Властивості і застосування вапна
Густина негашеного вапна змінюється в межах (3100... 3300) і збільшується з підвищенням температури випалювання, гідратного вапна в аморфному стані — 2080, у кристалічному — 2230 .
Середня густина грудкового вапна в кусках залежно від температури випалювання і вмісту домішок коливається від 1600 до
2600 , причому менша середня густина відповідає нижчій температурі випалювання. Середня густина меленого вапна в нещільному стані дорівнює (900... 1100), в ущільненому — (1100... 1300), гідратного (гашеного) вапна — відповідно (400...500) і (600...700), вапняного тіста — (1300... 1400) .
Основні властивості будівельного повітряного вапна визначав стандарт. Згідно стандарту, повітряне вапно поділяється на кальцієве (містить до 5% MgO), магнезіальне (5...20)% MgO і доломітове (20...40)% MgO.
До негашеного порошкоподібного вапна крім вимог щодо сумарного вмісту активних СаО + MgO ставляться також вимоги до тонини.
Міцність розчинів на гідравлічному вапні вища, ніж міцність розчинів на повітряному вапні.
Гідравлічне вапно випробовується у зразках-балочках розміром (40 х 40 х 160) мм у розчині 1:3. Після 24-годниного тверднення у вапні з гідравлічним замішувачем зразки виймають із форм і зберігають над водою протягом 6 діб, а потім у воді 21 добу.
Через 28 діб тверднення границя міцності на стиск зразків із слабкогідравлічного вапна повинна бути не нижчою ніж 1,7, а із сильно-гідравлічного-не менше 5 МПа; границя міцності на згин-відповідно не менше 0,4 і 1 МПа. Гідравлічне вапно із сировини з гідравлічним модулем (2...4) (тобто із вмістом (50...80)% гідравлічних компонентів) при добре підібраному режимі випалювання і ретельному помелі має міцність на стиск (6... 15) і навіть 20 МПа.
Гідравлічне вапно забарвлене у світлі тони: білий, кремовий. Тому з нього при добавлянні відповідних мінеральних пігментів можна добути кольорове вапно, яке використовується як декоративно-оздоблювальний матеріал. Пігменти, що вводяться у вапно, повинні бути стійкими проти дії лугів. До таких пігментів насамперед належать: охра, сурик, мумія. Для забарвлення розчинів можна вводити також мелену червону цеглу. Масова частка пігменту звичайно не перевищує 5%.
Гідравлічне вапно застосовують при виготовленні будівельних розчинів, що мають підвищені водостійкість і міцність, для виробництва вапняно-пуцоланових цементів, легких і важких бетонів низьких марок. Вапняно-пуцоланові цементи на гідравлічному вапні відрізняються підвищеними міцністю і повітро стійкістю. Гідравлічне вапно можна застосовувати також і як основу під фресковий живопис, тобто при нанесенні малюнків розбавле-
ними у воді мінеральними фарбами на свіжу штукатурку (тинк). Такий фресковий живопис досить довговічний. Гідравлічне вапно може застосовуватись і для стабілізації грунтів при будівництві доріг з малою інтенсивністю руху. Розчини і бетони на гідравлічному вапні мають високу довговічність при експлуатації їх у повітряно-вологому середовищі.
Змінне зволожування і висушування, а також заморожування і розморожування негативно відбиваються на виробах із гідравлічного вапна через знижену їх густину.
Технологія цементу
Сировина для цементу
Портландцемент — гідравлічне в'яжуче, що добувається при сумісному тонкому подрібненні клінкеру з гіпсом, а іноді і з добавками. Первинною сировиною для портландцементу є вапняк і глина. Клінкер добувають випалюванням до спікання сировинної суміші вопняку і глини певного складу, що забезпечує переважання високоосновних силікатів кальцію.
Гіпс у портландцемент вводять для регулювання терміну тужавіння і підвищення міцності. Розрізняють портландцемент без добавок, портландцемент з мінеральними добавками і иілакопорт-ландцемент. У портландцемент з мінеральними добавками дозволяється вводити доменові або електротермофосфорні шлаки у кількості до 20, активні добавки осадного походження — до 10, активні добавки вулканічного походження — до 15% маси в'яжучого. Шлакопортландцемент повинен містити не менше 21 і не більше 80% домнових гранульованих або електротермофосфор-них шлаків.
При виробництві портландцементу дозволяється вводити не більше 5% добавок, що прискорюють тверднення або підвищують міцність (кренти, сульфоалюмінатні і сульфоферитні продукти, випалені алуніти, каоліни).
Тепер у практиці світового будівництва портландцемент є основним матеріалом для виробництва бетону, залізобетону та будівельних розчинів. Якість і властивості портландцементу визначаються в основному складом і структурою клінкеру. Добавки, що вводяться, лише деякою мірою регулюють ті чи інші його властивості.
Вапняк при випалюванні розкладається:
а глинисті матеріали в рекцію на оксиди потім вступають в реакцію з СаО і утворюють мінерали:
і еліт — основний мінерал майбутнього цементу.
Тобто, основними і обов'язковими оксидами у складі цементного клінкеру є оксид кальцію, кремнезем, глинозем, оксид заліза. їх вміст у клінкері становить (95.. .97)%.
Про якість клінкеру певною мірою можна судити за даними його хімічного аналізу. Хімічний аналіз готового портландцементу не є показовим, оскільки введені під час помелу добавки змінюють його склад.
Як уже зазначалось, першим за вмістом і значенням є оксид кальцію СаО. Чим більше у цементі СаО, тим більш високоміцним і швидкотверднучим він буде. Однак обов'язкова умова добування високоякісного клінкеру — повне зв'язування СаО кислотними оксидами. СаО, що залишився у вільному стані, викликає нерівномірність зміни об'єму, оскільки під час випалювання клінкеру в результаті високої температури він отримується намертво випаленим і не гаситься під час замішування цементу водою, а гідратується в уже затверділому цементі, викликаючи появу небезпечних напруг. Цементи з підвищеним вмістом СаО під час тверднення виділяють значну кількість теплоти, мають знижену водостійкість.
Кремнезем — одна з найважливіших складових частин клінкеру. Він зв'язує СаО у силікати, здатні до гідравлічного тверднення.
Глинозем — основний компонент алюмінатів, підвищення його вмісту зумовлює швидке тужавіння і прискорене тверднення. Цементи з підвищеним вмістом глинозему мають низькі сульфа-то-і морозостійкість.
Оксид заліза поліпшує спікання клінкеру, а також є фарбувальним оксидом.