CC BY
58
• метод мае забезпечити антикорозшт властивост поверхневого шару, ос-кшьки било працюе за умов тертя в агресивному середовишд.
У подальшому необхщно провести детальний анал1з зношення при-тискних бил, визначити вплив х1м1чно!, мехашчно! та шших складових про-цесу, для остаточних рекомендацш щодо методу змщнення.
Л1тература
1. Голубець В.М. Технолопчш методи поверхневого змщнення метал1чних конструк-цшних матер1ал1в: Навч. пос. - Льв1в: ВТФ "Друксервю", 2000. - 178 с.
2. Обладнання деревообробного виробництва: Навч. пос./ В.В. Шостак, АС. Гри-гор'ев, 1.М. Пишник та ш. - К.: 1СДО. - 1993, ч. 2. - 336 с.
3. Моисеев А.В. Износостойкость дереворежущего инструмента. - М.: Лесн. пром-сть, 1981. - 112 с.
4. Юрик М.Д. Технолопчш основи шдвищення спйкосп проти спрацювання дереворь зального шструменту з високо вуглецевих та низьколегованих сталей: Дис. ... д-ра техн. наук. - Львов, 1996. - 291 с. _
УДК 666.942 Доц. Г.Я. Шевчук, канд. техн. наук; доц. Я.Б. Якимечко,
канд. техн. наук; ст викл. О.В. Омельчук - НУ "Львiвська полiтехнiка"
НЕГАШЕНЕ ВАПНО В БУД1ВНИЦТВ1 ТА НОВ1 НАПРЯМКИ
ЙОГО ВИКОРИСТАННЯ
Наведено результати отримання нових зв'язних речовин на основ1 негашеного i високомщного вапна та вивчено !х властивосп. Запропоновано технолопчну схему його виробництва з використанням вiброперемiшування та мшрододатюв поверхне-во-активних речовин.
Assoc. prof. G. Ya. Shevchuk; assoc. prof. Ya.B. Yaakymechko; senior teacher O.V. Omelchyk-NU "Lvivska Politekhnika"
Unslaked lime in the building and new outright his for use
The information about receiving the new bond materials on the base of unslaked lime and hige strength slaked lime have been suggested and study their properties. The technology diagram is proposal his production with make use vibromix up and microaddmixtures surface - active matters.
Постановка проблеми. Значне розповсюдження сировини та простота отримання зумовили широке використання вапна. На його основi виготовляють в'яжучi речовини рiзного призначення, а приготування розчишв на вапш не ви-магае додаткового розмелювання. Значний економiчний ефект та переваги от-римуемо при замм вапном звичайного портландцементу. Але часто не вивчеш позитивш властивосп вапна обмежують його використання в будiвництвi.
Випал вапна - найбшьш енергоемний процес. При цьому, зпдно з те-оретичними розрахунками, об'емний вихщ карбонату кальщю при випалi зростае з 10 до 20 %, маса зменшуеться на 44 %. Такий процес приводить до утворення високопористих кусюв матерiалу. Практично досягнути повного розкладу СаСО3 майже неможливо i вш залежить вiд температури та часу ви-палу. На якiсть готового продукту i властивостi гашеного вапна мае вплив склад та вмют недопалених частинок, спосiб гасiння та кшьюсть води, яка бе-
реться для гасшня. Регулюючи кiлькiсть води, можна одержати вапно-порох-нянку, вапняне тюто чи вапняне молоко. Пiсля повного гасшня вапняне тюто утворюе макрогель, а вапняне молоко - макрозоль. У цих макроколо1дних системах i вщбуваються процеси розчинення та кристашзаци Са(ОН)2, вiд яких залежить кшцева мiцнiсть виробiв на основi вапна.
Мета дослвджень. Розроблення нових зв'язних матерiалiв на основi негашеного i високомiцного вапна та вивчення 1х властивостей шляхом вико-ристання вiброперемiшування та мiкрододаткiв поверхнево-активних речо-вин у технолопчнш схемi його виробництва.
Результати дослвджень. Одна iз важливих характеристик вапняного тiста - це його пластичшсть, яка залежить вщ розмiрiв кристалiв гiдроксиду кальцiю. Експериментально встановлено, що для отримання високопластич-ного тiста необхiднi такi операци в технологи виробництва: попередне дро-бiння негашеного вапна до кусюв з розмiрами 10.20 мм; гасшня одержано-го матерiалу водою за температури 80...90°С в присутностi мжрододатюв по-верхнево-активних речовин; пiдiгрiв маси до 50°С з одночасним вiброперемi-шуванням 15.20 хв.; рiзке охолодження та витримка тiста протягом 10. 12 год. Запропонована схема виробництва дае змогу виготовляти вапняне тю-то, яке за сво1ми властивостями ютотно вiдрiзняеться вiд звичайного гашеного вапна. Одержане, так зване наджирне вапно, мае в 2 рази вищу питому по-
верхню (14000-16000 см /г), шж звичайне гiдравлiчне вапно (50002 3
8000 см /г). Середня густина при цьому становить 1,9-2,0 г/см при мас 1 м вапна без ущшьнення - 530 кг, що е в 1,5 раза менше, шж у пдравлшно-му вапш. Така рiзниця в показниках досягаеться за рахунок значного змен-шення розмiрiв кристалiв Са (ОН)2 при низькому значеннi пересичення. Основна маса кристалiв такого вапна мае розмiри 0,5.3,0 мкм, форма криста-лiв - таблитчаста у виглядi зародкiв. Бiльшiсть позитивних властивостей на-джирного вапна можна використовувати при одержанш шпаклiвок та високо-мiцних тинькувальних розчинiв. Визначення технолопчних властивостей вапна, одержаного за вдосконаленою технологiею, наведено в табл. 1.
Табл. 1. Технологiчнi власmивосmi вапна
Властивост1 Одиниця вим1ру Значения показника
Ступ1нь б1лизни % 92
Водоутримувальна здатшсть % 86
Збер1гання рухливост1 шару товщиною 5 мм хв. 12
М1цн1сть при стиску через 28 д1б МПа 2,85
М1кротверд1сть ум. од. 4,5
Трщиностшшсть мм 8
Вщомо [1,2], що аморфний стан вапна шдвишуе його реакцшну здат-нiсть i прискорюе пуцолановi реакцil. Технологiчнi властивостi одержаного вапна показали, що висока водоутримувальна здатшсть i пластичнiсть тiста тiсно пов'язаш з розмiром частинок Са(ОН)2, яю при данiй технологil набли-жаються до аморфного стану. Збiльшення об'ему вапна при гасiннi в 2,5 ... 3,0 рази дае змогу одержати iз 10 кг вщ 20 до 32 л вапняного тюта залежно
110
Збiрник науково-техшчних праць
вщ сорту вапна, що пов'язано Ï3 зростанням юлькост пор i виникненням вну-тршнього кристалiзацiйного тиску до 80.100 МПа, який призводить до руйнування бетону (за умови шдвищеного вмiсту вшьного вапна в портлан-дцементному клшкер^.
Така негативна для бетонiв властивють негашеного вапна може бути використана для одержання спещальних цементiв з високою енерпею розши-рення, яю належать до невибухових руйнiвних матерiалiв [3]. Такi матерiали успiшно використовуються для будiвельних робiт, пов'язаних з розбиранням чи руйнуванням конструкцш з бетону, цегли або каменю. Для одержання тех-нологiчних розчинiв з руйшвного матерiалу, основою яких е СаО, в його склад вводять хiмiчнi додатки, що вiдiграють роль регулятора швидкост га-сiння вапна. На величину тиску, що виникае у вапняному камеш, впливае тонина розмелювання вапна, вид i юльюсть додатюв. Руйтвт цементи, яю ха-рактеризуються енергiею самонапруження до 80,0.95,0 МПа, розроблеш на основi промислового негашеного вапна. При дослщженш процесiв твердiння таких цементiв виявлено, що умови пдратаци вапна впливають на кiнетичну та iнтегральну ^mi тепловидiлення. При цьому одержанi результати свщ-чать про взаемний перехщ теплово1 енергiï в енергiю кристалiзацiï, яка визна-чаеться силою самонапруження. Процес розширення та виникнення напру-жень у вапняному каменi вивчався методом растровоï електронноï мшроско-mï i встановлено, що вiн пов'язаний з ростом кристалiчних новоутворень як на поверхш, так i всередиш частинок вапна. При цьому проникнення води у внутршш шари частинок i подальший рiст кристалiв викликае ix розтрюку-вання, що призводить до значного зростання напружень розширення. Досль джено, що регулюючи описаш вище процеси, розчинам на основi негашеного вапна можна надати як здатност розширюватись, так i утворювати високо-мiцний камiнь за схемою пдратацшного твердiння [2].
Слiд вщзначити, що ще одним iз ращональних шляxiв використання вапна е одержання вапняно-пуцоланових в'яжучих, якi мають низку переваг: високу корозшну стiйкiсть, водостшюсть, вироби на ïx основi характеризуются пiдвищеною трiщиностiйкiстю. Рiзнi способи активаци пуцоланових компонентiв, що входять в склад в'яжучих, дають змогу одержати бетони на ïx основi за властивостями, наближеними до бетотв на основi звичайного портландцементу. Ефективним способом покращення властивостей вапняно-пуцоланових в'яжучих е використання вiброобробки на стади приготування бетону [4]. Встановлено, що в'яжучi речовини, до складу яких входять вiбро-оброблеш водт дисперснi суспензи пуцоланiв, характеризуються меншою водопотребою порiвняно з аналогiчними в'яжучими на неактивованих речо-винах. Показано, що в'язюсть дисперсних систем на основi рiзниx пуцоланiв (опоки, цеолiтовоï та горiлоï порiд) залежить вщ природи речовини i ïï струк-турних особливостей. У процесi вiброактивацiï вапняно-пуцоланових в'яжучих виявлено зменшення в'язкостi системи за рахунок стиснення подвшного електричного шару навколо частинок, вившьнення деякоï частини дисперсного середовища i шдвищення руxливостi суспензи. Виявлено, що при обробцi вапняно-пуцоланових в'яжучих проходить диспергування частинок негашеного вапна, яю стають бiльш реакцшноздатш, i дають змогу пiдвищити мехашч-
ну мщшсть бетонiв на 1х основi. Математична обробка параметрiв залежностi мехашчно! мщност вiд обробки показала, що поверхня вщгуку носить екстремальний характер, а 11 форма залежить вiд походження пуцоланово! ре-човини, i зокрема, будови поверхневого шару навколо частинок в'яжучого.
Активащю вапняно-пуцоланових в'яжучих найбшьш ефективно мож-на використати при виготовленш нiздрюватих бетонiв. Вирiшальний вплив на фiзико-механiчнi показники готових виробiв мае розподiл компонентiв вапна, порошку алюмшда та мiкронаповнювача. Дослiдження показали, що використання вiброзмiшування дае змогу за короткий термш здiйснити мак-симальне руйнування структури, однорiдне перемшування i граничне ущшь-нення. Треба вщзначити, що параметри вiброобробки залежать вiд розмiрiв частинок матерiалу: для грубих частинок (1.. .3 мм) частота вiброколивань повинна становити 50 гц при амплiтудi 0,7.. .1,2 мм; для частинок середшх розмь рiв (0,5...0,05 мм) - 100 гц при амплiтудi 0,2 мм; для частинок менше 10 мкм, необхщш частоти коливань не менше 200.. .250 гц при амплiтудi 0,1 мм.
При використанш комплексно! вiброобробки ^броперемшування, вiброактивацiя, вiброспучування) одержано газобетон з середньою густиною 400.550 кг/м i мiцнiстю при стиску до 3,6 МПа. Технологiя виготовлення такого газобетону виключае традицiйну стадiю автоклавування, яка замь нюеться пропарюванням при атмосферному тиску. Така змша технологи до-сягаеться за рахунок вiброактивацill маси на стадп перемiшування. При дп вiбрацil проходить амортизацiя поверхш частинок пуцоланового компоненту, утворення колощних частинок Са(ОН)2, якi мають бшьшу розчиннiсть i при взаемодп з аморфним БЮ2 утворюють низькоосновнi пдросилшати типу СБН (I), що характеризуются пiдвищеною водостiйкiстю i механiчною мщшстю.
Одержати високомiцнi i швидкотверднучi розчини з високими меха-нiчними показниками можна на основi меленого негашеного вапна. Так, при використанш комплексних мжрододатюв поверхнево-активних речовин (КХД), що надають негашеному вапну здатност пдратацшного твердiння, розробленi в,яжучi з мщшстю до 25,0.30,0 МПа, як використаш для дрiбно-розмiрних будiвельних виробiв (цегла, блоки, гранули). Данi щодо визначен-ня пористостi вапняного каменю наведено в табл. 2. На вщмшу вiд звичайно-го гашеного вапна-порохнянки, камшь на негашеному вапш мае меншу вщ-криту пористють, причому з часом твердiння спостер^аеться зменшення як кiлькостi, так i розмiрiв пор за рахунок штенсивно! карбошзацп поверхнi каменю.
Табл. 2. Результати визначення вiдкрито'iпористост'1 вапняного каменю
Тип в'яжучого Порисисть, %, залежно ввд часу твердшня
28 д1б 1 р1к 2 роки
Негашене вапно + КХД 30,84 29,80 14,70
Вапно-порохнянка 57,50 40,92 38,75
Зазначений вище характер пористост також впливае на кшетику росту мщносп розчинiв на негашеному вапш (рис. 1). Якщо для гашеного вапна кшцева мщшсть розчину зумовлена зрощуванням витягнутих кристалiв каль-
112
Збiрник науково-технiчних праць
циту, то для розчишв на негашеному вапш великии вплив на прир1ст мщнос-т мають процеси росту та взаемного перепл1тання кристал1в Са(ОН)2, а та-кож наявшсть твердофазово! води, в присутност яко! може проходити перек-ристал1защя 1 р1ст бшьш досконалих кристал1в пдроксиду кальщю. Тобто, введення мжрододатюв поверхнево-активних речовин модифшуе нов1 фази гашеного вапна, запоб1гае росту 1 перекристал1зацп кристал1в.
Рис. 1. Ктетика росту мiцностi вапнянихрозчитв:
1 - негашене вапно; 2 - гашене вапно
Висновок. Розроблеш нов1 зв'язш матер1али на основ! негашеного 1 ви-сокомщного вапна з використанням в1броперем1шування та мшрододатюв в ба-гатьох випадках можуть устшно замшювати портландцемент. Наявшсть таких цшних властивостеИ, як висока водоутримувальна здатнють, пластичшсть роз-чишв, еколопчшсть, бактерюцидшсть ставить вапно в розряд найважливших буд1вельних матер1ал1в 1 дае змогу виготовляти буд1вельш вироби р1зного приз-начення з покращеними технолопчними та мехашчними характеристиками.
Л1тература
1. Якимечко Я.Б. Некоторые особенности использования негашеной извести в ячеистых бетонах// Строительные материалы. - 2006, № 6. - С. 26-27.
2. Пащенко А.А., Сербии В.П., Старчевская Е.А. Вяжущие материалы. - К.: Вища шк., 1985. - 440 с.
3. Синельников О.Б., Остроухова Н.И. Опыт применения невзрывчатых разрушающих средств в СССР и за рубежом. - ВНИИЭСМ, 1987. - С. 24-27.
4. Эффективные механоактивированные силикатные стеновые материалы/ ЕС. Шин-кевич, В .Я. Керш, Н.В. Сидорова, Е.С. Луцкин// Строительство и техногенная безопасность: Сб. научн. тр. - Симферополь. - 2002, вып. 6. - С. 235-237.
