Максим Жмакин - Внешняя отделка загородного дома и дачи. Сайдинг, камень, штукатурка

Воздушная известь

При строительстве используют следующие виды извести: негашеную комовую (кипелку), негашеную порошкообразную (молотую кипелку), гидратную (гашеную или пушонку).

Негашеная комовая известь(кипелка). Технология получения извести включает ряд этапов: прокаливание карбоната кальция и магния, содержащихся в исходной породе, до оксидов кальция и магния и углекислого газа. После обжига куски извести становятся легкими и пористыми. При смачивании водой бурно реагируют, превращаясь в тонкий порошок, а при избытке воды – в пластичное тесто. Этот процесс, который длится не менее 2 недель, называют гашением извести. При гашении извести выделяется теплота, что резко повышает температуру извести и воды, поэтому негашеную известь называют кипелкой.

При испарении воды тесто загустевает и переходит в камневидное состояние. Главным недостатком извести является медленное твердение. В зависимости от количества взятой для гашения воды получают различные модификации гидратной извести:

– пушонку с массовой долей воды 50–70 % от массы извести, т. е. в количестве, необходимом для протекания реакции гашения;

– известковое тесто с массовой долей воды 300–400 % от массы извести (т. е. в 5–6 раз больше теоретически необходимого для гашения);

– известковое молоко с массовой долей воды 500–700 % от массы извести (т. е. в 8–10 раз больше теоретически необходимого для гашения).

Негашеную порошкообразную известь(молотую кипелку) получают из комовой. Для этого ее измельчают с введением в нее активных добавок – шлаков, золы в количестве 10–20 %. При затворении водой порошкообразная известь ведет себя подобно гипсовым вяжущим: сначала образует пластичное тесто, а через 20–40 мин схватывается. Это происходит из-за того, что часть воды затворения, образующая тесто, расходуется на гашение извести. При этом известковое тесто густеет и теряет пластичность. Благодаря меньшему количеству свободной воды материалы на основе порошковой извести менее пористые и более прочные.

Гидратная известь(пушонка) – белый тончайший порошок, получаемый при гашении извести небольшим количеством воды (немного выше теоретически необходимого). В процессе гашения гидратная известь увеличивается в объеме в 2–2,5 раза, и куски комовой извести рассыпаются, превращаясь в тонкий порошок. Очень большая удельная поверхность частиц Ca (OН) 2и их способность хорошо удерживать влагу обусловливают большую пластичность известкового теста.

Механизм твердения извести. В процессе твердения происходит усадка, которая может вызвать растрескивание, особенно при оштукатуривании на жестком основании, поэтому в состав извести всегда входят заполнители (песок, опилки) или другие вяжущие, например цемент и т. п.

Известковое тесто, если оно защищено от высыхания, может неограниченно долго сохранять пластичность. Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние. Однако при длительном (десятилетия) твердении известь приобретает высокую прочность и относительную водостойкость.

При длительном контакте извести с кварцевым песком в присутствии влаги образуются гидросиликаты кальция, повышающие прочность и водостойкость бетонов и кирпичной кладки на основе извести. Получаемая при этом известь называется гидравлической.

Так ее называют потому, что в воде (в отличие от воздушной) она способна дополнительно набирать прочность. Предел прочности гидравлической извести аналогичен воздушной, однако резко возрастает ее долговечность как в сухих, так и во влажных условиях. Воздушную известь применяют для приготовления кладочных и штукатурных растворов, при производстве силикатного кирпича, ячеистых блоков, силикатобетонных изделий, для получения смешанных вяжущих (известково-шлаковых, известково-зольных) и для производства красок.

Гидравлические известьсодержащие вяжущие

Известь имеет низкую водостойкость. Для устранения этого недостатка к извести стали добавлять вулканический пепел. Впервые это произошло еще в Древнем Риме. В результате этого смесь отвердевала на воздухе в течение 7–14 дней, при этом твердость и прочность гипсового камня усиливалась во влажных условиях. Так было получено первое гидравлическое вяжущее. Добавки из вулканических пород (пепла, туфа и т. п.) впоследствии получили название «гидравлические» или «пуццолановые» (по названию местечка у подножия Везувия, где они добывались). Римские постройки (мосты, акведуки, бани-термы) на таких смешанных вяжущих сохранились до наших дней.

В Древней Руси проблема придания извести водостойкости была решена введением в качестве гидравлической добавки молотого кирпича.

Механизм твердения таких вяжущих, как уже было ранее описано для случая гидравлической извести, заключается в образовании из смеси извести, активных кремнезема и глинозема (пепла, молотого кирпича) и воды водонерастворимых гидро-алюмосиликатов кальция.

Тот же самый эффект можно достичь введением 6–20 % глины при обжиге известняков. Современные известьсодержащие вяжущие гидравлического твердения включают в себя смешанные вяжущие и строительную гидравлическую известь.

Смешанные вяжущие в зависимости от состава делятся на:

– известково-пуццолановые, получаемые при совместном измельчении извести (10–30 %) с гидравлической добавкой активного кремнезема (пепла, пемзы и др. (70–85 %)) и гипса (до 5 %);

– известково-шлаковые. В этом случае добавкой служат доменный гранулированный шлак. Такие смешанные вяжущие применяют при приготовлении растворов для кладки подземных частей зданий и бетонов, предел прочности при сжатии не превышает 20 МПа (200 кг/см 2).

Состав строительной гидравлической извести: продукты обжига мергелистых известняков (содержание глины 8–20 %), свободные оксиды кальция и магния 50–60 % и низкоосновные силикаты и алюминаты кальция, придающие извести гидравлические свойства. Предел прочности при сжатии затвердевшей гидравлической извести – 2–5 МПа, поэтому ее применяют для низкомарочных растворов и бетонов.

Портландцемент

Нужно сказать, что гидравлическая известь обладает рядом недостатков, такими как:

– необходимость твердения на воздухе первые 7–14 суток;

– низкая прочность;

– низкая морозо– и воздухостойкость.

Поэтому велись поиски более совершенного вяжущего вещества. Практически одновременно (1824–1825 гг.) независимо друг от друга Егор Челиев в России и Джозеф Аспдин в Англии (г. Портленд) путем высокотемпературного (1500 °C) обжига до спекания смеси известняков и глины получили вяжущее, обладающее большой водостойкостью и прочностью.

Портландцемент является гидравлическим вяжущим, которое получается тонким измельчением портландцементного клинкера и небольшого количества гипса (1,5–3 %), используемого для отбелки и замедления (регулирования) сроков схватывания. Цементы изготавливают из природного мергеля осадочной горной породы (из алита, белита, алюмоферрита и др.), имеющего определенный химический состав, или смеси известняка и глины.

Не только состав клинкера, но в особенности тонкость помола определяют основные свойства цемента, связанные с особенностью физико-химического механизма твердения.

Промышленность выпускает портландцемент четырех марок: 400, 500, 550 и 600 (число соответствует округленной в сторону уменьшения средней прочности образцов при сжатии, выраженной в кгс/см 2).

Процесс схватывания и твердения портландцемента можно рассматривать как следствие процессов структурообразования, развивающихся в системе «цемент – вода», в результате гидратации клинкерных минералов и участия образующихся гидратных фаз в формировании прочного гелекристаллического конгломерата – цементного камня.

Постепенно пластичное цементное тесто теряет свою подвижность, загустевает и уплотняется. Начало этого периода (схватывания) начинается через 1–1,5 ч, а конец – через 4–10 ч. Затем наступает второй этап твердения с образованием цементного камня заданной прочности. Особенностью цемента является низкая скорость набора прочности. Однако в благоприятных условиях прочность изделия медленно увеличивается и превосходит заявленную марочную. Причиной этого явления служат следующие параметры и процессы:

– размер зерен клинкера. Из-за низкой растворимости гидратов на поверхности зерен образуется корочка, затрудняющая проникновение воды к сухому клинкеру и прекращающая процессы массообмена в объеме цементного сростка. Непрореагировавшие частицы клинкера (до 40 %) образуют рыхлую структуру, которая и составляет запас прироста прочности. Поэтому чем более тонко помолот цемент, тем большая его доля прогидратируется и тем выше будет марочная прочность через 28 суток;