Твердение известково-песчаных смесей при повышенных температурах

Если при обычных температурах взаимодействием извести и кварцевого песка можно пренебречь, то при повышенном давлении водяного пара 0,9—1,3 МПа и, соответственно, температуре 175—200°С реакционная способность частиц кварцевого песка существенно возрастает. Становится возможным активное взаимодействие Si02 и извести, в результате которого образуются гидросиликаты кальция, играющие роль цементирующего вещества. При этом прочность камня обеспечивается не физическим сцеплением гидратных новообразований вяжущего с зернами заполнителя, а химическим взаимодействием компонентов сырьевой смеси (извести и кварцевого песка), протекающим по реакции
хСа(ОН)2 + Si02 + пН20 -> хСаО * Si02(n+l)H20.

Состав образующихся гидросиликатов кальция зависит от исходного соотношения извести и кремнезема в смеси, дисперсности кварцевого песка, температуры и продолжительности тегаю-влажностной (гидротермальной) обработки. На практике стремятся добиться такого состава гидросиликатной связки, который обеспечивал бы максимальную прочность материала. Состав гидросиликатов оценивают по их основности, то есть мольному отношению CaO/Si02, которое может меняться от 2 до 0,8. В начальный период обработки, когда в системе еще присутствует свободная известь, преимущественно образуется двухкальциевый гидросиликат 2СаО • Si02 * Н20 (сокращенная запись — C2SH(A)). По мере гидротермальной обработки основность новообразований постепенно снижается, и образуются волокнистые тоберморитопо-добные гидросиликаты серии CSH(B) с основностью, близкой к единице. Получаемые гидросиликаты дают более высокопрочный сросток, чем кристаллы C2SH(A). Однако присутствие двухосновных гидросиликатов кальция, обладающих игольчатой армирующей структурой, в изделиях также необходимо.

С ростом продолжительности запаривания за счет понижения основности уже закристаллизовавшихся гидросиликатов образуется дополнительное количество низкоосновных соединений. В результате увеличения общего количества цементирующего вещества, а также более полной кристаллизации стабилизировавшегося гидросиликата кальция прочность автоклавных материалов повышается.

Такой механизм твердения извести в гидротермальных условиях в смеси с кварцевым песком, а также шлаками, золами и другими кремнеземистыми или алюмосиликатными добавками послужил основой для создания нового класса материалов, получивших широкое распространение, а именно силикатных бетонов и силикатного кирпича