Известь

Известь получают посредством обжига кальциево-магниевых карбонатных горных пород (известняков, мела, доломитизированных известняков, мергелистых известняков). Температура обжига 1000-1200⁰С.

Целью обжига кальциево-магниевых пород служит их декарбонизация, т.е. удаление СО₂. При этом образуется продукт, обладающий вяжущими свойствами.

Реакции, происходящие при обжиге:

СаСО₃ = СаО + СО₂;

MgCO₃ = MgO + CO₂;

При обжиге магниево-кальциевых карбонатных пород сначала завершается термическое разложение карбоната магния (650-750⁰С), а затем карбоната кальция (1000-1350⁰С). Продукт обжига (в данном случае негашеная известь, состоящая в основном из СаО) имеет пористую структуру.

При обжиге пород, содержащих наряду с карбонатами кальция и магния глинистые примеси, существенные изменения претерпевают не только карбонаты, но и гидросиликаты алюминия:

- каолит Al₂O₃∙2SiO₂∙2H₂O;

- монтмориллонит;

- галлуазит Al₂O₃∙2SiO₂∙(2+x)H₂O;

- аллофан mAl₂O₃∙nSiO₂∙pH₂O;

При 500-800⁰С гидросиликаты алюминия деградируются, и свойства глины меняются, т.к. образуются аморфные вещества с различной структурой частиц.

При обжиге известь отличается разрыхленной структурой частиц, такая же структура характерна и для продуктов обжига глинистых примесей. Эти продукты обжига природных минералов энергично реагируют друг с другом. Реакции, происходящие в твердом состоянии в печи при 1000-1200⁰С, приводят к образованию главным образом низкоосновных алюмината и силиката кальция:

- СаО∙ Al₂O₃

- 2СаО∙ SiO₂

При 1250-1300⁰С эти соединения дальше насыщаются известью. При этом получается:

- 5СаО∙ SiO₂;

- 3СаО∙ Al₂O₃ (в небольших количествах);

- 3СаО∙ SiO₂ (в небольших количествах).

Получение вяжущих материалов на основе извести достигается путем диспергирования ее гашением или помолом. В обожженой извести наряду с оксидом кальция (и оксидом магния) содержатся также силикаты и алюминаты кальция. В зависимости от количества примесей получают:

- если примесей не более 6%, получается воздушная известь; содержание свободных оксидов СаО+MgO 90-95%, а силикатов и алюминатов кальция – не более 10%;

- если содержание примесей более 6%, образуется гидравлическая известь, в которой силикаты и алюминаты составляют до 70-80%, остальное – свободные СаО+MgO.

Из воздушной извести при гашении получается воздушное вяжущее вещество. Из гидравлической извести путем помола получается гидравлическое вяжущее вещество, гидравлические свойства которого обуславливаются силикатами и алюминатами кальция.

Гашение воздушной извести протекает по уравнению:

СаО+Н₂О = Са(ОН)₂ +15,64 ккал

Получается тонкодисперсный продукт без помола в результате химического диспергирования, происходящего при гидратации.

Твердение известково-песчаных смесей при обычных температурных условиях вызывается в первые месяцы, годы карбонизацией извести и ее перекристаллизацией. В присутствии СО₂, содержащийся в воздухе, идет реакция карбонизации гидроокиси кальция:

Са²⁺ + 2ОН^- + 2Н⁺ + СО₃^2- = СаСО₃ + 2Н₂О

Наличие песка в смеси облегчает доступ СО₂ в толщу материала.

Для успешного процесса схватывания и твердения извести необходимо соблюдение следующих условий:

- в сухой среде известь практически не карбонизируется;

- в присутствии большого количества воды известь также не карбонизируется, т.к. равновесие реакции смещается влево.