Истинная плотность негашёной извести колеблется в пределах 3,1-3,3 г/см3 и зависит, главным образом, от температуры обжига, наличия примесей, недожога и пережога. Истинная плотность гидроксида зависит от степени её кристаллизации и равна для Са(ОН)₂, кристаллизованной в форме гексагональных пластинок, 2,23 и аморфной 2,08 г/см3. Средняя плотность комовой негашеной извести в куске в большей мере зависит от температуры обжига и возрастает с 1,6 до 2,9 г/см3. Насыпная плотность для извести других видов следующая: для молотой негашёной в рыхлонасыпном состоянии – 900 – 1100, в уплотнённом – 1100 – 1300 кг/м3; для гидратной извести (пушонки) в рыхлонасыпном состоянии 400-500, а в уплотнённом – 600-700 кг/м3; для известкового теста – 1300-1400 кг/м3.

Пластичность, обуславливающая способность вяжущего придавать строительным растворам и бетонам удобообрабатываемость, - важнейшее свойство извести. Пластичность извести связана с её высокой водоудерживающей способностью. Тонкодисперсные частички гидроксида кальция, адсорбционно удерживая на своей поверхности значительное количество воды, создают своеобразную смазку для зёрен заполнителей в растворной или бетонной смеси, уменьшая трение между ними. Вследствие этого известковые растворы обладают высокой удобообрабатываемостью, легко и равномерно распределяются тонким слоем на поверхности кирпича или бетона, хорошо сцепляются с ними, отличаются водоудерживающей способностью даже при нанесении на кирпичные и другие пористые основания.

Всё это благоприятно отражается на производительности труда при кладочных и штукатурных работах, на их качестве, а также на долговечности кладки и штукатурки. Известь до сих пор является одним из основных материалов для изготовления чисто известковых и сложных строительных растворов.

Чем активнее известь и полнее она гасится, чем больше выход известкового теста из 1 кг комовой извести, чем дисперснее частички извести, тем больше её пластичность.

Водопотребность и водоудерживающая способность строительной извести высоки и зависят от вида извести и дисперсности её частиц. Расход воды 300-350 л и более на 1 м3 кладочного известкового раствора. Повышенной водопотребностью и водоудерживающей способностью обладает гашёная известь в виде порошка или теста, пониженной – молотая негашёная, поэтому из негашёной молотой извести можно приготовлять растворы и бетоны с пониженным водосодержанием, более высокой плотностью и, следовательно, прочностью. Удобообрабатываемость же растворимых смесей на молотой негашёной извести меньше, чем на гашёной.

Скорость схватывания. Растворы на гашёной извести схватываются очень медленно. Образцы размером 7,07 х 7,07 х 7,07 см из раствора на этом виде извести приходится выдерживать в формах в течение 5-7 суток до приобретения ими некоторой прочности, позволяющей их расформовывать. Схватывание несколько ускоряется при сушке образцов. Растворы на молотой негашёной извести схватываются через 15-60 минут после затворения. Скорость их схватывания зависит от скорости гидратации оксида кальция и условий твердения.

Объёмные изменения. При твердении растворов и бетонов, изготовленных на строительной воздушной извести, возможны объёмные изменения в основном трёх видов: неравномерное изменение объёма, обусловленное замедленной гидратацией частичек пережога, усадка и набухание, температурные деформации.

Неравномерные изменения объёма весьма опасны для сохранности растворов, бетонов или изделий из них, так как пережжённые частицы СаО и MgO гидратируются с увеличением объёма в уже затвердевшем известковом камне. Возникающие при этом напряжения достигают критических значений и вызывают растрескивание изделий, деформацию кладки и т. п. При значительном содержании в извести негасящихся зёрен её целесообразно перед употреблением тонко измельчать, а при гашении применять наиболее совершенные способы и аппараты или гасить известь в барабанах под давлением пара.

При твердении на воздухе известковые растворы и бетоны, особенно изготовленные на гашёной извести, дают значительную усадку. Это объясняется тем, что при испарении воды уплотняется известковый раствор: в нём образуются сетка пор и тончайшие капилляры, частично заполненные водой, в которых возникают силы капиллярного давления, стягивающее частички вяжущего вещества и заполнителей. Чем выше содержание вяжущего и воды в растворах и бетонах, тем больше их усадка при высыхании во время твердения в воздушной среде. При длительном действии воды растворы и бетоны на извести теряют прочность.

Температурные деформации в начальный период схватывания и твердения наиболее характерны для бетонов и растворов на молотой негашёной извести. При её взаимодействии с водой происходит интенсивное тепловыделение, в результате которого в ряде случаев изделия разогреваются до 60-70^оС и более. Так как при этом условия для рассеивания теплоты на наружных поверхностях почти всегда лучше, чем внутри, то в изделии неизбежно возникают перепады температуры, а следовательно, и неравномерные температурные деформации. В результате более холодные поверхностные слои изделия оказываются в растянутом состоянии, что сопровождается зачастую появлением трещин.

Интенсивность тепловыделения и температурных деформаций возрастает с увеличением тонкости помола извести, снижением водоизвесткового отношения и, наоборот, уменьшается при введении в смесь добавок, замедляющих скорость гидратации оксида кальция.

При твердении извести зимой желательно интенсивное тепловыделение. Высокая экзотермичность молотой негашёной извести предотвращает быстрое замерзание растворов и бетонов и ускоряет их высыхание.

Прочность растворов и бетонов на строительной воздушной извести прежде всего зависит от условий её твердения. Медленно твердеют при обычных температурах и через месяц приобретают небольшую прочность растворы на гашёной извести. Гидратное твердение растворов на молотой негашёной извести даёт возможность через 28 суток воздушного твердения достичь прочности при сжатии до 2-3 МПа. При автоклавном твердении можно легко изготовлять плотные известково-песчаные бетоны с прочностью при сжатии до 30-40 МПа и более. Прочность растворов и бетонов на строительной извести возрастает также с увеличением её активности и уменьшением до некоторого предела водоизвесткового отношения.

Долговечность известковых растворов и бетонов зависит от вида извести и условий её твердения.

В воздушно-сухих условиях создаются наиболее благоприятные условия для их упрочнения вследствие карбонизации гидроксида кальция углекислотой воздуха. Во влажных условиях известковые строительные растворы и бетоны, отвердевшие в обычных температурных условиях, постепенно теряют прочность и разрушаются. Разрушение при этом наступает особенно быстро, если бетоны то замерзают, то оттаивают. Чем активнее в растворах и бетонах прошли процессы карбонизации извести, тем они более водостойки и морозостойки.

Известково-песчаные бетоны и изделия автоклавного твердения, особенно изготовленные на молотой негашёной извести, характеризуются высокой водо – и морозостойкостью. В этом отношении они практически равноценны изделиям из бетонов на цементах.

Из строительной воздушной извести изготовляют растворы, предназначенные для наземной кладки частей зданий и штукатурок, работающих в воздушно-сухих условиях. Широкое применение извести в строительстве обусловлено тем, что она является местным вяжущим веществом. Сырьё и топливо для её получения имеются почти повсюду, а организация производства связана с относительно невысокими капиталовложениями.

Коррозия

Коррозия первого вида — разрушение цементного камня в результате растворения и вымывания некоторых его составных частей (коррозия выщелачивания). При действии воды на цементный камень вначале растворяется и уносится водой свободный гидроксид кальция, образовавшийся при гидролизе C3S и C2S, содержание которого в цементном камне через 1...3 мес твердения достигает 10...15%, а растворимость при обычных температурах— 1,3 г/л. После вымывания свободного гидроксида кальция и снижения его концентрации ниже 1,1 г/л начинается разложение гидросиликатов, а затем гидроалюминатов и гидроферритов кальция. В результате выщелачивания повышается пористость цементного камня и снижается его прочность. Процесс коррозии первого вида ускоряется, если на цементный камень действует мягкая вода или вода под напором. Одной из мер ослабления коррозии выщелачивания является применение цемента с умеренным содержанием C3S и выдерживание бетонных изделий на воздухе для того, чтобы на их поверхности прошел процесс карбонизации и образовалась малорастворимая корка из СаСО3. Главным же средством борьбы с выщелачиванием гидроксида кальция является применение плотного бетона и введение в цемент активных минеральных добавок, связывающих Са(ОН)г в малорастворимое соединение — гидросиликат кальция.

Коррозия второго вида происходит при действии на цементный камень агрессивных веществ, которые, вступая во взаимодействие с составными частями цементного камня, образуют либо легкорастворимые и вымываемые водой соли, либо аморфные массы, не обладающие связующими свойствами (кислотная, магнезиальная коррозия, коррозия под влиянием некоторых органических веществ и т. п.).

Коррозия третьего вида объединяет процессы, при которых компоненты цементного камня, вступая во взаимодействие с агрессивной средой, образуют соединения, занимающие больший объем, чем исходные продукты реакции. Это вызывает появление внутренних напряжений в бетоне и его растрескивание. Характерной коррозией этого вида является сульфатная коррозия. Сульфаты, часто содержащиеся в природной и промышленных водах, вступают в обменную реакцию с гидроксидом кальция, образуя гипс CaSO4-2H2O. Разрушение цементного камня в этом случае вызывается кристаллизационным давлением кристаллов двуводного гипса (гипсовая коррозия). Такая коррозия происходит при значительных концентрациях сульфатов в воде.

Кислотная коррозия возникает при действии растворов любых кислот, за исключением поликремниевой и кремнефтористоводородной. Кислота вступает в химическое взаимодействие с гидроксидом кальция, образуя растворимые соли (например, СаС12) и соли, увеличивающиеся в объеме (CaSO4-2H2O):

Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2О Са(ОН)2 + H2SO4 = CaSO4.2H2O

Под действием кислот могут разрушаться также и гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция, превращаясь в кальциевые соли и аморфные бессвязанные массы SiO2-nH2O, A12(OH)3, Fe2(OH)3.

От слабой кислотной коррозии (рН=4...6) бетоны защищают кислотостойкими материалами (окраской, пленочной изоляцией и т. п.). При сильной кислотной коррозии (рН<4) вместо обычного бетона на портландцементе используют бетон на кислотоупорном цементе и кислотостойких заполнителях или бетон на основе полимерных связующих.

 Углекислотная коррозия является разновидностью общекислотной коррозии. Она развивается при действии на цементный камень воды, содержащей свободный диоксид углерода в виде слабой угольной кислоты сверх равновесного количества. Избыточная (агрессивная) углекислота разрушает ранее образовавшуюся карбонатную пленку вследствие образования хорошо растворимого бикарбоната кальция:

СаСОз + (СО2)СВ + Н2О = Са(НСО3)2 Магнезиальная коррозия наступает при воздействии на гидроксид кальция растворов магнезиальных солей, которые встречаются в грунтовой, морской и других водах. Наиболее характерные реакции для этого вида коррозии проходят по следующей схеме:

Са(ОН)2 + MgCl2 = СаС12 + Mg(OH), Са(ОН)2 + MgSO4 = CaSO4-2H2O + Mg(OH)2

Хлорид кальция и двуводный сульфат кальция хорошо растворимы в воде и вымываются из цементного камня. К тому же двуводный сульфат кальция возникает с увеличением объема, что ускоряет появление трещин в бетоне, а также коррозию третьего вида (см. далее). Гидроксид магния малорастворим в воде, но выпадает в осадок в виде рыхлой аморфной массы, не обладающей связностью, которая также легко вымывается из бетона. Меры защиты от магнезиальной коррозии те же, что и при коррозии первого вида.

Коррозия под действием органических кислот, как и неорганических, быстро разрушает цементный камень. Вредное влияние оказывают и масла, содержащие кислоты жирного ряда (льняное, хлопковое, рыбий жир и т. п.). Нефть, нефтяные продукты (керосин, бензин, мазут, нефтяные масла) не опасны для цементного бетона, если в них нет остатков кислот, но они легко проникают через бетон. Продукты разгонки каменноугольного дегтя, содержащие фенолы, оказывают агрессивное воздействие на бетон.

 Коррозия возникает и под действием минеральных удобрений, особенно аммиачных (аммиачная селитра и сульфат аммония). Аммиачная селитра, состоящая в основном из NH4NO3, действует на гидроксид кальция:

Са(ОН)2 + 2NH4NO3 + 2НаО = Ca(NO3)2 -4Н2О + 2NOa

Образующийся нитрат кальция хорошо растворяется в воде и вымывается из бетона. Из фосфорных удобрений агрессивен суперфосфат, состоящий в основном из Са(Н2РО4)2, гипса и содержащий небольшое количество свободной фосфорной кислоты.

Сульфоалюминатная коррозия возникает вследствие взаимодействия гипса с гидроалюминатом цементного камня по уравнению:

ЗСаО.А12О3.6Н2О + 3CaSO4 + (25...26) Н2О = = ЗСаО А12О3 -3CaSO4 (31.. .32) Н2О

Образование в порах цементного камня малорастворимого трехсульфатного гидросульфоалюмината кальция (эттрингита) сопровождается увеличением объема твердой фазы примерно в 2 раза. Вследствие разрушающего действия на цементный камень и внешнее сходство кристаллов гидросульфоалюмината (в виде игл) с некоторыми бактериями его иногда называют «цементной бациллой».

Для предотвращения сульфатной коррозии использую ют плотные бетоны на специальном сульфатостойком портландцементе или других сульфатостойких цементах.

 Коррозия под действием концентрированных растворов щелочей, особенно при последующем высыхании, возникает в результате образования соединений, кристаллизующихся с увеличением в объеме (например, соды или поташа при насыщении бетона едким натром или едким кали). В слабощелочной среде цементный камень не подвергается коррозии.

Защита бетона и других материалов от коррозии вызывает большие расходы. Например, при строительстве химических заводов на антикоррозионную защиту зданий и аппаратов расходуется около 10...15% от общей стоимости строительства. Поэтому при строительстве зданий и сооружений необходимо прежде всего определить характер возможного действия среды на бетон, а затем разработать и осуществить нужные меры для предотвращения коррозии, которые в общем виде сводятся к следующему: 1) правильный выбор цемента, 2) изготовление особо плотного бетона, 3) применение защитных покрытий.

Известь – это основной минерал в бетоне, обеспечивающий саму возможность существования основного строительного материала нашей эры: железобетона. Известь обеспечивает необходимую щелочность бетона, пассивирующую сталь арматуры и защищающую ее от коррозии.

Бетон, состоящий на 70-80% из заполнителей и на 20-30% из цементного камня представляет собой классический пример композиционного материала.

Являясь растворимым в воде и химически активным компонентом бетона, известь является корнем практически всех типов коррозии бетона, в частности:

Выщелачивание - при фильтрации воды через бетон известь вымывается из цементного камня, образуя в системе множество пор. Снижение щелочности цементного камня в последствии приводит и к вымыванию других вяжущих фаз.

Силикатно-щелочная реакция – в присутствии щелочей известь может реагировать с активными силикатными заполнителями бетона. В результате этой реакции образуется гель, который при насыщении водой значительно увеличивается в объеме, приводя к местному разрушению бетона.

Сульфатная коррозия – при взаимодействии с соединениями серы, содержащимися в атмосфере или растворенными в воде осадков (кислотные дожди), известь преобразуется в сульфат кальция (гипс), который взаимодействует с минералами цементного камня с образованием расширяющихся и разрушающих бетон новообразований.

Хлоридная коррозия – ионы хлора, проникающие в поры бетона, снижают пассивирующие свойства бетона к арматуре, вызывая коррозию арматуры. Сталь, окисляясь, увеличивается в объеме, разрушая железобетон.

Карбонизация – атмосферный углекислый газ, реагируя с известью, преобразует ее в известняк. При этом щелочность бетона снижается ниже пассивирующего сталь уровня, что приводит к коррозии арматуры в железобетоне, со всеми вытекающими отсюда «прелестями».