Известь — это неорганический материал, состоящий в основном из оксидов и гидроксидов кальция , обычно оксида кальция и/или гидроксида кальция . Это также название оксида кальция, который образуется в результате пожаров в угольных пластах и в измененных ксенолитах известняка в вулканических выбросах. [1] Международная минералогическая ассоциация признает известь минералом с химической формулой CaO. [2] Слово « известь» происходит от его самого раннего использования в качестве строительного раствора и имеет значение прилипания или прилипания . [3]
Эти материалы до сих пор используются в больших количествах в качестве строительных и инженерных материалов (включая изделия из известняка, цемент , бетон и строительные растворы ), в качестве химического сырья, а также для переработки сахара и других целей. Производство извести и использование многих получаемых продуктов восходят к доисторическим временам как в Старом, так и в Новом Свете. [ нужна цитация ] Известь широко используется для очистки сточных вод сульфатом железа .
Породы и минералы, из которых получены эти материалы, обычно известняк или мел , состоят в основном из карбоната кальция . Их можно разрезать, раздавить или измельчить и химически изменить. Сжигание ( прокаливание ) карбоната кальция в печи для обжига извести при температуре выше 900 °C (1650 °F) [4] превращает его в высокоедкий материал — жженую известь , негашеную известь или негашеную известь ( оксид кальция ) и, при последующем добавлении воды, в менее едкая (но все же сильнощелочная ) гашеная известь или гашеная известь ( гидроксид кальция , Ca(OH) 2 ), процесс которой называется гашением извести .
Когда этот термин встречается в сельскохозяйственном контексте, он обычно относится к сельскохозяйственной извести , которая сегодня обычно представляет собой измельченный известняк, а не продукт известковой печи. В противном случае это чаще всего означает гашеную известь , поскольку более опасная форма обычно описывается более конкретно как негашеная известь или жженая известь .
В известняковой промышленности известняк — это общий термин для горных пород, содержащих 80% и более карбоната кальция или магния , включая мрамор , мел , оолит и мергель . Дальнейшая классификация производится по составу: известняки высококальциевые, глинистые (глинистые), кремнистые , конгломератные , магнезиальные , доломитовые и другие . [5] Необычные источники извести включают кораллы, морские ракушки, кальцит и анкерит .
Известняк добывают из карьеров или рудников . Часть добытого камня, отобранная по химическому составу и оптической гранулометрии , обжигается при температуре около 900 °C (1650 °F) в известковых печах для получения негашеной извести по реакции: [6]
Перед использованием негашеную известь гидратируют , то есть соединяют с водой, и называют гашением, поэтому гашеную известь также называют гашеной и производят по реакции:
Сухое гашение — это гашение негашеной извести водой, достаточным для увлажнения негашеной извести, но для сохранения ее в виде порошка; его называют гашеной известью. При мокром гашении добавляется небольшой избыток воды для гидратации негашеной извести до формы, называемой известковой замазкой.
Поскольку известь обладает связующим свойством с кирпичом и камнем, ее часто используют в качестве связующего раствора при кладочных работах. Его также используют при побелке в качестве покрытия для стен, чтобы побелка прилипала к стене.
Процесс, при котором известняк (карбонат кальция) при нагревании превращается в негашеную известь, затем в гашеную известь при гидратации и естественным образом превращается в карбонат кальция при карбонизации, называется известковым циклом . [7] Условия и соединения, присутствующие на каждом этапе известкового цикла, оказывают сильное влияние на конечный продукт, [8] отсюда и сложная и разнообразная физическая природа известковых продуктов.
Примером может служить гашеная известь (гидроксид кальция) смешивается с песком и водой в густую суспензию для получения раствора для строительных целей. Когда кладка уложена, гашеная известь в растворе медленно начинает реагировать с углекислым газом с образованием карбоната кальция (известняка) по реакции:
Углекислый газ, который участвует в этой реакции, в основном доступен в воздухе или растворен в дождевой воде [9] , поэтому чистый известковый раствор не будет рекарбонатировать под водой или внутри толстой каменной стены.
Известковый цикл доломитовой и магниевой извести недостаточно изучен [8], но он более сложен, поскольку соединения магния также распадаются на периклаз , который гасится медленнее, чем оксид кальция, и при гидратации образует несколько других соединений. Так, эти извести содержат включения портландита , брусита , магнезита и других соединений гидроксикарбоната магния. Эти соединения магния имеют очень ограниченные и противоречивые исследования, в которых ставится вопрос, «...могут ли они в значительной степени вступать в реакцию с кислотными дождями, что может привести к образованию солей сульфата магния». [10] Соли сульфата магния могут повредить раствор при высыхании и рекристаллизации из-за расширения кристаллов по мере их образования, что известно как сульфатная атака .
Известь, используемая в строительных материалах, широко классифицируется как «чистая», «гидравлическая» и «бедная» известь; [11] может быть естественным или искусственным ; и может быть дополнительно идентифицирован по содержанию магния, например, доломитовая или магниевая известь. Область применения включает известковый раствор , известковую штукатурку , известковую штукатурку , известково -зольные полы , полосатый бетон , побелку , силикатную минеральную краску и известняковые блоки , которые могут быть разных типов . Качество многих видов обработанной извести влияет на то, как они используются. Римляне использовали два типа известкового раствора для изготовления римского бетона , что позволило им совершить революцию в архитектуре, которую иногда называют « бетонной революцией» .
Известь обладает многими сложными качествами как строительный продукт, включая работоспособность, которая включает когезию, адгезию, содержание воздуха, содержание воды, форму кристаллов, долговечность плит, растекаемость и текучесть; прочность сцепления; всеобъемлющая сила; назначить время; пропускная способность песка; гидравлика; содержание свободной извести; паропроницаемость; гибкость; и устойчивость к сульфатам. На эти качества влияют многие факторы на каждом этапе производства и монтажа, в том числе исходные ингредиенты источника извести; добавленные ингредиенты до и во время обжига, включая соединения из выхлопных газов; температура и продолжительность обжига; способ гашения, включающий горячую смесь (негашеная известь добавляется к песку и воде для приготовления строительного раствора), сухое гашение и мокрое гашение; соотношение смеси с заполнителями и водой; размеры и типы заполнителей; загрязняющие вещества в воде затворения; качество изготовления; и скорость высыхания во время отверждения. [12]
Чистая известь также известна как насыщенная, обыкновенная, воздушная, гашеная, гашеная, травильная, гидратная и высококальциевая. Он состоит в основном из гидроксида кальция, получаемого при гашении негашеной извести (оксида кальция), и может содержать до 5% других ингредиентов. Чистая известь схватывается очень медленно при контакте с углекислым газом воздуха и влагой; это не гидравлическая известь, поэтому она не затвердеет под водой. Чистая известь имеет чистый белый цвет и может использоваться для побелки, штукатурки и раствора. Чистая известь растворима в воде, содержащей угольную кислоту , природную слабую кислоту, которая представляет собой раствор углекислого газа в воде и кислотных дождях , поэтому она медленно смывается, но эта характеристика также приводит к автогенному процессу или самовосстановлению, при котором растворенная известь может течь в трещины в материале и повторно откладываться, автоматически устраняя трещину.
Полугидравлическая известь, также называемая частично гидравлической и серой известью, сначала схватывается с водой, а затем продолжает схватываться на воздухе. Эта известь похожа на гидравлическую известь, но содержит менее растворимый кремнезем (обычно минимум 6%) и алюминаты , она затвердевает под водой, но никогда не затвердевает. [13]
Гидравлическую известь еще называют водяной известью . Гидравлическая известь содержит известь с кремнеземом или глиноземом, схватывается под воздействием воды и может схватываться под водой. [14] Природная гидравлическая известь (NHL) изготавливается из известняка, который естественным образом содержит некоторое количество глины . Искусственную гидравлическую известь получают путем добавления к известняку во время обжига форм кремнезема или глинозема, таких как глина, или путем добавления пуццолана к чистой извести. [13] Гидравлическая известь классифицируется по крепости: слабо , умеренно и высокогидравлическая известь. Слабогидравлическая известь содержит 5-10% глины, отслаивается за считанные минуты и схватывается примерно за три недели. Его используют для менее дорогостоящих работ и в мягком климате. Умеренно гидравлическая известь содержит 11-20% глины, гасится за один-два часа и схватывается примерно через неделю. Его используют для более качественных работ и наружных стен в условиях морозного климата. В основном гидравлическая известь содержит 21-30% глины, отслаивается очень медленно и схватывается примерно за сутки. Он используется в суровых условиях, таких как влажные места и вблизи соленой воды. Гидравлическая известь имеет грязно-белый цвет. «Степень гидравлическости строительных растворов будет влиять на многие характеристики. Выбрав подходящее соотношение глины и известняка, растворы, которые карбонизуются или гидравлически схватываются в различной степени, могут быть разработаны с учетом конкретных требований применения, таких как время схватывания, прочность, цвет, долговечность, морозостойкость. технологичность, скорость схватывания в присутствии воды, паропроницаемость и т.д.» [14]
Бедную известь еще называют тощей или скудной известью. Плохая известь схватывается и затвердевает очень медленно и имеет слабую связь. Бедный лайм имеет серый цвет.
Магниевая известь содержит более 5% оксида магния (BS 6100) или 5-35% карбоната магния (ASTM C 59-91). [15] Доломитовая известь имеет высокое содержание магния: 35-46% карбоната магния (ASTM C 59-91). [15] Доломитовая известь названа в честь Доломитовых Альп в итальянских и австрийских Альпах. [16]
В Соединенных Штатах наиболее часто используемой кладочной известью является гашеная известь типа S, которую добавляют в портландцемент для улучшения пластичности , удержания воды и других качеств. Буква S в типе S означает «специальный», что отличает его от гашеной извести типа N, где N означает «нормальный». Особыми свойствами типа S являются его «...способность к раннему развитию высокой пластичности и более высокой водоудерживающей способности, а также за счет ограничения содержания негидратированных оксидов». [17] Термин «Тип S» возник в 1946 году в стандарте ASTM C 207 «Гидратая известь для каменной кладки». Известь типа S почти всегда представляет собой доломитовую известь, гидратируемую под воздействием тепла и давления в автоклаве и используемую в растворах, штукатурке , штукатурке и штукатурке . Известь типа S не считается надежным связующим веществом в строительных растворах из-за высоких температур горения во время производства.
Канкарский лайм, лайм, изготовленный из канкара, который представляет собой форму карбоната кальция.
Селенитовая известь, также известная как цемент Скоттса в честь Генри Янга Дарракотта Скотта , представляет собой цемент из серого мела или аналогичной извести, такой как в Lias Group , с добавлением около 5% гипсовой штукатурки (обожженного гипса ). [13] Селенит — это разновидность гипса, но селенитовый цемент может быть изготовлен с использованием любой формы сульфата или серной кислоты . [18] Сульфат останавливает расслоение, способствует быстрому и прочному схватыванию цемента.
Римляне изготавливали бетон , смешивая известь и вулканический пепел , чтобы создать пуццолановую реакцию . Когда его смешали с вулканическим туфом и поместили под морскую воду, морская вода гидратировала известь в результате экзотермической реакции, которая затвердела. [19]
![{\displaystyle {\ce {{\overset {кальций~карбонат}{CaCO3}}->[][{\text{heat}}]{\overset {кальций~оксид}{CaO}}+{\overset {углерод ~диоксид}{CO2}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/98b4a680c52697d99fd2347d9034373411eb983f)
