2. Spoiwa mineralne powietrzne w budownictwie.

Mineralne spoiwa wiążące dzielimy na:

• Powietrzna (gipsy i wapno),

• Hydrauliczne (cementy).

Spoiwa hydrauliczne zachowują trwałość w środowisku wodnym w przeciwieństwie do spoiw powietrznych, które nie są odporne na działanie wody i, po pewnym czasie, tracą właściwości wiążące i wytrzymałość.

Najczęściej stosowanymi spoiwami powietrznymi są spoiwa gipsowe, których podstawowym składnikiem jest zazwyczaj półwodny siarczam (VI) wapnia – gips półwodny, oraz spoiwa wapienne, składające się głównie z wodorotlenku wapnia.

Proces wytwarzania spoiw mineralnych, niezależnie od przeznaczenia produktu końcowego, zawiera następujące operacje technologiczne:

1. Wydobycie i rozdrobnienie kamienia gipsowego (gips naturalny) lub dostatecznie dużo desulfogipsu do zakładu,

2. Obróbka cieplna (dehydratacja) dwuwodnego siarczanu (VI) wapnia,

3. Zmielenie produktu i zmieszanie go z określonymi dodatkami.

Spoiwa gipsowe:

Podstawowym składnikiem spoiw gipsowych jest siarczan wapnia. W zależności od formy, w jakiej występuje, wyróżnia się:

- właściwe spoiwa gipsowe wytwarzane w wyniku częściowej dehydratacji dwuwodnego siarczanu wapnia, składające się głównie z CaSO₄·1/2H₂O;

- spoiwa anhydrytowe stanowiące produkt całkowitej dehydratacji gipsu (CaSO₄·2H₂O) lub przeróbki anhydrytu naturalnego;

Właściwe spoiwa gipsowe w zależności od ich przeznaczenia, dzielimy na trzy podstawowe grupy:

I) gipsy stosowane w budownictwie. (gipsy szpachlowe, tynkarskie, kleje gipsowe itp.)

2) spoiwa gipsowe przeznaczone do celów technicznych (np. gipsy modelarskie)

3) gipsy medyczne. (chirurgiczne, dentystyczne)

Spoiwa anhydrytowe w budownictwie znalazły zastosowanie przede wszystkim do wykonywania samopoziomujących się wylewek podpodłogowych oraz jako składnik mieszanek tynkarskich. Aktywatorami przyspieszającymi proces hydratacji anhydrytu. a tym samym jego wiązanie i twardnienie, są między innymi: — wapno palone i hydratyzowane, — cement portlandzki, — siarczan potasu. — palony dolomit.

Produkcja spoiw gipsowych polega na przeprowadzeniu w odpowiednich warunkach dehydratacji CaSO₄·2H₂O, prowadzącej do otrzymania CaSO₄·1/2H₂O lub CaSO₄.

Wiązanie spoiw gipsowych jest natomiast procesem rehydratacji, z więc przekształcenia się CaSO₄·1/2H₂O i CaSO₄ w dwuwodny siarczan wapnia.

Podstawowymi kierunkami wykorzystania spoiw gipsowych w budownictwie są:

• Produkcja elementów budowlanych, przede wszystkim płyt gipsowo-kartonowych,

• Wytwarzanie tynków gipsowych, gipsów szpachlowych oraz klejów,

• Produkcja spoiw do wykonywania wylewek podpodłogowych.

Zmieszanie spoiwa z wodą przekształca go w zaczyn.

Podstawowymi zaletami zaczynów gipsowych są:

• Krótki czas wiązania i twardnienia, który można regulować ;

• Szybki przyrost wytrzymałości;

• Łatwość formowania;

• Brak przyczepności do form;

• Łatwość uzyskiwania gładkich powierzchni;

• Mała gęstość pozorna po wyschnięciu (800-1200 kg/m³);

• Znaczne pęcznienie podczas wiązania (do 1,5%) i niewielki skurcz podczas wysychania (do 0,1%)

• Brak szkodliwego oddziaływania na naskórek człowieka;

• pH zbliżone do 7;

• mała higroskopijność wyschniętego zaczynu (do ok. 2%);

• przepuszczalność pary wodnej;

• dobra izolacyjność cieplna (λ ~ 0,26 W/mK);

• dobra akumulacja cieplna;

• biała barwa wyschniętego zaczynu.

Cechą ujemną spoiw gipsowych jest ich duża, dochodząca nawet do 50%, nasiąkliwość oraz uzależnienie ich wytrzymałości od zawilgocenia. Obniżenie wytrzymałości wyrobów gipsowych na skutek zawilgocenia następuje w wyniku kapilarnego podciągania wody.

Spoiwa wapienne:

Surowcem do produkcji wapna są skały wapienne, a proces wytwarzania wapna palonego (CaO) sklada się z następujących podstawowych operacji technologicznych:

1. wydobycia i rozdrobnienia kamienia wapiennego,

2. wydzielenia na sitach odpowiednich frakcji ziarnowych,

3. wypalenia wapna.

Mianem spoiwa wapienne określa się zazwyczaj materiały wiążące, których podstawowym składnikiem jest tlenek wapnia - wapno palone CaO, lub wodorotlenek wapnia - wapno hydratyzowane Ca(OH)₂. Spoiwa te określane są w obowiązującej aktualnie normie jako „wapno budowlane". W polskim budownictwie, w niewielkich ilościach używane jest także ciasto wapienne - mazisty produkt reakcji z wodą (gaszenia) wapna kawałkowego w dołach gaszalniczych, oraz wapno pokarbidowe.

CaCl₂ + 2H₂O —> C₂H₂ + Ca(OH)₂.

Wapno palone wykorzystywane jest w przemyśle materiałów budowlanych, głównie do produkcji autoklawizowanych betonów komórkowych i wyrobów wapienno-piaskowych.

Wapno hydratyzowane stosowane jest w budownictwie najczęściej do wytwarzania różnego typu zapraw wapiennych, zapraw cementowo-wapiennych oraz gipsowo-wapiennych, wykorzystywanych przede wszystkim jako zaprawy tynkarskie.

Oba rodzaje wapna znalazły zastosowanie także jako aktywatory różnego typu spoiw żużlowych, popiołowych, i innych spoiw wieloskładnikowych.

O właściwościach wapna palonego decydują przede wszystkim dwa czynniki:

1) właściwości surowca, a zwłaszcza rodzaj, ilość i sposób rozmieszczenia zanie-czyszczeń w surowcu wapiennym (kamieniu wapiennym);

2) temperatura wypalania wapna.

Właściwości wapna hydratyzowanego Ca(OH)2 kształtowane są przede wszystkim przez:

- właściwości (skład chemiczny, mineralny i ziarnowy oraz szybkość hydratacji) wapna palonego użytego jako surowiec do produkcji hydratu;

- warunki, w jakich prowadzony jest proces hydratacji. szczególnie duże w piecach opalanych paliwami stałymi.

Podstawową reakcją chemiczną, zachodzącą podczas wwalania kamienia wapiennego, jest dysocjacja termiczna węglanu wapnia

CaCO₃ <-> CaO + CO₂.