Поступове перетворення в тверде тіло розчинів на негашеного вапна в результаті взаємодії СаО з водою, виникнення і кристалізації гідратних утворень називається гідратний твердением. Процес гідратного тверднення відрізняється від карбонатного тим, що на його першому етапі гідратіруется безводний оксид кальцію. Цей процес може проходити як топохимической, так і через розчин. Але незалежно від механізму процесу Гідроксид кальцію виділяється в колоїдному стані. Колоїдні частинки агрегируются, створюючи коагуляционную структуру, яка поступово переходить в кристаллизационную. Спочатку виникає трохи кристалічних зародків, потім їх кількість збільшується, починається процес росту окремих кристалів і на певному етапі спостерігається взаємне зчеплення і зрощення деяких з них. В основі твердіння в'яжучих матеріалів лежать два протилежні процеси - створення кристалічного зростка сталого гідратного освіти і виникнення та часткова релаксація внутрішніх напружень, що з'являються в результаті подальшого зростання більших кристалів і розчинення термодинамічно нестійких більш дрібних кристалів. Перший процес веде до створення певної структури твердіння, завдяки чому зростає міцність твердіє конгломерату. Другий процес може привести до руйнування вже виникла структури і зниження міцності. Особливу небезпеку при цьому представляють місця, де кристалічна решітка спотворена і тому термодинамічно нестійка. Такі ділянки мають більш високу розчинність в порівнянні з добре викристалізувалися великими кристалами Са (ОН) 2. Тому вже сформувався камінь перекрісталлізовивают, в результаті чого зростають правильні і розчиняються дрібні кристали Са (ОН) 2 в місцях контактів. Це призводить до виникнення внутрішніх напружень і необоротного зниження міцності.
Величина спаду міцності залежить від водотвёрдого відносини (В / Т) в твердіє пасті. Чим більше це відношення, тим кращий знижується міцність вже сформованого твердіє вапняного в'яжучого.
Якщо розчин зберігають в сухих умовах, міцність не зменшується, так як вода в порах випаровується і Са (ОН) 2 переходить в стійкий карбонат.
Вапняно-піщані вироби в умовах автоклавної обробки тверднуть завдяки утворенню гідросилікатів кальцію. Таке тверднення називається гідросілікатним. Тепловологісна обробка проходить зазвичай в автоклавах при тиску 0,9-1,6 МПа, що відповідає температурі 174,4-200 про С. Відомо, що розчинність Са (ОН) 2 зменшується з підвищенням температури. У той же час розчинність SiO2 різко зростає, починаючи з 150 про С. Так при 25 о С розчинність SiO2 становить 0,006, а при 175оС - 0,18 г / л, т. Е. Перевищує розчинність Са (ОН) 2. Отже, до температури 100-130 ° С рідка фаза вапняно-кремнеземистих виробів буде насичена в основному гідроксидом кальцію, а при подальшому підвищенні температури відбудеться її насичення і SiO2. При взаємодії кварцу з вапном розриваються зв'язку Si - O - Si і під дією гідроксилу утворюються групи ≡ SiOH, які в подальшому утворюють з іонами кальцію гідросилікати кальцію. Спочатку виникають високоосновні гідросилікати кальцію (1,8-1,5) СаО * SiO2 * (1-1,25) Н2 О. Цей гідросилікат представляє С2SН (А). Кристалізується він в формі призматичних платівок розміром до 10-20 мкм. На цьому ж етапі з'являється і гідросилікат (1,5-2) СаО * SiO2 * NН2 О, що позначається С2SН2. Надалі при зниженні концентрації Са (ОН) 2 в розчині і збільшенні концентрації SiO2. створюються умови для освіти менш основних гідросилікатів кальцію. Виникають гідросилікати (0,8-1,5) СаО * SiO2 * (0.5-2) H2 O або CSH (B). Низькоосновні гідросилікати кристалізуються у вигляді найтонших пластинок, які згортаються в трубки, що мають вигляд волокон. При тривалій автоклавної обробці утворюється Тоберморі 5СаО * 6SiO * 5H2 O (C5S6H6).
Гідросілікатное твердіння використовується для отримання силікатної цегли і силікатних бетонів.
1.3.Условія руйнування (корозія) композиту, на даному в'язкому Області застосування продукту
Справжня щільність негашеного вапна коливається в межах 3,1-3,3 г / см3 і залежить, головним чином, від температури випалу, наявності домішок, недожога і перепалу. Справжня щільність гідроксиду залежить від ступеня її кристалізації і дорівнює для Са (ОН) 2. кристалізованої в формі гексагональних пластинок, 2,23 і аморфної 2,08 г / см3. Середня щільність комовой негашеного вапна в шматку в більшій мірі залежить від температури випалу і зростає з 1,6 до 2,9 г / см3. Насипна щільність для вапна інших видів наступна: для меленої негашеного в рихлонасипном стані - 900 - 1100, в ущільненому - 1100 - 1300 кг / м3; для гідратного вапна (пушонки) в рихлонасипном стані 400-500, а в ущільненому - 600-700 кг / м3; для вапняного тесту - 1300-1400 кг / м3.
Пластичність, яка обумовить здатність в'яжучого надавати будівельних розчинів і бетонів удобообрабативаемость, - найважливіша властивість вапна. Пластичність вапна пов'язана з її високою водоудерживающей здатністю. Тонкодисперсні частинки гідроксиду кальцію, адсорбционно утримуючи на своїй поверхні значну кількість води, створюють своєрідну мастило для зерен заповнювачів в розчинної або бетонної суміші, зменшуючи тертя між ними. Внаслідок цього вапняні розчини мають високу удобообрабативаемостью, легко і рівномірно розподіляються тонким шаром на поверхні цегли або бетону, добре зчіплюються з ними, відрізняються водоудерживающей здатністю навіть при нанесенні на цегляні та інші пористі підстави.
Все це сприятливо позначається на продуктивності праці при кладок і штукатурних роботах, на їхню якість, а також на довговічності кладки і штукатурки. Вапно досі є одним з основних матеріалів для виготовлення чисто вапняних і складних будівельних розчинів.
Чим активніше вапно і повніше вона гаситься, чим більше вихід вапняного тесту з 1 кг комовой вапна, ніж дисперсні частинки вапна, тим більше її пластичність.
Швидкість схоплювання. Розчини на гашеного вапна схоплюються дуже повільно. Зразки розміром 7,07 х 7,07 х 7,07 см з розчину на цьому виді вапна доводиться витримувати в формах протягом 5-7 діб до набуття ними певної міцності, що дозволяє їх расформовиваются. Схоплювання кілька прискорюється при сушінні зразків. Розчини на меленої негашеного вапна схоплюються через 15-60 хвилин після замішування. Швидкість їх схоплювання залежить від швидкості гідратації оксиду кальцію і умов тверднення.
Об'ємні зміни. При твердінні розчинів і бетонів, виготовлених на будівельному повітряної вапна, можливі об'ємні зміни в основному трьох видів: нерівномірне зміна обсягу, обумовлене сповільненій гидратацией частинок пережога, усадка і набухання, температурні деформації.
Нерівномірні зміни обсягу вельми небезпечні для збереження розчинів, бетонів або виробів з них, так як перепалені частки СаО і MgO гидратируются зі збільшенням обсягу в уже затверділому вапняному камені. Виникаючі при цьому напруги досягають критичних значень і викликають розтріскування виробів, деформацію кладки і т. П. При значному вмісті в вапна негасящіхся зерен її доцільно перед вживанням тонко подрібнювати, а при гасінні застосовувати найбільш досконалі способи та апарати або гасити вапно в барабанах під тиском пара .
Температурні деформації в початковий період схоплювання і твердіння найбільш характерні для бетонів і розчинів на меленої негашеного вапна. При її взаємодії з водою відбувається інтенсивне тепловиділення, в результаті якого в ряді випадків вироби розігріваються до 60-70 о С і більше. Так як при цьому умови для розсіювання теплоти на зовнішніх поверхнях майже завжди краще, ніж усередині, то у виробі неминуче виникають перепади температури, а отже, і нерівномірні температурні деформації. В результаті більш холодні поверхневі шари вироби виявляються в розтягнутому стані, що супроводжується найчастіше появою тріщин.
Інтенсивність тепловиділення і температурних деформацій зростає зі збільшенням тонкості помелу вапна, зниженням водоізвесткового відносини і, навпаки, зменшується при введенні в суміш добавок, що уповільнюють швидкість гідратації оксиду кальцію.
При твердінні вапна взимку бажано інтенсивне тепловиділення. Висока екзотермічність меленої негашеного вапна запобігає швидке замерзання розчинів і бетонів і прискорює їх висихання.
Міцність розчинів і бетонів на будівельному повітряної вапна насамперед залежить від умов її твердіння. Повільно тверднуть при звичайних температурах і через місяць набувають невелику міцність розчини на гашеного вапна. Гідратне твердіння розчинів на меленої негашеного вапна дає можливість через 28 діб повітряного твердіння досягти міцності при стисненні до 2-3 МПа. При автоклавном твердении можна легко виготовляти щільні вапняно-піщані бетони з міцністю при стисканні до 30-40 МПа і більше. Міцність розчинів і бетонів на будівельному вапна зростає також зі збільшенням її активності і зменшенням до певної межі водоізвесткового відносини.
Довговічність вапняних розчинів і бетонів залежить від виду вапна і умов її твердіння.
У повітряно-сухих умовах створюються найбільш сприятливі умови для їх зміцнення внаслідок карбонізації гідроксиду кальцію вуглекислотою повітря. У вологих умовах вапняні будівельні розчини та бетони, затверділі в звичайних температурних умовах, поступово втрачають міцність і руйнуються. Руйнування при цьому настає особливо швидко, якщо бетони то замерзають, то розморожують. Чим активніше в розчинах і бетонах пройшли процеси карбонізації вапна, тим вони більш водостійкі і морозостійкі.
Вапняно-піщані бетони та вироби автоклавного твердіння, особливо виготовлені на меленої негашеного вапна, характеризуються високою водо - і морозостійкість. В цьому відношенні вони практично рівноцінні виробам з бетонів на цементах.
З будівельної повітряної вапна виготовляють розчини, призначені для наземної кладки частин будівель і штукатурок, що працюють в повітряно-сухих умовах. Широке застосування вапна в будівництві обумовлено тим, що вона є місцевим в'язкою речовиною. Сировина і паливо для її отримання є майже всюди, а організація виробництва пов'язана з відносно невисокими капіталовкладеннями.