Применение известковых продуктов
Области использования строительной извести схематично приведены на рисунке 1.56.
Рисунок 1.56 – Схема областей использования извести [168]
- Белая известь (САНТИЛИТР): Извести, которые преимущественно состоят из оксида или гидроксида кальция без добавок гидравлических материалов или пуццоланов.
- Известь доломитовая (ДЕЦИЛИТР): Извести, которые преимущественно магния или гидроксида кальция и гидроксид магнезий без добавок гидравлических материалов или пуццоланов.
- Гидравлическая известь (СВ): Извести, которые преимущественно состоят из гидроксида кальция, силикатов и алюминатов кальция, и получаемые смешиванием подходящих материалов. Они схватываются на воздухе, а затем и затвердевают под водой. Атмосферная двуокись углерода способствует процессу твердения вследствие процессов карбонизации продуктов гидратации.
- Известь высокой гидравличности (NHL): Извести, которые получаются обжигом карбонатных пород, содержащих повышенное количество глины или богатых кремнекислотой. Все NHL-извести после схватывания на воздухе могут продолжать твердеть под водой. Атмосферная двуокись углерода способствует процессу твердения.
Таблица 1.24-Применение различных видов известковых стройматериалов в промышленности по германскому стандарту EX 459-1 [168]
| Наименование | Сорт извести | CaO+MgO , % | MgO , % | СО2,% | SO3,% | Свободная известь, % |
| Белая известь 90 | CL 90 | ≥90 | ≤5 | ≤4 | ≤2 | |
| Белая известь 80 | CL 80 | ≥80 | ≤5 | ≤7 | ≤2 | |
| Белая известь 70 | CL 70 | ≥70 | ≤5 | ≤12 | ≤2 | |
| Известь доломитовая 85 | DL 85 | ≥85 | ≥30 | ≤7 | ≤2 | |
| Известь доломитовая 80 | DL 80 | ≥80 | ≥5 | ≤7 | ≤2 | |
| Гидравлическая известь 2 | HL 2 | - | - | - | ≤3 | ≥8 |
| Гидравлическая известь 3,5 | HL 3,5 | - | - | - | ≤3 | ≥6 |
| Гидравлическая известь 5 | HL 5 | - | - | - | ≤3 | ≥3 |
| Природная гидравлическая известь 2 | NHL 2 | - | - | - | ≤3 | ≥15 |
| Природная гидравлическая известь 3,5 | NHL 3,5 | - | - | - | ≤3 | ≥9 |
| Природная гидравлическая известь 5 | NHL 5 | - | - | - | ≤3 | ≥3 |
По германскому промышленному стандарту EN 459-1 наряду с химическим составом к различным видам извести ставятся также требования к прочности и другим физическим качествам, например, тонкости измельчения, содержания свободной воды, постоянство изменения объема в процессе твердения, время схватывания и различные качества строительного раствора. Проверка этих качеств проводится соответственно германскому промышленному стандарту 459-2 [167].
Области и возможного применения для обожженой извести и гидроокиси кальция в строительной индустрии разнообразны: они являются сырьем для изготовления известкового песчаника и пористого бетона, для стенного строительного раствора и штукатурки (известковая, цемент + известь штукатурка), которые перемешиваются либо вручную на стройплощадке, либо чаще доставляются – заранее заготовленные как сухой строительный раствор в цистерне (силосе) или как свежий строительный раствор в смешивающем транспортном средстве на стройплощадку. Из них изготавливают известковые краски и шламы, используют как заполнитель в битум, для обезвоживания и стабилизации земель. Строительные растворы и штукатурки показали себя как надежные вяжущие вещества с многовековой традицией.
1.2.5 Требования ГОСТ 9179–79 к строительной извести
В странах СНГ строительную известь выпускают по ГОСТ 9179–79 Известь строительная. Технические условия.
По условиям твердения строительная известь подразделяется на:
а) известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение их прочности в воздушных условиях; .
б) гидравлическую известь, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов, сохранение их прочности как на воздухе так и под водой.
Различают следующие виды воздушной извести:
а) известь негашеную комовую;
б) известь негашеную молотую;
в) известь гидратную (пушонку);
г) известковое тесто.
Известь негашеная комовая представляет собой смесь кусков различной величины. По химическому составу она полностью состоит из СаО и MgО с преимущественным содержанием СаО.
Известь негашеная молотая - порошкообразный продукт тонкого измельчения комовой извести. Известь измельчают без добавок или совместно, с какой - либо активной минеральной добавкой (доменные гранулированные или топливные шлаки от пылевидного сжигания топлива, пуццоланы вулканического или осадочного происхождения и т.д.). Активные минеральные добавки увеличивают водостойкость растворов и бетонов и способствуют повышению их прочности.
Строительную негашеную известь по времени гашения разделяют на:
- быстрогасящуюся не более 8 мин;
- средне гасящуюся не более 25 мин;
- медленногасящуюся более 25 мин;
Гидратная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый
гашением комовой или молотой негашеной извести жидкой или парообразной водой, т.е. таким ее количеством, которое необходимо для перехода СаО в Са(ОН)2. Гидратная известь состоит преимущественно из Са(ОН)2 и Мg(ОН)2.
Известковое тесто получают гашением комовой извести или молотой извести большим количеством воды, обеспечивающим переход СаО и MgO в гидраты Са(ОН)2 и Mq(ОН)2 и образование пластичной тестообразной массы. В зависимости от пластичности получаемого продукта различают жирную и тощую известь.
В зависимости от содержания оксида магния различают: кальциевую известь с содержанием MgO до 5 %; магнезиальную, в которой количество MgO составляет 5-20 % и доломитовую с содержанием MgO 20-40 %.
По ГОСТ 9179-77 строительная воздушная известь разделяется на
три сорта: 1, 2, 3. Воздушная известь должна соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.24а.
Таблица 1.24а - Технические требования к строительной воздушной извести
| Показатели | 1 сорт | 2 сорт | 3 сорт |
| Содержание активных СаО+МgО в пересчете на сухое вещество, % не менее: - в извести без добавок | |||
| - в извести с добавками | - | ||
| Содержание активной MgO %, не более: | |||
| Содержание СО2 %, не более: | |||
| Содержание непогасившихся зерен, % не более: |
Испытания качества извести строительной проводят по ГОСТ 22688 – 77.
Гипс
История и экономика
Название «гипс» происходит от его греческого обозначения “Gypsos”. В немецком языковом обиходе гипсом называют как затвердевший гипс (например, гипсовый камень), так и имеющие в составе меньшее количество воды, ещё способные к реакции CaSO4-вяжущие (например, полугидраты), что иногда приводит к заблуждению. В английском же языке есть ясное различие между “gypsum” - гипсовый камень, и “plaster” - вяжущее.
Гипс является одним из старейших минеральных вяжущих в истории человечества. О его применении было известно ещё во времена неолита и в эпоху античности у народов Малой Азии. Старейшим надёжным доказательством применения гипса в качестве строительного материала считается находка из города Чатал-Хююк в Малой Азии, которая относится к 9000 г. до н.э. Другие находки обнаружены в Израиле (7000 г. до н.э.), есть находки из времён строительства пирамиды Шефрен (ок. 2000 г. до н.э.), где использовался раствор из гипса и извести [7, 169]. Через Крету применение строительного материала гипс попало в Грецию и к римлянам, которые расширили знания о его изготовлении и применении и донесли их до областей Центральной и Северной Европы. После отступления римлян эти знания были утрачены. И только в 11 веке они были вновь найдены через монастыри. Путём примешивания других материалов, таких как конский волос и солома, были получены улучшенные строительные материалы. Огнезащитное действие гипса было обнаружено после крупного пожара в Лондоне в 1666 году и сделало его в 17 веке наиболее часто употребляющимся строительным материалом [7, 169]. В Германии гипс употреблялся ещё раньше как кирпич, гипсовая штукатурка, «гипсобетон» или в качестве раствора для кладки и штукатурки. С вхождением в обиход искусственного мрамора из гипса строительный материал гипс во времена Барокко и Рококо достиг своего апогея [170]. Несмотря на слабую устойчивость к воде гипс иногда использовался для внешней отделки, что, например, доказывается находками в Гарце и Тюрингии. При этом часто использовались смеси из гипса и извести [171, 172].
Современное производство гипса в мире составляет около 150 млн. тонн, при этом крупнейшим потребителем с объемом около 40% является цементная промышленность. В таблице 1.25 приведены важнейшие страны-производители гипса.
Таблица 1.25-Годовое производство гипса, млн. т
| Страна | Производство гипса, млн.т | Страна | Производство гипса, млн.т |
| США | Англия | ||
| Германия | Испания | ||
| Франция | Другие | ||
| Япония | Всего |
По данным Федерального Союза гипсовой промышленности в 2000 году общее потребление гипса в ФРГ составляло ок. 8,52 млн. т, из них на гипсовую промышленность приходилось 5,72 млн. т, на цементную промышленность 1,75 млн. т и на прочее использование - 1,05 млн. т. Таблица 1.26 даёт обзор производства гипсовой промышленности, поделённого на области применения.
Таблица 1.26-Использование гипса (без цемента) в Германии [173]
| Год | Строительный гипс1) | Строительные элементы2) | Гипсокартонные плиты3) |
| - | - | ||
| - | |||
| 1,175 | 53,425 | ||
| 1,209 | 58,698 | ||
| 1,937 | 84,801 | ||
| 1,718 | 56,779 | ||
| 1,998 | 93,220 | ||
| 3,906 | 1,466 | 173,179 | |
| 3,739 | 2,594 | 184,484 | |
| 3,585 | 2,355 | 195,650 | |
| 3,408 | 2,093 | 255,954 | |
| 3,195 | 2,212 | 275,531 | |
| 2,678 | 2,155 | 234,624 |
1) в 1 000 т 2) в 1 000 т, с 1995г. строительные плиты кв.м. 3) в кв.м.
По данным Технического Объединения Эксплуатационников Крупных Электростанций в 2000 году было получено 5,97 млн. т гипса на установках с удалением серы из дымовых газов (УУСДГ), из них 1,53 млн. т поступило на временное хранение, а 3,94 млн. т на дальнейшую переработку. Сюда добавляется около 0,2 млн. т ангидрида из производства плавиковой (фтористоводородной) кислоты. Разница с общим потреблением покрывается природным гипсом/природным ангидридом. Таблица 1.27 показывает количество выхода гипса после установок с удалением серы из дымовых газов в некоторых странах Европы.
Оцениваемый мировой расход природного гипса и природного ангидрида составил в 1995 году около 95 млн. т. Из них в цементную промышленность поступило 55 млн. т (для 1 443 млрд. т цемента). Оставшиеся 40 млн. т природного гипса и ангидрида гипсовая промышленность переработала в строительные материалы. В будущем расход гипса может существенно повыситься, особенно в азиатских странах из-за расширения строительной деятельности. В 1995 году было использовано около 7-8 млн. т фосфогипса, большая часть из этого в Японии, которая не имеет собственных месторождений природного гипса. Использование гипса из производства диоксида титана и плавиковой кислоты < 1 млн. т в год [184].
Таблица 1.27-Выход гипса после установок Фс удалением серы из дымовых газов в некоторых европейских странах в 2001 году [174]
| Страна | Производство гипса, тыс.т | Страна | Производство гипса, тыс.т |
| Германия | Голландия | ||
| Чехия | Дания | ||
| Англия | Турция | ||
| Польша | Австрия | ||
| Испания | Франция | ||
| Италия | Бельгия | ||
| Венгрия | Греция |
ФРГ использовало в 1980 году 6 млн. т природного гипса и природного ангидрида, из них 1,5 млн. т в цементной промышленности, 3,5 млн. т в гипсовой промышленности для производства гипсовых строительных материалов, 0,2 млн.т для изготовления промышленного гипса и 0,8 млн. т в качестве штрекового крепёжного материала в угледобывающей промышленности. Важнейшими гипсовыми строительными материалами являются гипсокартонные плиты (Северная Америка, Великобритания, Франция, Скандинавия, Бенилюкс, Япония и ФРГ), гипс для машинной штукатурки (Центральная Европа) и штукатурный гипс (Испания, Италия, Северная Африка, Ирак, Иран) [175]. Они будут рассмотрены подробнее позднее (глава 3.3).