
Б. Г. Скрамтаева [192] по присадке к раствору на известковом
тесте различных количеств тонкомолотой извести-кипелки. Для
исследования готовился известково-песчащый раствор состава
1 : 3 (по весу) с нормальным Вольским песком и постоянным
значением пластичности. Были изготовлены растворы на извест-
ковом тесте, на извести-кипелке и на смесях известкового теста
с молотой известью—кипелкой.
Результаты опытов приведены в табл. 75.
Таблица 75
Свойства известково-песчаных растворов при различных соотношениях
в них извести-кипелки и известкового теста
Состав вяжушего Сроки схватывания Прочность при сжатии в кГ1см* через 1 ме- сяц. Примечание
100% известкового теста 80% теста-f-20% извести- кипелки На другой день Через 17 минут 9 24 Влаги в тесте 55% Добавлено воды 5% от
60% теста4-40% извести- кипелки Через 20 минут 22 веса извести Добавлено воды 30% от
40% теста+60% извести- кипелки Через 8 минут 17 веса извести Добавлено воды 50% от
20% теста4-80% извести- кипелки 100% извести-кипелки Через 8 минут Через 5 минут 19 15 веса извести То же Добавлено воды 63% от веса извести
Из таблицы видно, что добавка 20% извести-кипелки взамен
обычного известкового теста приводит к быстрому схватыванию
раствора и повышению его прочности. Когда быстрая сушка
штукатурки не нужна (например, летом), присадка к штукатур-
ным известково-песчаным растворам на известковом тесте не-
больших доз молотой извести-кипелки взамен гипса (для уско-
рения схватывания и повышения прочности растворов) может
в ряде случаев себя оправдать.
Однако известь—дорогой продукт, и после гашения, вызыва-
ющего, как правило, значительные отходы, ее стоимость еще бо-
iee возрастает. Поэтому целесообразнее делать присадку изве-
сти-кипелки к раствору-сырцу, изготовляемому не на основе
известкового теста, а на основе глиняного теста или местного,
более дешевоги. чем известь, цемента.
§ 5 МЕХАНИЗИРОВАННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ШТУКАТУРНЫХ РАБОТ
МЕТОДОМ ПРИСАДКИ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
В ФОРСУНКЕ
Работники Министерства строительства предприятий тяжелой
индустрии Г. А. Гречушников, А. Е. Суржаненко, Е. В. Алексан-
дров [240] предложили оригинальный способ приготовления и
нанесения растворов путем присадки извести-кипелки к мокро-
му раствору-сырцу в форсунке. Присадка осуществляется при
помощи сжатого воздуха1 в момент нанесения штукатурного рас-
твора на стену.
Вся установка для механического нанесения штукатурных
растворов состоит из следующих частей:
а) растворонасоса с комплектом шлангов, по которым мок
рый раствор (раствор сырца) подается к месту укладки;
б) дозатора транспортера ДТС, с комплектом воздушных
шлангов, идущих от компрессора к дозатору и от дозатора к
месту производства штукатурных работ;
в) форсунки УФС, вставленной в сопло растворонасоса; в
ней мокрый раствор из растворонасоса смешивается с сухим по-
рошком извести-кипелки, поступающей из сухого дозатора, че-
рез эту форсунку смесь под давлением сжатого воздуха выбра-
сывается на оштукатуриваемые поверхности.
Дозатор-транспортер работает по принципу шлюзования двух
камер: с загрузкой порошка в верхнюю камеру, последующей
передачей его в нижнюю камеру и дальнейшей подачей через до-
зировочное устройство в шланги, по которым порошок движется
вместе со сжатым воздухом, идущим от компрессора к месту
работ.
Универсальное сопло-форсунка состоит из трех частей. Бла-
годаря насадке конических муфт канал форсунки расширяется и
сужается. В результате скорости движения мокрого раствора и
сухого порошка изменяются и перед выходом из форсунки полу-
чается однородная смесь.
Раствор наносят на поверхность сразу на полную толщину
штукатурного слоя (2—3 см). Разравнивать его рекомендуется
через 10—15 мин. после нанесения, а накрывку и затирку осу-
ществлять сразу же после разравнивания.
Мокрым раствором в зависимости от требований к отделке
могут служить глино-песчаные, глнно-известково-песчаные, из-
вестково-песчаные и другие растворы, а сухим порошком—из-
весть-кипелка в чистом виде или же в смеси с микронаполнителя-
ми, с гидравлическими добавками, пли. наконец, с полуводным
гипсом.
Мокрые растворы готовятся на централизованных или мест-
ных растворосмесительных установках. Глино-песчаный раствор
должен иметь состав от I : 6 до 1:4 (в зависимости от пластич-
198
ноет и глины); он должен быть текучим и хорошо проходить по
шлангам. Густота раствора должна характеризоваться погруже-
нием конуса СтройЦНИЛа на 8—12 см, а содержание воды в
растворе находиться в пределах от 20 до 22% по весу или от
35 до 37% по объему материалов.
Известь-кипелка дозируется из расчета 20 л раствора на 1 м2
штукатурки. Расход ее для оснований, слабо отсасывающих вла-
гу (дерево, смоченный кирпич), устанавливается согласно дач-
ным, приведенным в табл. 76.
Таблица 76
Расход молотой извести-кипелки на 20 .1 раствора, имеющего
состав 1 : 0,5 : 1 : 4 (известь-кипелка : строительный гипс : глина : песок)
и густоту, соответствующую погружению конуса СтройЦНИЛа на 8—12 с.ч
Вид извести-кипелки Оптимальное водоизвест- ковое отношение Содержание воды в 20 л раствора в л Содержание извести- кипелки в кг
Маломагнезиальная известь I сорта с температурой гашения 85е и выше Известь И сорта всех видов с тем- пературой гашения 60—80° . . . Известь III сорта всех видов с тем- пературой гашения до 40° .... 1,6-1,8 1,3-1,6 0,9—1,3 7.0-7,8 7,0-7,8 7.0—7,8 4,0-4,5 4,5—5,5 6,0-7,0
Благодаря применению форсунки, обеспечивающей хорошее
перемешивание сухого порошка с мокрым раствором, можно не
только транспортировать сухое вяжущее и мокрый раствор, но и
наносить их однородную смесь на плоскости в точно дозируемых
количествах. При этом удается получить такую густоту раствора
в момент его нанесения на стену, при которой раствор обычно
не поддается транспортированию по шлангам. В данном же слу-
чае в самый момент укладки раствор приобретает оптимальную
влажность, необходимую и достаточную для производства шту-
катурных работ.
При таком методе работы решается основная проблема
проблема быстрой сушки штукатурки в осенне-зимне-весенний
период строительства. Это осуществлено за счет обезвоживания
штукатурных растворив и введения в них извести-кипелки.
По данным А. Е. Суржаненко, для нанесения на поверхность
при помощи раствор чассса известково-гипсовый раствор, приго-
товленный в растворомешалке, должен быть жидким, он требует
количества воды, равного 9.52 л на 1 м2 штукатурки (толщина
слоя в 20 мм). Если учесть, что часть воды при этом идет на
гидратацию гипса, а малярные работы можно вести лишь при
влажности штукатурки в 6—7%, то до начала этих работ с каж-
дого квадратного метра штукатурки должно испариться 7,18 л
воды. Нанесение же штукатурного известково-гипсового раство-
ра на поверхность при помощи растворонасоса и дозатора-транс-
портера ДТС-1 с присадкой порошка гипса в форсунке позво-
ляет применять менее жидкий раствор с количеством воды, рав-
ным 6,29 л на 1 л2 штукатурки (толщина слоя в 20 мм).
В этом случае до начала малярных работ с 1 м? штукатурки
должно испариться всего лишь 3,95 л воды, т. е. почти в два ра-
за меньше.
При использовании в качестве сухого порошка негашеной
молотой извести, подаваемой форсункой, обезвоживание штука-
турки ускоряется еще больше.
Этот метод предусматривает присадку в форсунке не только
извести-кипелки. но и гипса. Для дозирования и смешивания
этих вяжущих веществ А. Е. Суржаненко предложил использо-
вать два дозатора-транспортера, соединенных последовательно.
Первый подает в потоке сжатого воздуха гипс в количестве
2—3 кг в минуту, второй—негашеную известь в количестве 4—
6 кг в минуту. Если используется один дозатор, то известь-ки-
пелку и гипс загружают в него послойно и перемешивают трех-
лопастной мешалкой, вмонтированной в рабочую камеру.
В табл. 76 приведены результаты испытания на влажность
штукатурки, полученной способом присадки извести-кипелки в
форсунке.
Таблица 77
Изменение влажности и прочности раствора, имеющего состав 1 :0,5: 1 : 4
(известь-кипелка : строительный гипс : глина : песок) во времени,
в зависимости от температуры и влажности воздуха в помещении
Как видн> из таблицы, уже через день выдерживания гзгу-
катурного слоя в различных условиях (температуры и влажности
200
воздуха) содержание воды в штукатурке резко падает и на 2—3
сутки поверхности готовы под окраску.
Известь-кипелка ускоряет сушку штукатурки потому, что не
только связывает большие массы воды при химической реакции
гидратации, но и повышает температуру раствора в стене. Эти яв-
ления хорошо объясняются общей теорией процесса сушки, раз-
работанной А. В. Лыковым. Им установлено большое влияние
перепада температур на перемещение влаги в материале. Он по-
казал, что в глине, например, при повышении температуры с 20
до 50° коэффициент вл агопровсд нести увеличивается в
4 раза. Такое же явление в принципе должно наблюдаться при
сушке обычной штукатурки. На перемещение влаги оказывают
противоположные влияния температурный градиент и градиент
влажности. Если штукатурный раствор на стене остается холод-
ным при использовании гашеной извести, то он выступает в ка-
честве конденсатора по отношению к нагретому теплому воздуху
естественной влажности, с помощью которого сушится штукатур-
ка. Наличие температурного перепада между холодной штука-
туркой и теплым воздухом обусловливает в этом случае пере-
мещение влаги в слое штукатурки не наружу, а внутрь. В то
же время градиент влажности вызывает перемещение влаги из
толщи штукатурного слоя к поверхности. В том случае, если
штукатурные растворы изготовляются на основе негашеной мо-
лотой извести, то она при гашении в штукатурном слое может
вызывать повышение температуры штукатурки до 50°. В этих ус-
ловиях и температурный градиент и градиент влажности дейст-
вуют не в противоположном, а в одном и том же направлении.
Они вызывают перемещение влаги из толщи штукатурного слоя
поверхности.
Таким образом, сушка штукатурки на основе негашеной мо-
.отой извести 'резко ускоряется за счет более интенсивного уда-
ления воды из разогретого слоя штукатурки.
Известь-кипелка — замечательное средство сушки штука-
турки, и в этом отношении ее нельзя сравнить ни t одним другим
зяжушим материалом, поэтому использование ее в штукатурке
дает большой эффект. Вместе с тем важно подчеркнуть, что при
производстве штукатурных работ методом присадки негашеной
двести в форсунке известь-кипелка подвергается наиболее жест-
сим испытаниям на равномерность изменения объема. Здесь во-
прос управления объемными изменениями негашеной извести
стает наиболее остро, потоку что весь процесс гашения извести
может происходить на стене или на потолке и все объемные из-
менения в процессе ее гашения протекают уже в готовой штука-
турке по всей ее толщине при малых водоизвестковых отноше-
иях. Плотная укладка поступающего из форсунки раствора, на-
носимого током сжатого воздуха под давлением 2—2,5 атм, еще
больше осложняет дело. Вет почему объемным изменениях! шту-
катурного раствора на извести-кипелке, вводимой в раствор,
201
должно Сыть уделено особое внимание. Основными средствами
управления объемными изменениями раствора с присадкой из-
вести-кипелки являются следующие:
1) правильная подготовка основания под штукатурку (пред-
варительное смачивание отсасывающих воду и пересушенных
оснований);
2) применение извести-кипелки с максимальной тонкостью
помола;
3) введение к извести добавок 3—5% сырого гипса в тех
случаях, когда в состав раствора не входят добавки строи-
тельного гипса;
4) подача в форсунку порошка извести с микронаполни-
телями;
5) расчленение процесса оштукатуривания, при котором
сначала делается набоызг (и частичное грунтование) без введе-
ния извести-кипелки, а затем наносится грунт и накрывка с до-
бавкой негашеной извести.
При этом особое внимание должно быть уделено доломит-
ной извести, в которой магнезия гидратируется чрезвычайно
медленно.
В процессе работы должен быть принят ряд предохрани-
тельных мер. Так, при слабом сцеплении раствора с основанием
или слоев между собой, вызванном отсосом влаги из раствора,
пекомендуется не только предварительно смачивать поверхнос-
ти, но и избегать больших разрывов во времени при нанесении
отдельных слоев. Если наблюдается сползание штукатурного
слоя, вызванное чрезмерным увлажнением поверхностей, реко-
мендуется уменьшить количество воды и увеличит^ дозировку’
извести-кипелки и гипса. При осыпании штукатурного слоя в
сухую, жаркую и ветреную погоду рекомендуется д'.ачивать ош-
тукатуренные поверхности в течение первых дней.
Экономическая эффективность применения извести-кипелки в
штукатурных растворах достаточно высока. Искусственная суш-
ка 1 м- штукатурки в зимнее время практически стоит около
2 руб., в то время как 4 кг активной извести-кипелки. стоимо-
стью в 60 коп. (из расчета 150 руб. тонна), вполне обеспечива-
ют высушивание 1 .ч‘; штукатурки, как это видно : з двух преды-
дущих таблиц. Следовательно, известь-кипелка удешевляет про-
цесс сушки штукатурки осенью, зимой и весной в --сколько раз,
не считая того, что она выполняет в штукатурн, п створе и
роль вяжущего.
§ 6. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ ПРИ ШТУКАТУРНЫХ
РАБОТАХ НА МОРОЗЕ
Использование негашеной извести открывает возможности
производства штукатурных работ на морозе. Для ьтого целесооб-
разны усиленны г. погрев воды и инертных и дуэавха к рас-
:вору 1,5—2% соляной кислоты ( к весу вяжуш \). При этих
условиях штукатурный раствор на морозе схватывается, затвер-
девает и обезвоживается настолько, что замерзание штукатурки
не вызывает ее порчи; при последующем оттаивании она ока-
зывается вполне удовлетворительной. Это подтверждается опы-
том работы треста «Саратовстрой>.
Что же происходит с известью-кипелкой и соляной кислотой,
применяемыми для штукатурных работ на морозе? Негашеная
известь поглощает из свежеуложенного раствора большие коли-
чества воды на химическую и адсорбционную связь. В резуль-
тате гашения извести раствор интенсивно разогревается. Кроме
того, гасящаяся известь нейтрализуется соляной кислотой. Ре-
акция нейтрализации является сильно экзотермической. Вследст-
вие этого раствор еще больше разогревается и еще быстрее за-
твердевает.
Все это настолько повышает прочность и понижает влаж-
ность раствора, что разрушающее действие мороза ему уже не
страшно. При оттаивании раствор хорошо держится на поверх-
ности и продолжает набирать прочность.
В условиях работы треста «Саратовстрсй» штукатурный рас-
твор готовился на месте перед применением на подогретых песке
и веде. Температура раствора в момент изготовления была не
ниже -4—20 -|-25о. Раствор готовили в творильном ящике из
оасчета расходования массы не позднее 10—15 мин. от начала
затворения.
Применялись следующие составы штукатурных растворов:
а) растворы, наносимые на деревянные поверхности:
для стен 1 : 0.3 : 4 (известь : ги-с : песок) 4 Добавка 1,5—2"„
сс-лячой кислоты к общему весу вяжущих:
для потолков 1 :0,6 : 4 (известь : гипс : песок) 4- добавка 1,5%
соляной кислоты к общему весу вяжущих;
для тяг и карнизов 1 : 2 : 3 (известь : гипс : песок) — добавка
1—1.5% соляной кислоты к общему весу вяжущих;
61 растворы, наносимые на каменные поверхности:
для стен 1 :5 (известь : песок) добавка 2°0 соляной кис-
еты к общему весу вяжущих;
для стен 1 : 0,5 : 5 (известь : опта : песок) 4~ добавка 1—2%
’.тяной кислоты к общему количеству вяжущих;
для карнизов, цоколей, парапетов, наружных стен 1:1:6 (це-
••ен~ известьшесок)добавка 1,5 е соляной кислоты к общему
•г. вяжущих.
Г белы велись при температуре минус 5 — 18 . Оштукатурп-
□ поверхности, не покрытые ем и назедью.
3 меры температуры внутри штукатурки, произведенные
Пономаренко, показали, что > временем температура ме-
не-.-. следующим образом:
1) через 2 часа 4-65 — 704
2) через 4 часа . . — 40 — 504
3) через 8 часов —15—204
4) через одни сутки...........+10— 15е;
5) через двое суток...........+ 5 — 10е;
6) через трое суток ... . + 0°.
Прочность штукатурных растворов (известь:гипс:песок), на-
•несенных на деревянные поверхности (при проектной марке
раствора «15» с номинальным составом (1 : 0,3: 4) при добавке
2%’соляной кислоты к моменту замораживания слоя, т. е. через
3 суток от начала затворения, составляла 5,64 кПсм2 или 37%
проектной прочности раствора.
Отставания и отпадения слоя после замерзания штукатурки
не было ни в одном случае, хотя наблюдение 'велось одновре-
менно на нескольких объектах. На поверхности штукатурного
слоя не обнаружены трещины, при простукивании штукатурка
держалась прочно, при изломе замерзшего слоя вкрапливаний
кристаллов льда не обнаруживалось.
Прочность на сжатие штукатурного слоя после оттаивания
составляла в среднем по данным четырех испытаний 16.3 кГ'см2.
Зимой 1949/50 гг. этим методом было оштукатурено более
10 000 лг2 поверхностей.
§ 7. ПРИГОТОВЛЕНИЕ НА РАСТВОРОСМЕСИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ
РАСТВОРОВ НА НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ И НАНЕСЕНИЕ ИХ НА
ПОВЕРХНОСТЬ С ПОМОЩЬЮ ОБЫЧНЫХ РАСТВОРОНАСОСОВ
Растворы, приготовляемые на механизированной установке,
подают к месту штукатурных работ и наносят на позерхностъ
либо до того, как известь в растворе погасится, либо после того,
как известь в растворе уже погасилась и раствор оказывается
лишь разогретым (а иногда остывшим).
Растворосмесительные установки небольших размеров могут
быть смонтированы на салазках и перевозиться трактором-тяга-
чом от одного здания к другому, по мере того как в одном кон-
чают, а в другом начинают штукатурные работы.
Используют также стационарные механизированные установ-
ки, построенные по схемам, показанным на рис. 23, 24 и 25. В
этом случае песок выгружается с самосвала на землю, подает-
ся шнековым навесным транспортером в приемный буккер, но-
рией поднимается вверх, проходит затем через сито и подается
в бункер, откуда с помощью вибродозатора определенными доза-
ми поступает в растворомешалку. Известь-кипелка доставляется
в контейнерах. Глиняная эмульсия готовится в баке при помощи
насоса мешалки ВНИОМ.С-ИНР-1 и перекачивается в до-
зировочный бачок. К растворомешалке подключается растворо-
насос.
При большой разбросанности строительных объектов и отда-
ленности от места приготовления раствора на центральном
204
2Э5
растворном узле можно готовить только сухую смесь раствора
(или мокрый глино-песчаный раствор), а на стройке «смонтиро-
вать портативную установку для приготовления мокрого раствора
seo
Рис. 24. Схема местной механизированной установки ВНИОМСа для приго-
товления растворов с применением негашеной извести: 1 — автосамосвал;
2—редуктор; 3—мотор; 4—шнек (подвесной); 5—блок; 6—противовес; 7—при-
емный бункер для песка; 8—вибратор; 9—иория; 10—лоток; 11—эксцентри-
ковое сито; 12—бункер песка; 13—дозатор для песка; 14—-закрытый лоток
с вибратором; 15-—дозатор для негашеной молотой извести; 16—дозатор для
гипса или цемента; 17—шнек дозатора; 18—циклон для гипса (цемента);
19—циклон для негашеной молотой извести; 20—ковш; 21—дозаторный бачок
для эмульсии глин; 22—растворох ешалка емкостью 150—325 л; 23—разда-
точный бункер; 24—вагонетка: 25—шит пулы а управления; 26—воздуходув-
ка: 27—шнековый питатель для извести и контейнеры; 28—шнековый пита-
тель гипса (цемента) и контейнеры; 29—мешалка-насос для приготовления
эмульсии из глины; 30—лоток.
(или дополнительного перемешивания мокрого глино-песчаного
раствора с введением в него негашеной извести и половодного
гипса).
2 >7
Негашеная известь подается в ковш растворомешалки пнев-
монасосом, как и все остальные пылевидные вяжущие. Глиняное
молоко поступает в дозировочный бачок растворомешалки при
помоши насоса мешалки ВНИОМС-ИНР-1. Из растворомешал-
ки раствор выгружается в расходный бункер и отсюда растворо-
насоссм подается к месту работ.
При строительстве многоэтажных жилых и общественных
зданий с большими объемами штукатурных и кладочных работ,
следует монтировать не портативную, а более мощную стацио-
нарную или передвижную установку.
При механизированном приготовлении растворов на основе
негашеной извести осенью, зимой и весной не всегда удается
полностью использовать гидратационный характер твердения из-
вести. обеспечивающий быстрое схватывание, твердение и сушку
штукатурки из чистых известково-песчаных растворов, транспор
тируемых с помощью растворонасосов.
Удобоукладываемость раствора за время его транспортиро-
вания снижается вследствие гидратации извести и отоора воды
на химическую и адсорбционную связь.' Поэтому приходится
брать достаточно высокую начальную консистенцию раствора
(не ниже 7—8 см, по конусу СтройЦНИЛа). Такая консистен-
ция ведет к высокой расслаиваемости раствора, значительно пре-
вышающей 50 см3 (расслаив.аемость в 50 см3 является предель-
ной—при этом растворонасос работает еще бесперебойно).
Этот недостаток можно было бы устранить выдерживанием
раствора перед употреблением. Частичное гашение в нем извес-
ти привело бы к образованию высокопластичного известкового
теста, присутствие которого резко снижает расслаиваемость
оаствора. Однако это связано с недоиспользованием ценных
свойств извести-кипетки в самом штукатурном слое, особенно
важных для зимних работ. Поэтому целесообразна присадка к
известково-песчаным растворам на извести-кипелке постороннего
пластификатора. Из числа органических пластификаторов заслу-
живают внимания гидрофильные добавки — сульфитно-спирто-
вая ^арда и гидрофобные — мылонафт, асидол-мылонафт и др.
Преснейшим мероприятием, повышающим пластичность раство-
ров ча негашеной извести, является также добавка глины. В
этой связи представляют интерес опыты инж. Б. И. Рогальского
[183. 184], исследовавшего изменение свойств растворов на осно-
ве и вести-кипелки при транспортировании их с помощью рас-
твор^ насоса и механическом нанесении на поверхности посредст-
вом универсальной форсунки.
Раствор подавался растворонасосом системы Росминграж-
данстроя по резиновым шестислойным шлангам диаметром
36 .ч.ч и длиной 15 м. Сжатый воздух поступал в форсунку из
спец ального компрессора. Раствор перекачивался по замкнуто-
му кругу. Через определенные промежутки времени раствор
208
испытывали на удобоукладываемость и расслаиваемость и опреде-
ляли его температуру. Результаты испытаний показали
(табл. 78), что добавка глины в известково-песчаные растворы
на извесги-кипелке устраняет расслаиваемость раствора и зна-
чительно повышает его удобоукладываемость. Добавка глины
существенно повышает и экономичность растворов.
Присадка глины позволяла наносить раствор на негашеной
извести механическим путем, не опасаясь его схватывания в
растворонасосе и шлангах. Раствор можно было применять в
течение 30—45 мин. с момента изготовления. За это время его
успевали наносить на стену до гашения в нем извести, вернее
до достижения им максимальной температуры. Быстрое схваты-
вание раствора позволяю наносить его на поверхность за один
прием при толщине намета 25—30 мм. При этом штукатурка
обладала большой прочностью и хорошим сцеплением с кирпич-
ной поверхностью. Она затвердевала через 1—2 часа. Высыхала
она так быстро, что влажность ее через сутки на кирпичной сте-
не достигала 1%, а на деревянной—10%.
Наряду с глиной можно применять присадку к известковому
раствор}' еще и небольших добавок замедлителей гашения извес-
ти, например, сырого гипса (порядка 5% к весу извести). Там,
где полуводный гипс не является одним из компонентов в штука-
турных растворах на негашеной извести, добавка сырого дву-
воднсго гипса чрезвычайно целесообразна. Сырой гипс не только
замедляет гашение извести, но и уменьшает ее объемные изме-
нения в ходе гашения, а также повышает прочность раствора.
Осенью, зимой и весной, когда использование новых свойств
негашеной извести особенно ценно, механизированное приготов-
ление и нанесение растворов целесообразно организовывать сле-
дующим образом.
1. Раствор нужно приготовить, доставить к месту работ и
нанести па поверхность до тсго, как известь в нем погасится,
т. е. через 30—40 мин. после приготовления. Состав раствора и
предельные сроки нанесения его на поверхность уточняются ла-
бораторией и зависят от добавки замедлителя гашения извести,
пластификаторов и т. п.
2. Наилучшие результаты по скорости схватывания, началь-
ному твердению и высыханию лают те растворы, которые разо-
греваются до температуры 50—80° за счет гашения в них извес-
ти уже в штукатурном слое.
3. Быстрое схватывание растворов на негашеной извес-
ти дает возможность наносить каждый последующий слой наме-
та вслед за нанесением предыдущего.
4. П 'Скольку гашение извести идет в готовом штукатурной
слое, то для того, чтобы обеспечить равномерность изменени»
объема, необходимо принимать те же меры, что и в случае при
садки извести-кипелки в форсунке.
§ 8. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ НА НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
С ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ЗАМАЧИВАНИЕМ ВЯЖУЩЕГО И
ВТОРИЧНЫМ ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ РАСТВОРА
Жесткие требования, предъявляемые к организации работ и
к управлению объемными изменениями извести, гасящейся в
готовом штукатурном слое при механизированном приготовлении
растворов, оправданы в условиях зимы. В летних же условиях
производства они могут стать излишними. В этом случае можно
прибегнуть к предварительному замачиванию вяжущего или
вторичному перемешиванию раствора на негашеной извести.
Все эти мероприятия могут не нарушать конечной прочности
известкового раствора. Это подтверждают результаты наших
опытов [133]. Исследовалась быстрогасящаяся известь со ско-
ростью гашения 3 мин., в которую введено 20%. глины и 5% сы-
рого гипса. Водовяжущее отношение было принято равным 1.
Результаты опытов приведены в табл. 79.
Таблица 79
Влияние способа перемешивания иа прочность растворов состава 1 : 3
на основе негашеной молотой извести
Способ перемешивания Предел прочности при сжатии, в кГ[смг, через
7 суток 28 суток 90 суток
Простое замачивание раствора . . 4,96 5,66 9,2
Перемешивание раствора до начала его разогревания 6,02 8,26 14.4
Перемешивание раствора до дости- жения максимальной температуры 7,91 11,56 21,2
Перемешивание раствора до его ох- лаждения 14,16 24,54 24,8
Двуступенчатое перемешивание по 3 минуты с десятиминутной вы- держкой между первым и вторым перемешиванием .... 15,93 21,59 37,0
То же с выдержкой между первым и вторым перемешиванием 1 час . 13,22 8,26 16.3
То же с выдержкой между первым и вторым перемешиванием 2 часа 6,25 6.49 9.2
Из таблицы видно, что наоушение процесса начального
укатывания активной быстрогасящейся извести путем более
длительного перемешивания Св определенных пределах) не
понижает, а повышает прочность раствора
Это объясняется, повидимому, уплотнением раствора в усло-
виях достаточно длительного его перемешивания в такой пери-
од времени, когда еще действует эффект гидратационного твер-
3* 2i 1
дения извести. Прочность раствора понижается при более дли-
тельном перемешивании, когда процесс твердения нарушается.
Подобное же явление наблюдается [135] и у гипса, прочность
которого увеличивается как при повышении интенсивности одно-
ступенчатого смешения, так и в результате двухступенчатого
смешения. Так, сеточная прочность гипса на сжатие при простом
замачивании составляла 32,5 кПсм2, при ручном смешении
59 кПсм2, при смешении в мешалке со скоростью 1000 оборотов
в минуту — 81 кПсм2 [145].
Г. Б. Ивянскин, Я. М. Нейман и Н. А. Руффе ть [68] устано-
вили, что при помощи прямоточных бездиафрагмовых растворо-
насосов можно перекачивать известково-гипсовые растворы с
обычной гашеной известью без добавок замедлителей схватыва-
ния гипса. Если начать перекачивание растворов тотчас же пос-
ле их приготовления и продолжать его в течение 5—8 мин., то-
схватывание не ускоряется, а даже несколько замедляется. Пе-
рекачивание этих растворов спустя 3—6 мин. после их приго-
товления незначительно удлиняет сроки схватывания и не влия-
ет на их конечную прочность. И только перекачивание этих
растворов в течение более 8 мин. после приготовления влечет за
собой резкое замедление скорости схватывания раствора. Такие
известково-гипсовые растворы, потерявшие способность быстро
схватываться, с успехом используются как обычные известковые
растворы. Это подтверждено практикой жилищного строительст-
ва' в городах Жданове и Сталинграде. Здесь строители прибега-
ли к перекачиванию известково-гипсового раствора по шлангам
растворонасоса, чтобы помешать его быстрому схватыванию на
поверхности соприкосновения раствора со шлангами.
Скорость схватывания обычного известково-гипсового рас-
твора определяется скоростью схватывания самого гипса, поэто-
му важно знать, как же изменяется прочность гипса при его не-
прерывном перекачивании. Для выяснения этого вопроса нами
были поставлены опыты с чистым гипсовым тестом, подвергав-
шимся длительному перемешиванию1. Результаты опытов приве-
дены в табл. 80.
Из данных, приведенных в таблице, видно, что прочность
гипса после длительного перемешивания на 3-исутки твердения
понизилась в 8—10 раз. Чрезвычайно характерно, что при даль-
нейшем твердении этих образцов отрицательное влияние дли-
тельного (в пределах 25 мин.) перемешивания гипса на его
прочность сказывается все меньше и меньше.
С тем большим основанием можно подвергать длительному
перемешиванию растворы на негашеной извести.
В этой связи представляет большой интерес опыт работы
треста «Южтяжстрой». Здесь скорость схватывания штукатур-
ных растворов на местном вяжущем из негашеной извести и боя
1 Опыты проводились при участии С. А. Турий.
212
Таблица 80
Влияние времени перемешивания гипсового теста на его прочность
Содержание вода в % к весу гипса Время перемеши- вания В МИН. Предел прочности при сжатии, в кГ/см1 через
3 суток 7 суток 14 суток 28 суток
80 0 18,9 20,1 56,6 52,0
80 5 8,3 14,2 27,1 47,2
80 10 2,0 5,1 9,1 53,8
80 15 2,1 5,1 10,3 56,6
80 20 2,0 5,9 10,6 57,8
80 25 1.9 7,1 10,0 52,0
100 0 14,2 11,8, 24,2 36,6
100 5 5,7 7,4 18,1 28,8
100 10 «,9 2,9 15,1 21,8
100 15 0,6 3,8 7,1 29,0
100 20 — — 4,84 27,5
100 25 — — — 25,5
силикатного кирпича замедляют в зависимости от конкретных
условий различными способами. Так, на строительстве жилых
домов для рабочих Харьковского тракторного завода, где ошту-
катурено растворонаоосами около 200 тыс м2 поверхности, быт
применен способ предварительного замачивания местного вяжу-
щего. Его замачивали до момента разогревания теста, на что
требовалось 30—40 мин. (нередко вяжущее, которое замачива-
ли к концу рабочего дня, использовалось на следующий день).
После этого теплое или горячее тесто подавали в раствороме-
шалку, а из нее — в растворонасос. Поскольку штукатурные
работы велись в крупных корпусах в 4—5 этажей каждый, рас-
твор готовили непосредственно на объекте. Вяжущее в порошко-
образном виде поступало сюда же в автомашинах-самосвалах
и хранилось в ящиках высотой до 0.6 м. В этих же ящиках
осуществляли его предварительное замачивание. Через 30—40
мин. разогретое тесто подавалось из ящика в растворомешалку.
Для лодачи раствора к месту укладки использовался растворо-
наг с производительностью 3 м3 час и 150-литровая раствороме-
ша~ <а, смонтированные на салазках. Это позволяло перевозить
их * одного объекта на другой трактором-тягачом, марки ХТЗ.
и тем самым не производить работ по монтажу и демонтажу.
Воздух подавался компрессором ЗИФ-5.
В одних случаях раствор из шланга растворонасоса подават-
ся в ящики штукатуров непосредственно к месту работ. В дру-
гих случаях этот раствор сразу же наносили на поверхности, на-
саживая на шланг специальное сопло.
Иногда раствор продолжал разогреваться и во время нане-
сения на стены, а в некоторых случаях он уже уопевал остыть к
этому времени. Однако заметного влияния на качество штука-
турки это не оказывало. Степень разогрева раствора зависела от
активности получаемого местного вяжущего. Чем активнее оно
было, тем большим был самонагрев раствора.
В зависимости от назначения штукатурки в растворы на
местном вяжущем вводились дополнительно либо полуводный
гипс (при штукатурке полотков), тибо цемент (при штукатурке
санузлов).
При активности вяжущего меньше 25% время замачивания
сокращали и брали более жирный раствор. При активности вя-
жущего в 30% и более время замачивания удлиняли, а раствор
делали более тощим.
Таким образом, при работах в теплое время года можно
предварительно замачив’ать вяжущее на негашеной извести
вплоть до его разогревания. При этом необходимо учитывать
следующее:
1. Для предварительного замачивания вяжущего в течение
30—40 мин., до момента его разогревания необходимо большое
количество воды, ибо часть ее связывается известью. Поэтому
скорость сушки штукатурки составляет здесь не 1—2 дня, как
это имеет место в случае присадки негашеной извести в форсун-
ке, а около одной недели. Характерно, что этот срок все же в
два раза меньше срока сушки штукатурки на стандартном из-
вестковом тесте.
2. Штукатурка из раствора на местном вяжущем, подвергну-
том предварительному замачиванию, схватывается все же зна-
чительно быстрее, нежели штукатурка на обычном известковом
тесте. Это позволило в ряде случаев совсем не применять добав-
ку гипса или же уменьшать его дозировку.
Иначе используют местное вяжущее на негашеной извести
в четвертом Управлении того же треста «Южтяжстрой».
Раствор на местно?! вяжущем готовят на центральном рас-
творном узле непосредственно перед отправкой, на автомаши-
нах-самосвалах по объектам без выдержки его в бункерах. Это
объясняется тем, что при длительном выдерживании раствора
в бункерах растворного узла он быстро разогревается и схваты-
вается непосредственно в бункере. Между тем в свежеприготов-
ленном виде он свободно вытекает из бункера в кузов автома-
шины.
На стройках раствор вторично пропускают через растворо-
мешалку, установленную перед растворонасосом, с помощью
которого он и подается к месту производства штукатурных ра-
бот. Иногда раствор подается без растворонасоса к штукатурам
В том случае, если раствор, завезенный на объект, не хспеваю'
использовать к конц\ рабочего дня, его применяют на стедую
214
щий день после предварительного перемешивания, в результате
которого он снова приобретает пластичность.
Начальное схватывание раствора нарушается в момент вы-
пуска его из бункера растворного центрального узла в кузов
автосамосвала, во время развозки раствора, в растворомешалке,
в растворонасосе и в шлангах. Ясно, что промежутки времени от
момента изготовления раствора до нанесения его на поверхность
могут быть самые различные. Ясно также, что ряд ценных
свойств негашеной извести, таких, как быстрое схватывание, ус-
коренная сушка и т. п., в данном случае используется не полно-
стью. Тем не менее строители высоко ценят преимущества мест-
ного вяжущего на негашеной извести по сравнению с обычной
гашеной известью и при этих условиях работы, так как в данном
случае исключается кустарная и дорогая операция гашения из-
вести в ямах [отпадает необходимость в устройстве гасильных
ям, нет потерь (отходов) при гашении извести] и несколько ус-
коряются сроки сушки штукатурки.
Наряду с этим'следует отметить, что в тресте «Южтяжстрой»
иногда применялось вяжущее грубого помола и содержащее к
тому же пережженную известь. Все это вызывало в ряде случаев
образование дутиков, что требовало вторичной перетирки шту-
катурки.
В Ленинграде растворы на негашеной молотой извести, пред-
назначенные для штукатурки и кладки, получают способом двух-
ступенчатого затворения водой и двойного перемешивания. Этот
способ был предложен П. И. Боженовым применительно к ис-
пользованию гидравлической молотой негашеной извести и за-
тем распространен им и на «воздушную» молотую известь-кипел-
ку [9. 11. 31].
Применение этого способа позволяет достичь спокойного
протекания гидратационного твердения извести, при котором не
происходит ее вспучивания и не наблюдается трещин.
По этому способу количество воды, взятое для первого за-
творения. должно быть недостаточным для полного превращения
всей активной СаО в Са(ОН)2. Поэтому в растворомешалку
вводится сначала около 20% воды от веса извести, находящей-
ся в известково-песчаной смеси. Смесь перемешивают 3 мин.,
после чего выдерживают в барабане 20—25 минут. Затем вво-
дят остальную часть воды и массу еш? раз перемешивают в тече-
ние 3 минут.
Подвижность полученных растворез характеризуется осад-
кой конуса СтройЦНИЛа в 6—8 см. Их доставляют с раствор-
ных узлов на стройки на грузовиках в бункерах и ящиках ем-
костью 0,5 м3. Транспортирование известково-песчаных и из-
вестково-глиняных растворов на молотой негашеной извести по
асфатьт зой дороге на расстояния до 10 км не ухудшает их ка-
чества. Растворами, полученными как двухступенчатым, так и
одноступенчатым затворением, были оштукатурены кирпичные и
деревянные поверхности при строительстве многоэтажных зда-
ний.
Штукатурка на кирпичных поверхностях была готова для
окраски через 1—2 дня, а на деревянных—через 2—3 дня, при-
чем быстрее высыхала штукатурка из растворов одноступенчато-
го затворения.
Поведение теста на молотой негашеной извести, приготов-
ленного способом двухступенчатого затворения и перемешива-
ния, было изучено М. А. Вебер и В. И. Кавалеровой [31] нз
известях различного химического состава. Особое внимание было
уделено ими выяснению вопроса о том, как влияет величина
дозировки воды, взятой для первого и второго затворения, а так-
же продолжительность выдержки между ними, на сроки схваты-
вания и равномерность изменения объема теста на негашеной
извести.
Опыты показали, что изменяя величину первой порции воды,
можно регулировать сроки схватывания и достигать равномер-
ного изменения объема твердеющего теста. Изменение величины
второй порции воды существенного влияния на сроки схватыва-
ния не оказывает, а вызывает резкие изменения вязкости теста.
Увеличение продолжительности выдержки между первым и вто-
рым затворениями приводит к удлинению сроков схватывания
теста.
Кроме того, М. А. Вебер и В. И. Кавалеровой было изучено
влияние одно- и двухступенчатого затворения на прочность из-
вестково-песчаного раствора состава 1 :3 на образцах-кубиках
с ребром величиной 7,07 см. Оказалось, что если интервал во
времени между первым и вторым затворениями увеличивается,
прочность раствора снижается и притом тем больше, чем боль-
ше вторая порция воды затворения.
Эти исследователи пришли к заключению, что изменяя усло-
вия двухступенчатого затворения и перемешивания, можно на
любой молотой извести-кипелке получать равномерно твердею-
щий раствор и регулировать сроки его схватывания. Последнее
обстоятельство позволяет отказаться от устройства известково-
растворных узлов на стройках и получать растворы с растзор-
гых заводов.
§ 9 ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В ОДНОСЛОЙНОЙ
ШТУКАТУРКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРИСТАВНЫХ СЕТОК
ИЛИ РАМОК
Предложение использовать приставные металлические сетки
для нанесения штукатурного раствора на вертикальные г.сзерх-
ности за один прием и в один слой было выдвинуто группой со-
трудников НИИСтройдормаша.
Приставные металлические сетки позволяют наносить рас-
216
твор сразу за один прием. При этом получается не многослой-
ная, а однослойная штукатурка.
Для выполнения работ этим методом на рамки размером
3,5X0,8 м нз уголкового железа (для облегчения их целесооб-
разно делать из дюралюминия) натягивают тканую фабричную
сетку из проволоки диаметром 0,7—1,0 мм, с величиной отвер-
стий 20X20 мм.
Рамки с сеткой устанавливаются по укрепленным .маякам на
расстоянии 60 — 70 см друг от друга, и раствор подается через
сетку на полную толщину намета. После этого его разравнивают
малкой, одновременно снимают избыточный раствор с одних
участков и заполняют пустоты под сеткой на других. Малка дол-
жна скользить своими выступами по рамке сетки. При этом по-
лучается ровная, без вмятин поверхность. Затем рамки с сетка
ми снимают со стены и переставляют в промежутки между ошту-
катуренными участками. На поверхности штукатурки остается от-
печаток сетки. Чтобы подготовить поверхности под окраску, не
прибегая к затирке, сразу же механизированным способом на-
носится беспесочный накрывочный слой, разравниваемый рези-
новыми или металлическими полутерками.
Известно, что нанесение штукатурного раствора на поверх-
ность в четыре приема удлиняет срок производства штукатурных
работ, ведет к скрытым простоям рабочей силы, связано с нерав-
номерной затратой труда на каждую операцию.
Метод нанесения штукатурки за один прием свободен от этих
недостатков. Однослойное нанесение штукатурки позволяет
вдвое уменьшить продолжительность цикла штукатурных работ
и только за счет этого, при одинаковом количестве рабочих,
снизить трудоемкость работ примерно на 50%.
Хронометраж работы бригады на одной из строек показал,
что в день она может оштукатурить 400—500 м2 поверхностей,
вместо обычных 200—250 м2.
Следует, однако, отметить, что несмотря на высокую эффек-
тивность метода однослойного оштукатуривания поверхностей
обычными растворами, сроки сушки штукатурки, особенно
осенью, зимой и весной, остаются при этом длительными. При-
менение в штукатурных растворах негашеной молотой извести
резко ускоряет их.
Это подтверждено рядом производственных опытов.
Раствор состава 1 : 0,5 : 6 (известь-кипелка, глина и песок}
готовили в два приема: сначала получали раствор-сырец из пе-
ска и глины и подавали его в бункер растворного узла на 5-й
этаж; негашеная известь затворялась водой на 5-м этаже и че-
рез 20—30 мин. вводилась с помощью растворомешалки в рас-
твор-сырец, который выливался в приемный 'ликер растворона-
соса и перекачивался к соплу.
Раствор другого состава 1 : 0,25 : 4 (известь-кипелка, глина,
песок) с подвижностью, характеризуемой осадкой конуса
СтройЦНИЛа в 10 см, готовили в один прием, транспортирова-
ли затем по этажам, с последующей перекачкой к соплу по
шлангам длиной до 60 пог. м.
В качестве раствора-сырца применялся обычный известково-
песчаный раствор на стандартном известковом тесте. Этот раствор
подавали на 5-й этаж и там к нему с помощью раствороме-
шалки добавляли до 20%1 молотой негашеной извести. После
этого готовый раствор растворонасосом подавали по шлангам к
соплу и наносили его на поверхность.
При этом способе консистенция раствора.доводилась до осад-
ки по конусу СтройЦНИЛа в 7 см. Однако производительность
растворонасоса от этого снизилась.
Штукатурка на негашеной молотой извести, нанесенная на
поверхность с помощью приставных сеток, при нормальных тем-
пературных условиях и влажности была готова для малярных
работ на 3—4 день после нанесения слоя по деревянным поверх-
ностям и в еще более ранние сроки при нанесении на кирпичные
поверхности.
В последнее время способ нанесения однослойной штукатур-
ки был упрощен: с приставных рамок сняты сетки. Это облегчи-
ло изготовление и использование поиставных рамок и не снизило
качества наносимой Штукатурки. При этом раствор разравни-
вается с помощью малок, опирающихся на рамки.
Известь-кипелку используют не только для получения одно-
слойных штукатурск; на ее основе изготовляют также растворы,
предназначенные для нанесения нахрывочнсго слоя.
Для этой цели готовят специальную сухую, накрывоч-
ную смесь путем совместного помола извести-кипелки и песка
(или «дресвы») в соотношении по весу 1 : 4. Применение та-
кой смеси позволило резко улучшить качество отделки оштукату-
риваемых поверхностей [160].
В тресте «Магнитострой» готовят чистый известково-песчаный
раствор на мелком кварцевом или известняковом песке. Раствор
пзг товляют непосредственно на месте в переносных ящиках. Ки-
пе тку берут высокоактивную, поэтому она целиком гасится в на-
крывсччом слое. Такая штукатурка вследствие гашения извести,
разогревания и быстрого обезвоживания накрывочного слоя при-
обретает белый цвет.
Глава IV
НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В БЕТОНАХ
I. НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В ШЛАКОБЕТОНАХ
§ 1 ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕСТИ-КИПЕЛКИ В ШЛАКОБЕТОНАХ
ДЛЯ УСКОРЕНИЯ ИХ ТВЕРДЕНИЯ НА МОРОЗЕ
Способ применения извести-кипелки в шлакобетонах, пред-
ложенный И. В. Смирновым в 1930—1932 гг., был описан в ря-
де наших статей [128, 129, 131].
Шлакобетон, изготовленный на извести-кипелке, в то время
называли гидробетоном. Этим подчеркивали его способность
твердеть под водей.
Производство шлакобетона и изделий на его основе стреми-
лись организовать при минимальных капитальных затратах на
строительство предприятий и без расхода дефицитного клинкер-
ного цемента. В этих условиях на первый план выдвигались идеи
производства шлакобетона на местных цементах, изготовляемых
ча основе негашеной извести и гидравлических добавок 154 .
Применение в шлакобетоне вместо гашеной молотой негаше-
ной извести изменило свойства материала. Шлакобетон на изве-
сти-кипелке быстро схватывался и затвердевал. Это сделало воз-
можным изготовление шлакоблоков на открытых площадках пу-
гем заливки шлакобетона в деревянные формы, с последующей
достаточно быстрой укладкой блоков в штабели для вызрева-
ния. Промышленное освоение полигонного изготовления шлако-
бетонных изделий на основе негашеной извести было начато
при участии И. В. Смирнова на строительстве Выксунского ме-
таллургического завода в 1933 г. Представлялось интересны i
изучение свойств шлакобетона на извести-кипелке при зимних ра-
ботах. Чтобы проверить, какое влияние оказывает теплота гаше-
ния извести на бетонирование в зимних условиях, И. В. Смир-
нов еще в 1931 г. на строительстве одного из заводов в г. Горь-
ком построил опытную стенку. Длина стенки составляла 2 м,
высота 1,5 м, толщина 0,40 м. Работа проводилась зимой (в кон-
це января 1931 г. । при морозе 25—28". Известь-кипелка, размо-
лотая в порошок, была завезена с силикатного завода. Перед
использованием ее просеивали. Известь была свежего обжига и
высокоактивная; при гашении в тесто она принт'? ы 2,5 объема
воды, а при гашении в пушонку увеличивалась в объеме в 3 раза.
Трепел брали молотый, объемный вес его составлял ЗлО кг!м?.
Шлак—каменноугольный, свежий, из отвалов котельной завода,
просеивался на грохоте. Он содержал золу и непрогоревшие ча-
сти угля. Воду брали из колодца.
Был принят следующий состав шлакобетона по объему: ки-
пелки—1 часть, трепела—3 части, шлака—8 частей. Смесь шла-
кобетона дозировалась на бойке и предварительно перемешива-
лась.
Вследствие сильного охлаждения материала после заливки
воды масса замерзала, и было невозможно сразу после переме-
шивания укладывать бетон в опалубку стенки. Пришлось выж-
дать, когда масса растает под действием тепла гасящейся в ней
извести. Через 10—15 мин. смесь начала оттаивать и приобре-
тать пластичность.
Бетон при укладке в опалубку трамбовали слоями толщиной
в 20—25 см. Температура бетона при укладке колебалась в раз-
ных замесах от 5 до 8°. После заполнения опалубки шлакобето-
ном в стенке были проделаны скважины для измерения темпе-
ратуры: две внизу, две вверху и одна в середине стенки. Через
5 час. после укладки бетон разогревался до +15° и схватывал-
ся. Через 20 час. температура шлакобетона в середине стены на-
ходилась в пределах -|-20 +25°, при температуре воздуха ми-
нус 26°.
После этого решили распалубить стенку и оставить ее на
морозе. На второй день она покрылась слоем инея толщиной
около с На третий день промерзла иней с нее частично
спал, частично был сметен. Стенку тщательно осмотрели:
трещин п деформаций обнаружено не было; в конце марта
ее разр; 'или на крупные блоки. Испытания блоков в лаборато-
рии дал" следующие результаты (табл. 81).
Таблица 81
Прочность на сжатие шлакобетона состава 1 :3 :8
(известь-кипелка, трепел, шлак)
Объем--.;? вес в кг Предел прочности при сжатии в кГ/см* Условия хранения
12" 36 В песке при постоянной температуре
12 24 На Bvc-Tvxe в лаборатории
1: 17 На у “ с?
Негашеная молотая известь широко применялась при строи-
те тьст: лоэтажпых шлаконабивных домов в г. Магнитогорск?
72, 7.7
Трее 'щзработат конструкцию щптсзой инвентарной опа зуб-
ки для ?'ен шлаконабивных домов. Такая деревянная опалубка
220
устанавливается сразу на всю высоту дома, ее ве нужно специ-
ально размечать, так как укладка нижней обвязки непосредст-
венно на фундамент определяет точные габариты дома. Обора-
чиваемость опалубки—25—30 раз.
В летнее время для бетонирования шлаконабпвных домов
применялся шлакобетон состава по объему 1:1 : 3 : 5 (известко-
во-шлаковый цемент марки «150», глина, гранулированный шлак
объемного веса 900—1000 кг/м3 и кирпичный щебень).
Объемный вес шлакобетона 1800 кг'Л13, расход цемента 160—
180 ка/л43. хМарка бетона 25—30. Прочность бетона на сжатие
через 2—3 суток достигала 5—7 кГ1см2.
Работы на строительстве были организованы следующим об-
разом. Шлаковый раствор состава 1:1:3 (известково-шлаковый
цемент, глина, шлак) жесткой консистенции, приготовленный на
растворобетонном заводе, подвозился к строящемуся дому на
автомобилях-самосвалах и подавался к месту укладки ленточ-
ным транспортером. Кирпич-половняк и бой шлакоблоков, взя-
тые с других строек, засыпались ’в опалубку одновременно со
шлакобетоном при помощи второго транспортера. Стены бето-
нировались с инвентарных подмостей на всю высоту опалубки
стен. После укладки слоя толщиной 10—20 см в раствор добав-
ляли бой кирпича и шлакоблоков, тщательно втрамбовывая их
ручными трамбовками с ручками соответствующей длины. Затем
укладывали следующий слои раствора и боя кирпича и т. д. Бе-
тонирование дома продолжалось в течение 2 дней.
При морозе до 30: стены шлаконабивных домоз бетонирова-
ти в утепленной опалубке. Щиты опалубки утепляли двумя
слоями войлока, прокладывая слой толя между обшивкой шита
и войлоком и обшивая войлок сверху листами фанеры.
Чтобы обеспечить надлежащую температуру при твердении
бетона из известков'-шлакового цемента на извести-кипелке на
морозе, в него при изготовлении вводили допотнитетьное коли-
чество извести-кипелки в чистом виде—до 125 кг на 1 м3 бето-
на.
При гидратационном твердении внутри бетона эта известь
не только увеличивала прочность бетона, но и повышала его
температуру, ускоряла твердение цемента и способствовала
быстрому нарастанию прочности в первые дни твердения. По-
глощая воду, известь частично отсасывала ее из бетона, умень-
шая водоцементное отношение, что вело к еще большему повы-
шению прочности бетона. Помимо этого, бетон от введения из-
вести-кипелки становился более пластичным и удсбоукладывае-
мым.
Для зимнего бетонирования принимался следующий состав
бетона по объему—1 : 1 :7 (цемент, известь, шлак), без добав-
ки кирпичного боя.
Работы по бетонированию шлакобетонных набивных домов
на морозе велись непрерывно до окончания укладки бетона.
После этого открытые поверхности бетона тотчас же утеплялись.
Условия твердения бетона в стене зимой контролировались пу-
тем измерения температуры бетона через скважины. Прочность
бетона определялась испытаниями контрольных шлакобетонных
кубиков размером 20X20X20 см. От каждых 200 м3 уложенно-
го в стены бетона отбиралась проба для 9 кубиков, причем 3 из
них хранились в нормальных условиях до испытания в 28-суточ-
ном возрасте, а 6 кубиков находились в тех же услозчях, что и
бетон в стене, и испытывались в тот день, когда температура
шлакобетона снижалась до 4-1° или — 2‘. Распалубка стен
производилась тогда, когда прочность шлакобетона в стене до-
стигала 50% от проектной. Такую прочность шлакобетон на це-
менте марки «250»—«300» и с добавкой негашеной молотой из-
вести может приобрести через: 7 дней, считая с момента его
складки, при средней температуре смеси 10э; 4 дня при 20°;
3 дня при 30'; 2 дня при 40е и 1 день при 50°. Использование
цемента низких марок (до 150—200) ведет к замедлению сроков
распалубки шлакобетона: так, при средней температуре шлако-
бетона в 10е распалубка его производится через 12 дней, при
20°—через 7 дней, при 30°—через 4 дня. при 40э—через 2 дня
и при 50°—через 1,5 дчя.
Чтобы обеспечить необходимую температуру твердения шла-
кобетона на морозе, на заводе готовится шлакобетон с темпера-
турой 30—40°, получаемой за счет подогрева воды до .50—70° и
шлака от 25 до 30э. За время перевозки бетона от завода на
стройку, -которая продолжается не свыше 15 мин., температура
шлакобетона понижается на 3—10° и за период транспортиро-
вания массы от самосвала до места укладки—еще на 8—20°.
Цобавка в шлакобетон извести-кипелки компенсировала потери
тепла. Так. наблюдения показали, что от добавки этой извести
в шлакобетон его температура, снизившаяся до 20—25°, затем
уже в стене под действием гашения извести сначала поднима-
лась быстр? до 40—55°, а затем медленно, повышаясь от 0,5 до
2° в час. После этого бетон начинал остывать, причем при моро-
зе в 20° елей шлакобетона толщиной 50 см остывает до 0° за
4—5 дней. 3?. это время прочность шлакобетона достигает 40—
60% от проектной.
Шлакобетон с завода перевозится самосвалами, а с них по-
лается в специальный бункер, обогреваемый печью. Из бункера
транспортер передает шлакобетон к месту укладки. Так как бе-
тон в тонких слоях быстро охлаждается, его укладывают по от-
дельным отсекам опатубки сразу на всю высоту здания
В габл. приведены результаты испытаний образцов из
шлакобетона, приготовленного на стройке треста «Магнито-
строй».
Таблица 82
Прочность шлакобетона с добавкой негашеной извести
Расход вяжущего в кг/м3 Объемный вес в кг/м* Пределы прочности образцов 20X20X20 см. в кГ/см3 через
известково- шлаковый цемент марки .150“ молотая известь- кипелка 3 суток 7 суток 28 суток
375 J7G0 1.4 5,9 15,7
375 37,5 1850 2,3 4,6 10,2
375 75,0 1860 2,3 5,2 15,8
375 125 1770 2,7 7,4 20,0
375 150,0 JT30 8.8 10,5 26,0
Как видно из этой таблицы, при применении шлакобетона на
морозе известь-кипелка игпотьзуется не тотьк-о как огновное
вяжущее для производства известково-шлакового цемента, но и
вводится в чистом виде в шлакобетон для ускорения его тверде-
ния.
Таким образом, применение извести-кипелки в шлакобетонных
набивных домах обеспечило скоростные темпы поточного строи-
тельства даже в условиях сурового зимнего времени и сделало
ненужным устройство дорогих и громоздких средств обогрева
уложенного бетона (электропрогрева, паропрогрева и т. д). В
сущности здесь созданы условия самопропарки бетона на "орозе.
Дальнейшее ускорение зимнего строительства из монолитно-
го шлакобетона может быть достигнуто за счет введения в бетон
извести-кипелки с соляной кислотой (или с хлористым кальци-
ем). В этом случае самонагрев шлакобетона и скорость его зат-
вердевания резко возрастают.
Опыт строительства малоэтажных шлакобетонных дгмов в
ус товиях зимы показал, что применение монолитного шлакобето-
на с добавкой негашеной извести имеет значительные техно-эко-
номические преимущества. В летних условиях расход цемента на
I .и3 стены уменьшился на 100—120 кг, количество рабочих сни-
-илось на одну треть, стоимость возведения стен уменьшилась в
1,5—1,7 раза по сравнению с применением шлаковых блоков, по-
ту чаемых по обычной схеме пропариванием.
§ 2. ПРИМЕНЕНИЕ И'ЗВЕСТИ-КИПЕЛКИ В ШЛАКОБЕТОНАХ
С ЦЕЛЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
ПЫЛЕВИДНОЙ части ШЛАКОВ
Особую роль в улучшении качества шлакобетона сыграли
исследования проф Н. А. Попова [163] и выдвинутая им теория
прочности легких бетонов. Им было установлено, что прочность
и погодоустойчивость шлакобетонов на котельных шлаках ко-
223
ренным образом повышаются при использовании клинкерных це-
ментов взамен местных известково-шлаковых и особенно извест-
ково-пуццолановых цементов. Однако и в этом случае оказалось
необходимым дополнительное введение в шлакобетонную смесь
извести, так как взаимодействуя с активной пылевидной частью
шлака, она образует с нею новые гидравлические вяжущие.
Топливные шлаки содержат активные продукты обжига глин
(метакаолин, аморфная кремнекислота и др.) и выполняют по-
этому в шлакобетонах роль не только легкого заполнителя, но и
гидравлической добавки. Главное назначение извести—взаимо-
действовать со шлаками, как с гидравлической добавкой, с обра-
зованием гидравлического вяжущего вещества. Поэтому, каза-
лось бы, безразлично, вводится ли известь в форме гидрата или
окиси кальция. Однако, как показали опыты, на самом деле при-
менение негашеной молотой извести взамен гашеной улучшает
свойства шлакобетона и шлакоблоков.
Использование негашеной молотой извести возможно при лю-
бой технологической схеме производства шлакобетонных камней.
Так, например, при обычной схеме производства шлакобетонных
камней проектом технологических правил, разработанных
ЦНИПС [243], рекомендуются следующие ориентировочные соот-
ношения цемента и извести в шлакобетоне (табл. 83).
Таблица 83
Ориентировочные расходы цемента и добавки извести при
приготовлении шлакобетона
Марка шлако- бетона в камнях (нетто) Ориентировочный расход цемента и извести в кг/м3 бетона при активности цемента
„200“—.250“ „300“ 1,400“
-35“ от 140+40 до 1704-50 от 1204-30 до 1304-50 от 1004-20 до 1004-40
.50“ от 170-1-50 от 1304-50 от 1204-40
до 2304-60 до 1504-50 до 1304-50
.75“ — — от 1304-50 до 150+60
Приме ч а и и е. ГЬззые цифры в графах дают седера.. ;;е цемента, вторые—
величину дсссэ?;.! извести (в пересчете на сухое -лестго).
§ 3. ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕСТИ-КИПЕЛКИ ПРИ JCKOPEHHOM
СПОСОБЕ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВ И ГОРЕЛЫХ ПОРОД
НА БЕГУНАХ
Количество пылевидных фракций в шлаках уветичивается, и
их гидравлическая активность в присутствии иззести проявляет-
ся наиболее полно при «пробуждении» шлака на бегунах, когда
224
происходит тесное и совершенное смешение его с активизато-
ром и энергичное растирание смеси. За последние годы предло-
ХОтВаль\
с шлаков, горе'--
лых породи тп\
зжигание-
'смерсция
_J Отсеб
(уголь, зола и пр)
Установка
для обогащения
т~------- . --------71--------- -,—
\(са£иангп_ бегднщробдния _смеееи1_ _
Шлаковый к,-анкер
фракции отбдоИонн
Шлакодый клинке']
при фракции беле-'
та\
J
Склад актибизатород и Вяжущих (и,е-
мгнт. известь, гипс, хлористый каль-
ций,сульфитно-спиртоВая барда и пр)
^Молотка.‘ля
\мгльнииа
Цемент
ИзЬесть -
-кипелка
Шлаковый
клинкер
Дозатор
озаппр
бегуны
-’ерник для Воды или
\:сдно -изВесткоВой
I суспензии
Мерник для Веды
или Водно -избесг
новей суспензии
'Раздаточный бункер
Форм одна
Товарный бетон с использовани-
ем растворомешалки при об-
радотке Высокоактивных излаю'
"j 'Стенобых
J камней
Крупных
блокад
f
1
ропарочные камеры или
электропрогрев
Строительная
площадка
Склад гстсВой продукции |
Рис. 26. Новая технологическая
схема производства шлакобетона
CJ «1
я.е несколько приемов механической активизации шлаков н
бс-г ..ix. Особое внимание обращает на себя активизация шлако
15 Зак. 681 225
ускоренным способом, предложенным Н. П. Максимовским [100],
по технологической схеме, показанной на рис. 26.
Главной особенностью ускоренного способа переработки шла-
ков на бегунах, отличающегося от обычного способа произ-
водства шлакобетона по цементной схеме с применением бетоно-
мешалок, являются совершенно иные дозировки вяжущего веще-
ства.
Интересно привести [100] сравнительные цифры практическо-
го расхода вяжущего при изготовлении шлакобетона на бегунах
и в бетономешалках (табл. 84 и рис. 27).
Таблица 84
Влияние способа приготовления шлакобетона на расход
вяжущего вещества в кг .и3 бетона
Марка бетона Шлакобетон, приготовленный в бетономе- шалке Состав шлакобетона, приготоатенног на бегунах
цемента молотой из вести-кипел- кн Всего вяжущего
50 220 60 12 72
70 260 80 16 86
90 320 105 21 126
НО 350 120 24 144
140 420 150 30 180
Нис 27. Сравнительной расход вяжущего при разных методах приго-
товления бетона /—триготовленне шлакобетона на бег’.'.ча.х; I/—при-
готовление холоднее: бетона в бетономешалке; II/—приготовление
шлакобетона в бетономешалке.
Из таблицы видно, что расход цемента на 1 кГ см2 предела
прочности при сжатии бетона в 28-суточном возрагге составляет
226
для шлакобетонов, приготовленных в бетономешалках, от 3 до
4,5 кг, а для тех же шлакобетонов, приготовленных на бегунах,
от 1.07 до 1,2 кг или сокращается более, чем в два раза.
Такая разительная экономия цемента объясняется двумя
важнейшими причинами: во-первых, тем, что взамен бетономе-
шалки применяются бегуны и, во-вторых, особой ролью, которую
играют при этом добавки негашеной молотой извести.
Крупная экономия цемента в производстве шлакобетона при
замене бетономешалок бегунами в свою очередь обусловливается
рядом причин.
При ускоренном способе бегуны одновременно измельчают
шлак (заменяя частично мельницу) и перемешивают бетон (за-
меняя бетономешалку). Помимо этого, под действием бегунов,
бетонная смесь резко уплотняется, пустотность заполнителей
в бетоне доводится до минимума, что в конечном счете и сокра-
щает расход цементного теста.
Проектом технологических правил ЦНИПСа предусмотрены
следующие дозировки цемента и извести при активизации шлаков
ускоренным способом в процессе обработки смеси на бегунах в
течение 3—5 мин. (табл. 85).
Таблица 85
Рекомендуемые ориентировочные дозировки цемента и извести
для смесей, приготовляемых по ускоренному способу с применением бегунов
Вид сырья Требх емая марка бетона в кГ см'1 Расход вяжущего на 1 л3 бетона в кг
цемент клинкерный (не ниже марки „200“) известь (считая на сухое вещество)
Топливные и шлаки подмосковных I других углей I 75—100 50—75 35—50 100—200 70—90 60—70 50-60 40-50 30—40
Топл :зные шлаки, в том числе 1 паровозные 75-100 50-75 35—50 110—130 80 — 100 70—80 40—50 30-40 30—40
В настоящее время крупные шлакоблоки изготовляются в
промышленных масштабах с применением бегунов. Термическая
обрас ~ха шлакоблоков производится с помощью электропро
греза пропаривания.
§ . ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕСТИ-КИПЕЛКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ
КРУПНЫХ ШЛАКОБЛОКОВ, ПОДВЕРГАЕМЫХ ЭЛЕКТРОПРОГРЕВУ
За п следние годы все в более широких масштабах применя-
ются крупные блоки, обеспечивающие наиболее полную индуст-
риализацию строительства.
15* 227
В этой связи заслуживает особого внимания опыт работы
треста «ЛАосэнергострои» по производству крупных шлакоблоков
с применением негашеной молотой извести. Эти блоки исполь-
зуются трестом в промышленном и жилищном строительстве
Москвы.
Основой производства крупных шлакоблоков является уско-
ренная. обработка шлакобетонной массы на бегунах и примене-
ние электропрогрева для ускорения твердения отформованных
блоков. Производство шлакоблоков в этом тресте организовано
по следующей технологической схеме. Шлак с Каширской элек-
тростанции подвозится к цеху крупных шлакоблоков по жетезной
дороге и скреперной лебедкой подается в сортировочно-дробиль-
ное отделение. Часть шлака, не требующего отсева, сразу посту-
пает в расходный бункер, а другая часть, требующая отсева,
пропускается сначала через виброгрохот, причем крупная фрак-
ция материала измельчается в дробилке (до размера частиц 5—
12 мм) и только после этого поступает через элеватор в расход-
ный бункер. Образующаяся при дроблении и просеве шлака
пыль удаляется.
Цемент разгружается из вагонов в силосы, из которых систе-
мой транспортеров направляется в расходный бункер. Негашеная
комовая известь разгружается из вагонов на склад и поступает
на дробильно-помольную установку системы «Пневмо-ЮЗ». Мо-
лотая известь-кипелка подается в расходный бункер. Материалы
из бункеров через дозаторы поступают в ковш скипового подъем-
ника для подачи на бегуны. Первые 1—2 мин. бегуны обрабаты-
вают смесь всех трех компонентов—цемента, извести-кипелки и
шлака—«насухо», что способствует быстрому и равномерному
перемешиванию шихты1.
Затем в перемешанную насухо смесь подается вода, и вся
масса перетирается катками бегунов в течение 3—4 минут. Пос-
ле этого шлакобетонная смесь через выгрузочный люк поступает
из бегунов в кюбели. Качество перемешивания и перетирания
массы при мокрой обработке проверяется пробой «на руку».
При достаточной переработке массы она не пачкает руки и не
прилипает к ним. Готовая шлакобетонная смесь в кюбелях по-
дается из заготовительной з формовочное отделение. В этом от-
делении на бетонном гладком полу по обе стороны от середины
прохода размещаются формы, в которых и готовятся крупные
блоки. Формы представляют собой две металлические стенки, по
высоте равные толщине бт.ка (т. е. в 50 и 30 с.ч) при .тише
3,1 и 4,2 Л1, основанием формы служит бетонный пол. Длина
блоков может быть уменьшена благодаря деревянным перего-
родкам, которые вставляются между металлическими стенками
1 При ручном приготовлении бетона цементно-песчаную смесь в свое
время также «гарцевали» сна-.т.та «насухо», так как это ускоряло работу
и облегчало труд.
формы. Одна металлическая стенка крепится неподвижно, пер-
пендикулярно к основанию, вторая делается передвижной с тем,
чтобы можно было изменять ширину формуемого блока в зави-
симости от требований заказчика.
После установки стенок и перегородок шлакобетонная масса
из кюбеля подается в формы на половину их высоты и* вибри-
руется плоскостным вибратором в течение 1,5—1 минуты. Затем
в форму загружается остальная часть шлакобетонной массы (не
заполняющей однако форму до краев примерно на 2—3 см),
которая также вибрируется в течение 1 минуты. Далее, остав-
шаяся свободной часть формы, по высоте равная 2—3 см, зали-
вается раствором на белом цементе и известняковой крошке,
который после твердения и обработки образует лицевую фактуру
шлакоблока. Раствор для лицевой фактуры блока готовится на
растворомешалке. Ему можно придать любой цвет, вводя в него
красители.
Для увеличения термического сопротивления наружные сте-
новые блоки изготовляются с термовкладышами из тер.моэффек-
тивного материала (газогипс).
Между первым и вторым слоем в массу закладывают два ме-
таллических стержня-крючка, за которые затем готовый блок
поднимается краном. Крючки диаметром 6—8 мм имеют общую
длину 1,2—1,5 м, причем внешние петли их сначала загибаются
книзу вдоль выемки-паза в ребре блоков, а после распалубки
формы выпрямляются, чтобы за них могли зацепиться траверс-
ные крюки. Выемка-паз делается на середине толщины блоков.
Она необходима для крепления блоков при кладке стен.
После укладки шлакобетонная масса в формах выдерживает-
ся в течение 4 часов. Затем к металлическим бортам, как элек-
тродам, подключаются токоподающие провода для электропро-
грева шлакобетона. Участок, где осуществляется электропрогрев,
отгораживается, после чего включается ток сетевого напряжения
в 120 в Дня контроля за прогревом в блоки вставляется термо-
метр на глубину до 10 см от поверхности. В зависимости от ши-
рины блоков, т. е. от расстояния между электродами, выбирает-
ся напряжение в 120 или 220 в с тем. чтобы температура подни-
малась плавно, увеличиваясь на 8—10= в час. Когда она дэ-
стигнет 65:, включают и выключают рубильник с тем, чтобы
поддерживать температуру прогрева блоков на требуемом уровне
в течение 8—10 часов. После этого ток выключают и блоки осты-
вают. Весь цикл обработки длится 3"—32 часа: выдерживание
в формах—4 часа, подъем температуры—5 часов, прогрев—10 ча-
сов, остывание в формах—5 часов.
Придс . ж н дельность электропрогрева изменяется в зависимо-
сти от тег з. в какое время года ведутся работы: зимой, она
возрастает, а летом сокращается. Зимой к тому же подогрева-
ются шлак и вода. В качестве примера приводим таблицу 86, ха-
229
растеризующую режим электропрогрева шлакоблоков. После
остывания шлакобетона металлические стенки формы (после то-
го, как от них отключены токоподающие провода) откидывают-
ся, блок поднимается тельфером за петли и переносится для
остывания—зимой в специальное помещение, а летом на откры-
тый склад готовой продукции. Во избежание пересушки нагре-
тых изделий их покрывают матами и смачивают водой. Готовые
блоки вывозятся на склад готовой продукции на платформах по
узкоколейному пути.
Таблица 86
Влияние длительности электропрогрева на изменение температуры блоков
(заводский замер от 10 VI 1954 г.)
Часы замера Температура в град.
.УК; блоков
1 2 3 4 5 6 7
Включено
16-00 30 30 30 30 30 32 32
17-00 51 96 56 40 44 46 45
18—00 63 93 68 51 55 51 51
19—00 84 90 90 68 70 62 62
20—00 82 88 87 80 80 72 72
21-00 83 80 80 82 87 81 80
О т к л ю ч е 1 I о
22—00 83 78 78 78 81 80 80
23—00 78 72 74 79 84 78 82
24—00 78 72 74 78 83 78 83
1—00 71 64 68 74 77 73 76
2-00 69 62 66 71 74 69 73
3-00 66 60 64 68 69 66 70
4—00 61 54 60 63 66 64 68
5—00 59 52 57 61 63 62 64
Расход электроэнергии по показаниям контрольных приборов
составтял на 1 м3 крупных шлакоблоков—56,6 кет.
В табл. 87 приводится перечень установленного на заводе
оборудования.
Расход электроэнергии на обслуживание составляет 171 кет,
а на этектропрогрев блоков 180 кет. Цех работает круглый год в
две смены с производительностьь з 9000 .и3 крупных шлакобло-
ков. Расход материалов в год составляет: шлака—14400 .и3, це-
мента—1100 т, извести-кипелки—558 т. песка—900 я3, воды—
450 .и3.
Крупные шлакоблоки должны отвечать следующим требова-
ниям (по Техническим условиям, разработанным трестом «Мос-
энергострой»). Прочность их составляет от 70 до 100 кГ см2,
морозостойкость характеризуется 20 циклами испытаний.
230
Кроме того, они должны изготовляться в строгом соот-
ветствии с рабочими чертежами. Изготовленные блоки маркиру-
ют на двух торцовых сторонах несмываемой краской. Приемка
блоков осуществляется на заводе, причем на каждую партию в
100 м3 составляется паспорт, который передается заказчику при
отправке блоков на строительные площадки. В паспорте указы-
ваются результаты испытаний прочности кубиков соответствую-
щих партии блоков и их объемный вес Для испытаний от каж-
дых 100 л3 блоков отбирается проба для изготовления шести
образцов-кубиков, с величиной ребра в 20 см.
Они подвергаются механическим испытаниям немедленно
после электропрогрева и остывания.
Завод треста «Мосэнергострой» добился значительных по-
ложительных результатов в освоении производства крупных
шлакоблоков.
Завод применил способ ускоренной обработки шлакобетона
на бегунах. В результате этого расход цемента удалось снизить
на 40—60% по сравнению с расходом его при изготовлении
шлакобетона в растворомешалках. При этом прочность и моро-
зостойкость шлакобетона, получаемого обработкой на бегунах,
увеличились. Чем же объясняется такая значительная экономия
цемента в шлакобетоне и такое повышение его прочности и мо-
розостойкости при использовании бегунов взамен раствороме-
шалок?
До сих пор в этом вопросе есть еще много неясного. По
мнению одних—это объясняется «пробуждением» шлака на бегу-
нах. По мнению других—помолом шлака. На наш взгляд это
объясняется, в основном, двумя причинами. Первая заключается
в том, что при обработке на бегунах удается получить мини-
мальную пустотносгь заполнителей в бетоне, что обусловливает
соответственно и меньший расход цемента. Вторая причина кроет-
ся в разрушении наиболее слабых фракций шлака бегунами,
поэтому несущий каркас в шлакобет не образуется только из
прочных частиц шлака, чем достигаемся повышенная прочность
и морозостойкость изделий.
Завод применил метод электропрогрева блоков с использо-
ванием металлических бортовых фор.’: з качестве электродов.
Применение этого метода дало возм кность отказаться от ка-
мер пропаривания, котельной, паропр'зодов и т. д. Трехлетний
опыт ра'оты этого треста по электрод? греву крупных шлакобло-
ков показал, что стоимость электропр.~рева оказывалась прибли-
зительно вдвое ниже стоимости пропаривания. При этом элек-
тропрогрев можно применять даже там. где расход электроэнер-
гии лимитирован. В этом случае можно пользоваться электро-
прогрев м в ночное время, когда oo_.;.i расход электроэнергии
минимальный. Использование метал' .чески.х бортовых форм
обеспеч,:ло возможность получения бл ков точных форм и разме-
232
ров. Это резко повысило качество крупных блоков по сравне-
нию с изготовленными в обычных деревянных формах. При этом
методе существенно улучшились также и условия труда на за-
воде, так как при замене паропрогрева электропрогревом в цехе
стало чисто и сухо.
При производстве крупных шлакоблоков, организованном
трестом «Мосэнергострой», применен оригинальный способ по-
мола извести-кипелки с помощью машины «Пневмо-ЮЗ». Эта
машина обеспечивает тонкость помола извести, характеризуемую
прохождением через сито № 0085 в количестве 87%. Следует
подчеркнуть, что эти результаты характерны для частично по-
гаспвшейся извести, содержавшей наряду с окисью кальция
также и гидрат окиси кальция.
В чем же состоит специфическая роль извести-кипелки в ус-
ловиях производства шлакоблоков из шлакобетонной массы, пе-
реработанной ускоренным способом?
На первой стадии помола, продолжающейся 1—2 мин., из-
весть-кипелка имеет два крупных преимущества перед известью-
пушонкой. В отличие от пушонки, которая в силу чрезвычайно
высокой дисперсности и эластичности является «смазкой» и по-
тому резко снижает эффект размола шлака, известь-кипелка,
как значительно более жесткий порошок, ослабляет эффект раз-
мола в меньшей мере.
Применение негашеной молотой извести способствовало бо-
лее эффективному использованию гидравлической активности
обработанных на бегунах шлаков и получению значительного
количества своеобразного известково-шлакового цемента. Это
обстоятельство позволило также существенно сократить расхот
портландцемента. Кроме того, негашеная молотая известь при
гидратации повышала температуру блока до 30° и тем усиливала
эффект последующего электропрогрева при минимальных затра-
тах электроэнергии.
Организация помола извести-кипелки при цехе шлакоблоков
представляет собой вынужденное мероприятие, поскольку извест-
ковая промышленности еще не снабжает потребитетей тонкомо-
тотои известью-кипелкой. Получение в цехе шлакоблоков тонко-
МО.ЮГОЙ извести-кипелки, как готового фабриката, еще больше
понизило бы стоимость строительства и эксплуатации цеха круп-
ных шлакоблоков.
Хотя способ ускоренной обработки шлаков на бегунах поя-
'ился недавно, он получил промышленное распространение уже
р |де городов страны (Москва, Ленинград, Ростов-на-Дону,
Смоленск и др.).
Так, например, на Ленинградском заводе крупных блоков из
технологической линии также изъята бетономешалка и взамен
ющавлены бегуны БСС-2. Кроме того, та.; организовано и
юогащенпе топливных шлаков.
В отличие от Московского завода крупных шлако-
блоков, где применен электропрогрев, на Ленинградском заводе
термическая обработка блоков производится в камерах пропари-
вания.
Схема работы Ленинградского завода по новой технологии
представлена на рис. 28.
Из шлакобетона с добавкой извести-кипелки, получаемого
способом ускоренного пробуждения на бегунах, можно получать
различные изделия: мелкоразмерные стеновые камни, пустоте
тые блоки-вкладыши, плиты для перекрытий и перегородок,
набивные шлакобетонные стены, крупные стеновые блоки, круп-
нопанельные перегородки и перекрытия, стены из крупных офак-
туренных блоков и т. п.
В отличие от извести-пушонки или стандартного известкового
теста, которые практически не загустевают, не схватываются и
не твердеют, известь-кипелка вызывает быстрое начальное загу-
стевание шлакобетонной массы, при котором не происходит оп-
-ывания граней и ребер свежеотформованных изделий. Это по-
вышает как начальную пластичность, так и формующую способ-
ность бетонной смеси.
Таким образом шлакобетонное производство является круп-
ным потребителем не только цемента, но и извести-кипелки. На-
ибольший эффект при этом дает применение извести-кипелки—
сзежеобожженной, высокоактивной и тонкомолотой.
Использование извести-кипелки для этих целей может быть
экономически эффективным при крупном промышленном ее
производстве. Между тем до сих пор мощности заводов по про-
изводству молотой извести остаются совершенно недостаточны
ми. Известь, получаемая на таких заводах, в ряде случаев сто-
т дороже цемента и ее использование, несмотря на большие
технические преимущества, становится при производстве шлако-
блоков экономически нецелесообразным.
Так, при средней мощности цементного завода в 300 тыс. т в
год, мощность установки по помолу негашеной извести состаз-
сяет всего лишь 10 тыс т. в год. Поэтому увеличение мощностей
-зводов по производству негашеной молотой извести является
неотложной задачей.
И НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИА
БЕТОНАХ
I ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕСТИ-КИПЕЛКИ С СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БЫСТРОТВЕРДЕЮЩЕГО БЕТОНА
До недавнего времени господствовало убеждение, что введе-
те извести-кипелки в портландцемент невозможно, так как ~а-
? 1Я известь «при затворении водой и образовании из безводной
окиси гидрата сильно увеличивается в объеме до 3,о раз» [70].
Качество цемента действительно зависит от содержания в нем
свободной окиси кальция. Еще Ле-Е11ателье установил, что имен-
но известь-кипелка. содержащаяся в цементе в несвязанном в
силикаты и алюминаты состоянии, является причиной неравно-
мерности изменения объема цемента. Отсюда и сложилось убеж-
дение, что поскольку даже незначительные количества свобод-
ной извести, оказавшейся внутри цемента и не связанной в си-
ликаты и алюминаты кальция во время обжига, ухудшают ка-
чество цемента, то дополнительная добавка ее в цемент в боль-
шом количестве извне тем более недопустима Lil9].
В 1926 г. И. В. Смирнов стал добавлять в смесь, предназна-
ченную для изготовления мукомольных жерновов, негашеную из-
весть и соляную кислоту [222].
Заполнителями такого бетона были, как обычно, наждак,
кремний, битое стекло и другие высокоабразивные материалы.
Из такого бетона он получил мельничные жернова исключитель-
но высокого качества. Эти опыты натолкнули нас на мысль о
возможности использования негашеной молотой извести и
соляной кислоты в производстве обычных строительных бе-
тонов1.
Почему же стало возможным применение негашеной извести
в тяжелых бетонах?
Дело в том, что негашеная известь, которая образовалась
внутри цемента во время его обжига и не успела войти в состав I
клинкера, и известь, введенная в готовый цемент, впоследствии
ведут себя по-разному. В первом случае известняк обжигается
при-температуре обжига цемента (около 1450ц). и не успевшая
войти ~в состав клинкера часть извести оказывается сильно пере-
жженной. Такая известь характеризуется очень медленным га-
шением, и она гасится в уже затвердевшей массе цемента; при
поглощении воды она сильно увеличивается в объеме [удельный
вес СаО—3,1, а удельный вес Са(ОН)2—2,1], это в свою очередь
вызывает приращение объема пор, что приводит к неравномер-
ном}’ изменению объема цемента. При обжиге же чистой изве-
сти температура о'жига составляет практически 1000—1ТОП0.
Такая известь пр/ введении в цемент быстр гасится. При
этих условиях изменений ее ооъема идет в твердеющей массе
цемента и не мо:.;ет вызывать в нем внутренних перенапря-
жений.
Дот почему, как ; называет проф. В. Н. Юнг 250], добавка к
цементу 2 з ,,, ц ...^молотон окиси кальция изс -.е не вызывает
вредных последстз;: а содержание таких же количеств свооод-
но:Т окиси кальция клинкере вызывает неравномерность измене-
ния объема. Стед\ = 1 отметить, что добавка 9—.S ‘ извести, вво-
димой дополнительно при вторичном обжиге цемента до высо-
1 Авторское св,Ы1.7сМ.гтво И. В. Смирнова и Б В. СМ та № 65406.
236
ких температур, уже вызывает неравномерность изменения объе-
ма.
Нашими опытами установлено, что добавка к цементу извести
в количествах, превышающих 5, 10, 15%, при определенных ус-
ловиях твердения не вызывает вредных последствий.
Если вводить в цемент одновременно с негашеной известью
кислоту или хлористый кальций, то гашение извести будет про-
текать еще быстрее, что совершенно исключает возможность
воедного воздействия извести на цемент. Как известно, введение
соляной кислоты улучшает свойства тех цементов, которые об-
наруживают неравномерное изменение объема. В этом случае
оставшаяся после обжига внутри цемента «намертво» обожжен-
ная свободная известь под влиянием ускорителей гасится быст-
рее, чем затвердевает цемент.
Все эти соображения сохраняют силу, если в цементный бе-
тон прибавлена тонкомолотая высококальциевая известь, удов-
летворяющая требованиям стандарта.
Крупные частицы, образующиеся при грубом помоле, а тем
более комки извести-кипелки, могут вызывать неравномерное из-
менение объема цемента и даже растрескивание бетона.
В 1934 г. проф. Б. Г. Скрамтаев [193] подробно описал свой-
ства бесцементного бетона на негашеной извести, а затем и це-
ментного бетона с негашеной известью. Последний бетон автор
оценивает как материал, применение которого целесообразно при
зимних работах.
По мнению Б. Г. Скрамтаева, негашеная тонкоразмолотая
известь может быть использована для подогрева бетона до
укладки и для усиления действия хлористого кальция на бетон.
Однако при введении соляной кислоты, кроме того, активизи-
руется в какой-то мере поверхность заполнителей.
Как известно, прочность бетона повышается в том случае,
если поверхность заполнителей будет активной. Так, Грюн [197]
испытывал растворы на обычном кварцевом песке и на дроб-
ленном клинкере и установил, что прочность растворов на клин-
керном песке в 28-суточном возрасте почти в три раза превыша-
ет прочность раствора на кварцевом песке.
Прочность на сжатие в трехсуточном возрасте составляла: в
растворах на кварцевом песке 108 кГ.см2, а на песке из дроб-
леного клинкера—495 кГ!см*\ в возрасте 28 суток, соответствен-
но. :83 кПсм- и 938 кГ'см2.
Это явление объясняется, очевидно, тем, что поверхность
клинкерного песка активно взаимодействует с твердеющим це-
менте м.
Советские исследователи И. В. Вольф и В. С. Зейтман [197'
получили пробужденный бетон с прочностью в 750—850 кГ см2.
при наличии в нем доменного гранулированного шлака, обла-
дающего активной поверхностью по отношению к цементу.
В опытах Грюна, а также Вольфа и Зейтмана активной
была не только поверхность заполнителя, но и весь заполнитель
в целом.
Крупным недостатком опытов Грюна с цементами на актив-
ном заполнителе является то, что активная поверхность состав-
ляет сотые, а может быть тысячные доли от обшей массы
клинкера, и, следовательно, здесь имеет место громадное недо-
использование этого ценного продукта.
Но нельзя ли обычные заполнители сделать активными? Уста-
новлено [132], что под действием соляной кислоты и извести
происходит активизация поверхностей заполнителя.
А. В. Васильев [30] исследовал взамодействие чистого песка,
извести и соляной кислоты.
Оказывается, что кварцевый песок, обработанный предвари-
тельно соляной кислотой с удельным весом 1,19 в течение 0,5 ча-
са, а затем промытый до удаления аниона кислоты и высушен-
ный в сушильном шкафу при 120°, приобретает способность ад-
сорбировать известь.
Эти опыты показали, что в результате адсорбции извести
чистый кварцевый песок начинает набухать, причем отдельные
песчинки схватываются и затвердевают, несмотря на то. что ни-
какого цемента в песок не вводилось.
Процесс схватывания песчинок можно наблюдать, если в бю-
ретку, в которую налит насыщенный раствор Са(ОН)2 и прибав-
лено 10 капель однопроцентного спиртового раствора фенолфта-
леина, всыпать 10 г песка, обработанного соляной кислотой, а
затем промытого.
«Через 24 часа,—пишет А. С. Васильев,—верхняя часть
столбийа, всыпанного в бюретку песка, схватывается в нерассы-
пающееся кольцо, прилипающее к стенкам бюретки.
Остальная масса песка остается сыпучей, от легких ударов
слегка уплотняется, оседает и образует между прилипшим к
бюретке песчаным кольцом интервал, заполненный раствором.
На образовавшееся, прилипшее к стенкам бюретки песчаное
кольцо можно вновь насыпать 10 г песка и через 24 часа наблю-
дать во вновь насыпанном песчаном слое аналогичное явление,
с той лишь разницей, что толщина прилипшего к бюре_ке коль-
ца в новом слое несколько меньше, чем в предыдущем.
Всыпать новые порции песка в бюретку и наблюдать за об-
разованием новых колец можно до тех пор, пока верхнее кольцо
выдерживает тяжесть присыпанной новой порции пес:<_. что в
нашем случае без подкрепления раствора продолжалось по обра-
зования шестого или в некоторых случаях седьмого кольца».
Далее А. С. Васильев исследовал свойства кварцеви: о песка,
находящегося в насыщенном растворе извести.
Оказалось, что концентрация раствора Са(ОН)2 в эт и систе-
ме все время уменьшается, не доходя однако до нуля iтабл. 88).
238
Изменение концентрации раствора извести в кварцевом песке
Время выдерживания раствора извести в песке в час. Концентрация раствора Са(ОН)г по результатам титрования в г/л
28 47 93 120 167 192 240 1.6 1,4 1,2 0,93 0,7 0,6 0,5
По мнению этого исследователя систематическое понижение
концентрации раствора извести в кварцевом песке в течение
16—18 дней указывает на то, что вслед за адсорбцией, проте-
кающей в первый период за время от 0,5 часа до 24 час., сле-
дует химическая реакция образования гидросиликата кальция,
протекающая длительное время.
На основании своих опытов автор приходит к общему выво-
ду. что поверхность обыкновенного кварцевого песка, обработан-
ного кислотой, становится активной. Такой песок способен вза-
имодействовать с растворенной известью, образуя через опреде-
ленный промежуток времени сплошную слипшуюся массу.
Как дим, чистый песок быстро затвердевает в результате
обработки его соляной кислотой и известковой водой. При введе-
нии в цементный бетон соляной кислоты и негашеной извести
прочность бетона может также повыситься за счет активизации
поверхности заполнителем. Поэтому действие соляной кислоты и
извести . а бетон нельзя объяснять образованием одного хлори-
стого катьция и влиянием его как обычного ускорителя тверде-
ния бетсна.
Характерным для совместного введения в бетон негашеной
извести и соляной кислоты является выделение тепла при их
взаимодействии друг с другом и с водой.
Количество выделенного тепла можно подсчитать по следую-
щим уравнениям экзотермических реакций:
1. Гашение извести:
СаО ~НоО = Са(ОН)2 -1 - э,э ккал.
Отд, ?: о этому уравнению. 1 кг химически чистой извести
выделяет 276 ккал тепла.
2. Нейтрализация иззестп соляной кислотой и образование
хлористсгэ кальция:
Са ( 4- 2HCl«a<? = CaClt ‘4 — 2Н,0 + 28 ккал.
Из этого уравнения следует, что 1 кг извести при нейтрали-
зации 1 кг соляной кислоты выделяет 384 ккал тепла. **
3 В присутствии образовавшегося в растворе хлористого
кальция растворимость свободной извести увеличивается. Тепло-
та растворения определяется из уравнения:
Са(ОН)2+а<? = Са(ОН)ай?4-3 ккал.
1 кг растворенной извести выделяет 40 ккал тепла.
4. Взаимодействие избытков извести с хлористым кальцием
высокой концентрации может привести к образованию хлорокиси
кальция:
ЗСа(ОН)а + СаС12 -гпН20 =ЗСаО-СаС12- 16Н2О Т 79,5 ккал
.Каждый килограмм образующейся хлорокиси выделяет 140 ккал
тепла
Неизбежным следствием перечисленных экзотермических
реакций является выделение тепла внутри бетона и повышение
его температуры.
Помимо этого, минералы портландцементного клинкера так-
же выделяют тепло в результате химической реакции с водой
(гидролиза и гидратации). Введенные в бетон ускорители оказы-
вают влияние в свою очередь на скорость выделения тепла це-
ментом.
Вследствие химического воздействия ускорителей, вовлекаю-
щих в реакции большую массу цементного вещества, цемент вы-
деляет добавочное количество тепла в первые сроки гидратации
и твердения. Так, исследованиями Раппа установлено, что для
большинства портландцементов, содержащих от 30 до 45% трех-
кальциевого силиката от веса минералов цемента, при добавке
1 % хлористого кальция, тепловыделение 1 кг цемента за пер-
вые сутки увеличивается на 4—7 ккал, т. е. на 10% больше, чем
в обычных условиях.
Под воздействием ускорителей быстрее протекает гидратация
цемента, и, следовательно, интенсивнее выделяется тепло в на-
чальные сроки твердения.
Все перечисленные выше экзотермические реакции в сзсей
совокупности и определяют явление, которое приводит к сзмо-
разогрезу бетона. В табл. 89 дано сопоставление количеетз и
скорости выделения тепла различными веществами в бетоне.
Из таблицы видно, как велико количество тепла, выделяемого
при реакции взаимодействия извести-кипелки с соляной кисло-
той и водой. Действительно, только при гидратации 1 кг извести
и последующей нейтрализации ее кислотой в течение первых же
часов выделяется в 20 с лишним раз больше тепла, чем выделя-
ет 1 кг портландцемента марки 400 в течение 3 суток, и з 40
с лишним раз больше, чем смешанный цемент марки «20’.' > за
это же время.
Выделение тепла 1 кг различных веществ
Наименование вещества и характер реакции Количество тепла в ккал Скорость выделения тепла
Гидролиз и гидратация портландце- В течение 3-х дней
мента марки ,400“ 30
Гидролиз н гидратация смешанных
цементов марки .200“ 15 То же
Гидратация извести 276 В течение нескольких
Нейтрализация извести кислотой . . 378 часов X В первые часы
Растворение извести в водном рас-
творе хлористого кальция .... 40 То же
Образование хлорокиси кальция (при 140
высоких концентрациях СаС12) . . В
Следует подчеркнуть, что в первые 6—8 час. сам цемент при
обычных условиях схватывания и твердения почти не выделяет
тепла, в то время как при введении ускорителей именно в этот
период имеет место максимальное тепловыделение. Возникает
вопрос, на сколько же градусов может нагреваться бетон в ре-
зультате перечисленных экзотермических реакций? Для этого
произведем следующий расчет. Пусть оптимальные дозировки
извести-кипелки и соляной кислоты находятся в пределах: для
кислоты от 1 до 2%, для извести от 10 до 15 "0 к весу цемента,
а расход цемента для бетона различных марок колеблется в
пределах от 200 до 450 кг!м\ Если, наконец, принять объемный
вес бетона равным 2200 кг'м\ теплоемкость—0,25 ккал1кг град
и считать теплоизоляцию бетона идеальной, то результаты рас-
четов, проведенных на основе указанных термохимических реак-
ций между химически чистыми добавками, а также водой и це-
ментом, характеризуются данными, приведенными в табл. 90.
Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что
бетон без добавок способен к саморазогреву под действием теп-
ла, выделяемого цементом. Если учесть, что за 30 дней цемент
выделяет тепла в два раза больше, чем за три дня, то и темпе-
ратура бетона за это время повысится соответственно в два раза.
С введением добавок саморазогрев бетона возрастает более
чем в три раза.
Известно, что тепло влияет на темпы твердения более эффек-
тивно, если воздействует на более молодой бетон. Поэтому теп-
ло. выделяемое при действии ускорителей в начальные сроки
твердения, ценнее тепла, выделяемого цементом в более поздние
сроки.
16 Зак. 681 241
Степень самонагрева 1 л’ бетона трехсуточного возраста при различном
расходе цемента и добавки ускорителей
Расход цемента в бетоне и величина добавки ускорителя Прирост температуры в град. Конечная температура бетона в град, при начальной температуре, равной 15°
Бетон с расходом цемента в 200 кг/м* без ускорителей 10,9 25,9
То же с 1% НС1+ 15% СаО 26 41
То же с 2% HCI-f-15% СаО 36,6 51,6
Бетон с расходом цемента в 450 кг!м* без ускорителен 24,5 39,5
То же с 1% НС1+10% СаО 58 73
То же с 2% НС1+15% СаО 80 95
Конечными продуктами взаимодействия извести-кипелки и со-
ляной кислоты внутри бетона являются хлористый кальции и,
вероятно, хлорокись кальция. Возникает вопрос, изменится ли
саморазогрев бетона, если вводить в него уже готовые гашеную
известь, хлористый кальций или хлорокись кальция? Безусловно
изменится, так как тепло, образующееся в процессе гашения из-
вести, а также при нейтрализации извести кислотой и при обра-
зовании хлорокиси, не попадает в бетон. Количество тепла, кото-
рое теряется, когда в бетон вводится готовый хлористый кальций
вместо извести-кипелки и соляной кислоты, определяется из урав-
нения.
СаО -F 2НС1 =CaClt + Н2О + 46 ккал.
Следовательно, там, где необходим быстрый и сильный само-
нагрев бетона и быстрое его твердение, нужно применять известь-
кипелку и соляную кислоту', а не хлористый кальций.
Эти бетоны можно изготовлять не только на клинкерных, но
на любых местных цементах.
Для определения скорости твердения бетона нами был по-
ставлен ряд опытов.
Основными вопросами исследования являлись:
1) изучение влияния добавки негашеной извести на скорость
твердения бетона (без добавки сотяной кислоты);
2t изучение влияния добавки с лянои кислоты на скорость
твердения бетона (без добавки негашеной извести);
31 изучение влияния добавки негашеной извести вместе с со-
ляной кислотой на твердение бетона (при различных соотноше-
ниях компонентов).
Для опытов применялись следующие материалы:
1) портландцемент марки «250» с нормальной густотой теста
в 27%, выдерживающий испытания на равномерность изменения
объема, прошедший через сито № 021 с остатком 1% и через си-
то № 0085 с остатком 20,8%, показавший начало схватывания
через 1 час 40 мин. и конец—через 6 час. 45 мин.;
2) негашеная известь, включавшая: кремнезема SiO2—2,36%;
полуторных окислов Fe2O3 +А120з—0,2%; окиси кальция СаО—
83,5%; окиси магния MgO—1,41%; потери при прокаливании
извести составляли 12,8%. Объемный вес извести в рыхлом со-
стоянии был равен 0,624, а в уплотненном—0,966. Тонкость по-
мола характеризовалась остатком на сите № 021—6%, а на сите
№ 0085—85,78%; максимальная температура гашения—72° через
28 минут после затворения. Коэффициент выхода теста—1,7.
Песок-речной чистый, с модулем крупности 1.77.
Гравий-окатанный, модуль крупности 5,96, объемный вес 1,55.
Соляная кислота имела такую концентрацию, что добавка в
расчете на безводный HCI в 0,83, 1,67 и 2,5% соответствовала
добавке водного раствора этой кислоты в 2,5, 5 и 7,5%. Коли-
чество воды, содержащейся в соляной кислоте, учитывалось при
установлении водоцементного отношения.
Испытывался бетон состава 1: 1,5:3, при водоцементном
отношении 0,4. Составляющие дозировались по весу. Количество
негашеной извести и соляной кислоты рассчитывалось к весу
портландцемента. Изготовлялись образцы размером 14X14Х
Х14 см.
Бетонную смесь готовили в лабораторном тазу. Сначала в
него загружали гравий, песок и известь, после чего смесь насу-
хо перемешивали. В процессе перемешиЕ',чия высокодисперсная
известь как бы опыляла заполнители. Затс 1 эту смесь заливали
водой, подкисленной рассчитанным количеством соляной кислоты,
и перемешивание повторяли. Тотчас же соляная кислота начи-
нала реагировать с известью, и смесь разогревалась. При боль-
ших концентрациях соляной кислоты и извести реакция протека-
ла так бурно, что создавалось впечатление, будто вода кипит и
пенится. После этого добавляли портландцемент и вновь пере-
мешивали массу, укладывали ее в формы, которые находились
на виброплощадке. Вибрация осуществлялась до тех пор, пока
на поверхности образцов не выступало цементное молоко. Одно-
временно бетон подвергался штыкованию.
Прочность быстротвердеющего бетона на сжатие определя-
лась через 6, 24 и 72 часа. Кроме того, партии образцов испы-
тывались в возрасте 28 и 90 суток.
В табл. 91 приведены результаты определения прочности бе-
тона, представляющие собой среднее из трех измерений.
Изучение приведенных в таблице данных позволяет сделать
следующие выводы:
1. Добавка в бетон одной негашеной молотой извести (№ 1, 2,3,
4) понижает прочность бетона и тем больше, чем больше ее до-
16 243
зировкй. Это, вероятно, вызвано грубым помолом извести, хотя
разрушений и трещин в бетоне вследствие гашения в нем изве-
сти не наблюдалось.
Таблица 91
Ускорение твердения бетона при комбинированной добавке
негашеной молотой извести и соляной кислоты
№№ об- разцов Содержание добавки в % Предел прочности при сжатии в кПсм2 через
СаО HCI 6 час. 1 сутки 3 суток 28 суток 90 суток
1 0 0 _ - 20,4 91,7 238,5 252
2 5 0 — 25,3 72,6 218,7 300
3 10 0 — 19,7 57,7 208,6 201.3
4 15 0 — 14,5 46,4 100,6 148
5 0 0,83 3,7 31,2 89,6 235,1 238
6 5 0,83 6,5 43,8 98,7 215,1 234
7 10 0,83 8,0 67,5 127,6 240,6 258
8 15 0,83 14,5 66,3 142,7 219,9 262
9 0 1,67 6,1 46,1 96,3 193,9 266
10 5 1,67 13,7 42,4 101,1 249,8 277
11 Ю 1,67 13,6 70,1 97,1 209 258
12 15 1,67 21,8 72,2 122,6 239 290.9
13 0 2,5 — 38,8 76,2 191,3 212,7
14 5 2,5 14,9 62,8 1 18,0 190,2 228,8
15 10 2,5 36,4 73,6 100,7 199.8 231.8
16 15 2,5 31.7 74,0 85,1 235,1 199,5
2 Добавка в бетон одной соляной кислоты (№ 5, 9, 13)
несколько ускоряет его твердение лишь в первое время, причем
с увеличением добавки соляной кислоты в последующие сроки
наблюдается замедленный рост прочности бетона.
3 Комбинированная добавка негашеной извести и соляной
кислоты меняет весь процесс твердения:
а) добавка 0,83% кислоты и до 15% негашеной извести уско-
ряет твердение бетона в первые же сутки больше чем в 3 раза,
через трое суток — до 1,5 раз и обеспечивает нарастание проч-
ности бетона в последующие сроки;
б) добавка 1,67% кислоты и до 15% негашеной извести ус-
коряет твердение бетона в первое время еще более значительно:
через 6 час. он приобретает прочность, соответствующую от 70
до 100% суточной прочности обыкновенного бетона, через сут-
ки—до 350% прочности обыкновенного бетона и обеспечивает
нарастание прочности бетона в последующие сроки;
в) добавка 2,5% кислоты и до 15% негашеной извести уско-
ряет твердение бетона, особенно резко выраженное в первое
время (прочность бетона с этими добавками уже через 6 час.
244
достигает 150% от суточной прочности без добавок), и обеспечи-
вает последующий закономерный рост прочности во времени. •
Комбинированная добавка негашеной извести и соляной кис-
лоты ускоряет твердение бетона в первые часы в среднем в 2—4
раза эффективнее, чем добавка одной соляной кислоты без не-
гашеной извести, а через сутки— в два раза.
Оптимальная добавка извести-кипелки находится в пределах
10%, добавка соляной кислоты составляет не более 2%.
Прочность пластичных растворов с нормальным песком пр и
добавлении негашеной извести совместно с хлористым кальци-
ем была определена также в опытах проф. Б. Г. Скрамтаева
(табл. 92).
Таблица 92
Влияние добавок негашеной извести и хлористого кальция
на прочность раствора*
Состав раствора В Ц Предел прочности при сжатии в кГ!смг через
4 суток 7 суток 28 суток
Раствор 1 12 0,49 39,3 81,5 162
Раствор 11 2-J-20 %СаО 4- +2% СаС1» 0,59 72,6 114,3 220
Раствор 1 s 24-10% CaO-f- 4-2% СаС12 0,49 78,3' 136,0 —
* Образцы испытывались через 2 дня.
Из таблицы видно, что прочность раствора с добавкой 10%’
извести-кипелки и 2% СаС12 в возрасте двух дней оказалась в
два раза выше прочности бетона без добавок в возрасте четырех
дней.
В лаборатории бетонов ЦНИПСа доц. А. М. Щепетовым,
Е. А. Дорнбуш при участии автора были поставлены опыты по
изучению скорости твердения бетона при добавке одного хлори-
стого кальция и совместной добавке извести-кипелки и соляной
кислоты. Исследовались два вида бетона с расходом цемента в
350 и 256 кг/м2 Марка цемента в обоих случаях была «400».
Данные, полученные при опытах, приведены в табл. 93.
Опыты показали, что комбинированная добавка к цементу из-
вести-кипелки и соляной кислоты вызывает более быстрое нара-
стание прочности бетона, чем добавка хлористого кальция. Рез-
кого различия в действии этих добавок установить не удалось,
так как принятые сроки испытания (после однодневного возра-
ста) не позволяют судить о темпах роста прочности бетона в пер-
вые же часы после изготовления. Характерно, что у бетонов
Влияние добавок негашеной извести хлористого кальция и соляной кислоты
на твердение бетона
Хара ктеристика бетона Вид и содержание добавки В Предел прочности при сжа- тии, в кГ/см2, через
ц 1 сутки 3 суток 30 суток
Состав 1:1,6:3 Без добавок 0,54 18,6 69,5 278,3
Расход цемента 2% СаС1. 0,54 69,3 161,0 293,0
350 кг/м* 2Н НС1+15И СаО 0,54 88,3 170,0 294,0
Состав 1 :2,3:4 Без добавок 0,6 15.5 56,9 288,0
Расход цемента 2% СаС1. 0,6 42,3 121.0 299,0
256 кг/л3 2% НС1+15% СаО 0,6 56,6 141,0 318,7
обеих партий не обнаружилось понижения относительной проч-
ности в поздние сроки по сравнению с прочностью без добавок.
Интересные результаты были получены автором при испыта-
нии бетона по заданию одной стройки. Для этого бетона исполь-
зовали цемент сравнительно высокой марки—«500»; расход вя-
жущего в бетоне был высоким—450 кг!м3. Пластичность бетона,
определенная по осадке конуса СтройЦНИЛа, составляла 4—
5 см, состав 1 : 1,3 : 2.54.
По требованию заказчика необходимо’ было определить проч-
ность бетона с известными и новыми добавками-ускорителями. В
качестве известного ускорителя был взят хлористый кальций. Ве-
личина добавки была максимальной (3%, вместо обычно приме-
няемых 1,5—2%). Такое количество хлористого кальция должно
было обеспечивать наибольшее нарастание прочности бетона в
ранние сроки. В качестве новых ускорителей брали соляную кис-
лоту и негашеную пзгесть. Добавку соляной кислоты подбирали
таким образом, чтобы действие ее было таким же. как и дейст-
вие хлористого кальц я. Было определено, что кис юты надо в
1.5 раза меньше, чех? хлористого кальция. Количес~зо извести-
кипелки составляло 1' к весу цемента.
Для сохранения п'С'оянной начальной пластичности в бетон
с добавкой кипелкн (частично погасившейся в пушенку) прили-
валось больше воды, вследствие чего водоцементное отношение
несколько увеличивалась.
Испытывались четыре вида бетона одного состава: обыкновен-
ный без добавок, с добавкой 3% хлористого кальция, с добав-
кой 2% соляной кислоты и 15со молотой негашеной извести и с
добавкой 3% хлорист.гэ кальция и 15% молотой негашеной из-
вести. Последняя добавка была выбрана потому, что заказчик
располагал хлористых; кальцием, но не имел солянс и кислоты.
Бетон получали в лабораторном тазу, составляющие дозиро-
вались по весу; в соответствии с принятым составом в таз
помещали известняковый щебень, песок, цемент и, где необходи-
мо. известь. Смесь насухо перемешивали и заливали водой, со-
держащей рассчитанное количество соляной кислоты или хлор! -
стого кальция. При этом принималась в расчет и вода, находя-
щаяся в растворе указанных веществ. Затем бетон перемешива-
ли, испытывали на пластичность и укладывали в формы с реб-
ром в 15 см. От каждой партии бетона отбирались образцы,
испытывавшиеся через 6 час., 1 сутки, 3 суток и 28 суток. Каж-
дое испытание проводилось на трех образцах. Результаты пр i-
ведены в табл. 94.
Таблица 94
Влияние добавок негашеной извести, хлористого кальция и соляной
кислоты на твердение бетона
Вид и количество добавки В Ц Предел прочности при сжатии, в кГ/см*, через
6 часов 1 сутки 3 суток 30 суток
Бетон без добавок . . . 0,57 0 28,0 122,5 215,в
3°0 CaCls 0,57 9,2 61,0 154,7 208.3
3% CaCls+15% кипелки 0,65 39,6 124,0 158,5 207,3
2% HQ+15% кипелки . 0,65 57,0 102,7 145,0 196,5
Из данных таблицы можно сделать следующие выводы.
По абсолютной прочности в возрасте 6 час. на первом месте
ст -т бетоны с добавкой извести-кипелки совместно с солянсй
кис 'стой и с добавкой этой же извести совместно с хлористым
кальцием. Намного по прочности отстал бетон с добавкой одного
хлористого кальция. Бетон без ускорителей к этому времени еще
•е затвердел.
Относительное повышение прочности бетонов с новыми де-
сятками в сравнении с бетоном, к которому добавлены 3% хлс-
р _’ого кальция, составляет:
'етон с добавкой 2% НС1 и 15% извести-кипелки — 620'
'етон с -добавкой 3% СаСЬ— 15% извести-кипелки — 420
""аким образом, через 6 час. прочность бетона с новым уско-
р -тем твердения оказывается в 4—6 раз более высокой, не-
;-i прочность, обеспечиваемая самым распространенным и
--ктивным ускорителем—хлористым кальцием.
Через сутки прочность бетона с новым ускорителем тверде-
жазывается в среднем в четыре раза больше, чем прочность
та без добавки, и в полтора-два раза больше, чем прочность
' на с добавкой одного хлористого кальция.
Следует заметить, что возможности дальнейшего повышения
а' тютной прочности бетона в ранние сроки при новых ускори-
те ;*х еще не исчерпаны. Приведенные выше результаты получе-
ны при испытании на низкосортных инертных (песок, щебень)
и добавках частично погашенной извести при сравнительно вы-
сокой пластичности бетона (4—5 см). При нормальном каче-
стве инертных и, особенно, добавок и заданных марке и расходе
цемента, жесткий бетон в возрасте 6 час. может приобрести
прочность в 70—80 кПсм2.
И. В. Смирновым были проведены предварительные испыта-
ния бетона состава 1:1,2: 3,67 с расходом цемента в 410 кг/м3,
при водоцементном факторе 0,4, добавке извести-кипелки 10% к
весу цемента и соляной кислоты 6%. В этом случае прочность
•бетона уже через 4 часа достигала 80 кГ/см2, через 24 часа—
157 кГ]см2 и через 3 суток—356 кПсм2.
При получении быстротвердеющих бетонов обычно вводится
извести намного больше, чем соляной кислоты, так что не вся
известь нейтрализуется кислотой при образовании хлористого
кальция. Поэтому представляет интерес вопрос, как изменяется
растворимость системы «хлористый кальций—гидрат окиси каль-
ция—вода» при различных соотношениях хлористого кальция
и извести.
Здесь имеет место следующая закономерность: когда концен-
трация хлористого кальция остается- относительно невысокой, т. е.
меньше 60 г/л, как это и имеет место в бетоне, твердой фазой в
осадке над раствором оказывается известь. Основной же хлорид
кальция образуется лишь в условиях очень высокой концентра-
ции хлористого кальция в системе.
Соответствующие данные из справочника по растворимости
трехкомпонентных систем приведены для температур 16—20°
в табл. 95, а для температур 20—80°—в табл. 96.
Таблица 95
Растворимость системы СаС12—Са(ОН)2—Н2О
Температу- ра в град. Жидкая Лаза ^аыч Твердая фаза
вес, % г .1 м/л
СаС12 Са(ОН)2 1 СаС12 С _О СаС12 Са(ОН)2
16—20 11,15 0,177 122,1 ,47 1,10 0,026 1,095
8,01 0,162 85,5 ; .31 0,77 0,0235 1.068 —
6,92 0,153 73,2 . .225 0,66 0,022 1,058 —
5,82 0,149 61,0 1.18 0,55 0,021 1,049 —
4,02 0,136 41.5 1.06 0,375 0.019 1,033 Са ОНИ
2,39 0,131 24,4 ..015 0,22 0,018 1,020 То же
1,21 0,128 12,2 .98 0,11 0,0175 1,010 -
0,97 0,130 9.8 .39 0,09 0,0175 1,008
0.73 0,133 7.3 .01 0,065 0,018 1,006
0,49 0,137 4,9 1.04 0,045 0.0185 1,005
0,30 0,143 3.0 1,08 0,027 0.0J95 1.003
0 0,164 0.1 1.24 0 0,022 1,000 »
Таблица 96 1 Твердая фаза CaCla-3CaO-15HsO То же Са(ОН)а То же • СаС1гЗСаО- 15НаО То же Са(ОН), То же м • в В » » • 9 а
г О — CD . . . СО СО тГ CD . . Г- СЧ Г-СО О СО — СО — СО СЧ СОЮ 1 | 1 - 000 1 1 — — COOCNtN-• О осп СЧ — о — О ._.с —
Растворимость системы CaCh—Са(ОН)а—Н2О
"ted: s ed
-XiedauHaj. сч § со об
Примечание. Растворимость определялась через сутки ( с перемешиванием). Анализ твердой фазы не произ-
водился. Авторы допускают возможность образования окиси хлорида кальция только при содержании СаС1г>60 г/л.
Данные взяты из справочника по растворимости солевых систем. Том I, Госхимиздат, 1953. М.
При приведенном выше теоретическом расчете исходили из
взаимодействия химически чистых добавок, реагирующих друге
другом или с водой. На практике же этого никогда не бывает.
Строительная известь даже первого сорта содержит всего 85%
СаО, а известь второго сорта—70% СаО.
А. Коноров [79], на основании проведенных им определений
количества тепла, выделяемого при гашении различных известей,
приходит к выводу, что действительный тепловой эффект
будет равен не 276 ккал на 1 кг окиси кальция, а будет со-
ставлять:
1) для извести с содержанием СаО больше 85%—210 ккал,
2) для извести с содержанием СаО 85% (стандарт) —
170 ккал,
3) для извести низкого качества—60 ккал.
Из факта самонагрева бетона вытекает ряд важных следст-
вий. Известно, что с повышением температуры среды схватыва-
ние цементов ускоряется. При самонагреве бетона повы-
шается температура не среды, а самого цемента, но результат
будет один и тот же: сроки схватывания цемента резко со-
кращаются.
До какой же температуры способно разогреваться цементное
тесто с добавками-ускорителями и как быстро может протекать
это разогревание? Степень саморазогрева материала зависит не
только от количества выделившегося тепла, но и от скорости его
образования, а также от быстроты отвода его в окружающую
среду.
Скорость образования тепла определяется скоростью гашения
извести и нейтрализации ее кислотой. По скорости гашения изве-
сти разделяются на: быстрогасящиеся, которые достигают мак-
симальных температур гашения через 5 мин.; среднегасящиеся—
до 30 мин. и медленногасящиеся—больше 30 минут. Присутствие
соляной кислоты резко повышает скорость гашения любой изве-
сти. В этом случае все они оказываются по существу быстрсгася-
щимися, причем, даже при минимальных добавках ускорителей,
температура цементного теста в первые же минуты после затво-
рения его водой может быть настолько высокой, что схватывание
цемента наступит очень быстро.
Наши опыты показали, что при добавке 3% СаС12 и 15%'
СаО схватывание цемента наступало через 4 мин., а оканчива-
лось через 12 минут. При добавке в цемент извести-кипелки с
соляной кислотой эти сроки еще больше сокращались, и тесто
начинало схватываться уже под лопаткой.
Получается, что добавка извести-кипелки с соляной кислотой
или хлористым кальцием вызывает недопустимо быстрое схваты-
вание теста, и использовать в производстве такие сверхбьюгро-
схватывающиеся массы, казалось бы, совершенно немыслимо.
Однако пригодность таких смесей к практическому примене-
250
нию не может быть определена только на основании измерения
сроков схватывания теста нормальной густоты. Дело в том, что
между бетонной массой и цементным тестом нормальной густо-
ты существует глубокая разница.
Во-первых, в бетоне содержание воды к весу цемента колеб-
лется от 40 до 90%, а в чистом цементном тесте—от 23 до 30%.
Следовательно, с увеличением количества воды в бетоне в 2—
3 раза сроки схватывания резко удлиняются.
Во-вторых, в бетоне цемент составляет всего лишь 10—20%
от веса общей массы бетона. Стало быть здесь тепло сильно эк-
зотермических реакций почти в 10 раз больше рассеяно в общей
массе бетона, чем в чистом цементном тесте. Поэтому в бетоне
степень разогрева и время достижения температурного
максимума будут совершенно иными, чем в чистом цементном
тесте.
Характерно, что в практике строительства уже применялся
щлакопортландцемент «быстряк», используемый без добавки за-
медлителя схватывания—гипса. По данным С. А. Миронова [106],
при стандартном испытании такой цемент марки «300» обнару-
живал недопустимо короткие сроки схватывания, измеряемые
минутами.
Однако в практических условиях температура среды может
быть более низкая, а количество воды всегда выше, чем при
стандартных испытаниях. Поэтому и действительные сроки схва-
тывания в этих условиях иные. По этому поводу С. А. Миро-
нов пишет:
«Наши многочисленные исследования по изучению сроков
схватывания и твердения различных цементов привели нас к
\беждению, что стандартная методика испытания на схватыва-
ние цемента совершенно не соответствует действительным усло-
виям применения его в бетоне и растворе.
При оценке значения сроков схватывания цемента для про-
изводства работ необходимо иметь в виду, во-первых, что бетон
имеет в 2—3 раза увеличенное водоцементное отношение, во-
вторых, что температуры среды и бетона часто бывают ниже
нормальной и, в-третьих, что загустевший бетон может быть
проработан и уложен плотно в дело путем вибрации».
При добавках к цементу негашеной извести и соляной кисло-
ты стандартные испытания цемента на сроки схватывания не
только непригодны, но и невозможны. Они требуют постоянства
гемпературы испытуемого цемента. Между тем пи затворении во-
дой температура теста резко изменяется. Сроки же схватывания
сильно разогретого цемента не могут служить основанием для
определения максимальной продолжительности работы с новым
бетоном. Для этого необходим другой критерии. Наиболее пра-
вильным будет срок потери пластичности бетона. Нами установ-
251
.лено, что пластичность бетона при введении новых ускорителей
падает значительно быстрее, чем обычно (табл. 97).
Таблица 97
Изменение пластичности бетона при введении добавок-ускорителей
Вид н количество добавок ускорителей В и Время потери пластичности в мин.
Бетон без добавок 0,57 —
и С 3% СаС12 0,57 75
с 3% СаС1я+15% кипелки 0,65 23
» с 2% НС1-|-15% кипелки 0,65 18
Из данных таблицы видно, что бетон с ускорителями относи-
тельно быстро теряет пластичность.
Длительное сохранение бетоном пластичности полезно и не-
обходимо при бетонировании массивных сооружений или при
продолжительных перевозках бетонной массы. При изготовлении,
например, мелких бетонных и железобетонных элементов оно
ненужно, так как задерживает распалубку изделий, требует
большего количества форм и производственных площадей, за-
громождает заводскую территорию и тем удорожает производ-
ство.
Это особенно важно при работах с подвижными формами,
когда скорость схватывания и твердения бетона в начальные
сроки имеет первостепенное значение.
Так как твердение—процесс длительный, измеряемый неде-
лями, а выделение тепла вследствие взаимодействия ускорителей,
наоборот, измеряется часами, то, казалось бы, это тепло долж-
но влиять только на темпы схватывания бетона, а не на скорость
его твердения. На самом же деле оно оказывает несомненное
влияние и на скорость его твердения.
В ЦНИПСе испытывали бетонные кубики с ребром в 20 см,
которые тотчас же после их изготовления помещались на 6 час.
в среду с различными температурами, а после этого их держали
сутки в нормальных условиях. Оказалось, что если относитель-
ную прочность образца, выдержанного в первые 6 час. при 20°
принять за 100%, то относительные прочности образцов, выдер-
жанных первые 6 час. при 40, 60 и 80°, соответственно составля-
ют 232, 420 и 550%.
Как видим, при действии высокой температуры на свежеизго-
товлениый бетон даже в течение короткого времени прочность его
резко возрастала.
В этих опытах тепло вводилось в бетон извне. Тот же резуль-
тат получается и при действии тепла, развивающегося внмтри бе-
тона вследствие введения ускорителей.
Способность бетона быстро твердеть имеет особое значение в-
ссловиях зимних работ, когда бетон может подвергаться замо-
раживанию в ранние сроки твердения. Это опасно потому, что
свободная вода, находящаяся в порах, при замерзании расши-
ряется в объеме и может разрушить бетон.
Если прочность бетона формируется быстро, то свободная
вода при замерзании не понижает его последующей прочности.
Например, бетон с 50 %-ной проектной прочностью может
быть заморожен без вреда при температуре среды твердения:
+ 5°................................... через 13 дней
4-10°............................................ 10 .
4-15°.............................•............. 8 .
4-20°........................................... 6 .
4-80°............................................ 12 час.
Саморазогрев бетона в начальные сроки позволяет замора-
живать его значительно раньше и не прибегать к искусственно-
му подогреву. Снижение точки замерзания воды бетона при обра-
зовании в нем соли, в результате взаимодействия извести с кис-
лотой, позволяет еще больше сокращать критический возраст
бетона.
При бетонных работах, кЬторые ведутся при умеренно низких
температурах, введение добавок-ускорителей может сделать не-
нужным подогрев составных частей бетона—воды, песка или
гравия.
Для повышения пластичности разогретого бетона необходимо
добавлять в него либо цемент с водой, что приводит к перерас-
ходу вяжущего, либо одну воду, что приводит к падению проч-
ности бетона. ! 1
Преимущество естественного саморазогрева бетона перед
искусственным подогревом составляющих как раз и состоит в
том, что вначале, пока он не разогреется, пластичность его не
теряется, а за это время и можно уложить массу, не увеличивая
добавку воды или цемента.
Хлористый кальций, образующийся при взаимодействии соля-
ной кислоты с окисью кальция, является помимо всего прочего
пластификатором бетона.
А Е. Десов ’49] измерял в вибровискозиметре структурную
вязкость цементного раствора состава 1:3 с добавкой и без до-
бавки хлористого кальция. Результаты опытов, проведенных с
раствором при различных скоростях колебании прибора, показа-
ли (табт. 98), что хлористый кальций действительно является
пластификаторох' бетона, понижающим его структурную вязкость.
При помощи новых добавок-ускорителей можно получить не
только быстро твердеющий, но и расширяющийся бетон, если
только уменьшить водовяжущий фактор до некоторого миниму-
ма. Расширение бетона можно использовать двояко: либо за
253
Влияние добавки хлористого кальция на структурную вязкость раствора
4% CaCh Без добавки
Скорость колеба- ний в см/сек Структурная вязкость в пуазах Скорость колеба- ний в см/сек Структурная вязкость в пуазах
9,7 52,1 9,7 81,1
13,5 38,7 10,7 53,6
17,1 37,3 14,2 42,8
24,3 35,7 20,4 38,3
30,7 31,3 30,5 33,7
36,9 — 43,3 30,6
счет этого будет натягиваться арматура при изготовлении напря-
женно-армированного бетона, или же будут уплотняться бетон-
ные изделия при изготовлении в жестких формах.
И, В. Смирнов получал хорошие мельничные жернова имен-
но потому, что бетон для жерновов с добавками негашеной из-
вести при низких водоцементных отношениях был расширяю-
щимся и помещался в жесткую форму. Это приводило к значи-
тельному повышению плотности бетона.
Одной из характерных особенностей бетона с добавкой не-
гашеной извести и соляной кислоты является повышенная вяз-
кость. Благодаря этому такой бетон в жернове поддавался «ков-
ке» или насечке без выкрашивания.
§ 2. ПРИМЕНЕНИЕ ИЗВЕСТИ-КИПЕЛКИ И СОЛЯНОЙ
КИСЛОТЫ В БЫСТРОТВЕРДЕЮЩЕМ ЖЕЛЕЗОБЕТОНЕ
Н. Н. Киселев (Горьковский инженерно-строительный инсти-
тут) изучал влияние добавок 1—2 соляной кислоты и 10—
15% высококальциевой негашеной молотой извести (к весу це-
мента) на железобетон. При этом определялась скорость тверде-
ния бетона, изучались сохранность арматуры в бетоне, сцепление
ее с бетоном, деформативиые свойства и прочность железобетон-
ных балок на изгиб. Исследовались бетоны марок «70», «НО»,
«200», «250» и «350» на портландцементах стедующей активно-
сти; 246, 332, 354 и 403 кГ’см2 и н_ шлакомагнезиальном порт-
ландцементе с активностью 2G4 кГ Расходы цемента колеба-
лись в пределах 220—290 кг/.и3, ь- пчины водоцементных от-
ношений находились в пределах от 0.56 до 0,77, осадка бетон-
ной смеси составляла от 4 до 8 см.
Для определения скорости твердения бетона было изготовле-
но и испытано 915 кубов с величин ребра в 5 см.
Опытами было установлено, что = сравнении с обыкновенным
254
бетоном добавка 2% HCI, а также совместная добавка 2%
НС1-|-15% извести-кипелки вызывают относительное ускорение
твердения бетона. Средние результаты по испытаниях! пяти це-
ментов приведены в табл. 99.
Таблица 99
Относительное ускорение твердения бетона при добавках
к нему соляной кислоты и извести-кипелки
Возраст бетона в сутках Без добавок- ускорителей С добавкой 2% НС1 С добавкой 2% НС и 15% извести-кипелки
1 100 290 950
3 100 225 400
7 100 135 210
14 100 133 175
28 100 130 170
90 1П0 107 130
270 100 105 125
Из таблицы видно, что в суточном возрасте бетон с добавкой
соляной кислоты и извести-кипелки приобрел прочность, которая
почти в 10 раз, в 3-суточном—в 4 раза, а в 28-суточном—в 1,7
раза больше, нежели у бетона без добавок.
При введении добавок соляной кислоты и извести-кипелки
различные цементы по-разному влияли и на твердение бетона.
Н. Н. Киселев проводил также опыты с быстротвердеющим
бетоном и при низких водоцементных факторах. Так. бетон, из-
готовленный на цементе марки «400» при В Ц=0,42 и при до-
бавке 2% соляной кислоты и 10% извести-кипелки, имел сле-
дующие пределы прочности при сжатии:
через 9 часов............130 кГ/см*
. 1 сутки.........234
, 3 схток.........312
. 7 352 ,
.28 .............421
Бетон без добавок характеризовался прочностью в возрасте
28 суток, равной 337 к.г см2.
Высокие скорости твердения бетона р добавками иззести-ки-
пелки и соляной кислоты позволяют намного раньше делать рас-
палубку бетонных сооружений и вводить их в эксплуатацию.
По данным Н. Н. Киселева сроки распалубки конструкций
за счет ускорения твердения бетона сокращаются следующим
образом (табл. 100).
Сравнительные сроки распалубки бетона
(средние данные по результатам испытаний четырех портландцементов)
% прочности бетона от проектной Бетой без доба- вок Бетон с 2И НС1 Бетон с 2% НС1 н 15% СаО
50 5—8 дней, в сред- нем 7 дней 3-5 дней, в сред- нем 4 дня 1,0—2,5 дня, в среднем 1,5 дня
70 10—13 дней, в среднем 12 дней 7—8 дней 2—4 дня, в сред- нем 3 дня
100 28 дней 12—18 дней, в среднем 14 дней 5—7 дней, в сред- нем 6 дней
Из таблицы видно, что совместное применение извести-ки-
пелки и соляной кислоты может ускорить распалубку сооруже-
ний, а следовательно и темп работы в четыре раза.
При заводском изготовлении сборных железобетонных и бе-
тонных изделии эти добавки позволяют сократить сроки про-
парки изделий, повысить оборачиваемость форм и опалубки и
увеличить тем самым производительность заводов.
Бетон с такими добавками с эффектом можно использовать
при изготовлении крупноразмерных конструкций на стройпло-
щадках (колонны, балки, крупные панели) при работах в усло-
виях пониженных температур. В последнем случае необходима,
тепловая изоляция опалубки или дополнительный подогрев ком-
понентов бетона (метод термоса).
Исследовалась также коррозия арматуры в бетоне двух со-
ставов (марки «140» и «200») без добавок и при добавках-уско-
рителей в количестве от 1 до 2% соляной кислоты и от 10 до
20% извести-кипелки к весу цемента.
Толщина защитного слоя бетона была равна 1; 2,5 и 7 см.
Коррозия изучалась на образцах арматурной стали (Ст. 3)
длиной 10 см и диаметром 1 см, заделанной в образцы бетона
(кубы) с ребром 15 см. Испытание производилось через 30,
90, 365 дней твердения бетона при различном режиме его хра-
нения: нормальном (во влажных опилках), водном, возтушиом
и пере::енном. В каждый образец бетона закладывались 2—3
стальных стержня, выточенных на токарном станке и обработан-
ных ацетоном для удаления следов жира. Всего было испы-
тано 199 образцов. Характер коррозии арматуры в трещинах,
изучался на балках 9-месячного возраста (с момента их испы-
тания).
Опыты показали, что стальные стержни, заложенные в образ-
цы бетона, изготовленного с добавкой соляной кислоты и изве-
сти-кипелки, с боковых поверхностей каррозией не затронуты, а
на торцах оказались пятна и точки небольших размеров, не уве-
личивающиеся в течение года. Добавка в бетон одной соляной
кислоты в количестве 1; 1,5 и 2% (допускаемая «Техническими
Условиями и нормами на производство и приемку общестроитель-
ных и специальных работ») вызвала несколько большую корро-
зию стержней, чем одновременная добавка этой кислоты и изве-
сти-кипелки.
При этом ни различная толщина защитного слоя плотного
бетона, ни различные режимы хранения образцов не оказали
влияния на каррозию стержней. В железобетонных балках с рас-
крытыми трещинами шириной до 0,5 мм совместная добавка
к бетону соляной кислоты и извести-кипелки не привела к корро-
зии арматуры.
Если учесть, что техническими условиями допускается введе-
ние в железобетонные изделия соляной кислоты и хлористого
кальция, то совместные добавки соляной кислоты и извести-
кипелки, создающие большую щелочность среды, следует приз-
нать тем более допустимыми.
Н. Н. Киселев проводил далее испытание на сцепление арма-
туры с бетоном без добавок и с добавками-ускорителями его
твердения. Для этого он вытаскивал стержни диаметром 16 мм
из бетонного куба с ребром 15 см. Было испытано 90 образцов.
Опыты проводились на бетонах марки «140» и «250» при 50, 70
л 100% прочности от величины марки. Бетон без добавок при-
обретал такую прочность в 7, 12 и 28 суток, а бетон с добавками
2% НС1 и 15%' извести-кипелки—через 2, 3 и 7 суток.
Опыты показали, что при одинаковой прочности на1 сжатие
'стона с добавками и без добавок, прочность на сцепление с ар-
атурой бетона, содержащего добавку соляной кислоты и изве-
сти-кипелки, оказалась на 10—15% выше. Причем, бетон с этими
добавками набирал прочность в четыре раза быстрее, нежели
аксй же бетон без добавок.
Деформативные свойства бетона без добавок и с добавками
изучались на 45 призмах размером 15X15X45 см, изготовляв-
шихся из бетона тех же замесов, что и образцы для испытания на
сцепление. Призмы испытывались методом ступенчатого нагру-
жения в 5, 10, 15 и 20 кГ см2 с выдержкой на каждой ступени
до 10 минут. Деформации замерялись рычажными тензометра-
ми, установленными по граням призм. Модули полных и упругих
деформаций определялись при половинном напряжении от приз-
менной прочности. Ползучесть бетона без добавки и с добавкой
2% соляной кислоты и 15% извести-кипелки определялась на
призмах ЮХЮХ40 см при половинном напряжении от призмен-
ной прочности. Деформации замерялись индикатором, а проч-
." Зак. 681 257
ностъ определялась испытаниями контрольных кубов с ребром
в 15 см и контрольных призм.
Результаты этих опытов показали, что деформативность бето-
на с 2%’ соляной кислоты и 15% извести-кипелки на 5—10% вы-
ше деформативности равнопрочного ему бетона без добавок.
Такими же оказались результаты и при определении модуля
упругости бетона. Практически же, однако, это не играет роли,
так как бетон без добавок достигает определенной прочности
в четыре раза 'медленнее, чем бетон с добавками.
Что же касается ползучести бетона с добавкой 2%' соляной
кислоты и 15% извести-кипелки, то при напряжении, составляю-
щем половину от призменной прочности, эта ползучесть в первое
время была на 30—50% больше ползучести бетона без до-
бавок. Однако вследствие быстрого роста прочности бетона с до-
бавками ползучесть его быстро уменьшается, так что конечные
значения ползучести должны быть одинаковыми.
Н. Н. Киселев изучал также прочность железобетонных балок
на изгиб из бетона без добавок и с добавками-ускорителями.
Для этого изготовляли балки 250X25X15 см, армированные
тремя стержнями диаметром 14 мм, причем, для предупреждения
разрушений от скалывания через каждые 7 см ставились хомуты
и отгибался средний стержень.
Балки изготовлялись из бетона марки «250» при температу-
ре 8—18°, причем две балки с добавкой 2% соляной кислоты
и 15% извести-кипелки изготовляли и хранили при температу-
ре 4- 2° и 4- 4°.
Балкиv из бетона без добавок испытывались через 12 и 30
суток, а балки из бетона с добавками — через 1.2, 3 и 7 судок.
Испытание вели на балочном прессе с пролетом балок в 2 м при
девятиступенчатой загрузке двумя сосредоточенными силами, с
выдержкой по 10 мин. на каждой ступени. Испытание вели до
разрушения.
Результаты испытаний показали, что разрушающая нагрузка
для балок одинаковой прочности одна и та же, хотя возраст бе-
тона без добавок и с добавками-ускорителями к моменту испы-
тания был различным. Прогибы балок в момент разрушения у
бетона с добавками оказались на 10—12% больше. Характерно,
что прочность двух балок суточного возраста, изготовленных из
бетона с добавками 2"„ соляной кистоты и 15 извести-кипел-
ки и хранившихся при 2—4’, составляла 70 кГ с::-. Это указы-
вает на возможность скоростного ведения работ и; монолитного
железобетона в условиях пониженных температур.
Данные, приведенные в этом разделе, позволяв:? сделать сле-
дующий вывод: известь-кипелка и соляная кис.т~та придают
железобетону новые свойства, которые приобрети большую
ценность при скоростном строительстве из мо1к..;.тяого железо-
258
бетона, а также при заводском и полигонном производстве же-
лезобетонных изделий.
В железобетоне может применяться высококальциевая бы-
стро- и полногасящаяся известь-кипелка. Что же касается маг-
незиальных и высокомагнезиальных разновидностей негашеной
извести, то их влияние на свойства железобетона еще не изу-
чено.
Глава пятая
НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕ
ИСКУССТВЕННЫХ БЕЗОБЖИГОВЫХ КАМЕННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Основные виды искусственных безобжиговых камней на ос-
нове негашеной молотой извести получают за счет силикатного,
карбонизационного и гидратационного твердения.
1. Силикатное твердение происходит в результате взаимодей-
ствия извести с кремнеземистым сырьем (особенно с песком).
Цементирующим веществом служат образующиеся при этом
гидросиликаты (и отчасти гидроалюминаты) кальция. Силикат-
ное твердение можно искусственно интенсифицировать при по-
мощи автоклавного процесса, но оно может протекать и в естест-
венных условиях, хотя и во много раз медленнее.
2. Карбонизационное твердение имеет место при взаимодей-
ствии извести с углекислотой и сопровождается образованием
цементирующего вещества—карбоната кальция. Карбонизацион-
ное твердение может быть интенсифицировано путем обработ-
ки изделий углекислым газом, отходящим от известково-обжига-
тельных печей, котельных и т. п.
3. Гидратационное твердение происходит в результате реак-
ции гидратации негашеной молотой извести. Оно может быть
усилено путем введения в известь добавок-тормозителей гидра-
тации, возбудителей кристаллизации и пластификаторов.
Возможно, конечно, и комбинированное твердение.
Поскольку гидратационное твердение извести открыто в на-
шей стране совсем недавно в связи с применением извести в
негашеном молотом виде, представляется целесообразным по-
дробнее рассмотреть вопрос, как влияет оно на свойства искус-
ственных безобжиговых материалов.
I. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ
В ПРОИЗВОДСТВЕ СИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Влияние негашеной молотой извести, способной к гидрата-
ционному твердению, на свойства силикатных изделий сущест-
венно зависит от их вида. В производстве силикатных изделий
различают: 1) ячеистый силикат (пеносиликат, газосиликат);
260
2) лигой силикат, который изготовляют при низких давлениях
прессования, вибропрессовании, вибрировании, центрифугирова-
нии и т. п.; 3) прессованный силикат, получаемый с примене-
нием высоких давлений прессования.
§ 1. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕ
ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ (ПЕНОСИЛИКАТА)
Ячеистые бетоны типа пеносиликата до последнего времени
пытались изготовлять на основе гашеной извести. Эти попытки
были неудачными.
Открытие новых свойств извести послужило толчком к тому,
чтобы пересмотреть вопросы технологии производства пеносили-
ката, заменить в нем известь-пушонку известью-кипелкой, что и
привело к успеху.
Проф. Н. А. Попов [162] указывает, что «...положительные
свойства молотой кипелки, открытые лауреатом Сталинской пре-
мии И. В. Смирновым, в данном случае (т. е. при производстве
пеносиликата—Б. О.) используются с особо высоким эффектом».
Было бы, конечно, неверным полагать, что успех этого произ-
водства был обусловлен только применением извести-кипелки.
Пришлось решать множество других вопросов (подбор пено-
образователя, нахождение оптимальных составов песка и изве-
сти, изучение влияния тонкости помола на свойства смеси, изу-
чение строительных свойств изделий и т. п.).
Об этом можно судить по работам, проведенным в ЦНИПСе
И. Т. Кудряшовым [85, 86, 87].
Как известно, пеносиликат готовится из песка, извести, воды
и пены по схеме, показанной на рис. 29.
Предварительно высушенный и частично размолотый песок
подается в питательный бункер и затем в пенобетономешалку.
Туда же поступает известь-кипелка тонкого помола и пена, по-
лученная из того или иного пенообразователя (клееканифольно-
го, смолосапонинового, алюмосульфонатного и др.) Пеносили-
катная масса, из пенобетономешалки разливается в металличе-
ские формы, установленные на вагонетках. В зависимости от
вида изделий меняется технология заливки форм: при изготов-
тении стеновых блоков с офактуренной поверхностью в форм\
сначала кладется фактурный плотный слой, а уже на него по-
дается пеносиликатная масса; для получения армированных плит,
предназначенных на покрытие промышленных зданий, на запол-
нение стен в виде панелей или же для междуэтажных перекры-
тий и перегородок, в формы сначала укладывается сварная ар-
матура диаметром 3—4 мм, а иногда и предварительно напря-
женная. диаметром 2—3 мм. Пеносиликат :ая масса выдержи-
вается перед запариванием до тех пор, пека не приобретет неко-
юрую минимальную прочность, после чего вагонетки с форма-
Я1/ЗЦ1
одошцоонац
мн подаются в автоклав на запаривание. Качество пеносиликат-
ных изделий существенно, повысится, если перед подачей пара
высокой температуры и давления поддерживать в автоклаве ва-
куум в течение часа. Выдерживание на складе способствует вы-
зреванию изделий и увеличению их прочности. Технология произ-
водства этого материала напоминает технологию производства
силикатного кирпича, поскольку для производства пеносиликата
необходимо, в основном, то же автоклавное и парокотельное хо-
зяйство. В чем же значение новых свойств негашеной извести,
используемой в производстве пеносиликата?
Очевидно, что представление о том, будто в основе производ-
ства пеносиликата лежит только силикатный тип твердения, т. е.
образование известково-кремнеземистого вяжущего вещества в
момент автоклавной обработки известково-песчаной смеси, не-
полно. Силикатное твердение происходит за счет взаимодей-
ствия кремнезема песка с гидратом окиси кальция и негашеная
известь на этот процесс непосредственно не влияет.
Кроме того, с переходом на применение извести-кипелки
взамен извести-пушонки отпадает необходимость в цехе гашения
извести. Наличие же мельницы для помола песка облегчает по-
мол и негашеной извести.
Пеносиликатная масса, разлитая в металлические формы, ус-
тановленные на вагонетках, должна несколько окрепнуть для
того, чтобы в автоклаве ее не смяло высокое давление пара.
Поэтому вагонетки направляются сначала в отделение для вы-
держивания. При использовании извести-пушонки выдерживание
пеносиликатной массы до автоклавизации приводит к оседанию
из массы песка, к расслаиванию смеси. С применением же из-
вести-кипелки вследствие ее гидратационного твердения в фор-
мах пеносиликатная масса за это время не оседает, не расслаи-
вается, а крепнет. Теплота, выделяющаяся при гидратационном
схватывании и твердении извести внутри ячеистой массы, повы-
шает упругость газа в пузырьках пены и это еще больше пре-
пятствует осадке и расслоению массы до запарки. Загустевание
ячеистой массы, происходящее в результате гидратационного
схватывания и твердения извести, бывает выражено в более или
менее резкой форме, в зависимости от количества воды, прихо-
[ящейся в с\ еси на чистую известь. В этом случае даже при по-
вышенных количествах воды, когда стандартная методика испы-
тания на сроки схватывания вообще теряет смысл, известь-ки-
пелка играет роль загустителя массы в неизмеримо большей ме-
ре. нежели известь-пушонка. Так, опытами Б. В. Осина установ-
лено, что при одинаковом количестве воды в извести, составляю-
щем ЭДО % в расчете на окись кальция, масса на извести-пу-
шонке после освобождения из форм растекается по поверхности
стекла как жидкость, в то время как масс., на извести-кипелке
сохраняет при этих условиях приданную ей форму (рис. 30).
HE
1'пс <0 ( <.( шпине icci.i in 11 .iicciii пушонки п извести-кипел kii при p;i «личных подои .шест копых факторах
И. Т. Кддряшов считает, что пеносиликатная масса, приготов
ленная на извести-кипелке не дает осадки как до запаривания,
так и после него, вследствие быстрого взаимодействия извести-
кипелки с кремнеземом.
В принципе, конечно, возможно такое ускоренное взаимодей-
ствие при повышенных температурах смеси в результате гаше-
ния извести. Однако в таких незначительных границах повыше-
ния температуры и в столь короткий период пребывания пеноси-
ликатной массы до запарки взаимодействие извести с кремнезе-
мом песка практически не окажет никакого влияния на затвер-
девание материала. В этом случае упрочнение пеносиликата до
запарки происходит прежде всего в результате гидратационного
твердения извести.
Пеносиликат на извести-кипелке оказывается более прочным
и после запарки.
По опытам И. Т. Кудряшова [85] повышение прочности пено-
силиката на извести-кипелке, в сравнении с пеносиликатом на
извести-пушонке, характеризуется данными табл. 101.
Таблица 101
Прочность пеносиликата на извести-кипелке и извести-пушоике
Пеносиликат на извести-кипелке Пеносиликат на известн-пушонке
время выдержива- ния до запарива- ния в час. предел прочности на сжатие в кГ/см2 время выдержива- ния до запарива- ния в час. предел прочности на сжатие в кГ/см^
96 43,7 96 34.1
48 42,6 48 33,5
36 41,8 36 34,3
24 43.7 24 34,0
10 42,8 Ю 36,8
ь 43,0 6 38,6
43,5 о 33,8
Как видно из таблицы, прочность образцов на извести-кипел-
ке выше, чем на извести-пушонке. Причина этих различий стано-
вится пднятной, если учесть влияние на прочность водоизвестко-
вого отношения. Рабочая консистенция раствора из пеносиликат-
ной массы на извести-кипелке образуется при меньших котлче-
сгвах в ды. чем рабочая консистенция растворов из массы на
извести-тушопке. В растворах на извести-кипелке вода до хими-
ческого адсорбционного связывания ее известью служит для
получения удобообрабатываемой и хорошо перемешиваемой
массы.
По данным И. Т. Кудряшова при составе раствора 1 : 3, водо-
вяжущее отношение, равное 0,50, в результате гашения извести
2бб>
внутри готового раствора снижается до 0,37, что и влечет за
собой повышение прочности. При этом сушка изделий автоклав-
ной обработки, повышающая прочность пеносиликата, значитель-
но ускоряется при наличии в материале извести-кипелки.
Качество пеносиликата на негашеной извести зависит от соот-
ношения извести и песка, активности извести и тонкости ее по-
мола.
Рис. 31. Влияние соотношения извести и песка на
прочность пеносиликата: № 1—известь-пушонка СаО—
62,6%; № 2—известь-кипелка, частично загасившаяся
СаО — 63,8%; образны на извести Ns 1 дали осадку
1—2 см. --------высушенные образцы;-----------невысу-
шенные образцы.
Рис. 32. Влияние соотношения извести и песка на
прочность пеносп- -.ата № 1—известь-кипелка СаО—
89"и; № 2—извес- -кппелка СаО—40%; образцы н
извести № 2 дал осадку 1—2 см----------высушенные
образцы.--------невыпущенные образцы.
И. Т. Кудряшов показал. что соотношение между известью и
неком, а также активность извести сильно влияют на трочность
ч и силиката, как это н глядно видно из рис. 31 и 32. С повы
шением активности извести с 40 до 89% состав известь-песок
становится более тощим (от 1 : 2 до 1:5). Поэтому экономически
важно применять для пеносиликата высокоактивную известь-
кипелку, гак как при одном и том же составе повышение актив-
ности извести влечет за собой увеличение прочности материала.
И. Т. Кудряшов проводил также исследования прочности
пеносиликата в зависимости от тонкости помола извести-кипел-
ки. Для этого он готовил 20 партий извести-кипелки с различ-
ной тонкостью помола, из извести каждого сорта получал пено-
силикатные образцы и затем испытывал их на прочность.
Как и следовало ожидать, при более тонком помоле негаше-
ной извести пеносиликат приобретал и большую прочность. При-
чем, пеносиликат на извести грубого помола (с размером частиц
в 0,22—0,3 мм) имел прочность на сжатие в 3—4 раза меньшую,
чем пеносиликат на извести тонкого помола (с размером ча-
стиц 0,06—0,09 мм).
И. Т. Кудряшовым изучалось влияние небольших добавок из-
вести-кипелки на свойства пенобетона, изготовляемого на основе
портландцемента. В пенобетоне с большим содержанием песка
полностью не используется эффект силикатного твердения из-за
недостатка в цементе собственной свободной извести, выделяю-
щейся лишь при гидролизе цементного клинкера. Этот автор про-
водил опыты с пенобетоном объемного веса 900 кг 1м? соста-
ва 1 : 3 на портландцементе марки «400» и челябинском маршали-
те (взятом взамен песка), подвергнутым автоклавной обработке
и высушенным до постоянного веса. Им установлено, что добав-
ка извести-кипелки влияет на прочность пенобетона. Так, напри-
мер, если пенобетон на чистом портландцементе имел прочность
в 61 кГ/см2, то добавка к цементу 5% извести увеличила проч-
ность бетона до 70 кГ/см2, добавка 10% извести—до77,6 кГ/слг2,
добавка 15% извести—до 65 кГ/см2.
Из этих данных видно, что оптимальной в данном случае
была добавка 10% извести-кипелки к весу цемента, так как при
этом прочность пенобетона возросла на 27%. Правда, в этом
случае увеличивался и суммарный расход вяжущего.
И. Т. Кудряшов исследовал возможность изготовления пено-
бетона на смешанном вяжущем при введении больших количеств
извести взамен цемента. Для этого готовились пенобетонные об-
разцы па портландцементе активностью 483 «7" см-, извести-ки-
пелке, содержащей СаО 65,5%, и чистом песке. Известь и песок
размалывались мокрым способом при 40—45% воды к весу
смеси, до остатка на сите № 021 в 25—30°
Образцы-ку>'ы с ребром 10 см запаривались в автоклаве в те-
чение 18—20 час и перед испытание,м выс\ шдвались до постоян-
ного веса.
Испытания -.оказали (табл. 102), что на текшие результаты
дает комбинированный ячеистый бетон на сумейте, негашеной
извести и песке состава 1:1:8. В этом случае расход цемента
268
уменьшается до 80—100 кг/л3. в то время как при изготовлении
пенобетона на чисто цементном вяжущем он составляет
250 кг)м3.
Таблица 102
Влияние состава на прочность пенобетона иа цементно-известковом
вяжущем
Соотношение цемента, извести и песка Расход цемента в кг м3 Прочность на сжатие в кГ/см*
1:1:3 150 18.2
1:1:6 110 38,8
1:1:8 80 64.8
1: 1 : 10 70 43,0
В настоящее время изучены возможности производства широ-
кого ассортимента изделий на базе пеносиликата. Это обычный
ячеистый бетон, стеновые офактуренные блоки, крупнопанельные
детали для стен, междуэтажных перекрытий и перегородок, ар-
мированные короба для тепловых сетей и т. п.
За разработку и внедрение в производство этого эффективно-
го материала группа работников ЦНИПСа удостоена звания
лауреатов Сталинской премии.
Малый вес пеносиликатных изделий, хорошие теплоизоляци-
онные свойства, высокие физико-механические качества—все
это позволяет сэкономить дефицитные материалы, топливо, элек-
троэнергию, рабочую силу, ускорить темпы работ.
По исследованиям И. Т. Кудряшова основные физико-механи-
ческие свойства пеносиликата на извести-кипелке характери-
зуются данными, приведенными в табл. 103. Как видно из этой
таблицы, пеносиликат можно изготовлять с различным объемным
весом. Благодаря этому он может выполнять в конструкциях
роль несущего, теплоизоляционного и звукоизоляционного мате-
риала и этим он выгодно отличается от обычного силикатного
кирпича.
В условиях автоклавного производства силикатных изделий
известь-кипелка переходит в разряд наиболее эффективных вя-
жущих веществ. Расход ее, равный 60—150 кг на 1 м3 печоси-
тката, оказывается значительно меньше расхода цемента на
i л3 пенобетона при одинаковом объемном весе того и другого
материала. В этом большое экономическое преимущество авто-
клавного пеносиликата перед автоклавным пенобетоном. Благо-
даря быстрому взаимодействию извести-кипелки с водой '--асса
пеносиликата на этой извести выдерживается до подачи в авто-
клав в течение 4 час., в то время как пенобетонная масса — не
Основные физико-механические свойства пеносиликата на
извести-кипелке
[ХСГ -ь’аднпэК н иип -ВГОЕИОЯ <в£ 1 1 1 S 1 1 1 1
Qvdelexli'Dxx в ИВНЧТ-ЭГЛ чтэоуиэопиах 0,17 0.17 0,17 0 17 0,17 1,17 0,17 0,17
Коэффици- ент паропро- ницаемости в г/м час JIM рт. ст. c_oi-u'o ъ (H-fjH'O 5—01 -96'0 5-01 - 63'1 5 01-PZ'l 5-01- 03'3 5-01— 69'3 5-01—63'9
Полная во- допогло- щаемость, в %, по объему 21 ,0 22,0 23,5 25,5 28,0 31,0 35,0 40,0
Водопо! лощение, в %, по объе- му при влажности воздуха в % Ю r- C7. —. CO U. CO С? О О С — —* —
с со 0,85 1,01 1,19 1,40 1,67 1,98 2,26 3,63 а в 8 см.
о 1.58 1,76 2,05 2,41 2,78 3,25 3,68 4,22 иносиликат
gvdz эяь vrlWHH В И1ЭОН -roaoduoL-uai знэнпиффеоу 11,08 0,095 0,11 0,125 0,14 0,165 0,18 0,225 ж толщине ii'
1 ||,1'.1< .1 lipO'HIOCll! II к/' см2 на сцеп- .'1ОЦИО с армату- рой 1 6 8 10 12 14 16 18 •лилась ii[
на pa- СГЯЖе- ШН’ > 3 3 - 5 5-7 7- 10 10—14 14 — 18 18 21 24-30 пни опредс
па сжа- ни* in 15 15—25 25-40 40 -55 55-75 75-95 95 120 120—150 нум>11 IO 1Я
эаа икнкэгьо 200 400 500 600 700 800 'll II1 loll' 1 1 3
менее 12 часов. В этом сказывается уже большое технологиче-
ское преимущество пеносиликата перед пенобетоном.
Если же сравнивать ячеистые бетоны (пеносиликат и пено-
бетон) с обычными, тяжелыми бетонами, то их достоинства
проявляются особенно наглядно. Покрытие промышленных зда-
ний ячеистым бетоном вместо железобетонных плит со шлако-
вой засыпкой дает уменьшение веса покрытия в 2—2,5 раза, сни-
жение трудоемкости работ в 4 раза, экономию металла на про-
гоны и фермы на 15%, уменьшение потребности в транспорте
в 1 раза и в расходе топлива в 4 раза, снижение потребления
электроэнергии в 2 раза, ускорение темпов строительства
в 3 раза [85].
Стены из офактуренных пеносиликатных блоков на 41% де-
шевле стен из сплошных шлакобетонных блоков и на 21 % де-
шевле стен из пустотелых шлакоблоков.
Анализ различных типов междуэтажных перекрытий из круп-
норазмерных армопеносиликатпых блоков указывает на то, что
вес пеносиликатных перекрытий в среднем в 2 раза меньше веса
перекрытий других типов; расход стали уменьшается в этом слу-
чае в 1.5 раза, стоимость 1 эй3 армопеносиликатных изделий со-
ставляет 64%' от стоимости монолитного железобетона и 60% от
стоимости сборного железобетона [85].
Большой интерес представляет строительство крупнопанель-
ного трехэтажного жилого дома из ячеистого бетона в Березни-
ках, осуществленного коллективом одного из трестов «Главурал-
промстрой» в творческом содружестве с коллективом ЦНИПС а
[116].
Все элементы этого дома—наружные и внутренние стены,
а также перекрытия — возводятся из ячеистого бетона различ-
ных марок, т. е. с различным объемным весом и прочностью.
Несущие внутренние стены имеют повышенную прочность
(100—120 кГ/см2) при объемном весе бетона около 1000 кг'.и3.
Наружные стены с высокими теплоизоляционными свойствами
возводятся из ячеистого бетона с меньшим объемным весом (по-
рядка 800 кгОи3) и потому с меньшей прочностью: 40—50 кГ/см'-.
Таким образом, ячеистый бетон, полученный из одного и то-
го же сырья, использован одновременно как несущий, теплоизо-
тяцпонный и отделочный материал.
Большая часть крупных панелей изготовлялась на Березни-
ковском армопенобетонном заводе из автоклавного пенобетона с
р< сходом цемента в 270—300 кг на 1 м3, а другая, меньшая
часть — из автоклавного пеносиликата с расходом молотой из-
вести-кипелки 120 кг и цемента 70 кг на 1 л:3.
На основании накопленного опыта сотрудники ЦНИПСа и
Главуралпромстроя считают «совершенно очевидным, что пеноси-
ликат является материалом более ы-юномпчным, чем пенобе-
тон .... но если при выполнении небстьших пеносиликатных из-
о_|
делий на тонкомолотом песке можно обойтись без цемента, то
для получения пеносиликатных крупнопанельных конструкций
высокого качества введение небольшого количества цемента
(50—70 кг на 1 м3) является условием обязательным» [116].
На основании материалов, помещенных в этом разделе, мож-
но притти к выводу, что силикатный тип твердения в пеносили-
катах усиливается благодаря применению негашеной молотой
извести за счет ее гидратационного твердения. Тем самым дости-
гается повышение свойств материалов и существенный техно-
экономический эффект.
§ 2. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В ПЛОТНЫХ
СИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ. ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ ЛИТЬЯ.
ВИБРИРОВАНИЯ И ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
В настоящее время изучено [36] влияние негашеной молотой
извести на свойства плотных силикатных бетонов: литых, вибри-
рованных и центрифугированных. Эти изделия изготовляются
яри таких высоких водоизвестковых отношениях, когда возможно,
гидратационное твердение извести.
Большое значение имеют исследовательские работы, проводи-
мые в Институте строительной техники Академии Архитекту-
ры СССР.
Так, Л. С. Бслквадзе, под руководством проф. Н. А. Попова
и кандидата технических наук М. С. Шварцзайда, проведены
сравнительные исследования материалов автоклавного твердения
из известково-песчаной массы на извести-кипелке и извести-пу-
шонке.-
Для этого изготовлялся ряд образцов с различной укладкой
в формы: без принудительного уплотнения, а также путем трам-
бования, прессования, вибрирования и центрифугирования.
Среднегасящаяся известь-кипелка размалывалась до остатка на
сите № 021 в 1,5—2%. Песок подвергался грубому помолу до
остатка на этом сите в 25—30%. К извести-кипелке добавлялся
двуводный гипс в количестве 7%' по весу. Отформованные образ-
цы подвергались автоклавной обработке, после чего изучались
их механические свойства. Некоторые данные этих исследований
приведены в табл. 101.
Чтобы оценить значение достигнутых результатов, необходимо
учесть следующее.
При изготовлении изделий на извести-пушонке методом
литья, вибрирования и центрифугирования не удается сразу же
получить прочность, необходимую для последующей обработки
изделий. Для ускорения производства таких изделий рекомен-
дуются сложные методы обработки (электропрогрев и т. п.). При
формовке же изделий на основе извести-кипелки с использова-
нием эффекта гидратационного ее твердения можно частично
272
rt
Влияние вида извести на объемный вес и прочность известког.о-песчаных
автоклавных бетонов в зависимости от их состава н метода укладки
Прессование - дав- ления 150 кГ/смг г«'Э/ JX ‘ишежэ ndu niaOHbOdu irairadu 450 550 520 1 1 1
,;»r/W ‘эая Ипняэгдо 1,00 2,00 1.97 1 1 1
Центрифугиро- вание •|цывжэ ndu HiaoHhOdu iratadu 370 445 520 620 820 740
tKjUl ‘эая иишсэгдо Ш О е- Г- оо о- О С — гм сч СМ см см
Вибрирование «"'•’/J* ‘нндвжэ ndu KiaOHhOdu vatfadu ООО О ОО ’П со со со ООО см со с ’Т’ Ю W
&фи ‘эон и (янкат.90 1 ,70 1,75 1,70 О Tf СМ о ст о
(Трамбование) (0,5 кг/л па 10 кг смеси) ‘ИИ1ВЖЭ Hdu HiaOHhOdu ratfadu 210 270 240 1 1 1
‘эон нинкая-ро Ш 30 о с? о со 1 1 1
Литье (без при- нудительного уплотнения) вИ-3/j-X ‘иизвжэ ndu HiooHhodu гаГэаи 125 250 270 419 550 450 1
s*/uz ээа И1чнкггдо — О" о ш ш со СО хр гг ООО
Составы, в W, но весу (Н1ЭЭН -£И Вээн до) энил 1 1 1 Г- t- Г-
моэаи 40 85 80 ОШ© О оо со
Ч1ЭЭ0ЕП ОШО — — см 10 15 20
Вид извести I'.ril Li.’dVH.l Молотая кппелка
или полностью освобождать изделия из форм уже через
15—30 минут.
Из приводимых в табл. 104 данных видно, что прочность
на сжатие автоклавных материалов на основе извести-кипелки
в f,5—2 раза выше прочности аналогичных материалов на осно-
ве извести-пушонки. Абсолютные значения этой прочности ока-
зываются очень высокими и для центрифугированных изделий
достигают величин 700—800 кГ1см2. Следует подчеркнуть, что
все виды изделий на основе гашеной извести, как это видно из
таблицы, имеют меньший объемный вес и меныную плотность.
Высокая степень плотности автоклавных силикатных изделий,
получаемых па основе негашеной молотой извести, обеспечивает
большую сохранность стальных стержней внутри изделия. Это
создает перспективу развития производства железобетонных из-
делий на мелкозернистом заполнителе.
Автоклавные изделия на основе негашеной извести характе-
ризуются высокой морозостойкостью. Как известно, около чет-
верти века тому назад работами В. П. Некрасова и др. была
доказана возможность получения высокопрочных известково-пес-
чаных материалов и на основе гидратной извести, получаемых
из шихты пластичной консистенции, формуемой без принуди-
тельного уплотнения. Ряд силикатных заводов был даже пере-
веден на производство литых силикатных блоков. Однако такие
. блоки вскоре были сняты с производства главным образом из-за
их весьма слабой морозостойкости. Характерно, что и новейшие
исследования вибрированных автоклавных изделий, получаемых
на основе извести-пушонки дезинтеграторным способом, также
показали пониженную их морозостойкость (по данным И. А.
Хинта 8—10 циклов испытаний). Аналогичные изделия на основе
, извести-кипелки более морозостойки и выдерживают не менее
20—25 циклов испытаний, а центрифугированные изделия на
извести-кипелке — до 150—200 циклов испытаний.
Таким образом, применение негашеной молотой извести в си-
ликатном производстве предопределяет эффективное использо-
вание таких методов формовки, как литье, вибрирование и цент-
рифугирование и обеспечивает получение изделий высокой плот-
ности, прочности и высокой морозостойкости.
М. Е. Чеченин под руководством проф. Н. А. Попова опреде-
лял стойкость известково-песчаных строительных материалов
автоклавного твердения в агрессивных водах. На основании про-
веденных опытов он пришел к выводу, что одной из основных
предпосылок повышения стойкости материалов является приме-
нение негашеной извести, которая не только повышает прочность
изделия, но способствует и более полному связыванию извести
в гидросиликаты кальция.
Изучение стойкости силикатных материалов методом выще-
лачивания извести из измельченных образцов показало, что ма-
274
тсриалы, изготовленные на основе негашеной извести, менее
подвержены выщелачиванию «мягкой» водой, чем цементно-
песчаные растворы. Так, из порошков высокопрочных силикат-
ных материалов было вымыто дистиллированной водой 5,6%'
окиси кальция, из материалов автоклавного твердения на порт-
ландцементе — 9,1%, а из пропаренного портландцементного
раствора—15%. Однако в цементных образцах убыль свобод-
ного гидрата окиси кальция восполняется за счет длительной
гидратации самого цемента, в то время как при гидролизе и раз-
рушении гидросиликатов в силикатных автоклавных материалах
на основе как гашеной, так и негашеной извести она является
невосполнимой.
Выщелачивание извести ведет к более резкому падению проч-
ности силикатных изделий по сравнению с цементными. Иссле-
дования М. Е. Чеченина показали, что для повышения долговеч-
ности в силикатные изделия на негашеной извести, когда они
будут находиться в агрессивных средах, необходимо вводить и
портландцемент.
Новые свойства извести-кипелки оказывают большое влияние
на технологию силикатного производства не только тогда, когда
эти свойства используются сознательно. Ее влияние на изменение
технологии производства сказывается порой стихийно. В этой
связи представляет интерес опыт работы Казанского силикат-
ного завода, где впервые был организован выпуск крупноразмер-
ных изделий. На этом заводе удалось повысить прочность изде-
лий автоклавного твердения с 80—100 до 120—200 кГ/см2 путем
гашения молотой кипелки сухим способом, т. е. возможно мень-
шим количеством воды за счет влаги песка. Повышение прочно-
сти изделий в 1,5—2 раза, наблюдаемое в результате этой «осо-
бенности» гашения извести, видимо связано с тем, что известь,
при заниженных содержаниях воды в песке, загащивается не
полностью. При этом незагасившаяся часть извести, попадая за-
тем в отформованное изделие, и вызывает увеличение плотности
и прочности изделий за счет гидратационного ее твердения. В
целях дальнейшего упрощения технологии производства и улуч-
шения качества продукции этого завода было бы целесообраз-
ным усилить эту «особенность» гашения с тем, чтобы в продук-
iax гашения было больше незагасившенся извести.
Основным техно-экономическим преимуществом производства
изделий автоклавного твердения из песчано-известковой массы
является отсутствие необходимости в привозном крупном запол-
нителе — щебне или гравии, стоимость которых по сравнению
с местными мелкими песками, в условиях, например, Москвы,
оказывается почти в 10 раз выше (60—70 руб. 1 м3 щебня на
заводах железобетонных изделий против 7—8 руб. 1 м3 местного
песка на силикатных заводах). Сырьевая база для производства
изделий автоклавного твердения еще более расширяется в связи
18- 275
с возможностью использования не только чистых песков, но так-
же глинистых песков и разнообразных глин.
Проф. А. В. Волженский, много работающий в области гидро-
термальной (автоклавной) обработки изделий [32, 33, 34], указы-
вает, что этим методом можно получать различные материалы,
легкие и относительно тяжелые, мелкие и крупные, армирован-
ные и не армированные. Это позволяет организовать производст-
во широкого ассортимента изделий и деталей для всех основных
частей зданий (фундаменты, стены, перекрытия, перегородки
и т. п.). Изделия автоклавного твердения имеют такую же проч-
ность, как и бетонные при меньшем расходе вяжущего (на
30—35%). Кроме того, стопроцентная расчетная прочность изде-
лий автоклавного твердения достигается за 14—16 час. их изго-
товления, в то время как прочность обычных железобетонных
изделий после 20—24 час. пропарки бывает не выше 65% от
расчетной.
Из рассмотрения особенностей получения силикатных изделий
методом литья, вибрирования и центрифугирования следует тот
же вывод, какой был сделан при анализе ячеистых силикатных
изделий. Силикатный тип твердения в этой группе изделий так-
же усиливается, благодаря использованию негашеной молотой
извести, за счет гидратационного ее твердения со всеми вытекаю-
щими отсюда последствиями. •
§ 3. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕ
СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА
Возможна ли замена гидратной извести негашеной молотой
известью при производстве силцкатного кирпича?
Чтобы выяснить принципиальную возможность использования
гидратационного твердения извести в производстве прессованно-
го силикатного кирпича, необходимо учитывать, что для гидрата-
ционного твердения извести должны быть созданы определенные
условия. Одним из таких условий является тонкий помол из-
вести. На новейших силикатных заводах это условие создано, так
как в дополнение к мельницам для грубого помола извести здесь
смонтированы двухкамерные мельницы CAV14. Таким образом,
здесь установлены по существу трехкамерные мельницы, в кото-
рых осуществляется тонкий помол извести.
Неизбежным следствием применения извести тонкого помола
явилось резкое сокращение цикла гашения извести, так как ис-
чезла опасность попадания в прессованный кирпич крупных кус-
ков непогасившейся извести. На прессование известково-песчаной
массы известь теперь может поступать, да фактически уже и по-
ступает, не вполне погасившейся. Об этом свидетельствует прак-
тика работы некоторых заводов (например, Кореневского завода).
Характерно, что когда на вагонетки укладывается свежеспрессо-
276
ванный кирпич, изготовляемый с применением тонкомолотой из-
вести, то он при этом имеет серый цвет и не «парит». Однако,
когда вторая половина вагонетки загружается кирпичом такого
же серого цвета, к этому времени кирпич, уложенный вначале
в первой половине вагонетки, резко меняет свой цвет и превра-
щается в белый, начинает заметно «парить», температура его
оказывается несколько выше температуры свежеспрессованного
кирпича. Все это свидетельствует о том, что часть извести гид-
ратируется после прессования уже непосредственно в кирпиче.
И если тем не менее процесс догашивания извести в спрессован-
ном кирпиче не вызывает образования трещин и брака, то это
объясняется тем, что здесь гидратируется непогасившаяся часть
извести в состоянии очень тонкого измельчения.
В этих условиях уже в какой-то мере проявляется эффект
гидратационного твердения извести в спрессованном кирпиче.
Для того, чтобы он проявился в большей степени, кроме тон-
кого помола извести, необходимо, чтобы известь гидратирова-
лась при низких температурах.
Однако этого условия на заводах силикатного кирпича нет.
В самом деле, обожженная известь из печи в раскаленном со-
стоянии сразу же подается на помол. Продукт помола без выдер-
живания и охлаждения непосредственно поступает в гасильный
цех. Процесс гашения происходит путем подачи в горячую мас-
су пара или воды в гасильные барабаны, так что опять-таки по-
лучается горячая полусухая или почти полностью сухая извест-
ково-песчаная масса. Эта масса без охлаждения подается на
прессование и лишь при дополнительном введении воды для при-
дания смеси формовочных свойств она немного остывает. Но
вслед за этим снова нагревается, когда направляется в автоклав.
Ясно, что в таких условиях высокие термические и объемные
напряжения гидратирующейся извести при высоких температу-
рах препятствуют ее высокопрочному гидратационному тверде-
нию.
Для использования эффекта гидратационного твердения нега-
113 ней извести в производстве силикатного кирпича, пришлось
бы. прежде всего, в корне изменить технологию производства.
Потребовалось бы обожженную известь перед помолом охла
дитъ; продукт помола перед смешением с песком охладить вновь;
затворять холодную известково-песчаную массу для придания ей
формовочных свойств опять-таки па холодной воде. Прессовать
эту массу следовало бы не после гашения основной части изве-
сти, а до ее гашения или на определенной стадии ее гашения.
Спрессованный кирпич следовало бы выдерживать сначала не в
явюэклаве ПрП высоких температурах, а на морозе. Для усиле-
гидратационного твердения извести в такой кирпич следо-
вало бы вводить замедлители ее гидратации, пластифицирующие
(сбавки н возбудители кристаллизации. При этих условиях
можно было бы получить высокопрочный кирпич из известково-
песчаной массы на негашеной извести. В этом случае цехи гаше-
ния извести на силикатных заводах сделались бы излишними.
Вероятно могли бы оказаться ненужными и автоклавы для за-
парки кирпича вместе со сложным паросиловым хозяйством или
их можно было бы использовать со значительно большим эф-
фектом, так как срок запарки, необходимый для дополнительно-
го повышения прочности и морозостойкости изделий, мог бы
быть резко сокращен. Поэтому так необходимы дальнейшие ис-
следования в этом направлении.
§ 4. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В ПРОИЗВОДСТВЕ
СИЛИКАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ БЕЗ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ
Выше уже говорилось о том, что из негашеной молотой изве-
сти можно получать высокопрочное вяжущее вещество в 20—40
раз превосходящее по прочности обычную гашеную известь.
Поэтому встает вопрос об организации производства известково-
песчаных изделий на основе извести-кипелки, гидратационное
твердение которой протекает особенно благоприятно в «холодном
состоянии». В этом случае основным видом твердения будет гид-
ратационное, а силикатное отступит на второй план.
Для того, чтобы усилить и силикатное тзердение известково-
песчаных смесей в «холодном» состоянии, т. е. при обычной тем-
пературе, важно резко повысить дисперсность смеси. В этом све-
те представляют интерес опыты И. Хинта. Известково-песчаные
смеси на основе гашеной извести, приготовленные им в «дезин-
теграторе, тонкого помола, достигали к 28-суточному возрасту при
твердении во влажной среде при обычной температуре 20°
прочности на сжатие в 300 кГ/см2. За этот срок 3%' кристалли-
ческого кремнезема перешло в растворимое состояние и стало
взаимодействовать с известью с образованием гидросиликатов
кальция, т. е. при нормальной температуре имело место сили-
катное твердение.
Об усилении силикатного твердения известково-песчаной сме-
си с увеличением дисперсности кварцевого песка писал
А. С. Разонеров [172 . Так, кристаллически i кварц с размером
зерен 20—80 р, не обнаруживший после 45-суточного пребывания
в известковом растворе сколько-нибудь заметного набухания,
после измельчения его до 1—20 р уже через 20 суток пребыва-
ния в известковом растворе стал энергично увеличиваться в
объеме и через 45 суток набух так же, как и трепел, содержа-
щий активный кремнезем при тех же условиях и в течение тако-
го же срока обработки его известью.
Таким образом, использование эффекта гидратационного твер-
Д1 пня иегашечо.1 молотой извести, в совокупности с усилением
силикатного твердения известково-песчаных смесей, за счет из-
273
мельчения песка (с помощью дезинтегратора, мокрого помола и
т. п.) позволяют наметить перспективу широкого развития про-
изводства местных безавтоклавных силикатных материалов, осо-
бенно важных для сельскохозяйственного строительства.
II. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В
ПРОИЗВОДСТВЕ КАРБОНИЗИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИИ
§ 1. ПЛОТНЫЕ КАРБОНИЗИРОВАННЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Впервые проблема искусственной карбонизации извести была
поставлена акад. А. А. Байковым, который высказал мысль о
возможности производства известково-песчаного кирпича мето-
дом искусственной карбонизации. При решении проблемы искус-
ственной карбонизации удалось бы возвратить в известковое из-
делие почти половину обжигаемого вещества, которое теперь
теряется в виде углекислого газа. Однако до последнего време-
ни опыты по искусственной карбонизации не приносили желае-
мых результатов. Дело в том, что карбонизации подвергались
изделия на основе гашеной извести.
Только в самые последние годы, когда стали применять в
изделиях негашеную молотую известь, искусственную карбони-
зацию удалось осуществить в производственных масштабах.
В связи с этим необходимо уяснить роль негашеной извести
в карбонизированных изделиях. Это важно потому, что известь-
кипелка сама по себе не подвергается карбонизации, что процес-
су ее карбонизации всегда предшествует процесс гидратации и
что метод искусственной карбонизации основан на химической
реакции углекислоты с гидратом окиси катьция, т. е. в конеч-
ном счете с гашеной известью.
Для того, чтобы была ясна особая роль негашеной молотой
извести в производстве карбонизированных изделий, процесс фор-
мирования камня при твердении целесообразно разбить на три
периода:
1) докарбонизационный период твердения, когда материал
набирает первоначальную минимальную прочность, необходимую
и достаточную для успеха дальнейших технологических опера-
ций;
2) карбонизационный период твердения, когда изделие при-
летает прочность в каме; карбонизации;
3) послекарбонизационный период твердения, когда прочность
материала продолжает нарастать в естественных условиях хра-
пе шя.
Издетия на извести-кипе т <е за счет процессов коллоидацв”
коагуляционного структурообразования и начальной кристалл
ации способны схватываться в десятки и сотни раз быстрее, чем
изделия на известковом тесте или извести-пушонке. Используя
2'9
эти свойства извести, удалось получить достаточную прочность
материала уже на ранней стадии процесса твердения.
Известно, что изделия на известковом тесте долго «киснут»,
прежде чем они схватятся и приобретут способность сохранять
форму. Это парализует нормальный технологический производ-
ственный поток. Изделия же на извести-кипелке быстро схва-
тываются и приобретают форму твердого тела, после чего они
готовы к дальнейшей обработке.
Рабочая консистенция массы, изготовленной на извести-ки-
пелке, образуется при меньшем количестве воды. Это объясняет-
ся тем, что вода, идущая на химическую и адсорбционную связь,
выполняет предварительно производственную задачу — создает
нужную пластичность.
Практически это означает возможность готовить на извести-
кипелке изделия с малым водоизвестковым фактором, с повы-
шенной плотностью, а стало быть и с повышенной прочностью
по сравнению с изделиями на известковом тесте или извести-пу-
шонке.
Из рассмотренного ранее механизма карбонизации следует,
что реакция карбонизации идет на границе «раствор — газ». По-
этому интенсивность карбонизации определяется не только кон-
центрацией углекислоты в воздухе и извести в растворе, но, преж-
де всего, оптимальной величиной этой пограничной поверхности,
зависящей от влажности изделия. Избыток влаги в материале
приводит к слиянию и уничтожению свободных поверхностей и к
прекращению реакции карбонизации внутри материала, поры
которого заполнены водой.
Известь-кипелка при гашении химически связывает внутри из-
делия значительные количества воды, что в сочетании с малым
Бодоизвестковым отношением обеспечивает образование опти-
мальной влажности за счет чисто внутренних процессов, проте-
кающих в изделии.
Самонагрев изделий, происходящий в результа~е сильно экзо-
термической реакции гашения извести по всему объему, еще
больше ускоряет подсушивание изделия до оптимальной влаж-
ности. Гашение извести внутри отформованного изделия сопро-
вождается, кроме того, химической усадкой. Посксльку внешний
•оъем изделия при этом не уменьшается, то «исчезновение» ча-
сти абсолютного объема продукта реакции, по сравнению с сум-
мой абсолютных объемов реагирующих веществ, с провождается
образованием «пустсты» или сетки воздушных п р Наконец, га-
шение извести в условиях пониженных водовяж; щлх отношении
:ожет сопровождаться также и увеличением тычущегося объе-
ма, происходящее j за счет приращения объема пор. В данном
случае это явление может быть при известных стевиях даже
полезным, если оно- происходит в определенных .д аницах.
При карбонизации изделий, изготовленных на извести-кипел-
ке, все это приводит к достаточно быстрому раскрытию сетки пор
по всему о&ъему изделия. С раскрытием сетки пор тотчас же
возникает внутреннее капиллярное давление, которое стягивает
частички извести и вызывает схватывание и затвердевание за
счет капиллярных сил сцепления. Этим самым усиливается эф-
фект схватывания и начального твердения, что важно для обра-
зования монтажной прочности материала. Кроме того, с раскры-
тием сетки пор подготавливаются условия для последующей кар-
бонизации извести по всему объему. Этим негашеная молотая
известь существенно отличается от известкового теста и пушон-
ки. Изделия на известковом тесте подсушивают не за счет внут-
ренней реакции, а за счет испарения воды. Этот процесс очень
длителен, требует искусственной сушки, а стало быть и специаль-
ных сушилок, топлива и т. п.; кроме того, при этом сетка пор не
раскрывается сразу по всему объему изделия.
Вот почему практическая возможность искусственной карбо-
низации изделий предрешена открытием новых свойств извести-
кипелки.
Процесс карбонизации изделий на извести-кипелке за послед-
ние годы изучался рядом исследователей. Особенно много было
сделано в этой области работниками НИИСтройнефти
К. С. Зацепиным, И. Н. Завьяловым, 3. Л. Борисовой,
А. И. Гавриковой и др. [58—68].
Сначала исследователи проводили опыты по карбонизации
изделий на извести-пушонке и определяли, как влияет оптималь-
ная влажность материала на интенсивность карбонизации. По-
скольку реакция карбонизации сопровождается выделением теп
ла. то мерой интенсивности этой реакции может служить подъем
температуры карбонизируемого образца.
Испытанию подвергались три образца: один свежеотформо-
ванный с наибольшей влажностью, другой был выдержан на
воздухе в течение дня и частично потерял влагу и третий выдер-
живался на воздухе в течение трех суток. Затем каждый из об-
разцов помещали в карбонизационную камеру и измеряли ин-
тенсивность карбонизации по повышению температуры образца,
фиксируемой специальным прибором.
На рис. 33 даны три кривые температур соответственно для
грех образцов, характеризующие ход их карбонизации. По этим
л тым видно, что свежеизготовленный образец на извести-пу-
ш ке практически не карбонизируется из-за высокой влажности.
Тдц.-.о предварительная подсушка образцов в течение относи-
_ь:ю длительного времени создает условия для их карбони-
Таким образом карбонизация изделий, изготовленных на ос-
извести-пушонки, возможна только при условии предвари-
: ной их сушки, которая предопределяет либо сезонность про-
изводства (при воздушной летней сушке) пли же устройство
специального сушильного хозяйства.
После этого производились опыты по карбонизации изделий
на негашеной молотой извести. Образцы различных составов
Рис. 33. Температурные кривые карбонизации извести-пушонки
при различных сроках выдерживания изготовленных образцов
перед карбонизацией.
Рис. 34 Темпе- г.р'-е кривые карбонизации извести-ки
ки без пре- ?;гтельной сушки образцов.
испытывались без предварительной сушки. Температурил ;и
карбонизации призетены на рис. 34.
Следует заметить, что прямое сравнение процесса карбон ь
зации образцов на извести-пушонке и извести-кипелке пт темпе-
282
рагурным кривым невозможно, так как в образцах на извести-
кипелке тепло выделяется не только в результате реакции кар-
бонизации, но также и в результате реакции гидратации.
Разогревание извести за счет гидратации предшествует ее ра-
зогреванию вследствие карбонизации. Эти два экзотермических
эффекта накладываются друг на друга, что лишает возможности
наблюдать их в чистом виде. Тем не менее образцы на извести-
кипелке, в отличие от образцов на извести-пушонке, свободно
карбонизируются без длительной предварительной сушки. В
этом и заключается крупнейшее достоинство извести-кипелки
перед гашеной известью в производстве карбонизированных из-
делий.
Далее были определены прочности некарбоннзировапных и
карбонизированных изделий на основе извести-пушонки и из-
вести-кчпелки. При этом установлено, что прочность и карбони-
зированных и некарбонизированных образцов на извести-кипелке
значительно выше прочности аналогичных образцов па извести-
пушонке (см. кривые на рис. 35). Из рисунка видно, что три нс-
Рис 35. Показатели прочности образцов после их карбониза-
ции при воздушном хранении.
кхсственной карбонизации за более короткое время получаются
значительно более высокие величины прочности. Характерно, что
после карбонизации образцы продолжают набирать ппочность,
особенно в течение первого месяца воздушного хранения.
В изделия на извести-кипелке в' лилась добавка гипса
до 3%. В результате этого прочность образцов увеличивалась в
1,2—1,3 раза (рис. 36). Кроме того, добавка к извести-кипелке
сырого гипса приводила к резкому снижению линейного расти
рения материалов (рис. 37).
Рис. 36. Показатели прочности известково-песчаных образ-
цов.
Рис. 37. Линейное расши-енпе карбонизированных образцов
на иегак.еной извести в %.
Исследование карбонизации по температурным кривым i пе-
риод непосредственной карбонизации изделий невозможно из-за
отмеченного выше искажения результатов экзотермическим ха-
рактером гидратации извести-кипелки внутри изделий. Поэтому
2Я4
для уяснения специфики карбонизации изделий на извести-кипел-
ке необходимо воспользоваться прямым методом определения
степени карбонизации извести.
В этой связи особого внимания заслуживают работы канд.
техн, наук Л. Д. Ершова, проведенные в ЦНИИСДТе в Киеве в
1951—1952 гг. по изучению динамики процесса карбонизации
изделий на извести-пушонке и извести-кипелке в зависимости от
изменений концентрации углекислоты в газах, температуры и
длительности карбонизации. Исследования велись при содержа-
нии углекислоты в газовой смеси в 6, 12, 18, 24, 30 и 100% и
при длительности процесса карбонизации в 4, 12 и 24 часа.
Для выяснения этих вопросов были применены более точные
методы количественного определения степени карбонизации из-
делий, разработан метод точного регулирования и автоматиче-
ской записи содержания углекислоты в газовоздушной смеси до
и после карбонизации изделий, разработана методика расчета
коэффициента использования углекислоты.
Известь-кипелка, взятая для исследования, содержала 86,8%
активных CaO-f-MgO, давала выход известкового теста в 3,6 л,
при скорости гашения в 33 минуты. Известь-пушонку получали
из той же извести-кипелки.
Карбонизации подвергались образцы из извести-кипелки с
добавкой 5% гипса и извести-пушонки. Заполнителями в обоих
случаях служили песок, доменный гранулированный .шлак и
мелочь-ракушечник. Для испытания готовились путем формова-
ния под давлением 100 кГ/см2 образцы-кубики с ребром в 5 см,
состоящие из 12% СаО и 88%' заполнителя.
Все образцы подвергались карбонизации одновременно и в
равных условиях, после чего определялось содержание свобод-
ной СаО, количество карбоната кальция и прочность образцов:
тотчас же после карбонизации без их сушки, после сушки до по-
стоянного веса при 75—80° и после 7 суток хранения в воздуш-
но-сухих условиях.
Данные, полученные в результате этих опытов, приведены в
табл. 105.
Из таблицы видно, что степень карбонизации изделий на ос-
нове извести-пушонки намного выше степени карбонизации тех
же изделий на извести-кипелке.
Так, при концентрации углекислоты в газовоздушной смеси
в 12% образцы на извести-кипелке и песке закарбонизировались
лишь на 40%, а аналогичные образцы на извести-пушонке — на
75%. При концентрациях СО2 в газах в пределах от 12 до 30%
образцы на основе извести-пушонки всех составов на любых за-
полнителях закарбонизировались почти в два раза больше, не-
жели аналогичные образцы на извести-кипелке.
Чем же объяснить столь существенное различие в степени
карбонизации изделий, изготовленных на извести различных ви-
дов?
Влияние вида извести на степень
Концентрация СОз
6
12
18
Состав массы
Прочность
на сжатие
в кГ/см*
Прочность
на сжатие
в кГ/см*
Прочность
на сжатие
в кГ/см2
к
о
5 з
X
Ки пелка и песок .... 33 70 51 30 55 100 81 40 65 100 97
Пушонка и песок . . . 53 75 58 51 75 НО 105 75 96 141 114
Кипелка и шлак .... 60 100 90 33 87 118 120 42 103 135 132
Пушонка и шлак . . . 48 70 60 57 63 77 89 72 89 105 105
Кипелка и ракушечник . 83 117 100 44 91 133 ПО 53 100 153 125
Пушонка и ракушечник 53 80 60 51 72 107 96 91 88 117 99
Л. Д. Ершов отмечает, что причины этого явления еще не
вполне ясны и предполагает, что известь-пушонка лучше карбо-
низируется, потому что имеет более развитую поверхность.
Помимо этого, на наш взгляд указанные различия могут
объясняться неодинаковой плотностью изделий и разным содер-
жанием оптимального количества воды в том и другом случае.
При этом приходится особенно считаться с весьма сложными
термодинамическими условиями как внутри карбонизируемого
изделия, так и в карбонизационной камере.
Выше уже отмечалось, что температура карбонизируемого из-
делия на основе извести-кипелки за счет сильно экзотермической
реакции гидратации всегда будет выше температуры карбонизи
руемых материалов на основе извести-пушонки.
Перепад температур внутри изделия на извести-кипелке д
карбонизационной камере всегда выше перепада температур в
изделиях на гашеной извести. Этот перепад вызывает в сво
очередь и перепад парциальных давлений воздуха и водяных па-
ров в порах изделия и в карбонизационной камере.
Изделия на основе извести-кипелки вследствие более сильного
газогрева как бы «выдувают» из себя воздух и водяные пары,
что препятствует «втягиванию» углекислого газа внутрь изделия,
происходящему вследствие перепада парциальных давлений это-
го газа за счет реакции карбонизации.
Получаются как бы встречные газовые потоки внутри изде-
лий. Вероятно это служит одной из существенных причин пони-
жения степени карбонизации изделий на основе извести-кипелки.
Всестороннее теоретическое и экспериментальное исследование
азовой термодинамики в ходе карбонизации изделий, изготов-
-енных на разных видах извести, помогло бы значительно уточ-
ить и оптимальные технологические режимы процесса карбони-
зации.
Если исходить из общепринятого представления о том, что
карбонизированные изделия приобретают прочность за счет реак-
ции карбонизации, то можно было бы предполагать, что изделия
па основе извести-пушонки с более высокой степенью карбони-
зации должны быть и более прочными.
Однако результаты опытов, приведенные в той же таблице,
свидетельствуют о прямо противоположном. Прочность изделий
на основе извести-пушонки ниже прочности аналогичных изделий
на основе извести-кипелки. Чем же объяснить это противоре-
чие? А только тем, что в изделиях на основе извести-кипелки во
время их карбонизации, кроме карбонизационного, имеет место
еще какой-то другой тип твердения.
Факт образования более высоких прочностей изделий на из-
вести-кипелке, несмотря на значительно более низкую степень их
карбонизации, служит подтверждением того, что в камерах кар-
бонизации идут одновременно и «накладываются» друг на друга
карбонизационное и гидратационное твердение извести. Такое
явление характерно только для изделий на извести-кипелке. Гид-
ратационное твердение в этих изделиях не только полностью
компенсирует недостаточную степень карбонизационного тверде-
ния, но и значительно перекрывает его, обусловливая в конечном
счете и более высокие прочности материала.
Но если это так, то невольно возникает вопрос, исчерпаны ли
все возможности дальнейшего усиления гидратационного твер-
дения извести в производстве карбонизированнных изделий?
Если нет, то какие мероприятия необходимы для полного их
использования. И далее, если такие возможности будут исчерпа-
ны до дна, то не утратит ли смысла сама идея искусственной’
карбонизации в применении к ряду изделии?
Рассмотрение этих вопросов затрагивает основы технологии
производства карбонизированных материалов.
Высокие прочности, которые приобретают материалы за счет
гидратационного твердения в них извести, могут быть достигну-
ты при наличии ряда условий. Для этого необходимо изготов-
лять изделия г минимальным водоизвестковым отношением при
достаточно высоком формовочном давлении ( в виде, например,
вибропрессования). Необходима, далее, гидратация извести в
холодном состоянии при возможно более низкой температуре и
возможно более интенсивном отводе тепла. Рекомендуется также
применение добавок-возбудителей кристаллизационного тверде-
ния извести (в виде сырого гипса), сильных тормозителей гид-
ратации извести и пластификаторов, придающих смеси формовоч-
ные свойства при минимальных водоизвестковых отношениях.
С другой стороны, при гидратационном твердении извести вовсе
не требуется, чтобы влажность была оптимальной.
Для того, чтобы карбонизационное твердение извести было
более полным, напротив, необходимо доведение влажности изде-
лия до оптимальной величины. Для этого рекомендуется подсу-
шивать их подогретым воздухом, т. е. подзодить к ним тепло.
Таким образом, благоприятные условия для карбонизацион-
ного твердения извести приходится создавать за счет ухудшения
условий гидратационного ее твердения.
Поэтому одной из важнейших задач технологов является
отыскание таких условий, при которых эффект гидратационного
и карбонизационного твердения был бы использован с макси-
мальной полнотой. Развитие техники производства этой группы
материалов в ближайшие годы пойдет, вероятно, в двух направ-
лениях:
во-первых, в направлении дальнейшего усиления карбониза-
ционного твердения извести за счет гидратационного ее тверде-
ния путем создания наиболее благоприятных технологических
условий;
во-вторых, в направлении исключения искусственного карбо-
низационного твердения извести и перенесения центра тяжести
на твердение гидратационное. В этом случае отпадает необходи-
мость в камерах карбонизации, что значительно упростит техно-
логию производства материалов, причем в зависимости от наз-
начения последних гидратационное твердение извести может
быть усилено гидратационным твердением гипса (строительного
и высокопрочного). Для этого нужно будет изготовлять мате-
риалы на известково-гипсовом, гипсо-известковом или гипсо-из-
вестково шлаковом вяжущем.
Анализ условий производства карбонизированных изделий
был бы неполным, если не указать еще на один тип твердения,
а именно, — на силикатное, которое развивается при взаимодей-
ствии извести с кремнеземистыми добавками и с заполнителями.
Дело в том, что из известково-обжигательной печи в карбо-
низационные камеры вместе с отходящими газами поступает не
только углекислота, но и тепло. Поэтому камеры, в которых фор-
мируется прочный камень, можно рассматривать не только как
карбонизационные, но в некоторой степени так же, как и пропа-
рочные. В этом случае необходима высокая влажность при повы-
шенной температуре.
Если это так, то при введении в шихту заполнителей с повы-
шенной по отношению к извести активностью (например, шла-
ков) или специальных гидравлических добавок может иметь
место силикатный тип твердения, т. е. образование гидравличе-
ских продуктов твердения в виде гидросиликатов (и родствен-
ных им гидроалюминатов) кальция.
§ 2. ЯЧЕИСТЫЕ КАРБОНИЗИРОВАННЫЕ ИЗДЕЛИЯ
(ПЕНОКАРБОНАТ)
Пенокарбонат представляет собой высокопористое тело с си-
стемой открытых и закрытых макро- и микропор. Его получают
кз негашеной извести, кремнеземистого сырья, пенообразователя,
воды и добавок. В отличие от пеносиликата (и газосиликата),
ття изготовления которых необходимо наличие автоклавного и
нарокотелыюго хозяйства, пенокарбонат является не автоклав-
19 Зак. 681 289
ным материалом. Технология его производства более проста.
Для получения пенокарбоната известково-песчаный раствор сме-
шивают с пеной (и добавками) и массу подают для карбони-
зации.
Свойства пенокарбоната изучались в ряде научно-исследова-
тельских организаций. Большая исследовательская работа была
проведена в ЦНИПСе. Так, лауреат Сталинской премии
Л. М. Розенфельд [185, 186] изучал скорость карбонизации пе-
носиликатных масс в зависимости от их состава, влажности и
температуры, влияния добавок поверхностно-активных веществ,
а также углекислоты на процесс карбонизации.
Для опытов была взята известь с содержанием активного
СаО 81%, песок с содержанием SiO2 98% и пенообразователь
ГК (отход мясокомбинатов — продукт гидролиза крови). Свой-
ства материалов изучались на образцах-кубах с ребрами 7
и 10 см и объемным весом в сухом состоянии 1000 кг/м?. Ячеи-
стую массу получали из известково-песчаного раствора, переме-
шанного в течение 3 мин., и пены, полученной из 2%-ного вод-
ного раствора пенообразователя. Эту массу, заливали в формы
и через 3—4 часа (когда она несколько окрепла и не давала уже
осадки) подвергали подсушиванию и карбонизации углекислотой
из баллона.
Степень карбонизации определяли по количеству СО2, связан-
ного в карбонат кальция, по количеству воды, выделившейся при
карбонизации (с учетом влажности образцов до и после карбо-
низации), и по прочности при сжатии.
Опыты показали, что на прочность пенокарбоната большое
влияние оказывает состав массы (табл. 106).
Таблица 106
Влияние состава массы на прочность карбонизированного
пеносиликата при сжатии
негашеная _ известь в % о по весу g mJ 2 песок мо- % лотый в % £ по шсу и+П Объемный вес в кг/м3 Влажн. образ- цов до карбо- низации в % Количество адсорбирован- ной воды в % ио весу Исж в кГ]см* Полнота карбо- низации (реак- ция на фенол- фталеин)
40 25 18 40 50 63 0,45 0,45 0,45 1000 1000 1000 15 15 15 2.5 з.с 6,0 21 32 48 Положи- тельная Слабо? ок- рашивание
1 В—вяжущее. И—известь, 77-песок.
Если отношение извести-кипелки к песку превышает 1 : 3,5, то
количество адсорбированной воды уменьшается. Вместе с тем
29о
понижается и прочность материала. Важно подчеркнуть, что аб-
солютные величины оптимальной прочности (48 кГ/см2) пенокар-
боната достаточно высоки.
Для получения наибольшей прочности изделия в процессе
карбонизации особое значение имеет содержание влаги. Опыты
Л. М. Розенфельда показали, что для пеносиликатных масс, под-
зергаемых карбонизации, эта влажность находится в интервале
10—17% (табл. 107).
Таблица 107
Влияние влажности пеносиликата на его карбонизацию и прочность
Состав по весу В1 и+п Влажность в % Прочность в кГ/см2
негашеная известь песок молотый
1 3 0.4 0 2,0
1 3 0.4 4,0 12,5
1 3 0.4 7.5 23
1 3 0.4 10 28
1 3 0,4 12 34
1 3 0,4 15 42
1 3 0.4 17 39
1 3 0.4 20 24
1 3 0,4 25 22
1 В—вяжущее, И—известь, П—песок.
Характерно, что для плотных масс, подвергаемых искусствен-
ной карбонизации, оптимальная влажность, обеспечивающая
максимальные прочности карбонизированных материалов, состав-
ляет 2—5%.
Л. М. Розенфельд изучал также степень карбонизации сили-
катных масс, изготовленных на основе извести-кипелки и на ос-
-.сзе извести-пушонки. Критерием служили скорость проннкнове-
ч хглекислого газа вглубь изделия, а также время, необходи-
мое для полной карбонизации образцов ЮХ ЮХ Ю см с влаж-
хтью 15%.
Для этого кубы подвергали действию углекислого газа, а че-
г'ез 1, 3, 5, 7, 9 и 12 часов их вынимали из карбонизатора и
пилпвали на три равные части. Причем низкопрочная неза-
тонизировавшаяся сердцевина средней части образца легко
’ -лялась от пего, образуя пустоту.
Эти опыты показали, что образцы на извести-пушонке кар-
тируются быстрее, чем подобные же образцы на извести-
.е.тке. Однако использовать известь-пушонку в пенокарбона-
жазалось невозможно, так как пеномасса на такой извести
ттое время не схватывается, а при продолжительной подсушке
требуемой для карбонизации влажности оседает и дает брак.
Таким образом в производстве пенокарбоната должна быть
использована негашеная молотая известь, способная к гидрата-
ционному схватыванию и твердению.
Здесь мы снова встречаемся с необходимостью усиления
гидратационного твердения извести и проведения тех же меро-
приятий, которые применяются при изготовлении карбонизиро-
ванных изделий нз плотных масс.
Одно из этих мероприятий связано с регулированием скорости
и температуры гидратации извести, а стало быть и с управле-
нием объемными изменениями при гидратации массы. Для этой
цели Л. М. Розенфельд рекомендует вводить в смесь до 2%'
жидкого стекла. По его данным эта добавка замедляет скорость
гидратации извести-кипелки с 5—6 мин. при температурном эф-
фекте в 96° до 3 часов.
Поскольку эффект гидратационного схватывания и твердения
негашеной молотой извести повышается с понижением темпера-
туры гидратации, то желательно введение жидкого стекла, рав-
но как и любого другого тормозителя гидратации извести.
Другое мероприятие связано с получением пластичного удо-
бообрабатываемого раствора из пеномассы при минимальных
содержаниях воды. Уменьшение водоизвесткового фактора вле-
чет за собой постепенное нарастание прочности. Для этой цели
рекомендуется вводить добавки поверхностно-активных веществ,
которые являются сильными пластификаторами. Действуя напо-
добие смазки, они облегчают скольжение частиц друг по другу и
повышают удобоукладываемость пеномассы при меньших водо-
известковых отношениях.
Л. М. Розенфельд указывает, что применение ГК особенно
целесообразно не только в качестве пенообразователя, но и как
хорошего пластификатора. Добавка 0,5%' ГК от веса извести поз-
волила сократить время карбонизации пеносиликата на основе
негашеной извести с 9 до 7 час., т. е. на 22%. Исследователь
предложил также усилить карбонизационное твердение пеноси-
ликата за счет введения углекислой пены, которую смешивают с
известковы?,! раствором при приготовлении пеномассы. Такая
пена вводится внутрь изделий, а не остается на их поверхностях
и поэтому способствует карбонизации и сердцевины изделий.
Целесообразно также усилить и гидратационное твердение
негашеной молотой извести. Здесь, вероятно, была бы весьма
полезной добавка 3—5ЧЬ сырого гипса к весу извести-кипелки.
На основании проведенных исследований в ЦНППСе разрабо-
тан метод получения пенокарбоната по технологической схеме,
представленной на гис. 38. Наиболее эффективным признан сле-
дующий состав: извести — 25%, песка — 45%, и трепела — 5%'.
Негашеная известь по активности и тонкости помола должна
отвечать требованиям ГОСТ 5803—51. Песок применяется речной
и горный. Помол песка повышает прочность пенокарбоната (за
счет силикатного твердения). Карбонизированный пеносиликат
292
может быть как известково-песчаный, так и известково-зольный.
При использовании вместо песка золы-уноса дополнительный
помол не нужен.
Суммируя сказанное, можно сделать следующий вывод. Пе-
нокарбонат представляет собой новый эффективный материал,
прочность которого при сжатии может составлять 30—60 кГ/см'1
при объемном весе в 1000 кг/м3. Имеется в природе и широко
используется в строительстве на юге страны аналог этого мате-
риала — известняк-ракушечник с-прочностью 4—7 кГ/см2, имею-
щий тот же объемный вес. Искусственный пенокарбонат в 5—8
раз прочнее известняка-ракушечника, поэтому он может быть
широко использован в качестве теплоизоляционного и конструк-
тивного материала для малоэтажного (особенно сельскохозяйст-
венного) строительства.
§ 3. ПРОИЗВОДСТВО карбонизированных изделий
К настоящему времени в производственных условиях изготов-
лено несколько миллионов штук блоков, примененных в наруж-
ных стенах зданий в качестве лицевой кладки без штукатурки и в
качестве перегородочного материала. Показателен опыт работы
завода по выпуску карбонизированных изделий (г. Ишимбай
Башкирской АССР). Завод рассчитан на выпуск карбонизиро-
ванных блоков, трехпустотных или с продольными щелями типа
«крестьянин» для кладки стен. Годовой выпуск блоков разме-
ром 400 X 196X215 мм должен составлять 1230 тыс. шт. или
9 млн. шт. в переводе на нормальный кирпич.
Спецификация установленного на заводе оборудования при-
ведена в табл. 108.
Основным сырьем для производства блоков служат песок, из-
весть-кипелка и углекислый газ, отходящий из известхово-обжи-
гательиых печей. В качестве добавок применяется сырой nine и
маляс.
Известь-кипелка содержит активных СаО — MgO— 93,5%,
характеризуется скоростью гашения в 4 мин. и дает выход из-
весткового теста' 2,6 кг на 1 кг негашеной извести. Песок со-
держит фракции всех размеров: средний диаметр зерен 0.47 мм,
модуль крупности 3,29.
Доставляется песок вагонами с речного карьера на реке
Белая и автотранспортом с местного карьера, расположенного в
Ю—12 км от завода. Он разгружается вблизи цеха и затем лен-
точным транспортером «Ленинец» подается в бункер емкостью
около 7 а из него — на элеватор для подачи в другой бхнкер
емкостью 17 м3.
Известь-кипелка поступает с шахтной известково-обжигатель-
ной печи объемом в 20 м'1 и производительностью 12 г в сутки.
Печь работает на коксе с удельным расходом топлива в 16% от
294
Перечень оборудования на заводе карбонизированных изделий в г. Ишимбай
Наименование оборудования
Количество
единиц
Вес в кг
Передвижной транспортер . Ленинец" ...... 2 1100
Щековая дробилка С-182; Q = 5.6 м3/час . . 1 2200
Шаровая кельинца двухкамерная СМ-14 . . . 1 43600
Элеватор ковшовый цепной; Н — 14,25 м . . , 1 2800
Растворомешалка ЦСМ-137, емкостью 0,8 .«3 . . 1 3000
Формовочный станок СМ-133 Дозировочная вагонетка СМ-52 для песка, ем- 1 3376
костью 0,8*’ Тележка с подъемной платформой СМ-48, грузо- 1 350
подъемностью 1,5 т ........ 6 135
Вентилятор «Сирокко* № 3; Q = 2000 м3!час . 1 —
Скруббер Д-1200 мм, Н = 3400 леи 1 1126
Калорифер, площадь нагрева 100 м3 1 4131
Поддоны для блоков 4100 —
Этажерка емкостью 48 блоков 90 из
Дозатор, Q = 0,050 м1 1 180
Бункер для песка, Q= 17,6 м3 1 —
Бункер для кипелки, Q = 7,5 м3 Бункер к формовочному станку, Q= 1,2 м3 . . 1 —
1 208
Вагонетка опрокидная, Q = 0,75 л3 20 450
Инерционный пылеотделитель, Q = 1250 м31час 1 18 6
Скиповый подъемник Лебедка однобарабанная, фрикционная ССМ-08; 1 1800
0=1,25 от 1 —
Дымосос Н = 600 мм, Q = 1740 м3/час 1 270
Коллектор газовый 1 2870
Циклон «ЛИОЭОТ* № 1; Q = 1500 мЧчас . . . 2 800
Инерционный пылеотделитель № 3 2 18.6
веса получаемой извести. Из печи известь выгружается в ваго-
нетки и отвозится под навес для охлаждения, которое длится
10—15 часов. После этого вагонетки подаются в дробильное от-
деление Здесь известь из вагонеток выгружается в бункер ем-
костью 16 jit3, откуда ленточным транспортером подается в ще-
ковую дробилку, а из нее самотеком в питатель шаровой мель-
ницы.
Из мельницы пневмотранспортом молотая известь подается в
сепаратор, откуда крупные фракции возвращаются в мельницу
на повторный помол. Тонкомолотая известь из сепаратора посту-
пает в бункер и далее через питатель в трубопровод, по кото-
рому п :евматическим путем при помощи центробежного вентиля-
тора подается непосредственно в расходный бункер формовочно-
го отделения через пылеуловитель.
В формовочном отделении для производства блоков установ-
лен бункер песка емкостью 17 м3 и бункер молотой извести ем-
костью 9 Л43.
Песок дозируется вагонеткой емкостью 0,8 м3 и подается в
растворомешалку, а известь — специальным дозатором емкостью
50 л сначала в промежуточный бункер, а затем в раствороме-
шалку. Сырой отдельно размолотый гипс хранится в ларе и по-
дается в мешалку мерным ведром из расчета 3—5% к весу из-
вести. Компоненты подаются в растворомешалку в следующей
последовательности: песок, гипс, маляс, растворенный в воде, из-
весть. Они перемешиваются в ней 3—5 мин., после чего масса
выпускается в приемный бункер пресса и поступает далее в пресс
на формовку. Блоки формуются на вибропрессовальном станке
типа ССМ-133 из смеси, состоящей из 12% извести-кипелки,
85% песка, 3% сырого гипса, 0,1% маляса (от веса извести) и
12—14% воды (от веса сухих материалов). Отформованные бло-
ки устанавливаются на этажерки по 48 штук и ручными тележ-
ками с подъемной платформой подаются в камеры карбониза-
ции. Таких камер шесть. Они представляют собой тоннели дли-
ной 22 м, сечением 1,4 X 1.8 «, закрывающиеся с обоих концов
металлическими одностворчатыми дверями. Герметизация камер
достигается за счет плотного прилегания дверей к резиновой об-
шивке на дверной коробке.
В полу камеры установлена подаюшая, а в потолке—выхлоп-
ная трубы диаметром 150 мм. Камеры, после того как в них
загружено 12—13 этажерок, герметически закрываются и через
них вентилятором в течение 4 час. продувается теплый воздух,
необходимый для подсушки блоков. Эта подсушка усиливается
за счет химического и адсорбционного связывания воды в про-
цессе гидратации молотой извести-кипелки и за счет саморазо-
грева массы в результате сильно экзотермической реакции гид-
ратации.
При подсушке влажность блоков снижается с 12—14 до
5—7%. На заводе предусмотрен резервный паровой калорифер,
в случае недостачи тепла в зимнее время.
Когда подсушка заканчивается, взамен воздуха в камеру в
течение 18—22 час. подается очищенный печной газ с концен-
трацией углекислого газа, колеблющейся в пределах 23—34%.
За это время карбонизируемый материал набирает необходимую
пр -чность.
Пз известково-обжигательной печи газ выходит с температу-
рой около 200’’. После грубой очистки от пыли в инерционном
пылеогделителе, установленном на газопроводе, газ пропускается
сначала в калорифер, с поверхностью нагрева в 100 м~, где осу-
ществляется теплообмен, а затем в скруббер, где промывает-
ся водой и охлаждается до 30—35". Из скруббера газ подается
в распределительный коллектор, установленный над камерами,
296
а от него—в общие стояки при каждой камере, по которым че-
рез три угловых вентиля подается в камеру на карбонизацию
блоков. Через эти стояки подается также теплый воздух на под-
сушку блоков или же холодный воздух для продувки камер.
При этом воздух, подогретый в калорифере до 30—35° за счет
охлаждения отходящих газов, подается по трубопроводу к соот-
ветствующим вентилям стояков.
Когда процесс карбонизации закончен, камеры продуваются
воздухом в течение 30 минут. Так как печной охлажденный газ
тяжелее воздуха, его нельзя удалить из камер, не прибегнув к
искусственной тяге. Поэтому продувку камер приходится осу-
ществлять эксгаустером за счет засоса свежего воздуха через
выхлопную трубу и выброса его в атмосферу с помощью венти-
лятора через газовый стояк. После продувки камер воздухом из
них выгружаются этажерки с блоками на склад готовой про-
дукции, расположенный на открытом воздухе.
С обоих кондов камер установлены цветные электролампоч-
ки. Они сигнализируют о том, какая из трех операций происхо-
дит в каждый момент в той или иной камере. Если загорается
красная лампочка, то это означает, что в камере находится газ,
и открывать двери воспрещено, желтая, — что камера проду-
вается холодным или теплым воздухом, подаваемым для под-
сушки, зеленая,—что можно открывать двери. Управляет этими
световыми сигналами дежурный мастер с площадки управления;
одновременно он открывает или закрывает вентили коллектора.
Такова общая схема производства блоков на заводе.
О техно-экономических показателях работы завода можно
судить по следующим данным.
На 1 мэ блоков (в плотном виде) расходуется: извести-ки-
пелки 215 кг, песка 1380 кг, углекислого газа 63 кг, воды
194 кг и маляса 0,25 кг. Завод может готовить 4250 шт. блоков
в сутки, что эквивалентно 31 000 шт. условного кирпича. Пот-
ребность в извести для блоков обеспечивается работой известко-
во-обжигательной печи производительностью 12 т в сутки, на
что расходуется -22 т известняка. Потребность в углекислом газе
обеспечивается работой той же печи, дающей всего 13,5 т угле-
кислоты в сутки. Эта углекислота получается в количестве
8.2 т за счет разложения карбоната кальция и в количестве
3,25 т за счет сжигания кокса в печи. Если коэффициент ис-
пользования газа принять равным 25%, можно установить, что
собственно на к_рбонизацию изделий может быть израсходова-
но 3,36 т газа в сутки.
Качество продукции, если судить по лабораторным испыта-
ниям в течение полумесяца, характеризуется пределом прочнос-
ти при сжатии через 5 дней после карбонизации в среднем в
64 кПсм? при колебаниях в отдельные дни от 38,5 до
09.9 кГ;см\
Характерно, что карбонизированные изделия обладают спо-
собностью длительно увеличивать прочность и после карбони-
зации. Так, если прочность блоков, испытанных на заводе сра-
зу же после карбонизации, составляла 40 кГ1см2, то прочность
блоков той же самой партии, но испытанных через 35 суток
хранения в помещении при 16—18е после карбонизации, под-
нялась до 71 кГ;см*. Прирост прочности за такое время соста-
вил 75%.
Характерно, далее, что опытные партии карбонизированных
блоков, изготовленные на мелком песке, имели прочность в
30-суточном возрасте всего 13,7 кГ см2. Поэтому на заводе счи-
тают. что успеху освоения новой технологии производства спо-
собствовали не только высокая активность извести, ровная ра-
бота печи на коксе, но и применение в качестве заполнителя
крупного песка.
III. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В
ПРОИЗВОДСТВЕ ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Известно, что гипс наряду с крупными достоинствами (про-
стота получения, высокая прочность, легкость, малая теплопро-
водность, несгораемость, гигиеничность, красивый вид и т. п.)
имеет и существенные недостатки (слабая водоустойчивость, те?
кучесть под нагрузкой и др.). Поэтому он является преимуще-
ственно отделочным материалом, используемым лишь для внут-
ренних частей зданий. Наружные ограждающие конструкции, а
также конструкции, работающие на изгиб, из обычного гипса не
изготовляются. Между тем, при устранении недостатков гипса
им можно было бы заменить более дорогие цемент, лес и ме-
талл.
Одним из давно известных средств улучшения свойств гип-
са служит небольшая добавка к нему гашеной извести. В 1932 г.
было установлено, что водоустойчивость и прочность гипса по-
вышаются, если к нему добавлять взамен гашеной извести из-
весть-кипелку [128]. Это и позволило предложить новый спо-
соб получения вяжущего из смеси гипса и извести-кипелки. Та-
кое предложение встретило ряд возражений, которые мотивиро-
вались тем, что гипс затвердевает быстро, а известь, находящая-
ся внутри гипса, гасится медленна. К моменту, когда гипс за-
твердеет, известь только начинает гаситься, увеличиваться при
гашении в объеме и, как следствие, неизбежно будет разрушать
материал [119].
Такое возражение многим представлялось обоснованным до
тех пор. пока не было осознано, что известь способна твердеть
как гидратационное вяжущее вещество.
С открытием гидратационного твердения извести стало ясно,
что известь может и не вызывать ожидаемых разрушений, если
298
этому препятствует образующаяся кристаллизационная проч-
ность гидратирующихся извести и гипса. Как же влияют добав-
ки негашеной молотой извести на свойства гипса?
§ 2. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ИЗВЕСТИ НА ПРОЧНОСТЬ ГИПСА
Влияние добавок извести на прочность гипса изучалось мно-
гими исследователями. Было установлено, что оптимальной до-
бавкой извести является 2—5% к весу гипса. Содержание этой
добавки сверх 5% резко снижает прочность гипса.
В последние годы в связи с организацией производства вы-
сокопрочного гипса изучалось влияние на его прочность различ-
ных добавок, в том числе и добавок гидратной извести.
Так, опыты, проведенные в ЦНИПСе инж. К. Г. Круть [84],
показали, что прочность гипсовых образцов в воздушно-сухой
среде при введении добавок падает, причем гидратная известь
вызывает наибольшее снижение прочности (табл. 109) за счет
увеличения нормальной густоты теста.
Таблица 109
Влияние добавок гашевой извести (пушонки) на механические
свойства высокопрочного гипса
Состав вяжущего в о/о по весу Нормальная густота те- ста, по Сут- тарду, в о/о Предел прочности при сжатии в к Г/см* через
гипс известь 3 часа 1 сутки 7 суток 28 суток
100 43 94 96 116 211
95 5 45 91 97 127 172
90 10 49 61 88 — 138
70 30 64 37 38 30 53
50 50 74 15 И 8 22
Интересно сравнить, как влияет на изменение нормальной
густоты теста и прочность гипса введение добавок негашеной
молотой извести. Влияние добавок извести-кипелки на нормаль-
ную густоту теста и прочность жженого гипса изучалось в
Уральском индустриальном институте Ф. В. Гурьевым [46]. Ре-
зультаты опытов приведены в табл. 110.
Из таблицы видно, что прочность вяжущего на сжатие при
замене гипса 10 и 15% извести-кипелки увеличивается в сред-
нем в 1,5—2 раза, а на разрыв и изгиб—в среднем в 1,5 раза.
Такое повышение прочности гипсоизвесткового вяжущего не мо-
жет быть вызвано только гидратационным твердением извести,
введенной в гипс в такой небольшой дозе (10%).
Данные таблицы позволяют установить, что это вызывается
также понижением нормальной пстоты гипсового теста и уве-
личением объемного веса отливки при введении извести. Если
299
Влияние добавки извести-кипелки иа механические свойства
жженого гипса
Состав в % по весу Нормаль ная гу- стота теста, по Суттарду, в «/о Объем- ный вес в ке/смъ Предел прочности в кГ/см* через 28 суток Примечание
гипс кипелка на сжа- тие на раз- рыв на изгиб
100 87,0 1,15 53,3 16,5 17,7 1 1-я партия
90 10 63,0 1.16 84,4 17,1 18,7 J гнпса
100 65.0 1,20 41,9 11,4 26,1 1 2-я партия I гипса
90 10 48.0 1,40 97,5 21,8 43,7
85 15 49,0 1,37 85,6 20,3 35,5
100 — 70,0 1,05 47,6 12,6 29,1 1 3-я партия [ гипса
90 10 53,0 1,28 67.9 18,6 39,3
85 15 55.0 1,24 72,9 19,0 32,1
сопоставить этот вывод с приведенным ранее (о повышении нор-
мальной густоты теста при введении в гипс извести-пушонки), то
станет ясно, что влияние извести на гипс внутренне противоре-
чиво: как щелочь, известь разжижает гипсовое тесто и тем по-
нижает его нормальную густоту, как высокодисперсное вещество,
гидратная известь требует на смачивание много воды и тем по-
вышает нормальную густоту теста. И в этом смысле проявляется
различие во влиянии на гипс добавок извести-кипелки по срав-
нению с известью-пушонкой Известь-пушонка не может разжи-
жать гипсовое тесто, если она введена в больших дозах, ибо
эффект этого разжижения не только компенсируется, но и пере-
крывается противоположным эффектом загустевания теста вслед-
ствие большого расхода воды на смачивание сильно развитых
поверхностей извести. Поэтому гашеная и негашеная известь в
среде гипса различно влияет на прочность гипсоизвестковой
смеси.
Б. Г. Скрамтаев и Г. Г. Булычев [195] указывают, что «...до-
бавка извести-пушонки в гипсобетон в количестве до 5% от ве-
са гипса значительно снижает пластические деформации, не
влияя существенно на прочность бетона. Добавка извести резко
снижает также расширяемость гипсобетона. В соответствии с
этим улучшаются условия совместной работы арматуры с гип-
собетоном. Кроме того, наличие извести резко уменьшает корро-
зию арматуры, создавая щелочную среду, препятствующую кор-
розии металла.
В соответствии с вышеизложенным, в проекте ТУ для армо-
гипсобетонных конструкций предлагается обязательно давать
добавку извести в количестве до 5% от веса гипса».
.30'1
Из этих указаний видно, что известь вводится в высокопроч-
ный гипс не для того, чтобы повысить его прочность, а с другой
целью. Резкое понижение механических свойств высокопрочно-
го гипса при введении в него гидратной извести заставляет огра-
ничивать ее дозировку так же, как это рекомендуется и для
обычного гипса. Между тем в целях более значительного увели-
чения водостойкости гипса, уменьшения ползучести его под на-
грузкой и т. п. требуются значительно более высокие дозировки
извести.
В связи с этим уместно подчеркнуть, что при использовании
негашеной извести возможны совершенно иные соотношения
гипса и извести в смеси1.
Для повышения вяжуших свойств гипса к нему может быть
добавлено 3—20% извести-кипелки от его веса. Для этой же
цели к извести-кипелке прибавляют 3—15%‘ полувод-
ного гипса. Технические свойства негашеной извести и полуводно-
го гипса повышаются и в том случае, когда указанные соотно-
шения их в смеси меняются. Тогда получается либо известково-
гипсовое, либо гипсо-известковое вяжущее, смотря по тому, чего
больше оно содержит—гипса или негашеной извести.
Почему же известь-кипелка, введенная в гипс в больших ко-
личествах, в отличие от извести-пушонки может повышать, а не
понижать прочность гипса? При замене гидратной извести
молотой известыо-кипелкой приходится менять плотность от-
ливок и сравнивать прочность материалов с различной плотно-
стью.
Только в этом случае образцы гипсовых материалов с добав-
ками извести-пушонки и молотой извести-кипелки будут иметь
одинаковую начальную подвижность, пластичность и удобоукла
дываемость, которые являются определяющим фактором в техно-
логическом процессе производства материалов или при произ-
водстве строительных работ.
Удельная поверхность негашеной тонкомолотой извести при-
мерно в 100 раз меньше удельной поверхности гашеной извести,
поэтому на смачивание своих поверхностей она требует мало
воды. Вследствие этого негашеная известь способна образовы-
вать подвижные удобообрабатываемые материалы при низких
водоизвестковых факторах, и в этом заложена возможность по-
течения высоких плотностей, а стало быть и прочностей гипсо-
вых материалов на основе извести-кипелки. Низкие же прочно-
сти растворов на предварительно гашеной извести с ее огром-
ной удельной поверхностью обьясняются тем, что для достиже-
ния требуемой начальной подвижности и удобообрабатываемо-
сти растворов в этом случае нужны высокие водоизвестковые
отношения. * Е
1 Авторское свидетельство Хе 57362, выданное И. В. Смирнову и
Е В. Осину.
Именно поэтому в приведенных выше опытах ЦНИПСа вве-
дение в гипс извести-пушонки вызывало наибольшее понижение
прочности и водостойкости гипса, связанное с понижением плот-
ности обоазцов в пезультате высокой нормальной густоты теста.
Действительно, если нормальная густота теста из чистого гип-
са в опытах, проведенных К- Г. Круть [84], составляет 43%
(см. табл. 109), то замена 5% гипса гашеной известью повы-
шает нормальную густоту до 45 %', а замена 10, 30 и 50% гипса
гашеной известью,—соответственно, до 49, 64 и 74%. Резкое же
повышение нормальной густоты теста или, что то же самое, уве-
личение водовяжущего фактора влечет за собой столь же резкое
падение прочности образцов.
В тех же опытах ЦНИПСа было установлено, что такие ма-
териалы, как каменная мука, молотая цемянка, шлак и другие
при замене ими части гипса не увеличивают, а даже несколько
уменьшают нормальную густоту теста и тем повышают плотность
отливки. Однако прочность затвердевших образцов при этом все
же понижается по сравнению с прочностью чистого гипса (хотя
и меньше, чем при введении в гипс гашеной извести). Почему
же негашеная молотая известь не приводит к такому же пони-
жению прочности гипса, как, например, добавка каменной муки?
Здесь мы сталкиваемся с другой особенностью молотой из-
вести-кипелки, отличающей ее не только от гидратной извести,
но и от молотых добавок, вводимых в гипс.
Негашеная известь не является простым разбавителем гипса,
ибо и в ней действуют те же самые эффекты, что и в гипсе, а
именно: химический эффект гидратации, физический эффект кри-
сталлизации и механический эффект образования прочности.
Если бы этого не было, то добавка извести-кипелки, вводи-
' мой в больших количествах в гипс, снижала бы прочность ма-
териала подобно добавкам каменной муки и др. и по мере уве-
личения содержания в гипсе постороннего компонента наблюда-
лось бы соответствующее понижение и прочности гипса. Но из-
весть даже в гашеном виде не является совершенно инертной
добавкой. Своим присутствием в гипсе уже в небольших дозах
она вызывает замедление сроков его схватывания и уменьшение
объемных изменений и г. п. Все это указывает на физико-химиче-
ские взаимодействия между обоими вяжущими веществами.
Поскольку с открытием гидратационного твердения негаше-
ной извести ее прочность удалось полнять в 2'.’—40 раз по срав-
нению с прочностью гидратной извести, то ясно, что и влияние
ее на прочность гипса может коренным образом измениться, ес-
ли только удастся и в среде гипса возбудить гидратационное и
высокопрочное твердение извести. С другой стороны, прочность
гипсо-известкового вяжущего будет зависеть и от прочности са-
мого гипса. Очевидно, различные гипсы с неодинаковой прочно-
стью дадут и разные результаты при испытании их в смешанном
гипсо-известковом вяжущем. Поскольку негашеная известь в
3(i2
процессе твердения способна набирать высокие прочности, то
можно предполагать, что при определенных условиях не известь,
а гипс будет являться низкопрочным компонентом смеси. Тогда
увеличение добавки извести к гипсу будет вызывать повышение
прочности смешанного вяжущего при их всевозможных соотно-
шениях.
Для проверки этих предложений нами были поставлены со-
ответствующие опыты1'.
Для опытов взят чистый медицинский гипс, стандартные ис-
пытания которого показали, что нормальная густота его теста
составляет 68% по Суттарду, сроки схватывания: начало 4 мин.
и конец 8 мин., тонкость помола характеризуется остатком на
сите № 021—9% и предел прочности при растяжении через 7 су-
ток равен 14 кГ/см2. Был взят также и рядовой строительный
гипс II сорта. Известь-кипелка характеризовалась полным про-
хождением через сито № 021 и остатком на сите № 0085—18%.
Она содержала активной СаО—66,6%; SiO2—3,32%'; А12О3—
0.60; Fe2O3—0,30%; MgO—0,54% и п. п. п.—27,3%.
На основе гипса и извести готовилось тесто Удобоукладывае-
мость его обеспечивалась добавкой к воде затворения 0,3%, ссб
при водовяжущем отношении 0,4. Гидратационное твердение
негашеной извести как в смеси с гипсом, так и в чистом виде
обеспечивалось интенсивным отводом тепла из образцов 2Х2Х
Х2 см при хранении их во время гидратации извести-кипелки в
формах и в снегу при 0°. Результаты испытаний образцов на
прочность при сжатии приведены в табл. 111.
Таблица 111
Влияние вида гипса на прочность гипсо-известкового вяжущего
при гидратационном твердении извести
Вид СП 5 и Предел прочности при сжатии, в кГ/см*, при соотношениях
гипса к извести-кипелке в смеси
гипса СО £ О 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
CQ о 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
” ’ИЦИН- 1 118 129 113 100 80 75 59 48 37 30 32
схий 7 136 109 115 119 — — 69 68 67 49 46
28 223 207 216 169 172 159 140 134 95 106 107
Строи- 1 40 58 46 48 44 42 40 24 33 41 42
Т : ^ЬЯЫЙ 7 83 98 85 78 73 62 61 53 59 65 68
сорта 28 92 155 141 124 143 118 120 98 118 113 108
Из таблицы видно, что чистый медицинский гипс в 28-суточ-
ном возрасте имеет наибольшую прочность и введение в него
иззестп-кипелки действительно снижает механические свой-
стза гипсо-известкового вяжущего. Однако поскольку из-
Опыты проведены С. А Турий
весть в чистом виде вследствие гидратационного твердения к
этому возрасту сама приобрела достаточно высокую прочность,
то и влияние ее на прочность гипсо-известкового вяжущего отно-
сительно невелико и все более и более уменьшается со време-
нем. Характерно, что если в приведенных выше опытах ЦНИПСа
замена 50%' высокопрочного гипса известью-пушонкой привела
к падению прочности образцов из гипсо-известкового вяжущего
28-суточного твердения почти в 10 раз (211 кГ/см2 для чистого
гипса и 22 кГ)см2 для состава из 50% гипса и 50% извести), то
в наших опытах замена 50% чистого медицинского гипса из-
вестью-кипелкой привела к падению прочности образцов 28-
суточного твердения лишь в 1,4 раза (223 кГ!см2 для чистого
медицинского гипса и 159 кПсм2 для состава из 50% гипса и
50% извести).
Что же касается строительного гипса II сорта, то «разбав-
ление» его известью-кипелкой в любых пропорциях не понизило,,
а повысило прочность образцов 28-суточного твердения. Причем
в интервале соотношений между гипсом и известью-кипелкой от
90/10 до 60/40 имеет место значительное повышение прочности
гипсо-известкового вяжущего по сравнению с прочностью гипса,,
взятого в чистом виде. Основной причиной сохранения прочно-
сти вяжущего при введении негашеной извести является в дан-
ном случае использование высокопрочного гидратационного-
твердения извести. Прочность ее в чистом виде выше прочности
чистого гипса в 28-суточном возрасте (соответственно 108 и
92 кПсм2). Понятно, что в случае применения извести-пушонки
в гипсовых вяжуших подобного явления не наблюдается. Ог-
ромное влияние вида извести на прочность гипсо-известковых
образцов, изготовленных при постоянной нормальной густоте
теста (по Суттарду) видно из результатов наших опытов, све-
денных в табл. 112.
Известь-кипелка влияет не только на прочность гипса при
сжатии, но и на его прочность при растяжении. Это было уста-
новлено опытами И. В. Смирнова, проведенными в 1931 —
1932 гг. [129]. По его опытам добавка извести-кипелки до 100% к
весу гипса не приводила к снижению прочности образцов на
разрыв.
Важнейшим услс-зием высокопрочного гидратационного твер-
тения извести внутр i гипса является отвод теплоты гидратации.
Высокопрочное твердение извести имеет место при низких водо-
известковых фактор ах, и если теплота гидратации извести не
будет отведена (а для аккумулирования ее воды, находящейся
в смеси, недостаточно), неизбежно возникнут высокие термиче-
ские напряжения в материале и непостоянство его объема. При
этом возможно и полное разрушение материала. Чтобы выявить,
как влияет теплота "идратации извести на прочность гипсо-из-
весткового вяжущего. нами было поставлено две серии опытов.
304
Таблица 112 Влияние пида извести на прочность гипсо-известковых образцов, изготовленных прн постоянной нормальной густоте теста | Соотношение гипса к извести 10 0 90 100 5 Ф о а “ 04 N- О СО 04 СО 61 96 ~ 84 84 8 1 9 1 I 1 £ 1 и ц э IT d эан | 1 Размыт ы 1 1 Размыты IV IV гх Ф CJ S о; и СХ * — 04 СО 0<0 — 1 СО О 101 105 твердели 1 1 1 4 1 2 л ы т ы .! ы т ы
30 20 70 80 40 43 63 84 149 122 154 146 СО О СО со 04 04 CD 1- 80 82 Не з г 2 | 5 1 9 7 41 42 j 92 104 162 158 129 109 О- о- 04 g | 00l] 26 та СО 04 со Ф Ттете Р а з s Разе
40 G0 О О СО 04 СП СО о о г^о со — СО 04 с 70 179 175 О S 85 -
50 50 о 96 146 173 £6 1 и О те 04 О'. 1"? те 04 ОС 04 — те со О ОС о оо о <м о -е СО
0V 09 oi Ю со со N ТГ С? 68 1 56 1 64 рг- 0V LT. 0 04 О СО те • 04 те 04 — °0 Ю оо
70 30 - — 04 оссч те 54 48 58 — со 04 Ю О тесч — Т7 70 171 209 ON оо ю 20 | 45 39J г- те
80 20 LG> 04 СО О N- СО 04 Ю 04 Ю Ю 55 24 58 77 — 30 04 тг ~ S те 00 CD О СО 55 36 73 71 Й 04
01 00 те Ю СО — t-'- 04 04 OJ OI со те со те СО СО СО ^ссо Г'00 тг {£ 3 5 04 — 56 04 cd те СО ст 40 35
0 001 47 60 146 177 — о те те 47 1 о СО г- СО ”3- ь- 51 50 о о те — СО 04 — 00 04 со о- 59 о те — СО 04 — 30 04
хвя1Хэ а laedeog — Г- ОС 04 ь- со 04 — г- ОС 04 сч — N- СО 04 Г- ОС 04 N- ОС 04
Среда хранения Воздух Вода Воздух Вода Воздух Вода Воздух — Вола
Показатели Нормальная густота в % Предел прочности при сжатии в кГ/см? Нормальная густота в % Предел прочности при сжатии в к/’/елг’ Нормальная густота в % Предел прочности при сжатии в кГ/см* Нормальная густота в % Предел прочности при сжатии в кГ/см~
Вид извести Известь- кипелка Известь- пушонка I[звссть- кнпелка Известь- пушоика
Вид гипса Медицин- ский Медицин- ский Строн- тельный Строи- тельный
Сначала опыты проводились в условиях низкой температуры
гипоатации извести. Для этого все исходные материалы затво
р= при нулевой температуре. Тотчас же после изготовления
обпазпов размером 2Х2><2 см их помещали в формах в таю
Ший снег Таким образом начальное твердение происходило в
условиях быстрого и полного отвода теплоты гидратации изве-
сти Затем проводили опыты в нормальной комнатной темпера-
туре при относительно медленном рассеивании теплоты гидрата-
ции извести в окружающее пространство.
Исследовалось вяжущее из смеси гипса и извести всех соот-
ношений при трех водовяжущих отношениях: 0,5; 0,/ и 0,9.
Результаты опытов приведены в табл. 113.
J Таблица! 13
Влияние отвода теплоты гидратации извести на прочность
гипсо-извесгкового вяжущего
§ Предел прочности Предел прочности Предел прочности
Состав : §. при сжатии, в В при сжатии, в В при кГ/см сжатии, в В
О- KI /см2, при г , -7 - Ki /См-, при — г- "V" И+Г
гипс:известь сз . =0,5 через =0,7 через =0,9 через
S & 1 7 28 1 7 28 1 7 28
Н а сутки суток суток сутки суток суток сутки суток суток
0 57 80 159 — — 30 24 52
100 : 0 15 71 74 148 45 40 78 25 24 51
0 85 82 122 33 33 72 18 15 38
90 : 10 15 69 63 130 33 29 54 16 11 31
80 : 20 0 60 69 126 26 20 70 14 13 30
15 53 58 129 23 23 64 13 10 25
0 47 57 109 22 21 38 21 9 21
70: 30 15 49 45 98 19 29 — 10 12 20
0 42 40 101 20 20 24 3 7 19
60: 40 15 38 22 44 14 14 27 6 6 12
0 46 53 123 26 15 54 18 — —
50: 50 15 249 3! 64 10 15 24 6 6 16
40 : 60 0 48 61 124 14 19 41 15 9 21
15 50 45 89 8,3 И 25 4 5 20
30: 70 0 34 51 92 12 22 46 7 8 16
15 12 16 45 62 9 20 3 4 10
0 29 44 75 10 14 39 8 7 22
20 : 80 15 Образцы распались 7,6 7 16 1 2 9
В порошок
0 31 32 73 9 13 29 5 8 17
10: 90 15 Образцы распались 5,0 7 14 2 3 8
В порошок
0 30 56 88 8 13 34 3 6 17
0: 100 15 Известь погасилась Известь погасилась 1 4
В пушонку В пушонку
Из табл. 113 видно, что как только температура среды повы-
шается и отвод тепла замедляется, в гипсо-известковых образ-
цах с прогрессивно увеличивающимся содержанием извести раз-
виваются все более и более высокие термические напряжения,
приводящие к вспучиванию, растрескиванию и, наконец, к пол-
ному распаду образцов. Аналогичные же по составу образцы, но
при быстром и полном отводе теплоты гидратации извести со-
храняют высокие прочности без каких-либо признаков повреж-
дений.
Увеличение водовяжущего отношения с 0,5 до 0,9 приводит,
конечно, к потере прочности образцов из гипсо-известкового вя-
жущего. Характерно, что такая потеря прочности наблюдается в
значительно большей степени в составах с повышенным содер-
жанием извести-кипелки.
Отрицательное влияние теплоты гидратации извести на свой-
ства гипсо-известкового вяжущего было установлено также в
опытах А. М. Щепетова при участии автора в ЦНИПСе в
1940 г.
Так, если вводить в варочный гипс свежеобожженную и высо-
коактивную известь-кипелку и далее из этого вяжущего готовить
раствор с одинаковой начальной пластичностью в 10 см по кону-
су СтройЦНИЛа, а из него изготовлять кубы с ребром в 10 см,
то получаются результаты, приведенные в табл. 114.
Таблица 114
Изменение свойств гипсо-известковых смесей при различных
соотношениях гипса и извести в смеси
Состав вя- жущего, в Вид Водовя- жущее Предел прочности в кГ]см*
на сжатие через на разрыв через
%, (гипс: известь) извести отноше- ние 7 суток 14 суток 28 суток 7 суток 14 суток 28 суток
1 2 3 4 5 6 7 8 9
100-0 — 0,50 62 66 — П.4 12,2 12,3
85 : 15 Кипелка 0,50 45 46 57 11,3 13,6 13,0
85 : 15 Тесто 0,90 23 22,5 24,0 7.0 10,0 10,1
70 : 30 Кипелка 0,45 39 36 12,9 10,8 19,1
70 : 30 Тесто 0,91 16 16 19 4,5 5.0 7,4
50 : 50 Кипелка 0,45 Обр азцы вспучи- лись Образцы потреска- лись
50 : 50 Тесто 1,21 4,0 5,0 5,5 1,7 1.7 3,2
30 : 70 Кипелка 0,71 Образцы с треском полопались с выде- лением пара Потрескались
30 : 70 Тесто 1,53 2,5 — । о 3,0 1.0 1,5 2,2
15 : 85 Кипелка 0,73 В ы б р о с В ы б р о с
15 : 85 Тесто 1,36 1.8 1,9 2,6 — 1,0 0,8
20* 307
Эти результаты поучительны во многих отношениях. Если
судить о свойствах смешанного вяжущего по пределу прочности
при растяжении, то замена до 30% гипса известью-кипелкой не
сопровождается существенным изменением прочности в ту или
иную сторону: известковое же тесто обусловливает падение
прочности сложного вяжущего более чем в два раза. Если же
судить о свойствах смешанного вяжущего по пределу прочности
при сжатии, то введение такого количества извести в гипс влечет
за собой понижение прочности. Прочность образцов с добавкой
в гипс извести в виде теста оказывается в этом случае в два с
лишним раза меньше, чем при добавке извести-кипелки. Даль-
нейшая замена гипса известковым тестом влечет за собой ката-
строфическое падение прочности на сжатие (более чем в 10 раз
в том случае, если до 50% гипса в вяжущем заменены извест-
ковым тестом).
Напротив, замена гипса известью-кипелкой приводит к тому,
на что до сих пор обращалось все внимание, а именно к разру-
шению затвердевшей массы. Разрушающее действие проявляется
и в этом случае в виде растрескивания образцов, их вспучива-
ния, сильного разогрева с выделением пара и даже в виде выб-
росов. Эффект этот тем больше, чем активней известь и выше
температура ее гидратации в среде гипса.
Из сопоставления данных двух приведенных выше таблиц
видно, какое большое значение имеет управление процессом
твердения гипсо-известкового вяжущего при высоких дозировках
в нем извести-кипелки. Оно позволяет вводить известь в гипс в
значительно больших дозировках, чем это практикуется сейчас
(10-15%).
Приведенные выше опыты характеризовали влияние извести
на прочность чистого гипса без заполнителей. При изготовлении
гипсовых и гипсобетонных изделий обязательна добавка таких
заполнителей, как шлаки, кирпичный щебень, песок, керамзит
и т. п.
В 1940 г. доц. А. М. Шепетов в ЦНИПСе при участии автора
исследовал влияние добавки извести на прочность гипса со шла-
ковым заполнителем. Для опытов были взяты следующие мате-
риалы: гипс, пропущенный через сито № 021, с объемным весом
1,3; удельным весом 2,51; известь-кипелка, полученная с пс-
ковского (Краснопресненского) завода, пропущенная через сито
№ 021, с объемным весом 0,9. Время гашения извести составля-
ло 22 минуты. Выход теста был равен 2,2. Активность СаО 4-
—MgO 83%, а после хранения в течение одного месяца в откры-
том виде— 74,3%. Был взят также гранулированный шлак Ма-
кеевского завода с объемным весом 1,13, пропущенный через
сито с отверстиями 2,5 мм.
Опыты показали, что с увеличением количества шлакового
заполнителя резко понижается прочность гипсо-шлакового рас-
308
твора. Понятна одна из причин столь резкого падения прочно-
сти: чтобы сохранить постоянной подвижность массы, необходи-
мо с увеличением количества заполнителя, повышать водовяжу-
щее отношение. Действительно, если для образования пластич-
ности гипсо-шлакового раствора состава 1:1, характеризуемой
осадкой конуса СтройЦНИЛа в 10 см, требовалось водовяжу-
щее отношение 0,74, то для того .же раствора состава 1 : 2 тре-
бовалось водовяжущее отношение, равное 1,52. На практике
наиболее часто применяется добавка к гипсу 50% шлака.
Сравнительная прочность образцов при 50%' шлакового за-
полнителя в зависимости от добавки и вида извести представле-
ны в табл. 115.
Таблица 115
Сравнительная прочность гипсо-известково-шлаковых образцов
Состав вяжущего (гипс: известь : шлак) Вид извести Водовя- жущее отноше- ние Предел прочности при сжатии, в к! /см2, через
7 ечток 14 суток 60 суток
1 : 0 : 0,5 — 0,65 17,0 39,0 59,0
0,85 : 0,15 : 0,5 Кипелка 0,66 32,0 38,0 60,0
0,85 : 0,15 : 0,5 Тесто 0,86 12,5 14,0 28,0
Из таблицы видно, что замена 15% гипса известью-кипелкой
не повлияла на изменение прочности образцов.
Замена же 15% гипса известковым тестом понизила проч-
ность гипсо-шлакового раствора в 14- и 60-суточном возрасте
более чем в два раза по сравнению с прочностью раствора па
чисто гипсовом вяжущем.
При больших- отношениях шлакового заполнителя к весу вя-
жущего прочность раствора при постоянной начальной конси-
стенции изменяется следующим образом (табл. 116).
Таблица 116
Влияние добавок извести и шлака на прочность гипсо-известкового
вяжущего
г 1 Состав вяжущего । (гипс : известь : ки- пелка) Предел прочности, в кГ/см-. через 28 суток
Ю00/о шлака 1500/о шлала 2000'0 шлака
на сжатие на разрыв на сжатие Hi разрыз на сжатие на разрыв
1:0 । 64.0 12.1 20,0 6.2 11,5 3,0
0,7 : 0,3« 29,5 9,7 31,0 10.4 15,5 6,3
0.5 : 0,5 f 28,5 8,2 27,0 — 19,0 5,7
Данные этой таблицы позволяют вскрыть очень важную за-
кономерность. Если удобообрабатываемость растворов одинако-
ва (показания конуса СтройЦНИЛа—10 см) и тепло гидратации
при твердении извести не отводится, то получается следующее.
При соотношении вяжущего к заполнителю 1:1, замена гип-
са значительными количествами извести-кипелки (в 30 и 50%)
понижает прочность раствора, и если не будут создамы условия
для высокопрочного гидратационного твердения извести, то по-
лучаются те же результаты, что и для вяжущего без заполни-
телей.
С увеличением количества заполнителя до 150 и 200%' наб-
людается противоположное явление, т. е. от замены гипса изве-
стью-кипелкой прочность гипсо-известково-шлакового раствора
на сжатие повышается в 1,5 раза, а на разрыв—до 2 раз. Это
вероятно связано с более благоприятными условиями твердения
извести, так как в материале с большим содержанием заполни-
теля развиваются меньшие термические напряжения. Введение
в изделия на обычном гипсе минерального заполнителя в коли-
честве, превышающем 100%, до сих пор мало практиковалось и
это было обосновано, поскольку увеличение содержания запол-
нителя в чистом гипсовом вяжущем катастрофически понижало
прочность изделия, даже при воздушно-сухом хранении. Но это-
го не происходит, если в вяжущее помимо заполнителя вводит-
ся известь-кипелка взамен части гипса. .
В этом случае можно получать гипсо-известково-шлаковые
блоки с большим содержанием заполнителя, что приводит к су-
щественной экономии вяжущего. Создание благоприятных усло-
вий для гидратационного твердения извести позволит еще боль-
ше повысить прочностные свойства гипсо-известково-шлаковых
растворов и изделий на' их основе.
По иному влияют добавки извести на прочность гипса, когда
в него вводится гранулированный шлак в тонкомолотом виде. С
введением молотого шлака возникает два новых типа твердения,
один из которых связан со «щелочным-» возбуждением шлака и
образованием известково-шлакового цемента, а другой—с «суль-
фатным» возбуждением шлака и образованием сульфатно-шла-
кового цемента.
А. А Антипин [4] на основании исследовательских работ и
широкого производственного опыта рекомендует пользоваться
для изгс’овлення гипсовых изделий без искусственного уплотне-
ния вяжущим следующего состава:
гипс строительный .... . 65%
негашеная молотая известь . . 15%
молотый гранулированный шлак . 20%
На = жнущем этого состава рекомендуется изготовлять гип-
собетон^- литейной консистенции, введя в них наполните ть в
виде нечототсго гранулированного шлака в количестве 50%
зю
от веса вяжущего и при водовяжущем отношении 0,5 0,6.
Свойства вяжущего такого состава в сравнении с чисто гипсо-
вым вяжущим приводятся в табл. 117.
J Таблица117
Влияние добавки 10% молотой негашеной извести и 30% гранулированного
шлака Серовского металлургического завода на прочность
гипсо-известкового раствора
Показатели свойств Строительный гипс, 10о/о извести-ки- пелки, 30% грану- лированного шлака Строительный гипс без добавок (кон- трольные образцы!
Ья партия 2-я партия 1-я партия 2-я партия
1 Водогипсовое отношение 1 J . . . 0,63 0,5 0,63 0,50
Объемный вес в т/л3 Предел прочности при сжатии в 1,15 1,28 1.10 1.18
кГ/си.3: через 7 суток 51,3 66,8 15,4 28,3
через 14 суток 74,5 80.5 30,6 32,6
через 28 суток 86,8 94,4 41,8 48,6
После месячного хранения в воде . 32,5 38,7 6,3 8.8
После сушки После 25 циклов замораживания и 78,6 95,8' 28.7 32,5
оттаивания 35,2 46.1 6.4 8,3
После сушки 76,8 98,4 30,3 33,5
Данные этой таблицы показывают, что при введении в гипс
комбинированной добавки извести-кипелки и гранулированных
шлаков строительные свойства вяжущего существенно улучша-
ются.
§ 3. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ИЗВЕСТИ НА ВОДОСТОЙКОСТЬ ГИПСА
Главным недостатком строительного гипса является слабая
его водостойкость. Даже при частичном увлажнении, например,
гигроскопическом, прочность гипса существенно снижается и еще
более падает при полном насыщении гипса водой.
По данным Е. В. Костырко, прочность сухого варочного гипса,
ппи полном насыщении его водой, уменьшается в 2.5—3,5 раза.
Другие исследователи получали несколько иные результаты, но
во всех случаях падение прочности гипса от увлажнения проявля-
лось в явно выраженной форме. Следует различать две причины
понижения прочности гипса от увлажнения
Первая причина является обшей для всех твердых тел, он.",
вызвана адсорбционным понижением твердости и прочности
твердого тела, благ: даря двумерному давлению мономолеку-
лярной пленки воды, проникающей в микрощели. Этот эффе’ т
может быть потом усилен действием расклинивающего давления
более толстых гидратных слоев воды, размещающихся в зазорах
между частицами. При высушивании твердых тел и удалении из
них влаги оба эти эффекта перестают действовать. Таким обра-
зом, в зависимости от того, высушивается или увлажняется твер-
дое дисперсное тело, прочность его то повышается, то понижает-
ся. Следовательно, гипс, высушенный после увлажнения, должен
вновь восстановить свою прочность, подобно тому, как затверде-
вает, по мере высыхания, размокшая глина. И действительно,
гипсовые изделия обладают способностью восстанавливать (хотя
и не полностью) прочность, если после выдерживания в воде их
вновь высушивать.
Вторая причина связана с высокой растворимостью гипса ч
составляет его специфическую особенность. Действие этой причи-
ны состоит в том, что вода, протекая сквозь ити по поверхности
гипсового изделия, растворяет и удаляет гипс. В отличие от пер-
вой причины, здесь процесс изменения прочности необратим.
Тот гипс, который растворен и удален проточной водой (напри-
мер, при косом дожде, действующем на наружные гипсовые сте-
ны) , пропадает безвозвратно и даже о частичном восстановлении
прочности сооружения в этом случае не может быть речи.
В чем же заключается действие добавок извести на водостой-
кость гипса и какова специфическая роль при этом негашеной
молотой извести? Для выяснения этого вопроса цетесообразно
рассмотреть сначала двухкомпонентное вяжущее «гипс-известь»
без участия третьего компонента в виде шлака и другой гидрав-
лической добззки.
Влияние дсбавок извести на повышение водостойкости гипса
е химической п физико-химической точек зрения может прояв-
ляться прежде всего в понижении растворимости гипса в присут-
ствии извести. Кроме того, растворимость гипса-двугидрата во
времени остается неизменной. Известь же под влиянием углекис-
лоты воздух^ переходит в углекислый кальций, растворимость
которого сос~авляет 0,0132 г в литре, или уменьшается примерно
в 100 раз п сравнению с растворимостью гидрата окиси каль-
ция. Вследстзие этого частички гипса в изделии покрываются
практически нерастворимым в воде панцырем из карбоната каль-
ция, в результате чего водоустойчивость гипсо-известковой смеси
должна сильно увеличиваться.
Наконец, 'ожженный гипс часто состоит не из чистого полу-
гидраза, а смеси его с пережогом в виде ангидрита, «мерт-
вые» модификации которого обусловливают понижение техниче-
ских свойств вяжущего. Известь же действует на эту почти инер-
тную часть гипсового вяжущего каталитически, переводя его в
синтетически:: эстрих-гипс или ангидрит-цемент, обладающий
значительно ' сыпей водоустойчивостью, нежели чистый по-
тугидрат.
Таким образом, с точки зрения химических и физико-химиче-
ских реакций известь должна благоприятно влиять на водостой-
кость гипса, независимо от того, в гашеном или негашеном виде
она берется. Однако на практике большое влияние на водостой-
кость гипсовых изделий оказывает их плотность.
М. А. Матвеев и К. М. Ткаченко [104] исследовали размывае-
мость гипсовых образцов путем их взбалтывания в воде и после-
дующего определения потерь в весе. Оказалось, что литые об-
разцы, изготовленные при водогипсовом отношении, равном 0,6,
и выдержанные перед испытанием в течение 7 суток на воздухе,
затем после 24-часового взбалтывания в воде теряли 100% в ве-
се, т. е. полностью размывались.
Вибрированные образцы (В/Г=0,45) во время подобных ис-
пытаний теряли в весе 72%, трамбованные (В Г = 0,30) —42%'
и прессованные (В/Г=0,25)—29,4%. Как видно, водоразмывае-
мость гипса с повышением плотности образцов возрастает в дан-
ном случае более чем в три раза.
В свете этого становится ясным, почему большие добавки
гидратной извести, несмотря на положительное влияние их на
водостойкость гипса с чисто физико-химической точки зрения,
все же могут не только не понижать, но даже повышать размы-
ваемость гипсовых образцов. Как уже указывалось ранее, при
добавке такой извести нормальная густота гипсового теста уве-
тичивается, что понижает плотность гипсо-известковых образ-
цов. Только учитывая это и можно понять, почему добавки гид-
ратной извести могут отрицательно влиять на водостойкость
высокопрочного гипса.
Влияние извести-кипелки на водостойкость гипса существенно
отличается от действия извести-пушонки. Это объясняется, во-
первых, тем, что своим присутствием она не повышает, а иногда
и понижает нормальную густоту гипсового теста, повышает плот-
ность отливок, а потому и водоразмываемость гипса. Во-вторых,
известь-кипелка благодаря использованию ее гидратационного
твердения выступает в роли своеобразного «гидравлического»
вяжущего вещества, способного твердеть и под водой с обра-
зованием высоких прочностей.
По данным Уральского индустриального института (опыты
Ф. В. Гурьева) прочность образцов обожженного гипса, насы-
щенных водой в течение 4 и 120 часов, изменялась следующим
образом (табл. 118).
Из таблицы видно, как повышается водостойкость гипса при
частичной замене его известью. Действительно, после 4-часового
пребывания в воде прочность чисто гипсовых образцов первой
пробы уменьшилась в 4 раза, в то время как в образцах с 10%-
пой добавкой извести-кипе-тки к весу гипса прочность умень-
ни.тась лишь в 2 раза. Прочность чисто гипсовых образцов
•порой пробы уменьшилась почти в 6 раз, а у образцов
313
Влияние добавки извести-кипелки иа водостойкость гипса, насыщенного
водой
с содержанием 10 и 15%( кипелки—в 2 раза. Эта же картина
в более резком виде наблюдается и при выдерживании образцов
в воде в течение 5 суток.
Таким образом, образцы обожженного гипса с добавкой изве-
сти-кипелки противостоят действию воды в 2—3 раза лучше, чем
образцы без этой добавки. Это характерно не только для обож
женного строительного гипса, но и для автоклавного.
По опытам П. И. Боженова .40] добавка извести-кипелки из-
меняла водостойкость автоклавного гипса следующим образом
(табл. 119).
Таблица 119
Влияние добавок извести-кипелки на механические свойства
высокопрочного гипса
Содержание добавки в % Среда хранения Предел прочности при сжатии, в кГ/см*, через
1 сутки 7 суток 28 сут ?к
Без добавки Воздух 160,0 198,8 178.4
То же Вода 93,5 91,8 66,4
5 Воздух 166,7 198,0 181,3
5 Вода 130,8 114,2 95,2
10 Воздух 151,8 191,2 188,4
10 Вода 128,0 135,7 96,4
15 Воздух 116.7 198,8 174.S
15 Вода 137,8 109,0 86,6
20 Воздух 104,7 188,8 163,1
20 Вода 122,1 106,7 95,
Как видно из таблицы, прочность автоклавного гипса при \ра -
ении образцов в воде от добавки извести-кипелки повышаемся
зиблизительно в 1,5 раза. Действие этой добавки, как это в ~-
из сопоставления двух таблиц, зависит от вида гипса.
В опытах Ф. В. Гурьева и П. И. Боженова в качестве крк^е-
гч водостойкости гипса была принята механическая прочность
ш различной степени водонасышения образцов. Однако такой
ритерий не позволяет исчерпывающе судить о степени водостой-
сти гипса, потому что при повторном высушивании прочность
пса восстанавливается. Между тем, как указывалось вь” е,
д действием воды в гипсе могут протекать процессы, после К">-
рых повторное высушивание уже не сможет восстановить
тьную прочность испытуемого образца. Это—процессы растэС-
-гия и вымывания гипса, интенсивность которых характеризу ’-
скоростью разрушения или вымывания образца при действии
чего струи воды.
Проф. А. Г. Панютии. поставивший соответствующие опы- .
пет по этому поводу 452, 153’: «Плиты из штукатурного г ~-
без добавки извести, поставленные в наклонном положенгг з
раковину и подвергавшиеся непрерывному действию струи воды
высотой 35 см, давали сквозные отверстия через два часа. Такие
же плитки с добавлением известкового теста давали первые приз-
наки разрушения через 1,5—2 часа, сквозное отверстие образова-
лось только после 4—5 часов. Плиты, с добавлением молотой
негашеной извести в количестве 30% и хорошо выдержанные,
оказались устойчивыми против размыва в течение 4 суток».
Очень интересные данные по влиянию добавок извести-кипел-
ки на размываемость гипса получены М. А. Матвеевым и
К. М. Ткаченко [104J с помощью динамического метода. Для это-
го М. А. Матвеевым сконструирован прибор, представляющий
собой цилиндр 600X400 мм, внутри которого вращается вал с
насаженными на нем лопастями и зажимами (с помощью по-
следних образцы закрепляются). Резервуар заполняется водой
и вал от мотора непрерывно вращается в течение 6, 8, 12 и
24 час., взбалтывая воду. Образцы-кубики 3X3 <3 см, предва-
рительно выдержанные пссле изготовления на воздухе 7 суток и
затем высушенные при 65—70° до постоянного веса, закрепляют
на валу с помощью зажимов и взбалтывают в воде. Затем по
окончании испытания их извлекают из воды, высушивают до
постоянного веса при той же температуре 65—70° и по потере в
весе испытанных сухих образцов по сравнению с сухими образ-
цами до испытания определяют водоразмываемость гипса.
Этот метод позволяет быстро установить стойкость образцов
на водоразмываемость.
М. А. Матвеев и К. М. Ткаченко брали для исследования по-
луводный гипс, полученный варкой порошков двуводного гипса
Усть-Кймского месторождения при 50—160°. Известь-кипелка
бралась с Краснопресненского силикатного завода. Она характе-
ризовалась активностью 89% и была размолота дэ полного про-
хождения через сито 021. Результаты испытания образцов на
водоустойчивость приведены в табл. 120.
Т а б л и ц а 120
Влияние добавок негашеной извести на водоразмываемость гипсовых изделий
Состав шихты в % Содержание воды затворения в % Потери веса за в?-мя испытания в % г геле
11ШС известь 6 часов 12 42.?ов 18 часов
95 5 60 23,3 33. - 40.0
90 10 60 И,1 14. ' 19,6
85 13 60 8,8 12.. 13,3
80 20 60 9,0 9 12,6
75 25 60 0,0 0 - 1,4
Я 6
Как видно из таблицы, водоустойчивость гипса резко возра-
стает с увеличением дозировки извести в смеси. Причем в дан-
ном случае наилучшие результаты были получены при добавке
25% извести к весу смеси или 33% к весу гипса.
Образцы вяжущего оптимального состава испытывались так-
же на прочность до и после испытания на размываемосгь. Ока-
залось, что до испытания на водоразмываемость образцы из чис-
того гипса имели несколько больший предел прочности при сжа-
тии в возрасте 7 суток, чем образцы из гипсо-известкового вяжу-
щего состава 0,75:0,25 (соответственно 91,5 и 72,5 кПсм2). Од-
нако после испытания их на водоразмываемость положение из-
менилось. Предел прочности на сжатие образцов из чистого гип-
са после 18-часового испытания на размываемость снизился до
14,2 кПсм2, т. е. уменьшился в 6,4 раза, в то время как проч-
ность образцов из гипсо-известковою вяжущего снизилась до
52,2 кПсм2-, т. е. уменьшилась в 1,4 раза.
Лк А. Матвеев и К. М. Ткаченко изучали также влияние
совместного введения негашеной извести и гидравлических доба-
вок (кутейниковского трепела и енакиевского доменного гранули-
рованного шлака) на водоустойчивость и прочность гипсовых
изделий. Результаты испытаний приведены в табл. 121.
Таблица 121
Влияние совместного введения негашеной извести и гидравлических
добавок на размываемость гипса
Состав шихты в % Содержа- ние БОДЫ затворе- ния в % Потеря веса за время испы- тания в % после
1 шлак трепел 6 часов 12 часов 18 часов
ГИПС известь
92,5 2.0 5,5 _ 60 31,3 52,7 82,8
86.0 3,5 10,5 — 60 20,9 39,7 50,7
80.5 5 0 14,5 — 60 14,9 24,0 43,8
76,0 6,0 18,0 — 63 4,4 10,0 17,5
62,5 12.5 25,0 — 63 0 0,6 2,9
92,5 2,5 —- 5 60 5,8 40,3 42,1
85.0 5,0 — 10 60 3,0 7,5 12.9
"7.5 7.5 — 15 60 4,9 6.8 7.2
70,0 10 — 20 63 0,8 2,1 2.8
62,5 12,5 — 25 50 0.0 0,9 1,0
Как видно из таблицы, при введении в гипс комбинирован-
ных составов из негашеной извести и гидравлических добавок
водоустойчивость гипсовых образцов также резко увеличилась
Причем оптимальным является состав из 62,5% гипса, 12.5°
негашеной извести и 25% гидравлической добавки.
Характерно, что прочность вяжущих таких составов до и пос-
ле испытания их на водоразмываемость изменялась так же, как
« прочность гипсо-известкового вяжущего. Так, до испытания на
водостойкость прочность образцов 7-суточного возраста состав-
ляла для чистого гипса 91,5 кПсм2 для гипсо-известково-шлако-
вого состава — 61 кГ/см1, для гипсо-известково-трепельного со-
става — 35,7 кПсм2, т. е. при введении гидравлических добавок
и извести начальная прочность гипсовых образцов понижалась,
причем для состава, включающего известь в сочетании с трепе-
лом, она понижалась почти в три раза. После же испытаний на
водоустойчивость в течение 18 час. положение изменилось: образ-
цы из чистого гипса оказались вдвое менее прочными, чем образ-
цы из гипсо-известково-шлакового и гипсо-известково-трепельного
вяжущего.
§ 4. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ИЗВЕСТИ НА МОРОЗОСТОЙКОСТЬ ГИПСА
Испытание на морозостойкость обожженного гипса с различ-
ными добавками извести-кипелки проводилось Уральским инду-
стриальным институтом. Образцы {кубики размером 7X7X7 см)
полностью насыщались водой, затем замораживались при темпе-
ратуре не выше —10° в течение 10—15 час. и, наконец, оттаива-
ли в воде комнатной температуры (204-25°). Количество теп-
лосмен равно 25. После оттаивания в воде половину образцов
испытывали на сжатие. Вторую половину образцов испытывали
на сжатие после высушивания при 50° (табл. 122).
Таблица 122
Влияние добавки извести-кипелки на морозостойкость гипса
Состав, в %, по весу Нормал fa- ная густота, по Сут- тарду, в % ^сж через 28 суток в кГ см2 ’ Предел прочности на сжатие после 25-кратного замораживания и от- таивания
гипс известь- кипелка образцы насыще- ны водой образцы высу- шены
в кГ/см1 В % от норм. в кГ/см1 В 0 п .0 от норм.
100 — 70 47,6 3,2 6.7 40,6 85.2
90 10 53 67,9 — 56,6 82,0
85 15 55 72,9 24.7 35,3 66.6 91,4
100 — 65 41,9 3,1 7,4 37,8 90,0
90 ю 48 97,5 42.6 43.6 111,6 118,6
85 15 49 ч5,6 30,1 35,2 86,2 100,5
Как видно из таблицы, образцы из чистого гипса, испытанные
о насыщенном водой состоянии, после 25-кратного заморажива-
ния и оттаивания имели ничтожную прочность: для первой пар-
318
тии гипса в 8 раз более низкую, чем прочность образцов при до-
бавке 15% извести-кипелки (3,2 кГ/см2 вместо 25,7 кГ1см2)\ для
второй партии гипса от 10 до 14 раз более низкую, чем проч-
ность образцов при добавке 15 и 10% извести-кипелки
(3,1 кПсм2 вместо 30,1 и 42,6 кГ/см2).
На образцах Из чистого гипса после испытаний на морозо-
стойкость были заметны следы разрушения, притупленные углы
и ребра. На образцах из гипса с добавкой извести-кипелки этого
обнаружено не было. Резкое повышение морозостойкости образ-
цов от частичной замены в них гипса известью-кипелкой—зако-
номерное следствие благотворного влияния добавок извести-ки-
пе тки на прочность и водостойкость гипсовых образцов.
Характерно, что высушенные после испытания образцы, как
чисто гипсовые, так и с добавкой извести-кипелки, почти полно
стью восстановили свою прочность.
§ 5. ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ИЗВЕСТИ НА СКОРОСТЬ СУШКИ ГИПСА
Известно, что для получения удобообрабатываемого гипсового
раствора требуется во много раз больше воды, чем необходимо
для гидратации гипса. До удаления избытков воды гипсовые из-
делия остаются слабыми, и непригодны к применению. Они тре-
буют естественной сушки летом на воздухе, или искусственной—
в сушильных камерах и тоннелях при температуре около 60°.
Поэтому ускорение сушки гипса имеет очень большое значение.
Теоретически известь-кипелка должна ускорять высыхание
гипса. Введение ее в гипс и в гипсовые изделия улучшает их
удобообрабатываемость, так что при одинаковой удобообрабаты-
ваемости составы с добавкой извести-кипелки могут содержать
меньше воды и быстрее сохнуть.
Кроме того, единица массы чистой извести поглощает на хи-
мическую реакцию почти в два раза больше воды, чем чистый
гипс (32% вместо 18,6%). Процесс самовысыхания гипсо-извест-
ковых отливок интенсифицируется химическим связыванием боль-
ших масс воды гасящейся известью. Наконец, процесс гидрата-
ции извести-кипелки сопровождается в 10 раз большим выделе-
нием тепла, чем при гидратации гипса (276 килокалорий на 1 кг
извести, против 27 килокалорий на 1 гипса). Неизбежный
самсразогрев изделий и в этом случае хскоряет их высушивание.
Последние два обстоятельства особенно важны ие только при
сушке изделий, но и вообще при любых работах, особенно зимой.
Быстрое нарастание прочности гипсовых изделий в сочетании с
экзотермическим эффектом от введения извести-кипелки облег-
чает зимние работы.
Скорость высыхания гипсо-известково-шлаковых растворов на
основе извести-кипелки и известкового теста при различных дози
ровках составляющих, по данным испытаний А. М. Шепетова и
автора, иллюстрируется данными табл. 123.
Влияние добавок различных видов извести на скорость
высыхания гипсо-шлакового раствора
7 суток » S'O о <£> 0,4 2,9 0,4 8,0 1
6 суток СП о .л 4,2 0,5 8,6 0,4 14,3
О) СО о 5 суток сч 1 1,4 15,4 1,8 20,3 1
I а % а в< 4 суток 6,5 5,5 14,0 5,8 20,4 5,9 25,5
О CQ сЗ Л 3 суток О Z' 15 VII 11,9 26,6 12,1 31,5
О £ <х CQ 2 суток 19,0 18,1 27,7 16,5 34,0 16,8 40,0
। 1 суток 27,1 СЧ эо СЧ S 23,5 41,8 23,7 47,5
- • в момент укладки 29,4 27,6 36,5 27,5 43,9 1 28,5 50,8
Водо- nnwvince отноше- ние *1Л о о 0,60 0,86 0,67 0,96 О сч со со о —«
Вид извести 1 Кипелка ! Тесто Кипелка Тесто 1 Кипелка Тесто
Состав (гипс । и шесть : шлак) ш о 0,85»0,15»0,5 0 85 st), 15i 0,5 0 70:0,30:0,5 0,70:0,30:0,5 0,50:0,50:0,5 0,5010,50:0,5
Из таблицы видно, что введение в гипс извести-кипелки уско-
ряет высыхание раствора, даже по сравнению с чисто гипсовым
, составом. Введение в раствор известкового теста значительно за-
медляет высыхание, так как в раствор с известковым тестом по-
падает дополнительное количество воды. Преимущество изве-
сти-кипелки перед известковым тестом в этом отношении также
несомненно.
* *
*
Материал, помещенный в данном разделе, позволяет сделать
вывод о том, что добавка в гипсовое вяжущее извести-кипелки
улучшает основные свойства изделий из гипса: водоустойчивость,
прочность, морозостойкость, текучесть под нагрузкой, ускоряет
сушку. Способ введения этой добавки прост и осуществим как
на любой стройке, так и на гипсовых заводах. Дозировки изве-
сти-кипелки могут меняться в широких пределах в зависимости
ст того, созданы ли условия для высокопрочного гидратационно-
го твердения извести в среде гипса, а также в зависимости от
вида гипса (жженый, варочный, автоклавный) и, наконец, от
стоимости гипса и извести.
Оптимальный состав трехкомпонентного вяжущего может
быть принят в пределах: гипса 60—65%, извести-кипелки 10—
15% и шлака 20—25%. При организации производственного вы-
пуска этого вяжущего гипсовые заводы могли бы при одном и
том же расходе гипсового сырья увеличить валовой выпуск про-
дукции в 1,5 раза при коренном повышении ее качества.
§ 6. ПРОИЗВОДСТВО ГИПСО-ИЗВЕСТКОВО ШЛАКОВЫХ ИЗДЕЛИИ
Гипсовая промышленность пока еще не освоила производства
изделий с применением негашеной извести. Они изготовляются,
главным образом, подсобными предприятиями строительных
организаций.
Благоприятные условия для развития этой отрасли промыш-
ленности местных строительных материалов силами строительных
организаций и средствами «малой индустрии» определяются спе-
цификой производства этих изделий. Гипсо-известковые изделия
очень быстро твердеют, поэтому в данном случае нет нужды в
организации парокотельного и автоклавного хозяйства, необходи-
мого при производстве силикатных изделий. Не нужно строить и
громоздкие обжигательные печи с большими удельными расхода-
ми топлива, как это требуется при производстве красного кирпи-
ча. Гипсо-известковые изделия изготовляют отливкой в формах.
Поэтому здесь нет нужды в монтаже сложного прессового или
формовочного оборудования. Все это предопределяет малые ка-
питальные вложения в организацию производства гипсо-извест-
21 Зак. 681 321
ковых изделий при быстрых сроках возведения цехов или мас-
терских.
В качестве примера осветим опыт промышленного изготовле-
ния гипсо-известково-шлаковых изделий с применением негаше-
ной молотой извести в Свердловске по данным одного из первых
инициаторов этого вида производства—А. А. Антипина [4].
Для производства почти всех изделий использовалась шихта
следующего состава:
Гипс строительный..............................65%
Молотая негашеная известь......................15^»
Молотый гранулированный шлак . . . •...........20%
Наполнитель—гранулированный шлак по отношению к
суммарному весу вяжущих .......................50%
Водогипсовое отношение составляло 0,50—0,60. Состав ших-
ты менялся лишь в тех случаях, когда вместо строительного ис-
пользовался высокопрочный гипс. Тогда добавка негашеной мо-
лотой извести уменьшалась до 5°,>.
Процесс изготовления изделий стационарным или поточным
способом осуществлялся по следующей технологической схеме.
Гипс
I
V
Просеивание
I
Дозировка
I
Y
Комовая известь
I
Y
Помол
I
Y
Дозировка
I
V
Г ранулированный
шлак
I
Y
Помол
Дозировка
1
Наполнитель
Дозировка
I
I
Вода
i
Перемешивание
Формование
Расформовча
Суш«
' I
Y
Складирование
Основными операциями при этом являются приготовление рас-
твора, формовка изделий и их сушка. Для приготовления раство-
ра применяются гипсомешалки периодического действия [147'
Раствор литейной консистенции заливается в формы различного
322
типа в соответствии с номенклатурой и назначением выпускае-
мых изделий. Так, например, тонкие плиты изготовляются путем
заливки раствора в формы кассетного типа, рассчитанные на 10,
15 и 20 плит каждая. На одних объектах эти формы были ме-
таллическими (из алюминия или силумина), а на других—дере-
вянными, пропитанными горячей олифой и окрашенными масля-
ной краской, причем перегородки между плитами были сделаны
из 6-миллиметровой фанеры. Через 20—25 мин. после заливки
формы легко разбираются и плиты поступают на’ воздушную
сушку при 20—40э, заканчивающуюся через 20—30 час., когда
влажность плит достигает 5—8%.
А. А. Антипин пишет, что «... при приготовлении гипсово-
го раствора в растворомешалке и подаче форм под заливку по
рольгангу, звено из 4 человек, работавшее с 6 формами, за во-
семь часов изготовляло 960—1000 штук гипсовых плит сухой
штукатурки, или 380—400 л2. По уже проверенным на практике
технологическим схемам гипсовые плиты сухой штукатурки мож-
но изготовлять в мелких и средних мастерских полигонного типа.
Производительность таких мастерских, оборудованных 12—
13 формами . . . при работе в две смены и при 20 рабочих бу-
дет составлять в год около 50 тыс. м2 сухой штукатурки. Такое
производство требует очень небольших капиталовложений и мо-
жет быть организовано за 10—15 дней» [4].
На основе гипсощзвестксво-шлаковой шихты с применением
негашеной молотой извести на Урале готовят не только гипсовую
сухую штукатурку без применения картона, но много и других
видов изделий, важнейшими из которых являются пустотелые
плиты для перекрытий и перегородок, стеновые блоки, архитек-
турно-отделочные детали. Для каждого из этих видов изделий
готовятся свои формы.
Негашеная известь, применяемая в производстве всех этих
гипсовых изделий, улучшает их строительные свойства (проч-
ность, водостойкость, ползучесть под нагрузкой). Сильно экзо-
термический характер гидратации извести-кипелки приводит к
внутреннему прогреву изделий. Это вызывает движение влаги
из внутренних слоев материала к наружным и к ускорению про-
цесса сушки. Химическое связывание гасяшейся известью значи-
тельной части воды еще больше усиливает этот эффект. Без вве-
дения высокоактивной негашеной извести нагревание происходи-
те бы, в основном, вследствие соприкосновения наружных слоев
гипсовых изделий с теплым воздухом. Под влиянием этого «тем-
пературного градиента» влага начинает двигаться сначала из на-
ружных слоев изделий во внутренние, и это замедляет процесс
сушки изделий.
Опыт производства гипсовых изделий широкой номенклатуры
2 применением негашеной молотой извести средствами «малой
индустрии» ввиду его больших техно-экономических преимуществ
323
заслуживает широкого распространения не только на подсобных
предприятиях крупных строительных организаций промышлен-
ных центров страны. В настоящее время в связи с громадным
развитием рассредоточенного по большой территории сельскохо-
зяйственного строительства, в особенности в районах освоения це-
линных и залежных земель, в Казахстане, Сибири, Поволжье,
изготовление высококачественных изделий из местных вяжу-
щих—гипса и извести, имеет серьезное народнохозяйственное зна-
чение. За счет этого можно существенно сократить расход леса,
цемента, металла, дорогого красного кирпича.
§ 7. ПРИМЕНЕНИЕ ГИПСО ИЗВЕСТКОВО-ШЛАКОВЫХ ИЗДЕЛИИ
Применение гипсо-известково-шлаковых изделий на основе
негашеной извести в крупных производственных масштабах было
начато еще в 1938 г. при строительстве в Свердловске сооруже-
ния первого класса. В этом сооружении по инициативе А. А. Ан-
типина ряд общепринятых конструкций был заменен новыми
гипсо-известково-шлаковыми.
При строительстве здания прежде всего широко применялись
облицовочные плиты, изготовлявшиеся с применением извести-
кипелки.
Для того, чтобы уяснить роль тонких облицовочных плит в
современном строительстве, важно обратить внимание на про-
грессивный принцип конструирования частей зданий путем соче-
тания несущего материала с тонкой облицовочной плитой, между
которыми находится тепловая изоляция. Такое сочетание воз-
можно во всех важнейших частях зданий, включая прежде всего
стены. При таком конструировании ограждений теплопровод-
ность основного несущего материала теряет прежнее значение до
такой степени, что толщина этого материала в конструкции оп-
ределяется условиями лишь статического, а не теплотехнического
расчета. Следовательно, оказываются излишними все ненужные
с точки зрения устойчивости здания запасы прочности. Это и от-
крывает путь коренной экономии основных несущих материалов
в строительстве [136].
Применение нового принципа конструирования ограждений
позволяет пересмотреть основную характеристику ограждений—
коэффициент термического сопротивлен-я. В этом случае нет
нужды увеличивать толщину основного материала стены, — тол-
щина основного и облицовочного материала остается неизмен-
ной. Изменяется лишь теплоизоляционная прокладка между ни-
ми, стоимость которой во много раз ниже стоимости эквивалент-
ного по теплотехническим свойствам основного несущего мате-
риала—скажем, кирпича. Это и определяет возможность строп
чельства зданий с высокими теплозащитными свойствами.
Поскольку при новом принципе конструирования зданий коли-
чество несущего материала в стене прямо определяется требова-
ниями статического расчета, то повышение прочности и стабиль-
ности этого материала связано с дальнейшей его экономией. От-
сюда следует, например, что кирпичную промышленность можно
перевести с производства относительно малопрочного кирпича с
пористым черепком, на производство значительно более прочного
кирпича с плотным черепком высокого качества. Такой кирпич
может быть использован для лицевой кладки, при которой на-
ружная штукатурка зданий оказывается излишней.
Наконец, применение облицовочных плит с внутренней сторо-
ны стен, делает ненужным производство мокрых штукатурных
работ в помещениях, так как такие плиты выполняют функции
сухой штукатурки [1361.
Преимущества нового способа конструирования здания про-
являются в полной мере, когда в качестве внутреннего облицо-
вочного материала используется тонкий гипсовый лист, покры-
тый со всех сторон картоном, а роль тепловой изоляции выпол-
няет минеральная шерсть.
Поскольку промышленность еще не удовлетворяет спроса
стооителей на эти материалы, то большое значение приобретает
вопрос об использовании для этой цели местных материалов.
А. А. Антипин на практике доказал целесообразность такого
решения. При строительстве здания в Свердловске, которое бы-
ло осуществлено при его участии, кирпичная кладка стены тол-
щиной в 2.5 кирпича была заменена кладкой в полтора кирпича
(38 см). При этом внутренняя сторона стены облицовывалась
гипсо-известково-шлаковыми плитами размером 100X40X3 см,
пространство между стеной и облицовкой заполнялось гипсо-из-
вестково-шлаковым бетоном.
Кирпичная часть стены служила, в основном, несущей кон-
струкцией, а не выполняла исключительно теплозащитную
функцию; часть стены из гипсо-известково-шлакового бетона
служила эффективным утеплителем, обеспечивающим требуемую
теплоизоляцию; гипсо-известково-шлаковые плиты были пред-
назначены для внутренней отделки, но одновременно они выпол-
нити и роть опалубки для укладки гипсо-известково-шлакового
бетона.
Хорошие теплозащитные свойства гипсо-известково-шлакового
бе гонкого слоя толщиной в 10 см обеспечивали более высокое
(на 10%) термическое сопротивление'этой стены, нежели стены
толщиной в 2,5 кирпича. При такой облегченной конструкции вес
стен уменьшился на 25—30%. Резко сократились транспортные
расходы, объем работ по устройству фундамента и т. п. Расход
кирпича уменьшился на 40%, затраты труда на возведение стен
также сократились, снизилась их стоимость и, наконец, увеличи-
лась на 8—10% площадь жилых зданий за счет более тонких
стен. Поск мьку прочность сцепления плит с гипсо-известково-
шлаковым бетоном была вполне достаточной (5 6 кПсм"2), от-
пала необходимость в применении деревянного каркаса для
крепления плит. Стены, состоящие из трех слоев различных по
природе материалов — кирпича, гипсо-известково-шлакового бе-
тона и плит — в этом случае были сплошными, хорошо гвозди-
мыми и более капитальными, нежели стены, обшитые листами
сухой штукатурки по деревянным рейкам.
Шлакобетон, предназначенный для теплоизоляционной про-
кладки в стене, имел состав 1 : 2—1 : 3 (строительный гипс : шлак)
и содержал 10—15%' извести-кипелки. Через 7 суток твердения
прочность такого бетона составляла 15—25 кГ'см2.
Следует отметить, что такой состав гипсо-известково-шлако-
вого бетона не является оптимальным, поскольку содержание в
нем извести-кипелки было недостаточным. Как было показано
ранее, при таких составах замена строительного гипса известью-
кипелкой в количестве 30% увеличивала прочность шлакобето-
на в 1, 5—2 раза, что вело к экономии вяжушего и повышению
теплозащитных свойств шлакобетона. Повышенное содержание
извести-кипелки в гипсо-известково-шлаковом бетоне способст-
вовало более сильному разогреву бетона, интенсивному хими-
ческому связыванию воды гасящейся известью и, следовательно,
ускоряло высыхание стены.
Применение негашеной извести в гипсо-известково-шлаковом
бетоне, укладываемом между кирпичной стеной и облицо-
вочными плитами, позволяло вести работы как по укладке само-
го бетона, так и по установке облицовочных плит в любое время
года, вслед за возведением кирпичной части стены. Характерно,
что зимой при морозе 15—20° шлакобетон на гипсе и извести-
кипелке всегда успевал затвердевать до замерзания, и на второй
день посте укладки имел температуру 10—12э выше нуля. Об-
тицовочные плиты, приклеенные к кирпичной стене слоем такого
шлакобетона, были достаточно сухими, и по ним можно было
вести малярные или оклеенные работы через 2—3 дня с момента
установки плит.
Опыт пятнадцатилетней эксплуатации здания показал, что
как облицовочные плиты, изготовленные из гипсо-известково-
шлакового вяжушего с применением извести-кипелки, так и
шлакобетон на основе гипсо-известкового вяжущего с примене-
нием той же извести не дают усадочных трещин, повреждении
малярного покрытия и т, п.
А. А. Антитин предложил также изготовлять гипсо-известко-
во-шлаковые ттиты общей толщиной в 10 см с вертикальными
пустотами, уст тнавливаемые на относе, с воздушным зазором
между наруж *й стеной и плитой в 2 см. Такая конструкция
дает два ряд воздушных замкнутых пустот- между стеной и
плитой и внутри самой плиты. Термическое сопротивление ог-
раждения увеличивается от этого настолько, что укладка снеци-
326
алыгого слоя шлакобетона на гипсо-известковом вяжущем, ко-
торая практиковалась при использовании тонких облицовочных
плит, в данном случае становится излишней.
Такое конструктивное решение позволило снизить толшину
кирпичной стены с 2,5 кирпича до 1,5 при одновременном по-
вышении термического сопротивления стены на 15—25%', сниже-
нии расхода кирпича до 40% и уменьшении веса стены.
Благодаря значительно большей водостойкости пустотелых
гипсо-известково-шлаковых плит по сравнению с чисто гипсовы-
ми из-за наличия в них извести-кипелки и гранулированного
шлака их применяли и в сырых местах (санитарных узлах).
Пустотелые гипсо-известково-шлаковые плиты с вертикаль-
ными пустотами используются также при устройстве перегоро-
док без применения древесины. Расход вяжущего (гипса и из-
вести) на устройство таких перегородок почти не превышает
расхода его на обычную двухстороннюю штукатурку по деревян-
ной перегородке.
Если известь дешевле гипса, то ее рекомендуется вводить в
гипсо-шлаковые составы при изготовлении перегородочных плит
во всех случаях, так как это облегчает технологию их производ-
ства, понижает влажность, увеличивает прочность и водостой-
кость. При изготовлении же плит в зимнее время, а также при
использовании этих плит в санитарных узлах и других помеще-
ниях с повышенной влажностью добавка негашеной молотой из-
вести не только желательна, но и обязательна.
Введение в состав гипсо-шлакобетона 10—15% извести-ки-
пелки, повышающей его прочность и водостойкость, важно при
его использовании в междуэтажных и чердачных перекрытиях,
подвергаемых увлажнению при строительстве и эксплуатации.
Главное же ее достоинство состоит в данном случае в тох .
что она резко уменьшает пластические деформации гипсовых
плит. А. А. Антипин пишет по этому поводу: «Специальные об-
следования конструкций перекрытий с гипсовым заполнением,
изготовленных за период 1938—1945 годов, показали, что гип-
совые плиты (пустотелые и беспустотелые) в кооперации с м< -
лотой негашеной известью и гранулированными шлаками в про-
цессе эксплуатации не деформируются ц не портят отделочного
слоя (окраски и лепки). Трещин по швам плит и вдоль метал
чических и деревянных балок на перекрытиях не обнаружена,
если сечение балок рассчитывалось из условия прогиба е б<
чее 1 зол от пролета при учете полезной и постоянной нагрузки
Одним из наиболее совершенных теплоизоляционных .матер:
алов является минеральная шерсть. Она применяется в тра>
лающих конструкциях либо в рассыпном виде или же вхэдит з
состав изделий на минеральных связующих, обычно на гли
растворимом стекле и обычном цементе. Общими недостатка и
всех этих минеральных связок являются: слабое взаимодействие
их с минеральными волокнами шерсти (или ваты), малая водо-
стойкость (при использовании глин), небольшая прочность (при
использовании растворимого стекла) или небольшая прочность
при большом расходе цемента (в случае применения обычного
цемента).
Научно-исследовательский институт по строительству разра-
ботал способ получения прочного теплоизоляционного материа-
ла на основе минеральной шерсти и негашеной молотой извести.
В основе этого способа лежит использование эффекта гидрата-
ционного твердения извести и взаимодействие ее с волокнами
минеральной шерсти ( с модулем кислотности 0,8—1,4 и сили-
катным модулем не более 4,5) с образованием гидроалюмина-
тов и гидросиликатов кальция. Опыты Научно-исследователь-
ского института по строитетьству показали, что благодаря это-
му изделия из минеральной шерсти и извести-кипелки занима-
ют по качестве первое место, за ними идут изделия на гипсовой
связке и на третьем месте оказываются изделия на портландце-
ментной связке.
Негашеная молотая известь с минеральной шерстью приме-
няется при производстве плитных утеплителей и масс, уклады-
ваемых сразу же после изготовления. Выпускаются утеплители
двух марок—«М-350» и «М-450», с объемным весом соответст-
венно 350 и 450 кг/елг3, с коэффициентами теплопроводности
0,065 и 0,075 ккал м град.час, с пределом прочности на изгиб
в 2 и 4 кГ/см2, коэффициентом размягчения 0,75 и 0,85 и с моро-
зостойкостью в 15 циклов для обеих марок. Утеплители в виде
массы из 80% минеральной шерсти и 20%' извести-кипелки после
изготовления и укладки со временем затвердевают, причем их
объемный вес и прочность зависят от степени уплотнения массы
при укладке.
Применение в наружных стенах зданий утеплителя из мине-
ральной шерсти и извести кипелки позволяет экономить основ-
ные материалы, сокращать затраты труда и снижать стоимость
строительства.
Большое значение имеет применение изделий из гипса на
основе негашеной извести в наружных ограждениях. Оно стало
практиковаться сравнительно недавно, в частности, з районе
городов Стерлитамака и Уфы, в Горьковской и Ктйбышевской
областях, в Норильске (за Полярным кругом), в г. Сталинабаде
(в Таджикском ССР); целый жилой городок из гипса возведен
близ г. Гурьева на берегу Каспийского моря и т. д. ’4'
Не всегда опыт применения этих изделий был удачным. На
первых порах было допущено немало ошибок при проектирова-
нии самих зданий, и особенно при изготовлении для них гипсо-
вых деталей. Характерно, что там, где в состав изделий была
•>ьедена негашеная известь, качество сооружений было более
высоким.
Рассмотрим, для примера, опыт строительства жилых домов
«а Урале. Двенадцатиквартирный двухэтажный дом жилой пло-
щадью в 440 м2 и кубатурой в 3000 м3 был почли целиком воз-
веден из сборных деталей. Для кладки наружных стен исполь-
зовались гипсо-известково-шлаковые блоки, в состав которых
входили, строительный гипс—85—90%, негашеная известь —
10—15%, гранулированный шлак—50% к весу смеси гипса и
извести. При использовании высокопрочного гипса добавку из-
вести-кипелки уменьшали до 5%.
Для кладки стен изготовлялись блоки оригинальной кон-
струкции, предложенной А. А. Антипиным. Они имели форму
правильного параллелепипеда, со сквозными вертикальными пу-
стотами (от 2 до 4) и с коэффициентом пустотности от 50
до 55.
Марка блоков в возрасте 28 суток и при 8% влажности со-
ставляла в 35 кГ/см2 брутто и в 70 кГ/см2 нетто, а для высоко-
прочного гипса, соответственно, 50 и 100 кГ/см2.
Применялись преимущественно укрупненные блоки размера-
ми: для целых блоков 995 X 250 X 295 мм, для трехчетверок
745X250X295 мм и для половинок 495X250X295 мм.
Кроме того, готовились блоки большей толщины (не 250, а
300 мм), при толщине наружных стенок блоков 50 мм.
Высокой была и пустотность блоков. Блок из строительного
гипса при толщине 25 см весил 44 кг, а из высокопрочного—
52 кг.
Благодаря высокой пустотности блоков этого типа достигает-
ся экономия вяжущего в 30—50% по сравнению с другими типа-
ми пустотелых камней. Каменщики, работая попарно, охотно
применяли такие блоки, ибо это ускоряло кладку и уменьшало
чисто швов в стене. Один такой блок заменяет ь кладке
80 кирпичей. Вес 1 м2 стены составляет от 200 до 300 кг, в за-
висимости от вида гипса и заполнителя пустот блоков.
Коэффициент термического сопротивления стены из блоков
толщиной 25 см выше, чем кирпичной стены толщиной в 2,5
кирпича, причем степень превышения зависит от вида тепло-
изоляционного заполнителя пустот блоков. Поскольку гипсо-из-
вестковое вяжушее при отливке может принимать любую фор-
му, часть блоков готовилась одновременно с архитектурными
профилями. Если учесть, что и штукатурка их как с наружной,
так и с внутренней стороны не нужна, то станет ясно, что ис-
пользуя такие блоки, строители осуществляют одновременно ос-
новные наружные и внутренние отделочные работы. Это унич-
тожает старое деление строительных работ на период строитель-
ства зчерне» и на трудоемкий длительный период «отделочных
работ .
А. А. Антипин приводит следующие данные, характеризую-
ше -гфективпость известково-шлаковых блоков, по сравнению
~ кирпичом (табл. 124).
Техно-экономические показатели строительства двухэтажного лома
при кладке стен из кирпича и пустотелых гипсо-известково-шлаковых
блоков с утеплителями (отнесено на 1 я-' жилой площади)
Показатели Единица измерения Кирпичная стена толщиной 66 см Стена из гипсо- известково шлаковых блок ов толщиной 30 си
Технологическое топливо для изго- товления материала кг 100 13
Вес материала, подлежащего пере- работке для изготовления :тен . . кг 2000 250
Рабочая сила для изготовления сте- нового материала и возведения стен человеко- день 3,8 1.2
Годовой расход топлива на отопле- ние здания кг 36 28
Из этих данных видно, что при кладке стен из пустотелых
гипсо-известково-шлаковых блоков расходуется в 5—5.5 раза
меньше топлива, чем при возведении кирпичных стен, рабочей
силы приблизительно в 5—6 раза меньше, транспорта для пе-
ревозки материалов в 8,6 раза меньше. Отсюда ясно, какое боль-
шое значение приобретав" вопрос о применении гипса с добав-
кой негашеной молотой извести не только в качестве отделоч-
ного материала для внуренних частей зданий, но при исполь-
зовании его как полноценого строительного материала
В настоящее время разработана широкая номенклатура из-
делий на основе гипсо-известково-шлаксвого вяжущего. Она
включает тонкие облицовочные плиты сухой штукатурки, изго-
товляемые без применения картона, более толстые щстотелые
плиты, применяемые в с нах на относе, в перегородках, в меж-
дуэтажных перекрытиях, '.токи различных форм и раз- ;ров для
несущих наружных и вы "ренних стен, включая блоки архитек-
турными профилями и с каментом, разтичные типы е.-.".адышей
и архитектурно-отделочнг изделий.
Можно сказать, что —шменение таких материалов слоедезя-
ет новый этап развития псовой промышленности. В э_ом отно-
шении наша страна ост вила далеко позади одну из наиболее
передовых в техническое ггношении стран — США [1S'’
В США производите олько чистый гипс, а примы ение из-
вести-кипелки в сочетай как с гипсом, так и с любь дри и-
ми материалами запреш но законом [145]. Гипсовые изделия го-
товятся на чистом гипс- 146] и используются лишь в качеемве
3J0
отделочного материала. Управление процессом схватывания и
твердения гипса [138] достигается за счет таких добавок, в ко-
торые входит известь только в гашеном виде.
IV. ПРИМЕНЕНИЕ НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТИ В ГЛИНЯНЫХ
И ГЛИНО-БИТУМНЫХ МАТЕРИАЛАХ
§ I. НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В ГЛИНЯНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Первые образцы из безобжиговых глиняных материалов и не-
гашеной извести были изготовлены И. В. Смирновым в 1931 г.
и изучены им совместно с Б. В. Осиным [128, 129, 222].
Благоприятное влияние негашеной извести на свойства гли-
няных растворов для кладки было установлено затем проф.
В. П. Некрасовым и на свойства глиняных растворов для шту-
катурки доц. А. М. Шепетовым.
Таким образом определился способ получения большого клас-
са безобжиговых глиняных растворов и изделий на основе при-
менения негашеной извести1.
В разработке этого способа участвовал ряд исследователей,
работавших в разных местах и часто независимо один от друго-
го. Для выявления роли гашеной и негашеной извести в глинах
доц. О. Г. Денисов [47] изучал свойства системы «глина—
известь».
Негашеная известь бралась непосредственно из печи извест-
ковообжигательного завода (Горький). Она содержала СаО —
69,7%; MgO —2,4%; R2O3 — 1,8%; 510.-4,13%; п. п. п.—
21,7%'.
Объемный вес ее в рыхлом состоянии составлял 0,677, в
уплотненном — 0,978. Известь-кипелка размалывалась до про-
хождения без остатка через сито № 021. Максимальная темпе-
ратура гашения (112°) достигалась через 7 минут. Известь-
пушонку готовили из извести-кипелки той же партии гашением
малыми количествами воды. Песок использовали речной, чи-
стый, мелкий.
Глина бралась с Высоковского кирпичного завода. Механи-
ческий анализ ее, по Рутковскому, показал наличие в ней
49,5% глинистых частиц, 9,5% пылеватых и 41% песчаных.
По содержанию глинистых частиц эта глина относится к
разряду тощих. Глину естественной влажности заливали водой
до густоты жидкого теста, с содержанием воды до 44% и объем-
ным весом 1640 кг!см*. После тщательного перемешивания и
зыдерживания в течение 2—3 суток глиняное тесто подвергали
испытаниям. Отвешивание компонентов производилось из расче-
та на сухой вес глины.
1 Авторское свидетельство В. П Некрасова, И В Смирнова, А. М Ше-
стова и Б. В. Осина № 74101.
И успение консистенции глнпо-н шсстковых смеси на молотой
извести-кипелке и извести-пушонке
Состав (глина : песок: известь) в % | 851 100 s 15 | 80 I 100: 20 1,85 вянотКн 0‘1 0‘1 0'1 0'1 0'1 0'1 0'1 0'1 0'1
uml-ouhm 6,5 3,0 2,0 1,0 0,5 0,0 0,0 0,0 0,0
вяиотЛп ю ю ю ю ю ю ю юю
ЕЯГЭШ1Х COOlOlOLOOOQ о- о го « —* о о о с
1 90s 100 s 10 =q 1 BMHOmXii io LO Щ Ю LO L0 LO LO LQ
витании сиоюослсо — — с ОЮЮтГСЧ —. —. — _
90s 100 s 5 I ВМ1ЮП1АЦ 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2
еясаиии 6,0 6,0 4,3 4,0 3,0 2,0 2,0 1,5 1,5
1 Состав (глнпа 1 известй) в % 1 80 s 20 | 1,85 вянотЛп lc ю ю ю ю ю т ю lc
имгэиим 7.0 5,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 0,0 0,0
| 85 s 15 еянотЛп соосоооос O4CNO1O1O1C4CNO1C4
ВЯ1ГЭПИМ 7,0 6,0 2,0 1,5 1,0 1,0 0,5 0,0 0,0
01’06 | S’SG | ca 1 S: вмиотХп 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3.0 3,0
еягэинн 7,5 7,0 4,0 3,7 3,4 3,0 1,5 1,5 1,5
вяношХи 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5
вягаиим 7,5 6,2 6,0 4,7 4,4 4,0 2,5 2,5
Время посте затво- рения в мпп 10 15 20 25 10 35 40 15
Динамика изменения консистенции теста измерялась двумя
способами.
В первом случае к глиняному тесту с влажностью в 44%
добавлялась известь-кипелка и известь-пх шонка в количествах
5, 10, 15, 20% к весу сухой глины и в расчете на окись каль-
ция. Водоизвестковый фактор сохранялся в том и другом слу-
чае равным 1,85. Изменение консистенции теста во времени оп-
ределялось по осадке малого конуса. Данные, характеризую-
щие результаты испытания, приведены в табл. 125 (среднее из
трех измерений). Из таблицы видно, что глиняное тесто на мо-
лотой негашеной извести имеет большую пластичность в началь-
ный период времени, а затем быстро теряет ее (в течение 15—
30 минут). С повышением содержания извести-кипелки глиня-
ное тесто становится более жестким. Консистенция же глиняно-
го теста на извести-пушонке все время опыта сохранялась не-
изменной.
Во втором случае измерялась нормальная густота теста по
методике, принятой при определении нормальной густоты це-
ментов. Здесь менялось исходное количество воды, образующей
тесто нормальной густоты. Результаты опытов приведены в
табл. 126.
В смеси с глиной известь-пушонка имеет большую величину
нормальной густоты теста и раствора. При использовании моло-
той извести-кипелки в чистом виде для получения теста нор-
мальной густоты требуется на 23,3% меньше воды, чем в случае
применения гашеной извести (46,7% против 70%). С повыше-
нием содержания в глине извести нормальная густота теста уве-
личивается, причем глиняное тесто нормальной густоты с добав-
кой извести-пушонки в условиях этого опыта требовало на 8—
12% больше воды, чем тесто с добавкой извести-кипелки.
Таблица 126
Влияние состава вяжущего на нормальную густоту теста
Состав в % по весу Нормальная густота теста в %
глина известь-кипелка известь пушонка ; ।
100 32,7
— — 100 70,0
95 5 39,7
90 — 10 51,5
85 — 15 53,5
80 .— 20 56,0
100 — 46,7
95 5 — 37,7
90 10 — 44,4
85 15 — 46,7
80 20 47,5
Глина и гашеная известь, взятые порознь, могут не схваты-
ваться (без высыхания) неопределенно долгое время. Именно
поэтому в старых классификациях вяжущих веществ известь и
глину относили к группе несамостоятельно твердеющих. Глино-
известковые смеси могут схватываться, хотя этот процесс затя-
гивается на очень длительное время.
Проф. Н. А. Попов [164] показал, что глино-известковые
смеси обнаруживают признаки схватывания уже через 15—
35 часов. Когда же в глину вводится вместо извести-пушонки
известь-кипелка, схватывание глино-известковой смеси происхо-
дит в процессе гашения извести, как это видно из опытов
О. Г. Денисова (табл. 127).
Таблица 127
Сроки схватывания глино-известковых смесей на молотой извести-кипелке
и извести-пушонке
Состав, в %, по весу Количество воды затворения, в %, по весу Сроки схватывания
глина песок известь- кипелка известь- пушонка начало, часы—мин. | конец, | часы—мин.
100 32.70 21—00 98—00
100 100 — — 39,3 8-40 55—00
95 — — 5 39,7 16-30 84—00
90 — — 10 49,0 12—00 82—00
85 — — 15 50,5 9—30 82—00
80 — — 20 51,0 8-30 82-00
95 100 — 5 43,5 24—00 68—30
90 100 — 10 43,* 19—30 60—00
85 100 —- 15 44,5 17—00 58—00
80 - 100 — 20 47,8 12—00 58—00
95 5 — 37.7 0—21 16—30
90 — 10 — 44.4 0—15 0-96
85 15 —- 46 " 0-12 0-43
80 — 20 — 47,5 0—9 0-30
95 100 5 — 35.3 2-40 25—00
90 100 10 — 37,2 0- 30 8—00
85 100 15 — 39,“ 0-24 0—83
80 100 20 — 43.2 0—20 0—54
—- — 100 — 46 “ 0—14 0-30
— — — 100 70, — —
Из таблицы видно, что добавка в “линяное тесто негашеной
молотой извести в отличие от добавки извести-пушонки уско-
ряет сроки схватывания глино-пзвестк твых смесей в несколько
десятков раз, а именно:
начало схватывания — в 52 — 84 раза,
конец схватывания—-в 65 — 157 раз.
Это обстоятельство может коренным образом изменить тех-
нологический процесс производства ’чогих безобжиговых ма-
териале на основе глин и добавок излети.
Гашение извести-кипелки в глино-известковых смесях со-
провождается их разогревом. Теплота гашения извести уско-
ряет схватывание и твердение, особенно за счет высыхания.
Температура гашения извести здесь не превышает 100°, не вы-
зывает парообразования, не разрушает глино-известковую мас-
су. Для проверки абсолютных температур и характера их из-
менения во времени доц. О. Г. Денисовым были проведены
опыты на кубиках с величиной ребра в 7 см (рис. 39).
Как видно из рисунка, температура в образцах на чистой
извести-кипелке поднималась выше 100°. Вследствие интенсив-
ного паровыделения образцы растрескивались и через 7 мин.
разваливались. В глиняных образцах с добавками 5% извести-
кипелки максимальная температура поднималась до 25,5°, с до-
бавкой 10% извести-кипелки — до 35,4°, с добавкой 15% из-
вести-кипелки— до 46,1° и с добавкой 20% извести-кипелки,
соответственно,—до 68,9". С увеличением содержания в глине
извести-кипелки наблюдалось более быстрое схватывание и
затвердевание образцов. Характерно, что достижение макси-
мальной температуры совпадало с концом схватывания глино-
известковых смесей. Опыт показал, что в образцах, содержащих
до 20%, извести-кипелки, при консистенции, равной нормальной
густоте теста, температура глино-известковой смеси не может
подняться до 100°.
Для определения интенсивности испарения воды и длитель-
ности сушки глино-известковых смесей О. Г. Денисовым были
проделаны опыты на кубиках с величиной ребра 7 см. Образцы
хранились на стеллажах в помещении лаборатории.
Оказалось, что из глиносмесей на молотой извести-кипелке
приходится удалять меньше воды, чем из смесей на извести-
пушонке, так как часть ее химически связывается окисью каль-
ция. Поэтому длительность сушки глиняных материалов на из-
вести-кипелке намного меньше, чем смесей на извести-пушонке.
На сроки сушки влияет и то, что свободная вода в первые сут-
ки интенсивнее испаряется под влиянием разогрева образцов
вследствие гашения в них извести.
Кроме того, в глиняных образцах с добавкой гашеной изве-
сти наблюдались трещины усыхания, чего не было в аналогич-
ных образцах с добавкой извести-кипелки.
Для того, чтобы выявить, как влияет вид добавленной изве-
сти на прочность глино-известковых смесей, О. Г. Денисов го-
товил образцы-кубики с ребром 7 см из пластичной массы, ко-
торые через 14 и 28 суток воздушного хранения подвергались
испытанию. Данные, потученные при этом испытании, приведе-
ны в табл. 128.
Опыты О. Г. Денисова показали, что прочность глин под
действием добавок иззесги любого вида резко снижается?
Почему же добавка извести делает глину малопрочной?
В литературе этот вопрос не нашел еше полного освещения
335
Температура, град.
Рис. 39 Изме ение температуры глиноизвестковых смесей при гидрата-
ции в них извести
Т а б л и ц а 128
Влияние состава вяжущего на прочность образцов воздушного хранения
Состав, в %, по весу Предел прочности при сжатии, в кГ/см1, через
глина песок известь- кипелка известь- пушонка 14 суток 28 суток
100 — —- — 4,23 62,10
100 100 — — 6,35 42,70
95 — — 5 5,64 7,17
90 — — 10 5,27 7,98
85 — — 15 7,56 8,92
80 —. — 20 6,11 8,28
95 100 — 5 3,56 5.45
90 100 — 10 4,27 6,52
85 100 — 15 5,92 6,60
80 100 — 20 4,66 7Л2
95 — 5 — 8,38 10,23
90 — 10 — 9,46 12,07
85 — 15 — 10,97 13,53
80 — 20 — 11.99 14,82
95 100 5 — 6,58 9.98
90 100 10 — 6,93 10,65
85 100 15 — 8,14 11,97
80 100 20 — 10,01 12,75
Следует учесть, что механизм твердения глины н извести,
взятых порознь, неодинаков. Глины твердеют под влиянием ка-
пиллярного натяжения пленок воды, сосредоточенных в узких
местах пор, и молекулярного притяжения частиц в точках не-
посредственного соприкосновения. Капиллярные силы, разви-
вающиеся в глинистом грунте по мере его обезвоживания, стя-
гивают частицы тем крепче, чем они меньше и чем уже капил-
ляры между ними. В чистой глине, в результате этого проис-
ходит уменьшение внешнего объема массы, понижение пористо-
сти и тесное сближение частиц. От этого капиллярное давление
еще больше повышается, увеличивая вместе с тем эффект стя-
гивания и уплотнения частиц. При плотном же сложении и со-
прикосновении частиц друг с другом приобретают значение и
силы молекулярного сцепления в точках контакта, обеспечивая
тем самым высокую прочность высохшей глины.
Известь же коагулирует глину. Образующаяся при этом коа-
хляциочная структура не позволяет глино-известковои смеси
.плотниться во время высыхания. Кроме того, известь карбо-
изируется и перекристаллизовывается внутри глины, образуя
лесткне связи, препятствующие осадке смеси при высыхании.
Отсюда следует, что если ух’еньшение влажности чистой глины
течет за собой и уменьшение пористости, то в глино-известко-
• й смеси эта зависимость быстро нарушается—величина усад-
резко отстает от скорости обезвоживания. Следовательно по-
— Зак. 681
337
ристосъ глино-нзвестксвой массы повышается, а прочность —
соответственно понижается- Это явление наблюдается в том
случае, если не созданы условия для высокопрочного гидра-
тационного твердения извести внутри глины. Наряду с этим
повышается водостойкость глины.
Повышение водостойкости глин определялось путем измерения
прочности глино-известковых смесей при насыщении образцов
водой. Для этого О. Г. Денисов готовил кубики с величиной реб-
ра с 7 см, выдерживая их в лаборатории 7 дней, а затем опу-
скал в воду и испытывал их в 7- и 28-суточном возрасте. Эти
опыты показали, что с течением времени прочность глиняных
образцов на молотой кипелке при хранении в воде, не-
сколько увеличилась, в то время как без добавки извести по-
добные образцы при хранении в воде сразу же разваливались.
Известно, что глины дают большую усадку при высыхании
и набухают при увлажнении. Это и не позволяет получать из
них доброкачественные строительные материалы. Известь ста-
билизирует объемные изменения глины.
О. Г. Денисов определял воздушную усадку на образцах-
балочках размером 5 X 5 X 30 см во время их естественной
сушки. Эти опыты показали, что чем больше добавляется изве-
сти, тем меньше усадка глины. Особенно резко уменьшается
усадка в образцах глины с добавкой молотой извести-кипелки.
Кроме того, добавка извести резко снижает набухаемость
глины, что может быть объяснено коагулирующим действием
извести на глину и уменьшением степени ее гидратации.
Данные, полученные О. Г. Денисовым при изучении глино-
известковых смесей с добавкой гашеной и негашеной извести,
приведены в сводной табл. 129.
Из анализа этой таблицы видно, что применение в глинах,
взамен гашеной, негашеной молотой извести дает следующие ре-
зультаты:
1) ускоряет схватывание глиняной массы в 50—100 раз,
2) создает нормальную густоту глино-известкового теста при
меньшем количестве воды,
3) ускоряет с>шку образцов в 1,35—1,5 раза,
4) повышает прочность образцов в воздушно-сухом состоя-
нии в 1,5 раза i: при водном хранении до 2—4 раза.
5) уменьшает воздушную усадку в 1,5—3 раза.
Ассортимент строительных материалов и изделий на основе
глин с добавкой извести-кипелки может быть весьма разнооб-
разным.
В первую очередь сюда относятся глино-известковые, извест-
ково-глиняные. а также смешанные строительные растворы для
штукатурки - з тадки. На прочность глино-известковых растворов
существенно l.t-яют добавки сырого гипса. По нашим опытам
[133] повышение прочности раствора состава 1 : 3 пластической
, консистенции на глино-известковом вяжущем от добавки 5"о
1338 '
сырого гипса к весу негашеной извести характеризуется данны-
ми, приведенными в табл. 130.
Т а б л и ц а 130
Влияние добавки сырого гипса на прочность известково-глиняных
растворов состава 1 : 3
Состав вяжу- щего Предел прочности при сжатии, в кГ/см*, через
7 суток 28 суток 90 суток
без 5% гипса к без 5% гипса к без Ц о/ ° /О гипса к
известь глина гипса весу извести гипса весу извести гипса весу извести
100 0 2,36 6,23 3,54 8.97 9.68 17,11
100 10 3,30 4,13 4,48 5,20 8,96 10,25
100 20 2.71 6,85 4,14 7,44 7.55 14,8
100 40 2,71 7,91 3,30 6,73 10,05 11,7
100 50 3.89 15,55 4,72 15,57 10,4 21,5
100 100 2,95 9,66 4,49 12,85 7,66 13,2
100 125 2,71 8,04 3,30 9,44 6,84 12,95
100 170 3,30 7,67 2,95 7,20 5,42 9,20
100 250 1,65 9,44 2,95 10,40 4,49 10,00
100 500 2,83 5.30 2,95 5,42 3.19 4,71
100 1000 2,71 3,31 3,07 2,60 3,54 3,54
Как видно из этой таблицы, прочность растворов на глино-
известковом вяжущем при введении добавки 5% сырого гипса
к весу извести-кипелки увеличивается в 2—4 раза.
Поэтому введение добавок сырого гипса весьма целесооб-
разно. Такой способ следует применять при изготовлении раз-
личных глино-известковых изделий.
Из других материалов заслуживают внимания безобжиго-
вые водостойкие глиняные кирпичи, которые можно изготовлять
различными способами.
Для улучшения свойств кирпича в массу можно вводить, на-
ряду с негашеной известью, добавку соляной кислоты или хло-
ристого кальция. С. В. Потапенко [167] предлагает способ изго-
товления глиняных кирпичей, водостойкость которых обеспечи-
валась введением 3% негашеной извести и 0,5% хлористого
кальция при прочности в 25 кГ1см2.
Безобжиговые глиняные изделия можно также изготовлять
методом пропарки пои нормальном давлении пара. Целесооб-
разность применения этого способа обосновывается тем, что ряд
глин обладает свойствами слабых гидравлических добавок. Они
поглощают из раствора известь. Повышение температуры гли-
няного кирпича, подвергаемого пропарке, ускоряет взаимодейст-
вие извести с глиной и образование гидравлических продуктов
твердения.
§ 2. НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В ГЛИНО-БИТУМНЫХ МАТЕРИАЛАХ
И. В. Смирновым и Б. В. Осиным предложен способ, значи-
тельно облегчающий производство строительных материалов из
глины и грунта при улучшении их качества.
При производстве материалов по этому способу в грунт до-
бавляется битумно-известковая эмульсия или известково-битум-
ный порошок, а после этого вводится добавка негашеной моло-
той извести. При этом возможны два приема получения мате-
риалов:
1) изготовление пластических смесей с большим влагосодер-
жанием (мокрый метод);
2) изготовление сухих и полусухих смесей с малой естест-
венной влажностью, получаемых дополнительным подсушива-
нием (сухой метод).
В первом случае исходными материалами являются разве-
денная в воде битумно-известковая эмульсия и добавка нега-
шеной молотой извести, а во втором—сухой известково-битум-
ный порошок и добавка негашеной молотой извести.
При мокром способе производства возможна механизация
всех процессов и ускорение изготовления кирпичей и блоков.
Пои этом удается обеспечить более равномерное перемешива-
ние шихты с активными составляющими, а также с инертными
наполнителями. Однако этот способ почти не применяют, так
как полученный материал не обладает даже минимальной проч-
ностью, а впоследствии очень долго сохнет. Применение нега-
шеной молотой извести взамен известкового теста с добавкой
смолы коренным образом изменяет положение дела. Получае-
мая при работе по мокрому способу пластичная масса из грун-
та после перемешивания и формовки быстро затвердевает под
действием гашения внутри нее извести и также быстро высы-
хает, так как вода используется для гашения извести, а сама
масса подогревается за счет тепла, выделяющегося при гидра-
тации извести.
Если не заливать грунт излишками водной битумно-известко-
вой эмульсии, а в процессе перемешивания посыпать полусухой
или сухой естественный грунт или глину известково-битумным
высокодисперсным порошком и негашеной известью и затем
равномерно перемешанную смесь трамбовать или прессовать,
то можно изготовлять почти сухие водостойкие кирпичи и бло-
ки, затвердевание которых можно ускорять пропариванием.
Характерной особенностью предлагаемых способов изготов-
ления кирпичей и блоков из глин и грунта, изготовленных как
из пластических, так и из полусухих смесей, является то, что
в этом случае можно предварительно рассчитать требуемую
скорость сушки, если известна влажность глины и активность
извести-кипелки.
Высокодисперсная битумно-известковая эмульсия обладает
большой удельной поверхностью и по мере испарения воды из
глины и грунта коагулирует и переходит в водонерастворимые
тончайшие пленки, которыми обволакиваются и склеиваются
как мелкие, так и крупные частицы глины и грунта. Поскольку
эти тончайшие пленки битума уже водонерастворимы, материал
из глины и грунта^ становится водоустойчивым. Битумные плен-
ки, склеивая частицы грунта, предохраняют его от осыпания.
Таким образом, строительные массы из грунта не только быстро
затвердевают, но и характеризуются большим сцеплением
частиц.
Наши опыты с рядовой кирпичной глиной и смесями глины и
песка, при добавках к ним одной извести-кипелки и извести-
кипелки совместно с битумной эмульсией, подтвердили пра-
вильность изложенных выше положений.
Для исследования брали глииу с кирпичного завода, содер-
жащую 44% глинистых частиц (по Сабанину), которая разме-
шивалась в воде до получения глиняного теста с объемным ве-
сом 1730 кг!м? и содержанием 39,6% воды; песок брали реч-
ной, мелкий, негашеную молотую известь—с активностью 90.68%.
Битумную эмульсию готовили по описанному ниже способу из
битума третьей марки и той же негашеной молотой извести, ко-
торая вводилась в глину. Была принята весовая дозировка ком-
понентов. Глину сначала тщательно перемешивали с эмуль-
сией, затем вводили в глину известь-кипелку и повторяли пере-
мешивание. Если образцы готовили с добавкой песка, то из-
весть сначала перемешивали с песком и потом известкозо-пес-
чаную сухую смесь вводили в глиняное тесто, содержащее
эмульсию.
Полученную массу укладывали в чугунную форму и подвер-
гали легкому трамбованию (три удара свободного падения
12 кг груза с высоты 40 см). Готовые образцы вынимались из
форм и хранились на лабораторных стеллажах. Образцы под-
вергались после 14-суточного вызревания на воздухе вздному
хранению. После этого они испытывались в насыщенном водой
состоянии.
Результаты опытов приведены в табл. 131.
Из приведенных в таблице данных можно сделать следую-
щие выводы:
1) прочность образцов воздушного твердения увеличивает-
ся во времени;
2) добавка негашеной молотой извести придает глине водо-
стойкость в условиях длительного пребывания в воде;
3) введение битумной эмульсии за счет части извести-кипел-
ки увеличивает прочность образцов, длительно хранящихся в
воде, в 1,5 — 2 раза.
Таким образом, новый способ приготовления безобжиговых
материалов из глин позволяет . получить более качественную
342
Таблица 131
Влияние добавок извести-кипелки и битумной эмульсии на прочность
и водостойкость глиняных и Глино-песчаных образцов
Состав в весовых частях Предел прочности при сжатии в кГ/см*
глина ! II <’С() К известь- кипелка битумная эмульсия при воздушном хранении через при водном хра- нении через
7 суток 14 суток 28 суток 7 суток 14 суток 28 суток
15 85 — 4.1 9,1 8,6 0,0 0,0 0,0
15 85 10 — 9,6 14.1 19,4 4,5 4.8 4,3
15 85 6 2 12,3 10.8 13,4 8,0 7,0 6,8
15 85 6 6 12,5 14,1 17,1 9,3 8.6 9,8
30 70 — 4,1 9.1 8.6 0,0 0,0 0.0
30 70 10 — 11.1 14.9 15.7 5,1 6.4 4.9
30 70 6 2 11.3 13.9 17,0 5,7 7,3 6,5
30 70 6 6 11.7 15.8 17,7 8,2 8,4 9,3
50 50 — 10,9 12,9 16,0 0.0 0,0 0,0
50 50 10 — 13.0 17,4 19,2 4,6 5,8 5,1
50 50 6 2 7.5 12,0 13,0 7,1 6,9 7,6
50 50 6 6 9.9 15,2 19,0 7.3 6.8 6.5
100 . 6,2 18,9 17,0 0,0 0,0 0.0
100 — 10 — 7,1 — 17,9 3,5 3,6 4,6
100 — 6 2 5,6 11,5 13,1 4.8 4,5 4,1
100 — 6 6 8.0 Н.1 12,7 5,1 4,9 4,6
продукцию. Характерно, что прочность на сжатие образцов гли-
ны с добавкой молотой извести-кипелки и битумной эмульсии
на следующий же день после прессования составляла 40—
45 кГ/см-. причем они не размокали.
При изготовлении безобжиговых глиняных материалов по
новому способу ускоряется вызревание и сушка изделий, расши-
ряется ассортимент битумосмоляных веществ, удается получить
прессованные или вибропрессованные высокопрочные материа-
лы, годные к применению вскоре после изготовления.
§ 3 НЕГАШЕНАЯ ИЗВЕСТЬ В ПРОИЗВОДСТВЕ БИТУМНЫХ
ЭМУЛЬСИЙ И ПОРОШКОВ
И. В. Смирновым разработан простс I способ превращения
водоиерастворимых битумов и смол в высокодисперсную пасту-,
которая разводится в воде в виде эмульсии любых концентра-
ций [20Г. Этот способ основан на введении в разогретый с во-
дой битум негашеной молотой извести вместе с жидким стек-
лом Эти вещества расщепляют и эмульгируют битум, превра-
щая его в пасту-эмульсию или в порошок, в зависимости от ко-
личества добавленной извести. Им же разработан способ обла-
гораживания кислого гудрона (отход нефтеперерабатывающей
промышленности). Этот способ основан на введении в гудрон
негашеной молотой извести; процесс нейтрализации кислоты из-
вестью и гидратации последней сопровождается саморазсгре-
вом массы до 200—250° и удалением из нее примесей.
При этом были получены три продукта: 1) водонераствори-
мый гудрон; 2) гудрон-известковая паста, растворяющаяся в
воде до состояния эмульсии любой концентрации; 3) известко-
во-гудронный порошок, не смачиваемый водой. Различие в свой-
ствах этих продуктов определяется разным количеством добав-
ленной извести-кипелки.
Для приготовления эмульсии применяются следующие мате-
риалы: 1) нефтебитум стандартный, в основном III марки без
посторонних примесей; 2) известь-кипелка, свежеобожженная,
стандартной тонкости помола, высокоактивная. Хранят ее в
бочках, ящиках и бункерах, изолированных толем, имеющих
покрытие; в мешках она может находиться не более 10 дней.
Известь не свежеобожженную, погасившуюся от влажности воз-
духа, применять нельзя. Содержание в кипелке СаО -f- MgO
должно быть не менее 85%. Скорость гашения — не более
10 минут. Жидкое стекло получается в виде силикатных глыб
и разводится потом в теплой воде.
При изготовлении известково-битумной эмульсии-пасты тре-
буется бак для подогрева битума, бак для подогрева воды и
разведения в ней жидкого стекла, смеситель для приготовления
эмульсии-пасты и дозировочная посуда. Температура смеси во-
да — битум должна быть близка к 100°.
Дозировку составляющих должна указать лаборатория на
основе пробных замесов материалов, предназначенных для про-
изводства.
В наших опытах были приняты следующие весовые дозиров-
ки составляющих:
Подогретой Воды...................................] часть
Нефтяного битума Марьи III ..................... 1
Молотой негашеной извести......................0,45 части
Подогретой воды, добавляемой после расщепления
битума........................................0,55
Всего ............3 части
Процесс изготовления эмульсий сводится к следующему. Би-
тум нагревают до расплавления, но температура его не должна
быть выше 100'. Вода в баке доводится до кипения. После это-
ю отвешивают расчетное количество молотой негашеной изве-
сти и в смеситель вливают подогретую воду. Потом прибавляют
344
отвешенное количество расплавленного битума и приводят в
движение мешалку-смеситель. Затем в смеситель, не останавли-
вая мешалки, высыпают всю ранее отвешенную молотую из-
весть. Через некоторое время (от 30 сек. до 3 мин.) в зависи-
мости ст скорости гашения извести смесь с отдельными вклю-
чениями битума черного цвета начинает интенсивно поднимать-
ся, пениться, шипеть, принимая светлосерый цвет. Температура
смеси повышается, и происходит обильное выделение паров
воды и других летучих веществ. Перемешивание, высокая тем-
пература (100—120°), наличие активной извести, ее химическое
диспергирование — все это создает условия для наиболее легко-
го, полного и совершенного раздробления битума на отдельные
частицы и получения битумной эмульсии. При этом масса начи-
нает густеть. Из светлосерой она становится темносерой, почти
черной. Когда вся масса загустеет и обильное паровыделение
прекратится, в смеситель постепенно прибавляют дополнитель-
ную порцию горячей воды, не останавливая мешалки.
После того как консистенция массы в смесителе станет сме-
танообразной, а эмульсия приобретет темный цвет, паста счи-
тается готовой. Тогда смеситель останавливают и содержимое
его выливают в приготовленную тару, годную для перевозки
эмульсии-пасты к месту ее потребления. После этого в смеситель
снова загружают исходные материалы, и процесс повторяется.
Эмульсия может продолжительное время храниться в от-
крытых сосудах, если поверх ее имеется слой воды. Однако она
сс временем садится, уплотняется, образуя массу в виде пасты,
которую можно брать лопатой. Если в сгущенную эмульсию-
пасту добавить воду и перемешать, то она опять примет перво-
начальное сметанообразное состояние. В закрытых сосудах
эмульсия-паста не распадается.
Состав эмульсии следующий (в %,):
Воды............................................44,61
Битума, экстрагированного толуолом..............37,23
Сухого остатка..................................17,95
Потерь при прокаливании..........................4,03
Нерастворимых веществ............................0,36
RsO,..............................................0,09 '
СаО.............................................13,37
MgO..............................................0,09
Удельный вес эмульсии 1,09—1,10.
Эмульсия считается хорошей, если она имеет ровный серо-
черный цвет и смешивается с водой в любой пропорции. Каче-
ство ее считается удовлетворительным, если при размешивании
10 г изготовленной эмульсии в 1 л воды в мерном цилиндре ча-
стицы эмульсии равномерно распределяются по всему объему,
остаются во взвешенном состоянии и, постепенно осаждаясь на
дно, через 1—2 часа образуют хлопьевидный осадок в 50—
100 мм. Наличие хлопьевидного осадка свидетельствует о том,
345
что приготовленная эмульсия имеет требуемую степень диспер-
сности.
Превращение битумной эмульсии в водонерастворимыи
сплошной битум происходит при испарении воды или при прес-
совании. Важнейшим свойством битумо-известковой эмульсии яв-
ляется ее способность свертываться и переходить в водонераство-
римое состояние без высыхания и прессования при простом воз-
действии воды, подкисленной соляной кислотой.
Условия изготовления известково-битумного порошка из ки-
слого гудрона иные. Кислый гудрон является отходом нефтепе-
рерабатывающей промышленности. Температура его плавления
60—80°. Примерный состав следующий (в %):
Нефтяных органических веществ......................52,49
Серной кислоты .................................... 22,0
Механических примесей .............................. 6,84
Воды................................................14,16
Золы................................................ 4,51
Известь-кипелка должна быть свежеобожженной, тонкомоло-
той и высокоактивной, со скоростью гашения не более 10 ми-
нут. Известь, хотя бы частично погасившаяся от влаги воздуха,
значительно ухудшает свойства материала.
Для изготовления известково-битумного порошка так же, как
и для приготовления битумной эмульсии, требуются котел для
подогрева кислого гудрона, смеситель с механической мешалкой
и бак для подогрева воды.
Дозировка составляющих производится по весу. Устанавли-
вается она лабораторией на основе пробных замесов тех мате-
риалов, которые предназначены для производства. В наших
опытах для приготовления известково-битумного порошка из
отходов нефтеперегонного завода (г. Горький) брались следую-
щие дозировки материалов:
Кислого гудрона................................. 1 часть
Молотой негашеной извести.....................1,25 части
Воды, добавляемой после расщепления гудрона
для догашивания извести.......................0,75 части
Всего...........3 части
Если кислый гудрон вследствие долгого хранения превратил-
ся в твердую массу, которая не будет перемешиваться с изве-
стью в смесителе, то гудрон предварительно расплавляют. Пос-
ле этого помещают соответствующее количество кислого гудро-
на в смеситель и, добавив 10—lo’.j молотой негашеной извести,
включают мешалку.
По мере того, как развивается реакция нейтрализации из-
вестью серной кислоты, содержащейся в кислом гудроне, и гид-
ратация извести водой, заключенной в нем, температура смеси
начинает быстро подниматься, масса пенится, происходит обиль-
346
ное выделение паров воды и летучих масел. В этот момент до-
бавляют остальную порцию порошка' негашеной извести, не пре-
кращая перемешивания. Реакция нейтрализации и гидратации,
происходящая в смеси при непрерывном, равномерном переме-
шивании, позволяет поднять температуру смеси до 200—250°.
При указанной температуре летучие фракции масел удаляются,
смесь продувается бурно выделяющимися парами, и битум рас-
щепляется. Жидкий кислый гудрон, который имел сначала чер-
ный цвет, в результате описанных операций превращается в
тонкий посошок табачного цвета. Для полного гашения извес-
ти, заключенной в этом порошке, в него добавляют, не останав-
ливая мешалки, положенное количество воды. Прекращение па-
ровыделения будет свидетельствовать о превращении кислого
гудрона в известково-битумный порошок.
Битумный порошок можно сохранять весьма продолжительное
время совершенно открытым, не предпринимая никаких мер пред-
осторожности. В воде он не тонет, воду не впитывает: она с него
стекает или остается на его поверхности, длительное время не про-
никая внутрь массы порошка. Битумный порошок не горит.
Транспортировать его можно в любой таре или даже насыпью.
Объемный вес насыпанного битумного порошка 0,368 и в
уплотненном виде 0,505.
Состав битумного порошка по анализу (в %):
Битум (экстрагируемый толуолом)..........23,06
Сухой остаток............................77,24
Потери при пропаривании..................17,54
Нерастворимые вещества....................2.13
RiO3......................................0,44
СаО......................................40,53
SO3.......................................7,58
Битумный порошок считается хорошо приготовленным, если
он ровный по цвету и характеризуется одинаковой дисперсно-
стью, не содержит заметных на глаз включений нерасщепленного
черного кислого гудрона и белого порошка негашеной молотой
извести.
Битумно-известковая эмульсия может стать водонераствори-
мой п водонепроницаемой не только за счет испарения из нее
воды, но даже и под водой. Для этого ее надо обработать под-
кисленной соляной кислотой. Это свойство эмульсии могло бы
дать возможность применять ее при холодной битумизации грун-
тов и песчаных оснований под гидротехнические сооружения—
при создании битуминизированных водонепроницаемых огражде-
ний в песках при строительстве каналов, систем орошения и т. д.
Битумную эмульсию можно было бы использовать и для изго-
товления водонепроницаемых бетонов и растворов. На получен-
ной битумной эмульсии в холодном состоянии можно затворять
обычные бетоны и растворы, поры которых после затвердевания
347
закупориваются высокодисперсным битумом. Таким путем пре-
кращается фильтрация воды сквозь тело бетонов и растворов.
В эмульгированных материалах объединяются свойства це-
ментного и асфальтового бетона. Известно, что асфальтобетоны и
асфальторастворы на базе естественных или искусственных би-
тумов, обладая водонепроницаемостью, лишены однако самого
важного строительного свойства—достаточной прочности при пе-
ременных температурах. С другой стороны, обыкновенные бетоны
и растворы на основе цементов характеризуются высокой проч-
ностью, но вместе с тем водопроницаемы и разрушаются от аг-
рессивных воздействий.
В настоящее время делаются попытки создания подобного
материала, в котором объединялись бы положительные свойства
асфальтобетонов и асфальторастворов на базе битумов и обык-
новенных бетонов и растворов на базе цементов. Однако способы
их изготовления настолько громоздки, что не могут получить
широкого практического применения. Они сводятся к пропитке
бетонов или растворов битумами. В этих условиях можно про-
питывать битумом лишь поверхности деталей, а не массивы не-
посредственно на* стройке.
Новый строительный материал мог бы найти применение при
строительстве фундаментов, в гидротехнических сооружениях
(плотины, каналы, шлюзы, морские сооружения), в подземных
сооружениях (туннели, резервуары, водопроводы и т. д.).
Глава шестая
ВОПРОСЫ ПРОИЗВОДСТВА НЕГАШЕНОЙ
МОЛОТОЙ ИЗВЕСТИ В ЧИСТОМ ВИДЕ
И С ДОБАВКАМИ
§ 1. ПРОИЗВОДСТВО НЕГАШЕНОЙ МОЛОТОЙ ИЗВЕСТИ
В ЧИСТОМ ВИДЕ
Для того, чтобы обеспечить известью строительство, метал-
лургию, многочисленные отрасли химической промышленности»
сельское хозяйство и т. д., необходима организация мощных из-
вестковых заводов. Такие заводы должны изготовлять различные
виды продукции из известняка и извести. Они должны разме-
щаться преимущественно у карьеров сырья и оснащаться мощ-
ным высокопроизводительным оборудованием. При этом отходы
одного производства могут быть использованы в качестве сырья
другим производством. Тем самым будет достигнута высокая
экономическая эффективность работы карьера и завода [137].
Ясно, что на таких заводах известь-кипелка в тонкомолотом
виде будет лишь одним из видов выпускаемой продукции.
Сырьевой базой таких мощных известковых заводов могут
служить более или менее чистые известняки и чистые доломиты,
поскольку многие отрасли народного • хозяйства (химическая
промышленность, металлургия и др.) нуждаются в чистой высо-
кокальциевой и высокомагниевой извести. В том случае, когда
сырьем являются доломиты, экономически особенно выгодна
организация комплексного производства извести и огнеупора,
ибо в этом случае все мелкие фракции сырья, являющиеся отхо-
дами при обжиге крупного камня на известь в шахтных печах,
используются в качестве основного сырья при производстве гра-
нулированного огнеупора из доломита во вращающихся печах
438].
Крупными потребителями негашеной молотой извести являют-
ся силикатные заводы. Они. как правило, и производят ее помол.
Значительная часть мельниц, предназначенная для выпуска то-
варной молотой извести-кипелки для строительных целей, смон-
тирована на силикатных заводах и используется для нужд
силикатного производства.
При реконструкции старых и проектировании новых силикат-
ных заводов следует предусматривать повышенные мощности
оборудования для обжига извести и ее помола, чтобы об^спечи-
349
вать тонкомолотой известью-кипелкой не только силикатное
производство, но и стройки, а также заводы, выпускающие из-
делия с применением негашеной .молотой извести. За счет укруп-
нения силикатного производства стоимость извести была бы зна-
чительно снижена.
Такое решение вопроса не может быть, конечно, общим, ибо
в ряде случаев силикатные заводы получают известняк издалека
и не могут выпускать дешевую известь-кипелку.
Наряду с этим определенное значение приобретают заводы и
помольные установки, производящие негашеную молотую известь
только для строительных целей. В этих случаях рентабельность
заводов молотой извести можно значительно повысить за счет
расширения сырьевой базы известковой промышленности, широ-
ко используя не только более или менее чистые известняки, но
также и мергелистые известняки и доломиты.
Для производства гашеной извести требуются чистые высо-
кокальциевые известняки, что ограничивает сырьевую базу из-
вестковой промышленности. Например, ряд областей страны
пользуется для производства извести дорогим чистым известня-
ком, привозимым из других областей Союза, при наличии мест-
ных дешевых доломитов или мергелистых известняков. С перехо-
дом на выпуск и применение негашеной молотой извести и доло-
мит и мергелистый известняк уже не дают массовых отходов при
гашении. Поэтому они с успехом могут заменить привозной до-
рогой высококальциевый известняк.
При размещении предприятий, изготовляющих молотую из-
весть, важно учитывать не только цены на известь, но и на
смежные родственные вяжущие вещества, которые могут быть
заменены известью. В каждом отдельном случае важно сопостав-
лять цены па известь и гипс, поскольку при применении извести
в негашеном виде представляется возможность коренной эконо-
мии, а в ряде случаев и полной замены ею гипса. Примерно в
половине областей и республик страны гипс значительно дороже
извести. Только один трест «Магнитострой», применив за после-
военную пятилетку около 20 тыс. т извести-кипелки, в основ-
ном взамен очень дорогого для Челябинской области гипса, по-
лучил свыше 3 млн. рублей экономии.
1. Помол извести
При производстве молотой негашеной извести для строитель-
ных целей необходимо обеспечить надлежащую тонкость помо-
ла. По новому стандарту требования к тонкости помола чзгаше-
поп извести значительно повышены. Известь должна иметь та-
кую же тонкость помола, как и клинкерные цементы. Помол из-
вести имеет решающее значение для успеха ее применения в не-
гашеном виде. Поэтому очень важен выбор соответствующих по-
мольных агрегатов.
3=о
Первые попытки организации помола извести кустарным ме-
тодом с помощью жерновов, приспособленных для этой цели
бетономешалок, гравиемок и т. д. не дали положительных ре-
зультатов, поскольку на них не удавалось достичь надлежащей
тонкости помола.
Хорошие результаты были достигнуты на установках индуст-
риального типа. Опишем ряд таких установок.
а) Установка по помолу извести треста
«М а г н и т о с т р о й»
Специальная помольная установка расположена вблизи из-
вестково-обжигательных печей.
Схема производства извести следующая (рис. 40):
Комовая известь-кипелка проходит предварительное дробле-
ние до кусков крупностью 30 мм на щековой дробилке. Дробле-
ная известь и гранулированный шлак посредством элеватора по
течкам загружаются раздельно в два бункера, расположенные
над шаровой мельницей. Мельница приводится в движение элек-
тродвигателем мощностью 100 кет. Питание мельницы и дози-
ровка компонентов осуществляются с помощью тарельчатых
питателей, с которых известь и шлак поступают по течкам в
шнек, подающий их в мельницу.
Готовая продукция—молотая негашеная известь посредством
элеватора по течке загружается в закрытый бункер емкостью
120 м3. Из бункера готовая продукция по течке подается в кры-
тые железнодорожные вагоны, в которых навалом развозится к
месту использования. Предусмотрена также возможность по-
грузки извести на грузовые автомашины.
Вентилирование внутреннего пространства мельницы осу-
ществтяется эксгаустером с циклоном, помольную установку
обслуживают 6 рабочих: мельник, слесарь, моторист и 3 рабочих.
Последние заняты погрузкой комовой извести от обжигательных
печей в вагонетки, подвозкой ее к помольной установке и за-
грузкой в щековую дробилку. Рабочие снабжены рукавицами,
очками и респираторами.
При помоле в шихту обязательно вводится 5—10% гранули-
рованного шлака с целью интенсификации процесса размола и
во избежание обрастания и «заклеивания» мельницы и мелю-
щих тел (шаров и цильпебса) размалываемым материалом.
Влажность шлака так же, как и при помоле известково-шлако-
вого цемента, не должна превышать 1%.
Для облегчения помола негашеной извести берется гранули-
рованный шлак, просушенный в сушильном барабане с завода
известково-шлакового цемента, расположенного рядом.
По действующим в тресте «Магнитострой» техническим усло-
вия': требуется, чтобы негашеная молотая известь содержала1
СаО — MgO не менее 70%, скорость ее гашения составляла бы
соаг —--------OSShl ------2 3 зак. 681
Рис 10 Схема установки для помола негашеной извести (Магнитострой) План и разрезы: /—дробилка, 2—элеватор,
/ выпуски к известковому и шлаковому бункерам; .5—тарельчатые питатели; 6— выпуски от питателей- 7—шаровая
трубомслышца; Я-шкив; 9—электромотор, 10— шнек подачи в мельницу; //—зксгаустер с циклоном; 12—элеватор для
MO'ioiou н.веши, М-выпуск готовой продукции в бункер емкостью 120 w>; /-/—выпуск из бункера в крытый вагон;
/ >—ограждение
не более 30 минут, тонкость помола характеризовалась остат-
ком на сите № 021 не более 3% и остатком на сите №0085 не
более 15%, максимальная температура при схватывании и твер-
дении извести для работ, производимых летом, должна достигать
не менее 50° и для работ в зимних условиях не менее 80°.
При помоле комовой извести-кипелки, используемой в летних
условиях, в нее добавляют больше шлака и сырого гипса, чем в
зимний период.
Характерным для производства негашеной молотой извести
в условиях треста «Магнитострой» является компактность уста-
новки и применение достаточно длинной трубной двухкамерной
мельницы (длиной 6 м и диаметром в 1,8 м). В этой мельнице
удается получить тонкость помола, значительно превосходящую
требуемую стандартом (прохождение через сито № 0085 в пре-
делах 85—92%). Введение при помоле извести шлака, значи-
тельно облегчает условия помола и повышает производитель-
ность мельницы.
При тонком помоле извести производительность помольной
установки составляет около 4 г в час.
б) Помольная установка мощностью 5000 т в г о д
Схема такой установки показана на рис. 41.
$ £
Рис 41. Схема помольной установки Строймехмонтажа мощностью
5000 т в год. /—ленточный транспортер; 2—щековая дробилка; 3—элева-
тор. 4—приемный бункер (для трех компонентов); 5—тарельчатый пита-
тель; 6—шаровая мельница; 7—сепаратор с замкнутым воздушным пото-
к°м: 8—шнек бункера готовой продукции; 9—бункер; 10—шнек упаковоч-
ной машины; //—упаковочная машина; 12—шнек для нетарированной
продукции; 13—коллектор; 14—фильтр; 15—вентилятор; 16—ворошитель:
17 трубопровод для отсоса пыли; 18—дозатор; 19—шнек, подающий
пыль
В отличие от технологической схемы, принятой в тресте
«Магнитострой», в этом случае помол извести осуществляется не
в длинной трубной двухкамерной мельнице, а в короткой ша-
ровой мельнице (с рабочей длиной барабана всего лишь в 1,5 м
и диаметром 1,5 м) с применением воздушной сепарации.
в) Помольная установка мощностью 10 000 г в
год.
Ниже приводится схема помола извести с применением двух-
камерной мельницы.
Схема помола извести с применением двухкамерной мельницы
Известеобжигательная печь
Y
Склад комовой негашеной извести
Железнодорожный или
автомобильный транспорт
Y
Склад интенсификаторов помола
▼ Y
Транспортер
I
Y
Дробилка щековая
।
Y
Элеватор
Бункеры для дробленой негашеной извести и интенсификатора помола
I
Y
Тарельчатые питатели
I
Y
Шаровая мельница *
Элеватор
Шнек
► Шнек
Шнек
Завод растворов
Y
Упаковочная машина
Склад мешков готовой продукции
Вилочный погрузчик
Автомашина
Специальная тара
нт автомашине
Технологический процесс производства помола извести по
этой схеме в основном такой же, как и выше. Комовая
известь со склада известеобжигательного завода подается тран-
спортером в дробилку, а затем через элеватор и течки в бунке-
23* 355
ры, расположенные над шаровой мельницей. Отсюда она направ-
ляется через закрытые кожухами тарельчатые питатели в мель-
ницу на помол, продукт помола элеватором и шнеком подается
в силосы для хранения. Из силосов готовая продукция при по-
мощи шнеков поступает в упаковочную машину или же в же-
лезнодорожные вагоны.
Вместо однокамерной мельницы с воздушным сепаратором
здесь установлена двухкамерная мельница СМ-14 производи-
тельностью 3,5 т/час.
Применение двухкамерной мельницы при наличии цильпебса
в последней камере обеспечивает надлежащую тонкость помола
извести.
г) Установка по помолу извести треста
«Уралэнергомонта ж».
Эта небольшая установка, производительностью 2 т[час, пред-
назначена для снабжения молотой известью одной или ряда
смежных строек [45]. Схема установки показана на рис. 42 и 43.
Еуниер шлака или песка
9
— Пыле-углепроводы
- ~ Обессиленный воздух
Циклон
11750
'Комовая
известь
I j? I
X >
> I
Цикла}.
0500 ]
\y250
f t—'
. 2 Бункер зато- । 5 ( I
s О' ваи извести ни • -Q©•700
пелки g ri;
300*200 13,
W
Холодный воздух
Рис 42 Схема помсмьной установки Уралэнергомонтажа: 1—шаровая
мельница СМ-15 с редуктором; 2—электромотор для мель-
ницы. 3—щековая камнедробилка; 4 — электромотор для дробилки;
5—центробежный вентилятор системы Косточкина № 5; 6—электро-
мотор к вентилятору; 7—транспортер звеньевой ленточный с электро-
двигателем; 8—скиповый подъемник с ручной лебедкой; 9—лопастной
«атвор ЛЗ-350 для дозировки шлака и песка; 10—огневоздушный глад-
котрубный калорифер, 11—мигалка, 12—клапан; 13—воздухопровод
горячего воздуха; 14—затвор бункера.
Д-Д снс/сод
Комовая известь и добавки доставляются автотранспортом на
склад, откуда транспортером (при ручной его загрузке), подают-
ся к щековой дробилке типа КС-1,5 МЖГС, затем из нее спуска-
ются по течке в шаровую мельницу СМ-15, где и размалывают-
ся. Полученный порошок отбирается из мельницы потоком подо-
гретого до 50 — 60е воздуха, транспортируется по трубопроводу
диаметром 250 мм в циклон-огделитель, где оседает и спускается
в бункер готовой продукции. Затем воздух пропускается во вто-
рой циклон. Здесь отделяется наиболее тонкая фракция порошка*
извести, сохранившаяся в потоке воздуха, идущего нз первого
циклона, затем она спускается в бункер готовой продукции.
Из второго циклона-отделителя воздух с помощью вентиля-
тора Косточкина № 5 направляется вновь в шаровую мельницу.
Благодаря циркуляции воздуха известковая пыль не выносится
наружу, и ею не загрязняется территория.
Циркулирующий воздух нагревается до 50—60° в огневом
калорифере трубчатого типа с поверхностью нагрева 5 м2, рас-
считанном на подогрев 2100—2200 м3 воздуха в час. При рецир-
куляции из системы восполняется часть воздуха, удаляемая за
счет воздуха, поступающего через калорифер.
Затраты на сооружение такой установки невелики. Занимает
она два помещения: холодный деревянный склад материалов
размером 4,8X14X5 м, где размещены закрома на 20 т извести,
ленточный транспортер и скиповый подъемник; мельничное от-
деление со стенами из шлакобетонных камней размером в плане
7,6X4,8 м и высотой в месте установки дробилки 5,8 м, а в
остальной, части—4,2 м. Мельница, вентилятор и калорифер
размещены на уровне пола. Бункер готовой продукции вместе с
установленным над ним циклоном-отделителем грубой и тонкой
фракций материала вынесены из здания мельничного отделения.
Продукция подается из бункера в автомашины самотеком. Ниже
приведена характеристика основного оборудования установки.
Наименование Краткая характеристика
Шаровая однокамерная мельница СМ-15 с ре- । дх к гором Электромотор для мельницы Камнедробилка шнековая с загрузочным отвер- стием 250X175 льч Тип КС-1,5 МЖГС Электромотор для дробилки Центробежный вентилятор системы Косточки- на № 5 Электромотор к вентилятору 1 Q=0,5—2 т!час \ = 19,7 кет 1,0—2,95 т/час V=5,2 кет Q=2400 м3/час Д'=10,3 кет
Продолжение
Наименование
Краткая
характеристика
Транспортер звеньевой ленточный со встречным
натяжным устройством
Электромотор к транспортеру
Скиповый подъемник с ручной лебедкой для пе-
регрузки шлака и песка
Лопастной затвор ЛЗ-350 для дозировки шлака
и песка
Огневоздушный гладкотрубный калорифер
Изготовляется Средне-
Уральским механиче-
ским заводом
W=5,0 кет
Индивидуальная кон-
струкция
Изготовляется заводом
„Экономайзер*
Q=50000 ккал/час
д) Введение при помоле извести поверхностно-
активных добавок
Для облегчения и ускорения помола А. А. Воробьев [38}
предложил вводить в известь мылонафт (ГОСТ 3853—47) или
асидолмылонафт (ГОСТ 3854—47). Количество добавки колеб-
лется в пределах от 0,5—1,0% от веса извести. Эти добавки вы-
полняют роль адсорбционных понизителей твердости и прочно-
сти, облегчают помол и повышают производительность мельни-
цы. Когда негашеная известь взаимодействует с водой, эти же
добавки снова выполняют роль адсорбционных понизителей
твердости и прочности. В их присутствии облегчается химическое
диспергирование извести, процесс гашения ее идет более пол-
но, продукт гашения оказывается более высокодисперс-
ным. Благодаря этому увеличивается выход теста и повышается
его качество. Наконец, в процессе применения извести эти до-
бавки выполняют еще и роль сильных пластификаторов, обеспе-
чивают требуемую пластичность и удобообрабатываемость, осо-
бенно тощих растворов. Это приводит к коренной экономии из-
вести в штукатурных и кладочных растворах. Смысл этого ценно-
го предложения, к сожалению, затемнен названием «консервиро-
ванная» известь*.
е) Мокрый помол негашеной извести
Эффект гидратационного твердения извести-кипелки в основ-
ном обусловливается тонкостью ее помола. В связи с этим осо-
бое значение приобретает вопрос об организации мокрого помо-
ла негашеной извести, при котором достигается максимальная
тонкость частиц.
Идея мокрого помола извести-кипелки на первый взгляд ка-
жется совершенно нереальной по той простой причине, что нега-
шеная известь, подвергнутая помолу в водной среде, просто по-
гасится, так что после мокрого помола неизбежно, казалось бы,
1 Природа действия мылонафта в растворах выяснена в последних рабо-
тах проф. Н. А. Попова и канд. техн, наук М. И. Хигеровича.
должна получиться гидратная известь в виде обычного извест-
кового теста.
Однако, как это было установлено работами Г. И. Логгинова,
проведенными в Институте физической химии Академии Наук
СССР, а также опытами К- С. Зацепина в НИИСтройнефти, мок-
рый помол извести-кипелки может и не сопровождаться ее га-
шением, если вводить в известь добавки, замедляющие процесс
гидратации. Причем благодаря высокой степени измельчения в
процессе мокрого помола гидратационное твердение материала
извести-кипелки протекает еще более эффективно, что и обуслов-
ливает достижение еще более высоких прочностей материала по
сравнению с известью-кипелкой сухого помола.
Применение мокрого помола извести-кипелки на заводах
строительных изделий улучшает санитарно-гигиенические усло-
вия работы, так как при таком помоле не образуется известковая
пыль.
2. Требования ГОСТ на негашеную известь и условия ее
хранения
Требования к негашеной молотой извести регламентируются
ГОСТ 5803—51. По стандарту известью строительной молотой
негашеной называется вяжущее вещество, полученное в резуль-
тате тонкого измельчения негашеной комовой извести, удовлет-
воряющей требованиям ГОСТ 1174—51 «Известь строительная
воздушная», или негашеной комовой извести, получаемой обжи-
гом глинистых известняков с содержанием глины от 8 до 20%'.
Тонкость помола этой извести должна характеризоваться прохо-
ждением сквозь сито № 0085 не менее 85% от веса пробы, под-
вергаемой просеиванию. Остаток же должен проходить через
сито с № 021 полностью. Для улучшения качества негашеной
молотой извести и облегчения помола в комовую известь при
помоле можно вводить различные добавки (гипс, подсушенные
шлаки и т. п.). В зависимости от прочности известь подразде-
ляется на четыре марки: «4», «10», «25» и «50». Это соответст-
вует пределу прочности при сжатии в кГ см2 кубов из пластич-
ного раствора состава 1:3 (по весу) с нормальным песком, ис-
пытанных через 28 суток со дня их изготовления. Определение
предела прочности образцов при сжатии производят по ГОСТ
310—41. Воду для изготовления растворной смеси берут в коли-
честве, соответствующем нормальной густоте известкового теста.
Нормальную густоту известкового теста (смесь извести с водой
без примеси песка), характеризуемую количеством воды в про-
центах от веса негашеной извести, определяют путем затворения
нескольких проб известкового теста при различных водоизвестко-
вых отношениях. Дтя этого в фарфоровую чашку вливают зара-
нее отмеренное количество воды с температурой 2+5° и отве-
шивают 100 а извести, которую насыпают в чашку. Известь и
воду перемешивают металлической ложкой до приобретения из-
360
вестковым тестом достаточной вязкости. После этого тесто на-
кладывают на стекло в виде двух лепешек диаметром 7—8 см и
толщиной посредине около 1 см. Через сутки после изготовле-
ния их осматривают. Нормальная густота известкового теста
достигается при том минимальном количестве воды, при кото-
ром лепешки после гашения в них извести в течение суток не
дают трещин. Это указывает на то, что при заданном количестве
воды обеспечивается равномерность изменения объема в процес-
се схватывания гасящейся извести. Для получения раствора в
чашку с водой насыпают 600 г испытуемой извести и 1800 а
нормального песка, затем все это перемешивают металлической
ложкой до тех пор, пока подвижность раствора не будет соот-
ветствовать ГОСТ 310—41. После этого раствор укладывают в
фермы в два слоя. Высота каждого слоя до уплотнения — около
4 см. Уплотняют смесь шпателем. Через 15—20 мин. после уклад-
ки избыток растворенной смеси снимают ножом и поверх-
ность образца заглаживают вровень с краями формы. Через 24Hz
+ 2 часа после изготовления образцы извлекают из форм. Если
известь предназначена для растворов и бетонов, твердеющих на
воздухе, образцы хранят в воздушно-сухих условиях. Если сна
предназначена для растворов и бетонов, твердеющих во влаж-
ной среде, образцы хранят в течение 7 суток во влажном воз-
духе и в течение 21 суток в воде.
Негашеную молотую известь отгружают в контейнерах, в бу-
мажных битуминизированных мешках, в автомобилях навалом или.
в любой иной таре по согласованию с потребителем, если голь
ко при этом известь удается предохранить от влаги или от за-
грязнения посторонними примесями. При транспортировании и
хранении, погрузке и выгрузке известь нужно предохранят» от
увлажнения и загрязнения посторонними примесями. Известь-
кипелку желательно использовать в свежеобожженном виде. По-
скольку это не всегда возможно, то большое значение имеет
вопрос о сроках хранения негашеной молотой извести. Известно,
что она жадно впитывает в себя влагу воздуха (гидратируется),
а потом со временем и углекислоту (карбонизируется), теряя
вяжущие свойства. Сроки хранения зависят прежде всего от того,
в каких условиях хранится известь (в металлических контейне
рах, битуминизированных мешках или на открытом воздухе).
Т. Я. Померанцева '159] исследовала процесс гидратации и
карбонизации извести во времени. Для этого она насыпала не-
гашеную молотую известь в два одинаковых деревянных ящика
высотой 60 см, длиной и шириной 50 см, промазанных с внеш-
ней и внутренней стороны битумом и оклеенных толстой бума-
гой. Пробы извести на анализ отбирались через металлические
трубки диаметром 5 см и длиной 20 см. вставленные в отверстия,
специально высверленные в боковых стенках ящика на высоте
10, 30 и 50 см от дна и закрытые резиновыми пробками. При
перевозке ящиков на автомашине с завода (расстояние 5 км}
известь в них уплотнялась. Исходная негашеная молотая известь
имела сумму активных CaO+MgO—82,75%', количество гидра-
тированной извести было равно 5.64 % и количество недожога или
карбоната 7,85%. Изменения химического состава извести-кипел-
ки после 5 месяцев хранения на открытом воздухе характеризо-
вались показателями табл. 132.
Таблица 132
Влияние 5-месячного срока хранения негашеной молотой извести на
изменение ее свойств
Данные анализа Известь, хранившаяся в сарае Известь, хранившаяся в лаборатории
верхний слой на глуби- не 10 см на глуби- не 30 см па глуби- не 50 см верхний слой на глуби- не 10 см на глуби- не 30 см на глуби- не 50 см
Потер» пр» прокали- вании в о/о . - . . 23,60 7,71 6,98 6,98 24,16 7,60 7,05 6,95
Сумма активных СаО-|- 4-MgO в о/о ... 64,64 80,30 82,50 82,65 67,57 80,06 8,71 82,65 82,00
Карбонизация в о/о . 17,87 8,88 7,99 7,90 16,51 8,00 7,87
Гидратация в о'о . . 56,20 5,50 5,80 5,35 61,60 5,69 5,82 5,02'
Из таблицы видно, что длительное хранение негашеной моло-
той извести в открытых ящиках в уплотненном слое приводит
к гашению извести вследствие доступа воздуха на глубину не
свыше 10 см. Верхний слой гашеной извести-пушонки защищает
от гашения основную массу. Негашеная молотая известь под сло-
ем пушонки можег храниться, не теряя активности, в течение не-
обходимых строителям сроков. Для этого нужно хорошо про-
мазывать битумом стены и пол склада.
§ 2. ПРОИЗВОДСТВО НЕГАШЕНОЙ МОЛОТОЙ ИЗВЕСТИ
С МИКРОНАПОЛНИТЕЛЯМИ
В последние годы начинает создаваться новая отрасль про-
изводства местных вяжущих на основе негашеной извести и ми-
кронаполнителей. Эти вяжущие также получаются за счет тон-
кого помола.
Ниже кратко описывается технология производства этих вя-
жущих с применением различных микронаполнителей.
1. Местное вяжущее из молотой извести-кипелки и боя сили-
катного кирпича. Производство этого вяжущего было начато в
1948 г. трестом «Южтяжстрои». Внедрению его в производство
предшествовали опытные исследования, проведенные по пред-
ложению инж. О. Я. Лернера и инж. Е. Н. Хворостянской '54].
Метод работы заключался в помоле боя силикатного кирпича
с комовой известью-кипелкой и изучении свойств смеси.
Опыты показали, что уже в свежем бое силикатного кпрпи-
362
ча содержится до 5,8% активной окиси кальция, не успевшей про-
реагировать с кремнеземом песка в период запарки кирпича.
Следовательно, бой силикатного кирпича не является вполне
инертной добавкой, хотя активность его в чистом виде все же
весьма низка, из-за чего его нельзя использовать в качестве
самостоятельного вяжущего материала. Помолом боя силикатно-
го кирпича совместно с негашеной известью можно получить
вяжущее, вполне пригодное для использования в штукатурных
растворах с маркой 4—8. Соотношение негашеной извести к
бою силикатного кирпича в смеси зависит от содержания
CaO-j-MgO в самой извести и соотношения извести к молотому
кирпичу в смеси (табл. 133).
Тонкость помола вяжущего должна соответствовать остатку на
сите № 021 до 2% и на сите № 0085 до 15% просеиваемой про-
бы.
Таблица 133
Изменение состава известково-силикатной массы в зависимости
от активности извести
Содержание активных CaO+MfjO в вяжущем в % 35-40 Известь с содержанием (CaO4-MgO) в %
41—50 51—60 61—70 71—80 более 80
известь бой кирпича известь бой кирпича известь бой . кирпича известь бой кирпича известь бой кирпича известь бой кирпича
15—20 35 65 30 70 25 75 20 80 18 82 15 82
21—30 55 45 50 50 45 55 35 65 28 72 25 75
31—40 85 15 75 25 65 35 30 50 1 45 55 40 60
Местное вяжущее применяется для штукатурных растворов,
а также взамен извести при производстве силикатного кирпича.
Составы штукатурных и кладочных растворов зависят от со-
держания в вяжущем активных СаО и -MgO. При содержании
их в вяжущем в пределах от 15 до 20% соотношение вяжущего
к песку принимается равным 1:1, при содержании активных
СаО—MgO от 21 до 30% это соотношение равно 1:2 и при
содержании активных компонентов свыше 30% это соотношение
равно 1 : 3.
Схема производства местного вяжущего на строительном
комбинате № 3 треста «Южтяжстрой» следующая. Свежеобож-
женная комовая известь подвозится автопогрузчиком от шахтных
печей силикатного завода к помольной установке, куда подается
вагонетками и бой силикатного кирпича. Соотношение между
кирпичом и известью устанавливается обычно таким образом,
чтобы содержание в вяжущем активной окиси кальция состав-
ляло 30%.
Для получения силикатного кирпича, удовлетворяющего тре-
«Сованиям стандарта, используют чистую и хорошо обожженную
известь, а «брак» подается на помол совместно с боем силикат-
ного кирпича в двухкамерную мельницу. Длина мельницы 5,5 м,
внутренний диаметр — 1,4 м. Молотый продукт подается с по-
мощью элеватора в три бункера. Из бункеров вяжущее поступа-
ет в железнодорожные вагоны или в грузовые автомашины с
помощью подвесного шнека.
2. Местное вяжущее из молотой извести-кипелки и глины
(глино-известь). По другому решил вопрос производства мест-
ного вяжущего Ленинградский завод сухих смесей. Стройки Ле-
нинграда работают почти исключительно на доломитизирзван-
ной извести. Недожог и пережог этой извести при обычном мок-
ром гашении дает отходы, достигающие 40—50%. Кроме того, те
крупные частички медленно гасящейся извести, которые попали
в тесто при недостаточной его выдержке, гасятся потом на по-
верхности штукатурки, образуя «дутики».
Для устранения потерь извести и повышения ее качества бы-
ло решено организовать механизированное заводское гашение
извести в пушонку и изготовлять на ее основе сухие смеси.
Такой завод был построен. Он состоял из двух основных це-
хов: дробильно-помольного и гасильного. Необходимость по-
стройки первого цеха диктовалась тем, что только при дроблении
и помоле извести, включающей недожог, пережог и различные
примеси, оказывалось возможным ее быстрое и эффективное га-
шение без отходов. Это и создало условия для перехода на про-
изводство извести-кипелки, исключающее необходимость в га-
сильном цехе.
Производство глино-извести на заводе было организовано в
соответствии с инструкцией ЦНИПСа, по которой рекомендова
лось добавлять на 1 часть негашеной молотой извести 1 часть
глины, предпочтительно в виде сухого порошка. Правда, приго-
товление глиняного порошка из обычных глин в большинстве
случаев осложняло дело из-за необходимости ее сушки, но эта
проблема в условиях Ленинграда получила своеобразное и про-
стое разрешение, так как здесь имеются камневидные кембрий-
ские глины. Следует отметить, чго эти глины поддаются дробле-
нию при влажности 10—13 Для их тонкого измельчения
требуется предварительная сушка. Подсушку глины было реше-
но осуществлять не в сушильном барабане с затратой топ шва, а
непосредственно в мельнице и затем в бункерах с помощью изве-
сти-кипелкп. Отсюда и возникла идея совместного помощ изве-
сти-кипелки с кембрийскими глинами [55]. При этом была при
нята следующая технология производства.
Комовая известь и комовая гтина в соотношении 1 : 1 по-
даются одновременно в челюстную камнедробилку. Из камне-
дробилки раздробленная в щебень (до величины частиц 35—
40 мм) смесь поступает с помощью транспортера в шарозчто
364
мельницу, снабженную ситами. Производительность мельницы
12—13 т в смену. Продукт помола через приемный бункер эле-
ватора и элеватор подается вверх и с помощью транспортера и
горизонтального распределительного шнека транспортируется в
девять раздаточных бункеров емкостью 200 т. Отсюда готовая
смесь грузится в автомашины.
Все механизмы, установленные на заводе—непрерывного дей-
ствия, все процессы механизированы. Наличие достаточного ко-
личества бункеров позволяет создавать недельный запас готовой
продукции.
Вся установка обслуживается шестью рабочими. Производи
тельность завода—10 000 т вяжущего в год. Глино-известь перево-
зится на стройки в автомашинах-самосвалах, плотно укрытых
сверху брезентом, и хранится в сухих помещениях.
Что же дал перевод завода с производства извести-пушонки
на производство известково-глиняных смесей на извести-кипел-
ке? Какие техно-экономические результаты при этом полхчены?
Прежде всего ненужным стал цех гашения извести. По дан-
ным инж. А. П. Донского [50, 51] с переходом на выпуск моло-
той кипелки выключаются из технологической линии помимо
котлов для гашения извести, шнеки, бункеры, элеваторы стои-
мостью порядка 40%' от стоимости всего оборудования завода.
Следует отметить, что гасильный цех расходовал до 40% всей
мощности, потребляемой заводом, и занимал около 40% площа-
ди производственного корпуса.
Благодаря введению глины в известь выпуск вяжущего был
увеличен в два раза. Так как глина является безобжиговым ма-
териалом, это привело к еще большем} повышению рентабель-
ности работы завода. Сухая присадка глины к извести дала
большой экономический эффект. Отпала необходимость в спе-
циальном сушильном хозяйстве, топливе и энергии для сушки
глины. Глина с влажностью 10—13% подсушивается за счет
поглощения из нее воды на частичное гашение извести, а также
за счет повышения температуры глиноизвестковой смеси. В бун-
кере глино-известь высыхает, дополнительно измельчается и ра-
зогревается до 50°. Охлаждается смесь в бункерах медленно,
так что вяжущее поступает на стройки с температурой 40—45°,
что особенно ценно в условиях зимних работ.
При затворении растворов на глино-извести водой гасится и
остальная масса извести-кипелки. Если учесть, что смесь глины
и негашеной извести берется в соотношении 1 : 1, а влажность
глины составляет 10—13%, в то время как на реакцию с чистой
известью нужно 32% воды, то не трхдто понять, что значитель-
ная часть извести-кипелки гасится при применении. Вот почему
нз глино-извести получаются теплые растворы, облегчающие ра-
боту зимой, осенью и весной.
Новое вяжхщее обладает рядом существенных преимуществ
перед раствором на извести-пушонке. Прочность растворов на
365
тлиио-извести в 1,5 раза выше прочности растворов на извести-
пушонке.
Растворы на извести-пушонке не удовлетворяют строителей
Ленинграда еще и потому, что применять их можно только в
том случае, если они будут жирными, т. е. содержать очень мно-
го вяжущего (1 : 1,75; 1:2). Это необходимо при механизиро-
ванных работах с применением растворонасосов, растворометов
и т. д. Но даже и при таких высокопластичных растворах в
шлангах образуются «пробки».
Высокие пластифицирующие свойства глино-извести позволи-
ли устранить эти недостатки: пескоемкость вяжущего увеличи-
лась, что привело к улучшению работы механизмов и к допол-
нительному уменьшению общего количества вяжущего в рас-
творах на 30—40%.
Растворы на извести-пушонке, как медленно-схватывающиеся
и малопрочные, требовали большой добавки полуводного гип-
са—дефицитного и дорогого в условиях Ленинграда материала.
Значительно более быстрое схватывание и затвердевание раство-
ров на глино-извести, происходящее в результате догашивания
извести уже в самом растворе, позволило сократить расход гип-
са. Растворы на глино-извести имеют состав 1 :3. В сложных
растворах на основе цемента глино-известь ‘заменяет обычную
известь.
Опыт работы Ленинградского завода сухих смесей может
быть с успехом использован в том случае, когда негашеную из-
весть применяют и с другими микронаполнителями: с известняка-
ми всех видов, включая и известняк-ракушечник, и с другими
горными породами. Характерно, что, например, на Урале
в качестве микронаполнителя используют песок и диоритовую
дресву. При совместном помоле мнкронаполнителя и извести-
кипелки получается вяжущее, которое с успехом применяется
для накрывочного слоя штукатурки. А'кикронаполнителями могут
служить и гидравлические добавки.. Однако при этом очень важ-
но уяснить различия в количественных соотношениях между гид-
равлическими добавками и негашеной известью при изготовле-
нии местных гидравлических цементов и местных воздушных
вяжущих. В зависимости от этого можно получать воздухостой-
кие либо не воздухостойкие вяжущие материалы.
При изготовлении воздухостойкого вяжущего количество гид-
равлической добавки, как мнкронаполнителя, не должно превы-
шать 50 %- от веса извести. В этом случае основное значение
имет т процессы твердения, характерные для воздухостойкого
воздушного вяжущего вещества.
а) Установка для производства местного вя-
жущего. На ряде заводов (Водосовский, Белгородский из-
вестковые заводы и др.) смонтирзваны установки по производ-
ству местных вяжущих производительностью 20 000 и 10 000 г
•356
в год. Первая установка принципиально не отличается от типо-
вых установок по производству известково-шлакового цемента
мощностью 10 000 т в год (изменено лишь число рабочих смен
в сутки). Она предназначена для изготовления как местных гид-
равлических вяжущих с преобладанием в их составе гидравли-
ческой добавки, так и местных воздушных вяжущих, в составе
которых больше извести, а гидравлическая добавка служит
микронаполнителем. Основной частью установки является труб-
ная двухкамерная мельница СМ-14 и сушильный барабан. Спи-
сок основного оборудования, установленного на ряде заводов, и
его краткая характеристика приведены в табл. 134.
Таблица 134
Оборудование помольных установок
Мощность 10000 m в год Мощность 5000 т в год
Наименование и тип с сушильным отделением без сушил ьн. отделения с сушильным отделением без сушил ьн. отделения
оборудования количество единиц расход энер гии в кет количество единиц | расход энер- гии в кет количество единиц расход энер- гии в кет количество единиц 1 расход эпер-| гии в кет
Щековая дробилка
С- 182; 250X400 . . .
Шаровые мельницы:
СМ-14; 1500 x 4700
СМ-15; 900x1800
Сепаратор ............
Сушильный барабан . .
Тарельчатые питатели
ПД-760; 991-25 . . .
Элеваторы 991-07 . . .
Шнеки.................
Ленточные транспортеры
991—24 ...............
Упаковочная машина
5/125 ................
Циклон................
Вентиляторы „Сирокко"
Магнитный сепаратор
СМ 63...............
Автопогрузчик С-04 . .
Вагонетка емкостью
0,75 м* ..............
Лопата-волокуша ....
Бункеры...............
1 20,5 1 1 20,5!
1 115.0 1 115,1
-— — — —
— —
1 8,0 — —
2 2.6 1 0,6,
3 6,2 2 3,4
3 11,8 3 11,8
5 15,6 1 4,0
1 7,0 1 7,0
1 — —— - —
2 8.5 — —
1 1,0 1 1,0
1 — 1 —
1 1
1 4,5 1 4.5
3 — 2
1 20,5 1 20,5
—
1 60,0 1 60,0
1 4,5 1 4,5
1 8,0 — —
2 2,6 1 0,6
3 6.2 2 3,4
3 6,2 3 6,2
4 11,6 1 4,0
1 7,0 1 7.0
— —— — —
2 8,5 — —
1 1,0 1 1,0
1 — 1 —
1 1 -
1 4,5 1 4.5
3 2 —
В последние годы проводятся исследования по помолу нега-
шеной извести не только в шаровых, но и в мельницах других
типов. Особый интерес представляют, например, дезинтеграторы
для измельчения извести, предложенные А. С. Шкляром [57],
367
а также машины «Пневмо-ЮЗ» конструкции Заячковского.
Благоприятные экономические перспективы имеет применение
вибромельниц для помола извести.
S 3. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С НЕГАШЕНОЙ
МОЛОТОЙ ИЗВЕСТЬЮ •
Известковая пыль и известковое тесто, попадая на влажную
кожу рук и тета, особенно на слизистые оболочки глаз, носа,
рта и дыхательных путей, оказывает на них раздражающее дей-
ствие. Кроме того, негашеная известь как комовая, так и моло-
тая при смачивании водой может разогреваться до температуры
кипения и вызывать ожоги. Поэтому при работе с известью не-
обходимо руководствоваться правилами техники безопасности.
При этом следует различать три операции:
1) приготовление молотой негашеной извести,
2) изготовление растворов и бетонов на основе негашеной из-
вести,
3) употребление полученных растворов.
Первая операция — помол извести-кипелки — подобна по-
молг негашеной извести на силикатных заводах. Поэтому все
мероприятия по технике безопасности, принятые в силикатной
промышленности, остаются в силе и при изготовлении негашеной
извести для нужд строительства. Необходимо принять все меры
к полной механизации и автоматизации процессов помола и к
полной изоляции рабочих от соприкосновения с известью. .Все
машины и оборудование должны быть снабжены устройствами,
устраняющими возможность проникновения известковой пыли в
рабочие помещения. Дробилку для первичного дробления комо-
вой извести следует оборудовать вытяжным зонтом; шаровую
мельницу, питатели, подъемно-транспортное и распределительное
оборудование, разгрузочные и дозирующие устройства необходи-
мо герметезировать и присоединить к вытяжной вентиляционной
системе с фильтрами для улавливания известковой пыли. Вытяж-
ная вентиляция должна работать в течение всего периода дроб-
ления и помола извести и полностью обеспечивать обеспылива-
ние воздуха рабочих помещений.
При хранении негашеная молотая известь должна быть изо-
лирована от влаги. Следует принимать меры против распыления
молотой негашеной извести при загрузке ее в хранилища, а так-
же при погрузке и разгрузке в контейнеры, бумажные мешки,
крытые автомашины, железнодорожные вагоны. Грузить моло-
тую негашеную известь можно только в крытые и исправные же-
лезнодорожные вагоны. Перевозить известь в таре в автомаши-
1 Этот раздел представляет собой сокраше' е изложение памятки ги
технике безопасности для рабочих, занятых приготовлением и применением
молотой не-аигеной извести. Некоторые уточнен, ч даны на основании опы-
та практической работы.
368
нах или гужевых повозках можно только при условии полного
ппедохранения молотой негашеной извести от увлажнения и рас-
пыления.
Разгружать известь в дождливую погоду следует только при
наличии навеса над местом разгрузки или специальных транс-
портирующих механизмов, изолирующих известь от воздействия
на нее влаги.
Склады негашеной молотой извести на стройках и на пред-
приятиях строительных материалов должны быть сухими, с
исправными крышами, плотно закрывающимися дверями и окна-
ми. Полы складов должны быть приподняты над поверхностью
земли не менее, чем на 50 см. При этом весьма желательна об-
мазка пола и стен горячим битумом, предохраняющим известь от
циркуляции влажного воздуха через пол и стены. Вокруг скла-
дов должны быть стоки для отвода воды.
При пожаре на складе следует пользоваться безводными ог-
нетушителями, не вызывающими гашения извести; тушить пожар
водой категорически запрещается.
Вторая операция связана с применением негашеной молотой
извести при производстве строительных растворов, бетонов и из-
делий. Известь на растворной установке не должна распыляться.
При нанесении растворов на молотой негашеной извести на по-
верхность/следует остерегаться брызг разогретого раствора. Во
время работы рекомендуется пользоваться очками, рукавицами;
в случае применения дозатора-форсунки в момент нанесения
раствора с добавкой негашеной извести на поверхность — наде-
вать респиратор.
Третья операция — использование готовых строительных ра-
створов на основе негашеной извести не отличается от примене-
ния растворов на основе гашеной извести. Раздражающее дей-
ствие раствора из той и другой извести на кожу рук зависит от
аккуратности выполнения работы и содержания рабочего инстру-
мента в чистоте.
ЛИТЕРАТУРА
1 Адамс. Справочник физических, химических и технических величин.
Т. III. Гостехпздат, М., 1936.
2 Александров П. А. Известково-пуццолаисвый цемент на базе
пемзы. «Строительные материалы», № 1, 1936. 1
3. А н т и п и и А. А. Гипсовые стройдетали для скоростного строительст-
ва. «Опыт стройки», № 4, 1939.
4. А и т и п и и А. А. Конструкции и детали из гипса в поточно-скоростном
строительстве. Свердловское книжное .издательство, Свердловск, 1953.
5. Антоневич Дискуссия по статье Осина Б. и Еремчеико А. Газета
«Техника» от 3/Х1 1932.
6. Б а й к о в А. А. Собрание трудов, т. V, изд. АН СССР М., 1948.
17. Барщевский Ю. А. Повышение прочности известковых растворов.
Сб. «Строительные материалы». Изд. Академии архитектуры УССР,
Киев, 1949.
8. Богданов Н. И. Искусственная карбонизация (новый метод вос-
создания известняка). «Наука и жизнь», № 2, 1953.
9. Боженов П. И. Новое в производстве и применении гидравлической
извести. Сб. трудов ВНИТОС, Промстройиздат. 1949.
10. Боженов П. И. Высокопрочный демпферный гипс. Лениздат, 1945.
И. Боженов П. И., Полев у хина А. П. Исключение гашения из
процесса производства гидравлической извести. «Местные строительные
материалы». Бюро технической информации МПСМ РСФСР, № 2, 1948
12. Б р у с н л о в с к и й Г. В. Обжиг-известняка и приготовление известко-
вого молока Госхимиздат, 1949.
13. Бу бен и и И. Г. Исследование свойств доломитовой извести и каусти-
ческого магнезита водного затворения. Сб. «Строительные материалы».
Труды Московского химико-техн, ин-та им. Д. И Менделеева, вып.
XV, Промстройиздат, М„ 1949.
14. Бу бе нин И. Г. Исследование цементационных растворов. Сб. науч-
ных работ по вяжущим веществам. Промстройиздат. 1949.
15. Будников 11. II. Достижения советской науки в области силикатов
за 30 лет. Промстройиздат, М., 1948.
16. Будников П. П. Гипс н его исследования. Стоойпздат. М., 1943
17. Б у д н и к о в И. П. Новый строительный материал (глино-известковый
кирпич). «Наука и жизнь», № 3, 1953.
18. Будников П. П., Бутт Ю М. Влияние сульфит-целлюлозного ще-
лока на свойства полуводного гипса. ДАН СССР. т. LVI, № 5, 1947.
19. Будников П. П„ Гулинсва Л. Г. Изучение влияния температу-
ры обжига и различных добавок на скорость гашения извести. Укра-
инский хим; ческий журнал, т. XI, 1935.
20. Буд ни коз П., Зворыкин А. Известия Иваново-Вознесенского
политехнического института, т. III, вып. I, 1924.
21. Будников П. П.. 3 н а ч к о-Я в о р с к и й И 1. Гранулированные
доменные шлаки и шлаковые цементы. Промстройиздат, 1953.
22. Будников П. П.. Клюка О. В. К теории твердения известково-
глино-песчаных строительных материалов гидротермальной обработки.
ДАН СССР, т. ХС. № 6, 1953
23. Будников П. П., Хвостенков С. И. Изучение условий образо-
вания глино-известковых строительных материалов. «Журнал приклад-
ной химии», т. XXVI. вып. V, 1953.
24. Будников П. П., С т р е л к о в М. И. Рецензии на книгу В. Ф. Жу-
равлева «Химия вяжущих веществ». «Журнал прикладной химии», № 6,
1952.
25. Булычев Г. Г. Смешанные гипсы. Гос. изд. литературы по стро-
ительству и архитектуре, М., 1952.
26. Б у т т Ю. М. Повышение водостойкости и прочности изделий из стро-
ительного гипса. «Бюллетень строительной техники», № 22, 1952.
I 27. Б v т т Ю. М., Беркович Т. М. Вяжущие вещества с поверхностно-
активными добавками. Промстройиздат, 1953.
28. Бухгольц. Теплый бетон Германия, 1916.
29. В техническом совете Министерства. Газета «Промышленность строитель-
ных материалов» от 10/Ii 1954, № 12 (498).
30. Васильев А. С. К вопросу набухания песка. «Коллоидный журнал».
№ 1, 1936.
31. Вебер М. А., Кавалерова В. И. Двухступенчатый способ при-
готовления известкового раствора на молотой негашеной извести. «Стро-
ительная промышленность», 6, 1953.
32. В о л ж е н с к и й А. В. Эстрнх-гипс. Бюро технической информации,
М... 1949.
33 Е о л ж е н с к и й А. В. Перспективы развития производства автоклав-
ных материалов и деталей. Газета «Московский строитель» от
31/1 1953., № 14.
34. В о л ж е н с к и й А. В. Водотермнческая обработка строительных ма-
териалов в автоклавах. И»х Академии архитектуры СССР, М., 1944.
35. Волженский А. В. Гипсо-известковые сухие смеси и гипсо-глиня-
ные растворы. Стройнздат, М.. 1947.
36. Волженский А. В., Шварцзайд М. С. Автоклавные строитель-
ные материалы иа базе местных (каракумских) песков. Сб. аннотаций
научно-исследовательских работ по строительству. Гос. изд. литературы
по строительству и архитектуре, 1953.
37. Вольф И. В., Панащатенко Н. В., Прозорова Н М.
Нольде И. П. Исследование горелых пород шахт Донбасса, как
сырья для производства вяжущих, обычных и активизированных бето-
нов. Макеевский филиал ЮжНИИ. Сб. аннотаций научно-исследова-
тельских работ по строительству. Гос. изд. литературы по строитель-
ству н архитектуре, 1953.
38. В о р о б ь е в А. О производстве и прямененич консервированной изве-
сти. Газета «Промышленность строительных материалов» от 17/XI 1951.
№ 53.
I 39. Гоготова В. И. Молотая известь-кипелка. Сб. аннотаций научно-
исследовательских работ. Гос. изд. литературы по строительству и ар-
хитектуре, 1951.
40. ГОСТ 5803—51. Известь строительная молотая негашеная.
41. Г р е с с и. Патент № 20890 от 1882 г. Патентное Бюро, Германия.
42. Временные технические указания по приготовлению и применению мо-
лотой негашеной доломитизкрованной извести в строительных раство-
рах. Л., 1950.
43. Григорьев П. Н. Применение извести в строительстве. Гос. изд.
литературы по строительству и архитектуре, М.. 1952.
44. Григорьев П. Н., Кузнецов А. М. Известь, ее производство и
применение. Стролиздат Наркомстроя, 1944.
45. Г у р е в и ч В. Л.. Линдквист Б. А., Ратников Е. Ф. Установка
для приготовления молотой негашеной извести. «Строительная промыш-
ленность», № 7. 1951.
46. Гурьев Ф. В., Мамыкин. Гипсовые пустотелые блоки для стен
жилых и промышленных зданий. «Опыт стройки», № 5, 1939.
47. Денвсов О. Г. Грунтоблоки с применением молотой негашеной из-
вести. Труды Горьковского инженерно-строительного чн-та, вып. XXIV,
1953.
48. Д е р я г н н Б. В. Свойства тонких жидких слоев и их рать в дисперс-
ных системах. Изд. ни-та им. Зелинского, М., 1937.
49. Д е с о в А. Е. О структурной вязкости цементного теста, раствора и
бетона. Коллоидный журнал, т. ХШ, вып. V, 1951.
50. Д о и с к о й А. А. Молотая негашеная известь, ее производство н при-
менение. Ленгорисполком, Л., 1940.
51. Д о н с к о й А. А. Опыт завода растворов УЖСЛ по применению мо-
лотой негашеной извести в строительстве. «Строительство Ленинграда»,
№ 2, 1940.
52. Дор ш К. Твердение и коррозия цементов. ГНТИУ, 1936.
53. Д р у ж и н и и С. И. Дискуссия по статье Осина Б. и Еремченко А.
Газета «Техника» от 3/XI 19*32.
54. Евсиевич С. М. Местное вяжущее из извести-кипелки ч боя сяликагно.-о
кирпича. «Бюллетень строительной техники», № 4, 1951.
55. Е л ь с и и о в с к и й В. Б. Производство глиноизвести и ее применение
в строительстве. «Бюллетень строительной техники», № 21, 1951.
56. Е р ш о в Л. Д., К а ш п е р о в с к а я О. П. Технологические свойства
молотой негашеной извести. Труды Центрального научно-исследователо-
ского ин-та строительных материалов УССР, вып. I, 1953.
57. Ершов Л. Д., Ш к л я р А. С. Молотая негашеная известь (на укра-
инском языке). Киев, 1951.
58. 3 а в ь я л о в И. Н. Карбонизация известково-песчаных изделий отходя-
щими газами котельных. «Бюллетень строительной техники», К» 16, 1952.
59. Завьялов И. Н., Борисова 3. Л. Искусственная карбонизация
известковых растворов. «Местные строительные материалы», вып. VII,
1947
60. За горный И. Е., Павлов А. А. Практика строительства одноэтаж-
ных шлаконабивных домов. Журн. «Магнитострой», Ко 4. 1946.
61. Зацепин К- С. Известковые карбонизированные строительные мате-
риалы. -Сб. работ. Стройчздат, 1953.
62. 3 а ц е п и и К. С. Производство известковых карбонизированных стро-
ительных материалов. Журн. «Городское хозяйство Москвы», № 4,1952.
63. Зацепин К С., Борисова 3. Л., Гаврикова АМ. Разработка
промышленной технологии известковых карбонизированных материалов.
Сб. аннотаций научно-исследовательских работ по строительству. Гос.
изд. литературы по строительству и архитектуре, М., 1953.
64. 3 а ц е п и н К. С. Б о р и с о в а 3. Л., Г а в р и к о в а А М. Разработ-
ка промышленной технологии армированных и ячеистых известковых
карбонизированных материалов. Сб. аннотаций научно-исследователь-
ских работ по строительству. Гос. изд. литературы по строительству
и архитектуре, М., 1953.
65. Зацепин К- С.. Борисова 3. Л. Карбонизированные строительные
материалы. Сб. аннотаций научно-исследовательских работ по строи-
тельству. Гос. изд. литературы по строительству и архитектуре,
М., 19о4.
66, Ибадова Д. А. Карбонизированные известково-песчаные изделия.
Сб. аннотаций научно-исследовательских работ по строительству. Гос.
изд. литературы по строительству и архитектуре, М., 1953.
67. Ив я п с кий Г. Б. Механизация штукатурных работ. Гос. изд. лите-
ратуры по строительству и архитектуре, №.. 1951.
68. И в я н с к и й Г. Б.. Нейман Я. М., Р у ф ф е л ь Н. А. Перекачива-
ние прямоточными растворонасосами механического действия известко-
во-гипсовых растворов без замедлителей схватывания. «Строительная
промышленность», № 5, 1951.
69. Известь Смирнова — на стройплощадки. Передовая «Строительной га-
зеты» от 16/VI 1940.
76. Известь. Большая техническая энциклопедия, т. 8, 1938.
71. Известь. Большая советская энциклопедия, т. XVII, 1953.
72. Из опыта работы ордена Ленина треста «Магнитострой». Поточное
строительство жилых домов в Магнитогорске. Стройиздат, 1947.
73. Из опыта работы ордена Ленина треста «Магнитострой». Сб. статей.
Стройиздат, 1949.
74. Инструкция по применению молотой негашеной извести в строительных
растворах (разработана А. М. Шепетовым и Б. В. Осиным). «Сб. руко-
водящих материалов и консультаций по строительству». № 6, 1941.
75. Инструкция по приготовлению и применению молотой негашеной извес-
ти в строительстве (И-112-51). Гос. изд. литературы по строительству
и архитектуре, М.. 1952. Разработана коллективом авторов: А. М. Ше-
петовым, Н. В. Лобачевым, Б. И. Рогальским, И. В. Смирновым и
Б. В. Осиным.
76. К а л и ш у к А. Л. Производство шлакобетонных блоков на бесклин-
керных вяжущих. Сб. аннотаций научно-исследовательских работ по
строительству. Гос. нзд. литературы по строительству и архитектуре.
77. Карташев К. Б. Установка для получения молотой негашеной из-
вести. «Электрические станции», № 3, 1952.
у 8. Коноров А. В. Строительные материалы. Стройиздат. М„ 1953.
79. К о н о р о в А. В. Легкий бетон с применением негашеной извести —
гидробетон И. В Смирнова. «Технология бетона». ОНТИ, 1937.
80. Коп е л ян ски й Г. Д. Производственные факторы прочности строи-
тельного гипса. Бюро технической информации. М.. 1948.
81. К о п е л я н с к и й Г. Д., Печур о С. С. Заводы гипса и гипсовых
изделий. Гос. изд. литературы по строительству и архитектуре, М., 1952.
82. Кос ты р ко Е. В. Известь и ее применение в строительных растворах
и бетонах. Госстройиздат, М., i933.
I 83. Котов И. Т. Исследование прочности кладок на растворах с различ-
ными физическими свойствами. Сб. аннотаций научно-исследовательских
работ по строительству за 1952 г. Гос. изд. литературы по строитель-
ству и архитектуре, 1954.
84. Круть К. Г. О влиянии некоторых добавок на свойства высокопроч-
ного гипса. Сб. «Высокопрочный гипс». Материалы Всесоюзного совеща-
ния по обмену опытом прозводства и применения высокопрочного гип-
са в строительстве. Стройиздат Наркомстроя, 1945.
85. Кудряшов И. Т. Автоклавные ячеистые бетоны и их применение
в строительстве. Стройиздат, 1949.
86. Кудряшов И. Т. Конструктивный ячеистый бетон. Сб. эксперимен-
тальных работ «Исследования по ячеистым бетонам». Гос. изд. литера-
туры по строительству и архитектуре, М., 1953.
87. К у Д р я ш о в И. Т., К а у ф м а н Б. Н., К р и в и ц к и й М. Я-, Ро-
зенфельд Л. М. Заводы по производству изделий из ячеистого бе-
тона. Гос. изд. строительной литературы, М., 1951.
88 К У л ь м е т е в В. И. Использование доломитовых и маломагнезиаль-
ных известей в молотом негашеном виде. «Строительная промышлен-
ность», № 10, ’.951.
ь9. Куоек Н М. Виброшиты Стройиздат Наркомстроя. М„ 1940.
90. Кюль Г. Химия цементов в теории и практике. Л., 1931.
91 Лобачев Н. В. Применение мелется извести-кипелки в производстве
шлакобетона. «Бюллетень строительной техники», № 1, Стройиздат.
1919.
92. Лобачев Н. В. Применение молотой извести-кипелки в шлакобетоне
и растворах. М , ТЕХСО, ИТЭИН, ?Д., 1948.
S3. Л е й р и х В. Э. «Известково-шлаковый шлам». «Опыт стройки». 1937 г..
№ 21.
94 Л о г г и н о в Г. И. Гидратационное твердение негашеной извести.
' Вестник АН СССР, № 7, 1954.
95. Логгннов Г. И., Элинзон М. П. О природе ползучести иолувод-
иого гипса. «Материалы и конструкции в современной архитектуре».
№ 2, 95, Изд. Академии архитектуры СССР, 1948.
96. Макаренко М. А. Опыт производства штукатурных работ на мо-
лотой известн-кипелке. «Рабочий строитель», № 6, 1940.
97. М а к а р е н к о М. А. Опыт применения извести-кипелки в зимних ус-
ловиях. Сб. Гос. Союзной центральной научно-исследовательской строи-
тельной лаборатории, ?<«'!, 1941.
98. М а й з е л ь с Н Н. Штукатурка на негашеной извести. «Рабочий строи-
тель», № 12, 1940.
99. М а й з е л ь с Н. Н. Применение молотой негашеной извести в штука-
турных работах. «Рабочий строитель», № 3, 1941.
1С0. Максимовский Н. П., Григорьев П. Н. Малоцементные
конструкции и крупные блоки. Изд. Министерства коммунального хо-
зяйства РСФСР, 1953.
101. Маленьких Д. И. Штукатурка на молотой кипелке. «Опыт строй-
ка», № 6, 1939. «Рабочий-строитель», № 8, 1939.
102. М а л ю г а И. Г. Состав и способы приготовления цементного раство-
ра (бетона) для получения наибольшей крепости. «Инженерный жур-
нал», № 4, 5 и 6, 1895.
103. Манжурнет В. В. Гидравлическая известь. «Строительные мате-
риалы», Киев, 1949.
104. Матвеев М. А., Ткаченко К- М. Водоустойчивость гипсовых
стройизделнй и ее повышение. Промстройиздат, М., 1951.
105. Менделеев Д. И. «Основы химии». Изд. 13, дополнение 385 к
гл. 14, стр. 365.
106. Миронов С. А. Использование шлакопортландцемента-быстояка на
бетонных работах. Ж'_рн. «Строительная промышленность», № 2—3,
1942.
I 107. Миронова М. Н. Использование молотой негашеной извести в
строительных растворах. Сб. аннотаций научно-исследовательских работ
по строительству. Гос. изд. литературы по строительству ч архитектуре,
1951.
108. Мирошников П. П. Бесцементные бетонные, и железобетонные из-
делия на базе гопелых пород и извести. «Бюллетень строитесь- тех-
ники», № 5, 1952
109. Мптгарц Л. Б. Примете гае на «Магнитострое» молотой квашеной
извести по способу лауреата Сталинской премии И. В. Смирнов-. Маш-
стройиздат, М.. 1950.
110. Митрофанов Н. Ф Производство строительной извести-кипелки
Гиоместпрои. М.—Л.. 1940
111. Михаилов В. В. Воде «.-ронииаемые расширяющиеся иеме-.ты. Сб.
статей Гос. изт. литерату-ь. по строительству и архитектуре. 1951.
112. М и х а й л о в В. В. Элементы теории структуры бетона. Стро.'.издат,
М., 1940.
ИЗ. Миха?л ;с Способ ово.тетва силикатного сырья. Бер- 1880.
114. Мочалов А. Новый стт-дтельный материал. «Сельский строитель»,
№ 3. 1953 — V — VI
1<5. Мухортов И Д. Пр- тенечие в строительстве молотой кипелки.
«Строительство Ленинград № 2, 1940.
116. Мягков К. Н., Светтов С. И.. Почтарев Ф. К Тур-
кин В. С, Мак .р чев В. В., Тесл ер П. А.. К р в и ц-
»ni. М Я К; 1 пкопате- ь.е жилые дома пз ячеистых бете, з Журн.
«Строительная промынтте- ,сть , 2, 1954.
117. Науменко А. С. Некоторые вопросы технологии известково-шлако-
вого цемента. Журн. «Цемент», № 5, 1947.
118. Некрасов В. В. Изменение объема системы при твердении гидрав-
лических вяжущих. Известия АН СССР, № 6, 1945.
119. Некрасов В. П. Дискуссия по статье Б. Осина и Е. Еремченко.
Газета «Техника» от 3/XI 1932.
120. Некрасов В. П. О повышении атмосферостойкости и водостойко-
сти гипса. Жури. «Строительная промышленность», № 8 — 9, 1942.
121. Некрасов В. П. Теория прочности каменных кладок. Стройиздат,
М„ 1947.
122. Обогащать науку опытом новаторов производства. Передовая газеты
«Правда» от 8/X1I 1951, № 342 (12179).
123. О мероприятиях по расширению производства и внедрению молотой не-
гашеной извести в строительство и в производство строительных мате-
риалов. «Сборник руководящих материалов и консультаций по строи-
тельству», № 6, 1950.
124. О применении мслотой негашеной извести в строительстве (письма в
ред. Н. С. Годзиева и В. Г. Самойлова). «Городское хозяйство
Москвы», № 12, 1950.
125. О применении мслотой негашеной извести-кипелкч в строительстве.
«Сборник руководящих и технических указаний по строительству»,
№ 5—6, Машсгройиздат, М.
125. Орлов Е. И., Во л женский Л. В. Изготовление штукатурных
смесей I з сырого гипса и извести-кипелки Журн. «Строительные мате-
риалы», № 8, 1937.
127. Опытное оштукатуривание стен негашеной известью в зимнее время.
Из опыта треста «Уралтяжстрой».' Свердловск. Составил С. В. Плахотин.
ТЕХСО, ЦИТЭИН, М., 1940.
12S. Осин Б. и Еремченко А. Гидробетон. Газета «Техника» от 3'Х1
1939.
129. Осин Б. В. Молотая негашеная известь и применение ее в строитель-
стве по способу И. В. Смирнова. Госстройаздат, М.. 1940.
’.30 . Осин Б. В. Новые свойства извести и р.ззитне науки о цементе и
бетоне. Газета «Промышленность строитесь! ых материалов» от 25'11
1953.
131. Осин Б. В. «Гидробетон—ча все стройп. _ •>дки крат Газета «Ниже-
городская Koi унна» от 14/Х 1932.
132. Осин Б. В. Быстротвердеющпй бетон. ОГИЗ, г. Горький. 1945.
133. О ел 1. Б. В. Исследование возможносте’1 получения новых строитеть-
пых материалов на основе применения нег-д-еной извести. Одесский ин-
женерно-строительный институт. Сборник иклотадчй научно-исследова-
тельсы.х работ по строительству. Гос. изд "гтературы по строительству
и архитектуре, 1951.
131. Осич Б. В. Теорчя твечдення негашен ’вести. Н.л чр<?-тех>ч! тс ;яя
конференция института. Краткое содержа докладов. Одесский инже-
нерно-строительный институт. Одесское .ное и журн -льное изда-
тельство. Одесса, 1949.
135. Осин Б. В. Управление процессом сх. Ч1я гипса. «Американская
техника и промышленность». Амторг, 19 >
135. Оси" Б. В. Пути копенкой эконом-ri с- с-p.—тельных мат^'а-
лов в США. «Американская техника и г: i.-’enHOCTo». № 7. 1947.
137. О с и г Б. В. Производство извести в С_А. «Американское строитель-
ство". 194G.
*38. О с и к Б. В. Производство стабильного с* .хтора из доломита в США.
«Американская техника и промышленное— .'<« 5, 1947.
139. Оси Б. В. О трепелах в Нижеггоо крае. Г^-ета «Темпы, ка-
честве. проверка», г. Горький, март, 193.'
110. Осин Б. В. Новый строительный мате" * Газета Темпы, качество
проверка», № 13—14, М„ 1938,
141. Осин Б В. Молотая негашеная известь. Жури. «Строительная про-
мышленность», № 9, 1940
142. Осин Б. В. Молотая негашеная известь Журн. «Строительная про-
мышленность» от 16 VI 1940.
143. Осин Б. В. Новые свойства извести и вопросы экономии строитель-
ства. Газета «Промышленность строительных материалов» от 12/XI1
1951, № 60 (273).
144. Осин Б. В., Горский Б. В. Производство высокопрочного гнпса в
США Сб. «Американское строительство», 1946.
145. О си и Б. В., Горский Б. В. Производство гипса в США. Сб. «Аме-
риканское строительство», 1946.
146. Осин Б. В., Горский Б. В. Производство и применение гипсовых
изделий в США. Сб. «Американское строительство», 1946.
147. Осин Б. В., Горский Б. 3 Конструкция гипсомешалок в США
«Американская техника и промышленность», № 4, 1947.
ч 148. Осин Б. В., Турий С. А. Новый метод проектирования состава бе-
тона с учетом эффекта приращения объема пустот. Тезисы докладов
XIII научно-технической конференции Московского ордена Трудового
Красного Знамени инженерно-строительного института им. В. В. Куй-
бышева. Изд. МИСИ, М., 1954.
149. Ост ан кович М. А., Шпиглер Р. Л., Стольников В. Б.
Любарский В. А. Ручки к О. А. Совершенствование техноло-
гии производства молотой негашеной извести на основе механиза’ ли
и герметизации процесса помола, а также автоматизации управления
оборудованием. Сб. аннотаций научно-исследовательских работ по строи-
’ельству. Гос. изд. литературы по строительству и архитектуре, 1951.
150 Памятка по технике безопасности для рабочих по приготовлению и
применению молотой негашеной извести. Госстройиздат, 1952.
151. Пантелеев А. Карбонатная известь Газета «Промышленность
строительных материалов» от 19, IV 1952, № 32.
152. Панютин А. Г. Применение строительного гипса в конструкциях
промышленных и гражданских зданий, г. Горький, 1943.
153. Пзи ют ин А. Г. Гипсовый киртич в конструкциях промышленных и
гражданских зданий. Журн «Строительная промышленность», № 6, 193г
154. Пацютин А. Г.. Сонин В. И. Гидробетон. Труды Горьковсксго
инженерно-строительного института, вып. II, 1934.
155. Певзнер В. С. Проблемы строительной извести в свете выдающе-
гося научного открытия. «Городское хозяйство Москвы», 5, 4950.
156. Передерий И. А. Негашеная известь должна найти применение в
строительстве. Газета «Строительный рабочий» от 2/1Х 1938, № 119
(2453).
157. Передерий И. А. Проект ноэого стандарта па строительную из-
весть. Газета «Строительный рабочий», февраль, 1939.
1-8. Петерс. Патент № 1535, Германия, Патентное Бюро.
159. Померанцева Т. Я- О сроках хранения молотой негашеной извес-
ти «Строительная промышленное”- . № 4, 1952.
1С0. Поп ко В «Производство ч пр.п енение молотой извести». Газете
«Промышленность стройматериалов от 2/VIII 1952. № 62 ( 340).
I'l. Попов II. А. Смешанные растворы для кладки. Строниздат. М„ 19 г-
if2. Попов Н. А. Обеспечение строегетьства г. Москвы строительны.','
материалами и изделиями. Строниздат, М., 1950.
1> Попов Н. А. Производственные Факторы прочности легкого бело-
Строниздат, М, 1933.
Попов Н. А. Грснтоматериалы s строительстве зданий. Строш.зд .
1944.
5 — 166 П о г о в Н. А , К о п е т я кий Г Д Жури Строители'
материалы. Строниздат, М., 1911
167. Потапенко С. В. Применение молотой негашеной извести для ста-
билизации глинистых масс. Институт строительных материалов Акаде-
мии архитектуры УССР. Сб. аннотаций научно-исследовательских ра-
бот по строительству. Работы, выполненные в 1951 г. Гос. изд. литера-
туры по строительству и архитектуре, 1953
168. Практические результаты экспериментальной разработки новой техно-
логии оштукатуривания с применением молотой негашеной извести-
кипелки. «Военно-строительный бюллетень», № 4, 1952.
1С9. П у х а л ь с к н й Г. В. Известково-шлаковый цемент в строительстве
Крнворожстроя. «Строительная промышленность». № 5, 1936.
170. Путилнн А. К. Опыт применения бесцементного бетона на Азов-
стали. Журн. «Строительная промышленность», .\о 10, 1936.
Ы. Проект инструкции по приготовлению и применению карбонатной из-
вести ч ее производных. Кафедра вяжущих веществ МХТИ
им. Д. И. Менделеева, 1950.
172. Разонеров А. С. О получении высокопрочных изделий из извест-
ково-песчаной массы. Журн. «Строительные материалы», № 5, 1935.
173. Рабинович И. В., Осин Б. В. «Электропроводность извести при
гашении и схватывании». Журн. «Прикладной химии», № 1, 1946.
174. Ра пота Т. Д. Опыт механизации штукатурных работ на строитель-
стве поселка. Стройиздат, М., 1951.
175. Ребиндер П. А. Конспект общего курса коллоидной химии. Изд.
МГУ, 1950.
176. Р е б и н д е р П. А. Физико-химические исследования процессов дефор-
мации твердых тел. Юбилейный сборник АН СССР, посвященный
ХХХ-летию Великой Октябрьской социалистической революции, т. I,
изд. АН СССР. 1947.
177. Ребиидер П. А. Глава «Поверхностные явления и адсорбция», в
кн. В. А. Наумова «Химия коллоидов». Госхимтехиздат, 1932.
। 178. Р е б и н д е р П. А. Физико-механические основы действия органиче-
ских поверхностно-активных добавок в цементном тесте, растворах и
бетонах. См. книгу Бутта 10. Б. и Берковича Т. М. «Вяжущие ве-
щества с поверхностно-активными добавками», гл. I. Промстройиздат,
1953.
179. Р е б и н д е р П. А., Л о г г и н о в Г. И. Новые физико-химические пу-
ти в технологии строительных материалов. «Вестник АН СССР»,
№ 10, 1951.
180. Ребиндер П. А., Петрова Н. Н., Смирнова А. М., П о л о-
жинцева Е. II. Поверхностные явления и зчаченче малых добавок
адсорбирующихся веществ в технологии строительных материалов. Из-
вестия АН СССР, ОТН, № 4, 1937.
181. Ребиндер П. А.. Сегалов а Е. Е Новые г.ооблемы коллоидной
химии минеральных вяжущих веществ. «Природа \ Xs 12, 1952.
182. Ребиндер П. А., Шрейн ер Д. А., Жигач К. Ф. Поннзнтели
твердости в бурении. Изд. АН СССР, 1944.
183. Ро гэльский Б. И. Механизированный способ производства шту-
катурных работ с применением молотой негашеной извести. «Бюлле-
тень технико-экономической информации», № 6, 1951.
1Ч1. Рогальскчй Б. И. Применение молотой негашеной извести в шту-
катурных работах. Журн. «Строительная промыштечность», № 3, 1951.
185. Розенфельд Л. М. Карбонизированный пеносиликат. «Бюллетень
строительной техники». № 22, 1952.
186. Розенфельд Л. М. Карбонизация пеносиликата. Сб. эксперимен-
тальных работ. «Исследования по ячеистым бетонам». Гос. чзд. по
строительству и архитектуре, М-, 1953.
1ъ7 С а и а д з е И. А. К вопросу рационального п~„ гзводства иззестково-
иуццсланового цемента. «Сообщения о научных работах членов Все-
союзного химического обществ., им. Д И. Мен_е'еева» Изд АН СССР
М. вып. I, 1950.
188. С е г а л о в а Е. Е., Р е б и н д е р П. А., Л у кь я н о в а О. И. Фи-
зико-химические исследования структурообразования в цементных сус-
пензиях. Вестник Московскою университета, № 2, 1954.
189. Сиверцев Г. Н. Применение карбонизации для получения бетонов
на базе извести-кипелки. Сб. аннотаций научно-исследовательских ра-
бот по строительству. Гос. изд. литературы по строительству и архи-
тектуре, 1954.
190. Скрамтаев Б. Г. Шлакобетон Смирнова. Газета «Техника» от
6/VIII 1933.
191. Скрамтаев Б. Г. Дискуссия по статье Осина Б. и Еремченко А.
«Гидробетон». Газета «Техника» от 3 X1 1932.
192. Скрамтаев Б. Г. Измененный способ применения извести-кипелки а
строительных растворах. Журн. «Строительство», № I, 1953.
193. Скрамтаев Б. Г. Теория прочности бетона. Новые виды бетона.
ГНТИУ. Харьков, 1934.
194. Скрамтаев Б Г., Будилов А. А. Исследование эффективности
действия различных ускорителей твердения цементных растворов.
Журн. «Строительная промышленность». № 10, 1952.
195. Скрамтаев Б. Г., Булычев Г. Г. Высокопрочный гипс по ме-
тоду самозапаривания. Стройиздат Наркомстроя, М., 1945.
196. Скрамтаев Б. Г., Попов Н. А., .4 у д р о в Н. А., Г е р л ч в а-
н о в Н. А. Строительные материалы. Промстройиздат, М.. 1953.
197 Скрамтаев Б. Г., Фальков И. Н. Бетон для предварительно
напряженных железобетонных конструкций. Сб. «Предварительно на-
пряженные железобетонные конструкции». Промстройиздат, М., 1947.
198. См ио нов И. В. Дать «права гоажданства» новому стоойматериалу
гидробетону'. Газета «Горьковская Коммуна» от 27,'III 1933.
199. Смирнов И. В. Новый метод использования извести в строитель-
стве. Журн. «Строительная промышленность», № 4, 1937.
200. Смирнов И. В. Будет лн дана «путевка в жизнь» новому строй-
материалу гидробетону. Газета «Горьковская Коммуна» от 8. V 1934,
№ 104.
201. Смирнов И. В. Кооперирование извести с битумом. Газета «Тех-
ника- от 21'VIII 1935, № 77 (466).
202. Смирнов И. В. Асфальтирование дорог холодным способом. Газета
«Горьковская Коммуна» от 12/V 1935, Ле Ю5.
203. Смирнов И. В. Раипонкзировать известковое хозяйство. Газета
«Автострой» от З/П 1937, № 22.
204. С миэ нов И. В. Известь гасить не надо. Газета «Автострой> от
22/VI 193/, № 113 (890).
205. Смирнов И. В. Дать изобретению путевку в жизнь. Газета «Авто-
стро/ от 29,'IX 1937, № 180 (890).
206. Смирнов И. В. Сухие строительные растворы для зимних работ.
Газет. «Автострой» от 23'Х1 1937, № 218 (995).
207. Смит нов И. В. Почему не произвол.-ст штукатурка негашеной из-
вестью Газета «Автострой» от 21 III 193т 54 (Ь'"6).
208. См- - ,ов II. В. Вяжущие строьматег гз местного сытья. Г..зе-
та «Аттострой» ст 28,'II 1933, № 40 (1С 2
2G9. Смирнов II. В. Преимущества прима я пег'?:е;юй сз Га-
зета «Автострой» от 9. VII 1938. .V 127 1149).
210. С ми нов II. В. Почетная и с~ £- - з (о р • -eirnr в
стро’ - тг.е негашеной извести) Гате- Автос- эн» от 2- XI 1938,
-X? 22. (1243).
211. С. ч - и о в И. В. Искусственные ст- ’*ет и:.:е материал’-.1.. Газета
«Авте;трой» от 27/ХП 1938, .Хе 24 (12е2
212. См । - г. эв И. В. Опыт строитетен— - vo’Ktio не гасить Г. с'а
«Гор; -вский рабочий» от 3 XII 193*- Л:
213. См г нов II. В. Перенять опыт тре* Г-ройгаз». Газет «Го
кове’ . рабочий > от 10 I 1939, .Хе 8 (14 _
214. Смирнов И. В., Осин Б. В. Быстро сохнущая штукатурка. Газета-
«Строительный рабочий» от 26/П 1939, № 28 (2539).
215. Смирнов И. В. О новаторстве и косности. Газета «Автострой» от
16/VII 1939, № 132 (1397).
216. Смирнов И. В. Смелее внедрять негашеную известь. Газета «Горь-
ковская коммуна» от 21/IV 1946, № 97 (8232).
217. Смирнов И. В. Прогрессивный метод применения извести. Газета-
«Поомышленность строительных материалов» от 25/XI 1949, № 48 (156).
218. Смирнов И. В. Молотой кипелке дорогу на стройку. Газета «Мос-
ковский строитель» от 19/IV 1950, № 31 (466).
219. Смирнов И. В. О применении негашеной извести в строительстве и
производстве новых матери тов Газета «Промышленность строитель-
ных материалов» от 9/VI 1950, № 24 (184).
220. Смирнов И. В. Обновленная известь. Журн. «Техника молодежи»,
№ 6, 1950.
221. Смирнов И. В. Вопреки мировым стандартам. Журн. «Советский
Союз», № 8, 1950.
222. Смирнов И. В. «Живая известь». Изд. ВЦСПС, Профиздат.
М., 1950.
223. Смирнов И. В. «Приготовление и применение в строительстве
молотой негашеной извести». (Всесоюзное об-во по п спростраиепию
политических и научных знаний). Изд. «Правда», М„ 1950.
224. Смирнов И. В. Опыт новаторов — стройкам коммунизма. Газета
«Правда» от 4/XI 1950, № 308 (11780).
225. Смирнов И. В. Брошюра «Негашеная известь в строительстве».
Изд. Горьковского обкома союза промышленного строительства Центра,
г. Горький, 1940.
226. С м и р н о в И. В. Шлаковые камни и живая известь. Газета «Мос-
ковский строитель» от 6/Х 1951, № 119 (157).
227. Смирнов И. В. Молотую кипелку — сельскому строительству. Га-
зета «Московский строитель» от 3/IV 1952, № 41 (235)
228. Смирнов И. В. Молотая негашеная известь в бетоне. Газета «Про-
мышленность строительных материалов» от 15/III 1952, № 22 (300).
229. Смирнов И. В. О производстве карбонизированных и пеносиликат-
ных изделий и использовании известн-кипечки. Газета «За строитель-
ные материалы» ст 22/VII 1952, № 57 (543).
230. Смирнов И. В. Мысли о бетоне. Журн. «Техника молодежи».
№ 11, ноябрь 1952.
231. Смирнов И. В. «Содружество». Журн. «Наука и жизнь», № 10,
октябрь 1952.
232. С е м е н о в к е р Н. Производство безобжнгового иззестково-гл: нячо-
го кирпича. «Сельский строитель», № 5, 1952.
233. Слободян и к II. Я., Б е л о х в о с т и к о в а В. И. Получение мо-
лотой гидравлической извести нз фнльтрпрессиой грязи сахарных заво-
дов. Сб. аннотаций научно-исследовательских работ по строительству.
Гос. изд. литературы по строительству и архитектуре, 1951.
234. Соколов Я. А., Паскова Е. А. Разработка способов получения
и применения порошка кембрийской глины для приготовления глино-
известковых строительных растворов. Ленинградский научно-исследо-
вательский институт Академии коммунального хозяйства им. К. Д. Пам-
филова. Сб. аннотаций иаучно-исследоватечьскчх работ по строитель-
ству за 1950 г. Гос. изд. литературы по строительству и архитектуре,
1951.
235. Соломон Г. В. Применение молотой и негашеной пз-естп для шту-
катурных растворос «.Рабочий-строитель», № 6, 1911.
236. Сор о к ер П. 31. Изготовление и применение известково-шлаковых
цементов. «Бюллете: ь строительной техники», № 2, 1947.
237. Сор о к ер В. К., Попов А. Н. Цементы и тонкомолотые добавки
построечного изготозтения. Машстройиздат, 1950.
’238. Старицын А. Я. О применении известково-шлакового цемента в
строительстве. «Строительная промышленность», № 1, 1939.
239. Степанов А. В. Применение известково-шлакового цемента на Ма-
гнитестрое. «Цемент» № 2—3, 1944.
240. Суржанеико А. Е. Производство штукатурных работ. Стройиз-
дат, М., 1951.
241. Суржанеико А. Е., Зельдович Е. П. Новый способ штука-
турки с применением сухих вяжущих Журн. «Строительная промыш-
ленность», Xs 6, 1950.
242. Технические условия на известково-ш паковый вяжущий материал на
основе негашеной взвести (ТУ-102—53), М., 1953.
243. Технологические правила производства шлакобетонных стеновых кам-
. / ТП —I—53 \
Не" [ МСПТИ ) ' ’ ,953'
244. Ф а й н б е р г А. М., Т и ф е р и с Г. Л. Способ искусственной карбо-
низации изделий из растворов, бетонов и составов на известковом вяжу-
щем. «Бюлтетень изобретений», № 11, 1947.
245. Фальков И. А., Б у т т Ю. М, И в а х и о Н. В. Вяжущие мате-
риалы из очажных остатков кольцевых печей. Жури. «Местные строи-
тельные материалы», № 9, 1949.
246. X в о р о с т я н с к а я Е. М. Термоизоляционный материал термиз.
«Бюллетень строительной техники», № 2, 1951.
247. Черников и Одерберг. Патент Xs 34862 (Германия), 1885.
Патентное бюро.
248. Чернявский Н. Д. Растворы для каменной кладки, затвердеваю-
щие на морозе. Журн. «Строительная промышленность», X» 6, 1930.
249. Чернявский Н„ Ш a pro р од с к и й Т., Воробьев А. Кон-
сервированная известь. Газета «Промышленность строительных мате-
риалов», As 38 1951.
250. Шварцман А. А Получение вяжущего неполным обжигом доло-
митов и дотомитнзированных известняков. Сб. аннотаций по строи-
тельству. Гос. изд. по строительству и архитектуре, 1953.
251. Шемяков В. П., Купперберс Л. С., Тюрина Е. В.. Бе-
ляева К. Г. Изучение способов применения в строительстве молотой
доломитовой извести Ленгорпромстрома. Сб. аннотаций научно-исследова-
тельский работ по строительству. Гос. изд. литературы по строитель
ству и архитектуре, 1953.
252. Шестоперов С. В., Иванов Ф. М. Цементный бетон в дорож-
ном строитетьстве Дориздат, 1950
253. HI ех тер А Б Серб-Серб и иаН. Н Ребиндер П. А.
Электронно-микроскопическое исследование втияния поверхностно-ак-
тизной доб гии на кристаллизацию гидратов минералов цементного
клинкера. ДАН СССР. т. LXXX1X, As 1, 1953
254. Ill ох К. С~р эительиые вяжущие вещества, 1934
255. Эвальд. Строительные материалы. Издание 12. 1932.
256. Экспериментальная разработка новой технологии штукатурных работ.
«Военно-строительный бюллетень», Xs 2. 1952.
25. Эпштей С А. Опыт применения чототой негашеной извести в со-
ставе извес* .ово-шлаковых цементов. «ТЭКСО" ИТЭИН, М.. 1950.
258. Юнг В. Н Роль гипса в твердении вяжущих веществ. Сб. трудов
Росглавгипсл. 'I, 1945.
259. Юнг В. Н Дискуссия по статье Осина Б В. и Еремченко А «Гидро-
бетон». Газета «Техника» от 3/XI 1932.
260. Юнг В. Н Взедение в технологию цемента. Стэойиздат, 1938.
261. Юнг В. П. Основы технологии вяжущих ве деств. Промстройиздат
1951.
262. Ючг В. Н. Журавлев В. Ф. и др. Техно-огня вяжущих веществ.
Промстройиздат, 1952.
263. Яковлев К. Ф. Автоклавный стеновой материал из известково-
глиняных масс. «Местные строительные материалы». Бюро техн, ин-
формации МПСМ РСФСР, вып. VIII, 1948.
264. A- S. Т. М. Standards 1944 Part. II. Standard Specifications for Quicklime
for structural purposes (c5—26). ASTM- Philadelphia.
265. Eckel С. E. Cements, limes and plasters. New York, 1922. John Wiley
and sons, Inc.
266. Knibbs N. V. S. Lime and Magnesia New York- D. Van Nostrand
Company 1924.
267. Wells L. S. and Taylor K. Hydration of magnesia in hydrated limes
National Bureau of Standards RP 1022 vol 19, August, 1937.
268. Murray S. A. The Expansion of Calcined Gypsum during settling. Rock
Products January 21. 1928.
269. Ray K- W. and Mathers F. C. The colloidal Behavior of lime.
Industrial and Engineering Chemistry. May, 1928.
270. Rodt 1. R. V. Zum Echartungsproblem des Kalkmortels. T- 1. L.
№ 43. 1936.
271. Johnson's I. B. Materials of Construction. Eighth Edition John Wiley
and sons, Juc. New York 1939.
272. Searle A. B. Limestone and its products. Ernest benn limited London
1935.
273. Voss W. C. The characteristics of Lime. A Symposium on lime, New
York, 1939.
274. Whittemore J. W. The effect of various types of storage on the
particle size. Belletin of the Verginia Polytecnic Institute. Vol XXIX № &
March, 1936.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . ..... . . . - • •............... 3
Введение ...... • - .................. 6
Часть первая
Новые свойства негашеной извести
Глава 1. Открытие гидратационного твердения негашеной извести 15
Глава И. Свойства негашеной извести как гидратацноиного вяжу-
щего вещества . . • - . . 27
§ 1. Сроки схватывания извести ........... 27
§ 2. Химическое связывание воды при гидратационном твердении
извести................................ . - - .... 2о
§ 3. Теплота гидратации извести............. . .... 1 29
§ 4. Дисперсность негашеной молотой извести и прочность про-
дуктов ее твердения ........................... . . 33
Глава III. Вопросы теории твердения негашеной извести ... 37
§ 1. Общие положения -................. . ........... 37
§ 2. Теория твердения гидратационных вяжущих веществ ... 43
§ 3. О коагуляции вяжущих веществ и коагуляционном структу-
рообразованин .... ............ 47
§ 4. Сущность новых представлений о механизме твердения не-
гашеной извести ...... ... • « '51
§ 5. Пути управления процессами схватывания и твердения
извести .... ... 62
1. Управление скоростью гидратации извести................ 62
2. Управление процессом схватывания и твердения извести на
стадии коагуляционного структурообразования .... 69
3. Управление процессом схватывания и твердения извести на
стадии ее кристаллизации . . ........ 39
4. Управление процессом схватывания и твердения извести
на стадии ее высыхания ....... ........ 92
5. Управление процессом твердения извести на стадии ее
карбонизации . .... ... . 94
Г л г в а IV. Изменение объема при гидратации и твердении негашеной
извести ... ... 101
§ 1. Общие положения . . . . 101
§ 2. Эффект приращения объема пор . 103
1. Идеально подвижная дисперсная система ... 103
2. Дисперсные системы с полужестким и жестким скелетом . 108
§ 3 Пути управления объемными изменениями гасяшейся извести 117
1. Влияние тонкости помола извести ..................... 117
2. Влияние водоизвесткового фактора ..................- . 121
3. Влияние температуры гашения извести................ . . 128
4. Влияние добавки гипса........................... .... 131
5. Влияние способа обработки извести ..... 132
Часть вторая
Применение негашеной извести в строительстве и в производстве
строительных материалов
Глава I. Области применения негашеной извести в строительстве и
в производстве строительных материалов............................. 139
Глава II. Негашеная известь в производстве местных цементов 144
§ 1. Известково-шлаковые цементы ............................ 144
1. Свойства цементов на основе извести-кипелки.............. 144
2. Производство известково-шлакового цемента на основе
извести-кипелки........................................ ... 15°
3. Применение известково-шлаковых цементов на основе изве-
сти-кипелки ... . . . . • ... .158
§ 2. Известково-пуццолановые цементы . . 161
§ 3. Известково-зольиые цементы . . .............. 174
Глава III. Негашеная известь в строительных растворах . . 176
§ 1. Свойства известково-песчаных растворов на основе нега-
шеной извести i............ 176
§ 2. Свойства известково-песчаных растворов с микронаполни-
телями (карбонатная известь) ................... 184
§ 3. Применение негашеной извести в штукатурных работах 189
§ 4. Применение негашеной извести в сочетании с раствором
сырцом ......... ...............• • 194
§ 5. Механизированное производство штукатурных работ методом
присадки негашеной извести в форсунке..........................198
§ 6. Применение негашеной извести при штукатурных работах
на морозе ... - -.-......................... 202
§ 7. Приготовление на растворо-смесительных установках рас-
творов на негашеной извести и нанесение их на поверхность
с помощью обычных растворонасосов ........... 2' 4
•§ 8. Приготовление растворов на негашеной извести с предвари-
тельным замачиванием вяжущего и вторичным перемешива-
нием раствора . . ................. .... -II
§ 9. Применение негашеной извести в однослойной штукатурке с
использованием приставных сеток или рамок .... 2>
Глава IV. Негашеная известь в бетонах . . .....
I Негашеная известь в шлакобетонах . 219
§ 1. Применение извести-кипелки в шлакобетонах для ускорения
нх твердения на морозе ... ................. 2.
§ 2. Применение извести-кипелки в шлакобетонах с целью ис-
пользования гидравлической активности пылевидной части
шлаков ....- ......... -2
, § 3. Применение извести-кипелки при ускоренном способе пере-
работки шлаков и горелых пород на бегунах..................... 214
§ 4. Применение извести-кипелки в производстве крупных шла-
коблоков, подвергаемых электропрогреву . • .... 22
11 Не гашеная извест в быстротвердеюш. их
бетонах . . . . . з.................. 2 >5
§ 1. Применение извести-кипелки с соляной кислотой для полу-
чения быстротвердеющего бетона . ->г
3*1
§ 2. Применение извести-кипелки и соляной кислоты в быстро-
твердеюшем железобетоне . j . 254
Глава V. Негашеная известь в производстве искусственных безоб-
жиговых каменных материалов ....... ... 260
I. Применение негашеной извести в произ-
водстве силикатных изделий.................................260
§ 1. Применение негашеной извести в производстве ячеистых бе-
тонов (пеносиликата) . .............................261
§ 2. Применение негашеной извести в плотных силикатных изде-
лиях. получаемых методом литья, вибрирования н центри-
фугирования . . .......... .......................272
§ 3. Применение негашеной извести в производстве силикатного
кирпича ................ .................................. 276
§ 4. Применение негашеной извести в производстве силикатных
изделий без гидротермальной обработки . . 278
II. Применение негашеной извести в произ-
водстве карбонизированных изделий . 279
§ 1. Плотные карбонизированные изделия • ...... 279
§ 2. Ячеистые карбонизированные изделия (пенокарбонат) . 289
§ 3. Производство карбонизированных изделий 294
III. Применение негашеной извести в произ-
водстве гипсовых изделий . . . . 298
§ 1. Обшие положения...................... . .... 298
§ 2. Влияние добавок извести на прочность гипса............299
§ 3. Влияние добавок извести на водостойкость гипса . . 311
§ 4. Влияние добавок извести на морозостойкость гипса . . . 318
§ 5. Влияние добавок извести на скорость сушки гипса . . 3'9
§ 6. Производство гипсо-известково-шлаковых изделий ... 321
§ 7. Применение гипсо-известково-шлаковых изделий .... 324
IV. П р и м е я е н и е негашеной извести в глиня-
ных к глино-битумных материалах 331
§ 1. Негашеная известь в глиняных материалах . - . 331
§ 2. Негашеная известь в глино-битумных материалах . . 341
§ 3. Негашеная известь в производстве битумных эмульсий и
порошков . . . 343
Глава VI. Вопросы производства негашеной молотой извести в
чистом виде и с добавками . 349
§ 1. Производство негашеной молотой извести в чистом виде 349
1. Помол шести . . - ...... .........350
2. Требсваидт ГОСТ на негашеную известь и ус товия ее хра-
нения . ... . . 360
§ 2. Произвсддгзо негашеной молотой извести с микропапол-
нителям...................... - .... 362
1. Местное зчжущее из молотой извести-кипелки и боя сили-
катного лича .......... ....... 362
2. Местное дяжушее нз молотой извести-киле-.ки и глины
(глино-i ззе.гь)..................... . .......... 364
§ 3. Техника безопасности при работе с негашеной молотой
известь^ ... . - • , 368
Литературе . • - 37<1
IIICH >И ИЧНССТИ
План .7® тпнга
• гена гор ковшовый
7 приемный бун-
аяиая; 10 — шаровая
электродвигатель;
счка »и сепаратора
. 19 — электродяига-
iek. 24 - б}нкср наа
и обрушения слогов
———---и W
Разрез по l-i
Рис 10. Схема установки по производству молотой негашеной извести
производительностью 6 000 т/год
План 3 и тамга
W-
Рис. 52. Типовая установка по производству известковых
Стенов™', камней длч одноэтажного сельского
строительства (без пропарочных камер)
/ — бункер для песка; 2 — дрс . ка молотковая С-218; 3 — элеватор типа
Т-194; 4— элеватор типа Т-ЙЧ: —бункер для извести; б —бункер для
песка; 7 — питатель; а — вш рационная мельница; 9 — сепаратор; 10 — венти-
лятор; // — циклон; 12 — дозатчр. /J — бункер для вяжущего. 14 — бункер
для песка; 15 — долатор объектьй для заполнителей; /6 — вододозировоч-
ный бачок; 17 — pacrtopi. меиалка С-220; IS — станок для формовки;
29 — бункер
Проект- ОТКРЫТЫЙ ДОСТУП
Над оцифровкой данной книги работали:
Ружинский С.И. rygmskifaiaport.ги
Ружинский Ю.И.
Раенко А.С.
август 2005, г. Харьков, Украина
г.Харьков, ул. Чкалова 1
МП «Городок»
Популяризация применения химических добавок и оригинальных технологий в строительной индустрии.
ryginski@aport.ru
+38(057)315-32-63
Здесь может быть Ваша реклама!
Закажи книгу по бетоноведению или строительству на оцифровку и размести в ней свою рекламу.
Дополнительная информация: ryginski@aport.ru