7.3 Гидравлические вяжущие

Гидравлические вяжущие вещества способны твердеть и сохранять прочность как на воздухе так и в воде. Но лучшей средой для их твердения является влажная среда. Они способны твердеть на воздухе до тех пор, пока в их составе в достаточном количестве сохраняется вода затворения. К гидравлическому твердению способны вещества, в составе которых имеются соединения оксидов кальция (СаО) с кремнеземом (SiO₂), глиноземом (Аl₂О₃) и оксидом железа (Fe₂O₃), т.е. это силикаты кальция (nCaO^.SiO₂), алюминаты кальция (nCaO^.Al₂O₃), ферриты кальция (nCaO^.Fe₂O₃), алюмоферриты кальция (nCaO^.Al₂O₃^.Fe₂O₃) и др. К таким вяжущим относят гидравлическую известь, цемент и его разновидности.

Гидравлические свойства вяжущих (водостойкость, способность твердеть во влажных условиях) можно усилить путем введения в их состав природных или искусственных минеральных материалов (добавок), в составе которых содержатся водный (гидратированный) кремнезем или алюмосиликаты. Такие добавки называют активными минеральными или гидравлическими, потому что при смешивании их в тонкоизмельченном виде с известью-пушонкой они придают ей гидравлические свойства, а при смешивании с портландцементом повышают его водостойкость. Такие добавки еще называют пуццолановыми. «Пуццоланой» в древности называли вулканическую рыхлую породу (вулканический пепел), которая широко использовалась как добавка к извести при строительстве порта в Путеолах (Древняя Италия). Последний был также и крупным центром торговли пуццоланой в то время. Позднее там же возник и одноименный город Поццуоли.

7.3.1 Гидравлическая известь

Гидравлическая известь является продуктом обжига не до спекания при температуре около 1000^оС мергелистых известняков, содержащих в своем составе от 8 до 20 % глинистых примесей. Производство ее принципиально не отличается от производства воздушной извести.

В процессе обжига известняк тоже разлагается на СаО и СО₂. Углекислый газ СО₂ улетучивается, а часть свободной СаО вступает в химическое взаимодействие с составляющими глинистых примесей: кремнеземом SiО₂ и глиноземом Аl₂О₃. Продукты этого взаимодействия (силикаты и алюминаты кальция) обладают в размолотом состоянии способностью твердеть в воде. Чем больше в извести будет содержаться этих веществ, тем сильнее будут ее гидравлические свойства. Поэтому при твердении гидравлической извести имеют место как процесс высыхания и карбонизации известкового теста (аналогично воздушной извести), так и процесс гидратации силикатов и алюминатов кальция.

При затворении гидравлической извести водой она некоторое время должна твердеть на воздухе (от 7 до 21 дня), а затем уже приобретает способность твердеть в воде без опасности снижения прочности.. При этом, чем меньше в ней содержится свободной СаО, тем меньше требуется выдержка растворов и бетонов на воздухе. Поэтому, в зависимости от содержания свободной СаО и возможности твердеть в воде такая известь подразделяется на слабогидравлическую и сильногидравлическую.

Прочность гидравлической извести невелика и в возрасте 28 суток составляет 0,5…5 МПа. Твердеет медленно: начало схватывания наступает через 0,5…2 часа, конец схватывания – 8…16 часов.

Применяют гидравлическую известь для изготовления кладочных и штукатурных растворов, искусственных каменных материалов и бетонов и других изделий.