SPOIWA WAPIENNE

SPOIWA WAPIENNE

Prof. dr hab. Stefania Grzeszczyk

Prof. dr hab. Stefania Grzeszczyk

OPOLE

SPOIWA POWIETRZNE

Wiążą i twardnieją na powietrzu a w wodzie ulegają
rozmiękaniu i tracą wytrzymałość.

Należą do nich:



gips



wapno



spoiwa magnezjowe

Produkcja spoiw mineralnych

Proces produkcji większości spoiw mineralnych

składa

się

z następujących operacji technologicznych:

–

wydobycie surowca ze złoża,

–

przygotowanie surowców,

–

wypalenie,

–

przeróbka produktu wypalonego (chłodzenie,
rozdrabnianie, przemiał z dodatkami).

Spoiwa

wapienne

Surowce do produkcji spoiw wapiennych:
- wapienie: margle, kreda, marmur

Do produkcji spoiw wapiennych stosuje się wapienie złożone
głównie
z kalcytu. Wapienie zawierają domieszki krzemionki, gliny,
piasku, bitumów, związków żelaza, glinu. Obecność krzemionki
oraz związków glinu i żelaza powoduje powstawanie w czasie
wypalania związków hydraulicznych.

Im czystsze wapienie, tzn. bogatsze w CaCO

3

, tym lepsze

wapno można uzyskać, ale wyższa jest temperatura wypalania
wapna (większe zużycie ciepła przy wypalaniu). Wapień
powinien zwiearc około 95% CaCO

3

(gęstość około 2,6 gcm

3

)

wytrzymałość 30-90 MPa.

Schemat ideowy produkcji spoiw wapiennych

powietrznych

Transport

urobku wapienia

(dolomitu)

ze złoża

Rozdrabnianie kamienia do wielkości

wymaganej w urządzeniach do

wypalania (piece pionowe

20-140 mm, piece obrotowe 5-40mm)

Pakownie

Wapno palone

mielone

Mielenie

Ciasto wapienne

Gaszenie wodą

Składowanie

wapna

kawałkowego w

suchym miejscu

Wapno palone kawałkowe (w bryłach) –

wapniowe CaO, dolomitowe CaO + MgO

Wypalanie

rozdrobnionego

kamienia 900-1100

o

C

Przesiewa
nie

Gaszenie wodą

Separacja

Wapno
suchogaszone

Pakowanie

Wypalanie wapieni na wapno

CaCO

3

 CaO + CO

2

wapień

tlenek wapnia dwutlenek węgla

(węglan wapnia) (wapno palone)

Reakcja endotermiczna wymagająca 425 kcal do rozłożenia

1 kg wapienia

Wypalanie dolomitu na wapno

CaCO

3

• MgCO

3

 CaO + MgO + 2CO

2

dolomit

tlenek tlenek

dwutlenek

wapnia magnezu węgla

Wypalanie wapieni marglistych na wapno hydrauliczne

CaCO

3

 CaO + CO

2

CaCO

3

+ SiO

2

 2CaO•SiO

2

CaCO

3

+ Al

2

O

3

i Fe

2

O

3

 3CaO•Al

2

O

3

i 4CaO

•Fe

2

O

3

Schemat przemian związanych z otrzymywaniem i stosowaniem

wapna powietrznego (tzw. cykl życia wapna)

Zbyt wysoka temperatura przy wypalaniu wapna
powoduje nadmierne spieczenie wapna. Zbyt niska
temperatura

powoduje

powstawanie

nierozłożonego CaCO

3

(wapno niedopalone).

Właściwości wapna palonego zależą od
temperatury wypalania.

W miarę wzrostu temperatury wypalania
rośnie:
- gęstość wapna,
- wielkość cząstek,
maleje natomiast:
- powierzchnia właściwa,
- porowatość,
- reaktywność wapna.

Właściwości wapna niegaszonego w zależności

od temperatury wypalania

Temp.

wypalani

a

o

C

900

1.000

1.100

1.200

Gęstość

pozorna

kg/m

3

1.800

2.070

2.400

2.700

Czas

gaszenia

min.

4,0

5,2

9,1

20,5

900

o

C – powierzchnia właściwa ok. 90.000 cm

2

/g

1.000

o

C – powierzchnia właściwa ok. 39.000 cm

2

/g

Gaszenie wapna palonego (lasowanie)

CaO + H

2

O  Ca(OH)

2

wapno palone

woda wapno gaszone

(tlenek wapnia ) (wodorotlenek wapniowy)

Reakcja egzotermiczna wydzielająca 155 kcal z 1 kg wapna

palonego

Wiązanie wapna

Wiązanie wapna w postaci Ca(OH)

2

następuje w wyniku

przemian Ca(OH)

2

1. Zagęszczanie koloidalne Ca(OH)

2

2. Wydzielanie się z przesycanego roztworu Ca(OH)

2

kryształów uwodnionego Ca(OH)

2

i ich powolny wzrost i

zrastanie się – tworzenie się szkieletu krystalicznego

3. Dysocjacja części wodorotlenku wapniowego na jony Ca

2+

i

OH

-

i reakcja jonów wapniowych z krzemionką z piasku,

powstawanie uwodnionych krzemianów wapnia, które jako
trudno rozpuszczalne wypadaja z roztworu łącząc ziarna
piasku

4. Karbonizacja wodorotlenku wapniowego

Ca(OH)

2

+ H

2

O + CO

2

 CaCO

3

+ 2H

2

O

Wytrzymałość

zapraw

wapiennych

R

c

[MPa]

Wapno

hydratyzowa

ne

Wapno
palone

po 28 dniach

0,2 – 0,5

0,7 – 1,0

po 90 dniach

0,4 – 0,8

1,8 – 2,2

Rozdrobniony wapień -

surowiec do produkcji wapna

Wapno palone kawałkowe (w

bryłach)

Wapno palone łatwo reaguje z wodą z intensywnym wydzieleniem
ciepła – przy małej ilości wody kawałki CaO rozpadają się (a), a
następnie przechodzą w biały proszek zwany wapnem
suchogaszonym (b); przy większej ilości wody tworzy się ciasto
wapienne.

a
)

b
)

Rodzaje wapna budowlanego wg normy
PN-EN 459-1

Wapno palone CaO

(kawałkowe,

mielone) w

zetknięciu z wodą

reaguje

egzotermicznie

hydrauliczne

NHL (proszek)

WAPNO
BUDOWLANE

WAPNO POWIETRZNE

- z wypalania wapieni lub

dolomitów, powoli twardnieje na

powietrzu, nie ma właściwości

hydraulicznych

Wapno

wapnio

we CL

Wapno

dolomito

we DL

Naturalne

wapno

hydrauliczne

NHL

(proszek)

WAPNO HYDRAULICZNE

-z wypalania wapieni ilastych,

z ew. dodatkami,

ma właściwości hydrauliczne

Wapno

hydrauliczne

(sztuczne)

HL (proszek)

Wapno

całkowicie

zhydratyzowan

e Ca(OH

)2

,

Mg(OH

)2

(proszek)

Wapno

hydratyzowa

ne Ca(OH)

2

,

MgO

(proszek)

Wapno

hydratyzowane

Ca(OH)

2

(proszek, ciasto

wapienne, mleko

wapienne) nie

reaguje

egzotermicznie z

wodą

Podział wapna budowlanego wg normy
PN-EN 459-1

Oznaczenie wapna

symbol

Zawartość

CaO + MgO

[% mas.]

Wytrzymałość

na ściskanie

[MPa]

Wapno wapniowe 90
Wapno wapniowe 80
Wapno wapniowe 70

CL 90
CL 80
CL 70

 90
 80
 70

-
-
-

Wapno dolomitowe 85
Wapno dolomitowe 80

DL 85
DL 80

 85
 80

-
-

Wapno hydrauliczne 2
Wapno hydrauliczne 3,5
Wapno hydrauliczne 5
Wapno hydrauliczne

naturalne 2
Wapno hydrauliczne

naturalne 3,5
Wapno hydrauliczne

naturalne 5

HL 2
HL 3,5
HL 5
NHL 2
NHL

3,5
NHL 5

-
-
-
-
-
-

 2 do  7

 3,5 do 10

 5 do 15

 2 do 7

 3,5 do 10

 5 do  15

Charakterystyka właściwości spoiw
wapiennych

Biała barwa - wapno stanowi dodatek do białych cementów, do betonu
architektonicznego).

Bardzo duże rozdrobnienie - dodatek wapna poprawia urabialność i plastyczność
zapraw i betonów cementowych oraz ich wygląd po rozformowaniu, nadaje
nieprzepuszczalność, dobrą przyczepność.

Silnie egzotermiczna reakcja z wodą -wapno palone jest stosowane do osuszania innych
materiałów, w robotach zimowych.

Duża zasadowość - pozwala neutralizować inne materiały, kwaśne grunty, wpływa na
właściwości bakteriobójcze wapna, przeciwdziała rozwojowi mikroorganizmów.

Zdolność absorbowania znacznej ilości wody (40-50%) - właściwości retencyjne
wapna umożliwiają dobre wiązanie zapraw, przeciwdziałając odciąganiu wody przez
podłoże.

Niewielka wytrzymałość - zaprawy wapienne (1:3) dojrzewające w normalnej
temperaturze osiągają po 90 dniach dojrzewania wytrzymałość na ściskanie 1-2 MPa.

Rysoodporność

- wapno zapewnia zaprawom pewna elastyczność i zmniejsza ich

podatność na powstawanie rys.

Zdolność do reakcji chemicznych z materiałami pucolanowymi i hydraulicznymi -
wykorzystywana
w produkcji spoiw.

Zdolność do tworzenia z piaskiem krzemianów wapniowych - wykorzystywana w
produkcji wyrobów wapienno-piaskowych i betonów komórkowych w warunkach
autoklawizacji.

Wpływ na powstawanie zdrowego mikroklimatu w pomieszczeniach budynków.