2.Podział mineralnych spoiw budowlanych:

1. ze względu na rodzaj surowca, z którego są produkowane:

- spoiwa gipsowe(siarczanowe)- otrzymywane z surowców, których głównym składnikiem jest dwuwodny siarczan wapnia CaSO4 · 2H2O lub siarczan wapnia CaSO4 ;

- spoiwa wapienne- produkowane z surowców, których głównym składnikiem jest węglan wapnia CaCO3;

- spoiwa magnezjowe- ich głównym składnikiem jest węglan magnezu MgCO3 lub węglan wapnia i magnezu MgCa(CO3)2 ;

- spoiwa krzemianowe- produkowane z surowców, których głównym składnikiem jest tlenek krzemu SiO2 oraz węglanu sodu lub potasu Na2CO3 lub K2CO3 ;

- spoiwa cementowe- otrzymywane ze skał węglanowych (wapieni kredy) i surowców ilastych (glin) lub surowców wapienno- ilastych (margli) często z użyciem przemysłowych surowców wtórnych (odpadowych), np. żużli wielkopiecowych, popiołów lotnych i innych;

2. ze względu na zachowanie się spoiwa w środowisku wodnym:

- spoiwa hydrauliczne- mają zdolność do wiązania i twardnienia nie tylko w środowisku powietrznym, ale i w środowisku wodnym;

• - spoiwa powietrzne- są to spoiwa posiadające zdolność do wiązania i twardnienia tylko w środowisku powietrza (suchego), bowiem warunkiem zachodzenia reakcji prowadzących do wiązania i twardnienia tych spoiw jest ich wysychanie.

• 3. Klasyfikacja wapna według polskiej normy PN-90/B- 30020.

Wapno (wg PN-90/B-30020) dzieli się na następujące rodzaje:

1) Wapno niegaszone w kawałkach (palone) - otrzymuje się je przez wypalanie wapieni w piecach wapienniczych w temperaturze 900-1300 C. Głównym składnikiem tego produktu jest tlenek wapniowy. Wapno palone jest porowate, barwy białej, żółtawej do szarej. Gęstość właściwa wapna wynosi 3,1 g/cm³ , gęstość objętościowa luźno nasypanego wapna 0,8-1,1 t/m³ , w stanie utrzęsionym 1,0-1,2 t/m³ . Z 1 kg wapna palonego otrzymuje się 2,2-3,0 l ciasta wapiennego.

W zależności od składu chemicznego rozróżnia się cztery gatunki wapna niegaszonego w kawałkach: ekstra, 01, 02, 03.

Na powietrzu wapno palone traci własności wiążące- wietrzeje, a w obecności wilgoci i CO2 przekształca się z powrotem w CaCO3 . Im drobniejsze są kawałki wapna palonego, tym bardziej rozwinięta jest jego powierzchnia, a więc tym szybciej zachodzi wietrzenie. Po dostarczeniu na budowę nie należy wapna magazynować, a natychmiast je zgasić i zadołować.

Wapno palone w bryłach lasuje się na budowie i używa w postaci ciasta wapiennego. Lasowanie, czyli gaszenie wapna, polega na hydratacji (uwodnieniu) tlenku wapiennego, zgodnie z reakcją:

CaO + H2O → Ca(OH)2

Proces ten jest egzotermiczny. W procesie gaszenia wapna dużą rolę odgrywają domieszki zawarte w wapnie - krzemiany i gliniany wapniowe, które z czasem uwadniają się, czemu towarzyszy pęcznienie. Gaszenie odbywa się ręcznie, bądź mechanicznie. Mechaniczne gaszenie ma dużo zalet - wapno gasi się bardzo dokładnie, nie zawiera większych cząstek nie zlasowanych ( krótkie dołowanie ciasta wapiennego).

Ciasto wapienne posiada plastyczność spowodowana tym, że wodorotlenek wapniowy jest w stanie dużego rozproszenia. Poszczególne ziarna wodorotlenku otoczone są otoczkami wodnymi. Błonki te zmniejszają tarcie między ziarnami, nadając ciastu plastyczność. Wapno chude jest mało plastyczne, gdyż posiada ono grubsze ziarna o mniejszej powierzchni właściwej, wiążące mniejszą ilość wody. Z tego tez względu ma on mniejszą wydajność.

Przy dłuższym przechowywaniu ciasta w dole należy je zabezpieczyć warstwą piasku. Szczególnie starannie trzeba chronić ciasto wapienne przed przemarznięciem, gdyż przemarznięte wapno nie może być stosowane do robót tynkowych.

2) Wapno niegaszone mielone- otrzymuje się je przez rozdrobnienie wapna niegaszonego w kawałkach. Miesza się je najpierw z piaskiem, a dopiero potem zalewa wodą. Zaletą wapna niegaszonego mielonego jest to, że odpada czynność gaszenia wapna na budowie, a oprócz tego- dzięki wydzielaniu się ciepła w toku gaszenia się proszku w zaprawie- przyspiesza się znacznie wiązanie i twardnienie zaprawy. Ujemną stroną jest to, że traci ono swoje właściwości w ciągu 2-3 tygodni od chwili zmielenia, wskutek wchłaniania wilgoci z powietrza.

Rozróżnia się cztery gatunki wapna niegaszonego mielonego: ekstra, 01, 02, 03.

Gęstość objętościowa w stanie luźnym nasypanym wynosi 0,7-0,8 t/m³, w stanie utrzęsionym 1,1-1,3 t/m³ .

Wapno niegaszone mielone stosuje się do robót murowych i tynkowych jak również do produkcji wyrobów wapienno-piaskowych i betonów komórkowych.

3) Wapno suchogaszone ( hydratyzowane) - otrzymuje się je fabrycznie z wapna niegaszonego przez działanie odpowiednią ilością wody do chwili rozpadu na suchy proszek. Głównym składnikiem tego produktu jest wodorotlenek wapniowy.

Gęstość właściwa wynosi 2,1 g/cm³ , gęstość objętościowa w stanie luźno nasypanym 0,4-0,5 t/m³ , w stanie utrzęsionym 0,6 t/m³ .

Do produkcji wapna suchogaszonego stosować można wapienie nie tylko wysokoprocentowe, lecz także zdolomityzowane, a nawet dolomity. Wapno lekkopalone o dużej zawartości CaO gasi się szybko. Zawarty w wapnie tlenek magnezowy wymaga dłuższego czasu i wyższej temperatury gaszenia. Dlatego wapna dolomityczne wymagają odpowiednich urządzeń hydratacyjnych, a ponadto dokładnego zmielenia. W przeciwnym bowiem przypadku ziarna niedogaszone mogą być powodem odprysków i odpadania tynków.

Hydratacja wapna jest reakcją egzotermiczną

CaO + H2O → Ca(OH)2 + 15540 cal

MgO + H2O → Mg(OH)2 + 8200 cal

Bardzo ważna jest odpowiednie dozowanie wody przy produkcji hydratu (woda reguluje temperaturę procesu) . Zbyt wysoka temperatura zmniejsza jego pulchność, zwiększa ciężar objętościowy obniża wydajność.

Woda wiąże ciepło wydzielające się przy uwadnianiu wapna zmieniając się w parę wodną. Zbyt mała ilość wody powoduje tzw. spalanie się wapna - produkt żółknie, ma wysoki ciężar objętościowy, traci własności wiążące. Niektóre ziarna wodorotlenku bowiem odwadniają się i zbijają się w grudki wraz z cząstkami nieuwodnionymi, które bardzo trudno się gaszą. Zbyt duża ilość wody daje wilgotny produkt- niezdatny do dalszej przeróbki i zbrylający się w workach.

Wapno hydratyzowane stosuje się do zapraw murarskich i tynkarskich oraz do przygotowania suchych mieszanek tynków szlachetnych. Można je używać bezpośrednio do zapraw bez kłopotliwego gaszenia i dołowania.

Wapno hydrauliczne - spoiwo wykazujące po związaniu i twardnieniu przez pewien czas w środowisku powietrznym zdolność do dalszego twardnienia pod wodą. Cechę tę zawdzięcza obecności krzemianów i glinianów wapniowych. Charakteryzuje się też zawartością znacznej ilości wolnego wapna ulegającego karbonizacji.

Wapno hydrauliczne posiada moduł hydrauliczny poniżej 4,5, przy czym wapno słabo hydrauliczne M = 4,5- 3,5, zaś silnie hydrauliczne M =3,5- 2,5.

Surowcem do otrzymywania tego wapna są wapienie margliste( CaCO

i domieszki gliniaste) oraz wapienie krzemionkowe. Wapno hydrauliczne wypala się w piecach tego samego typu co i wapno powietrzne. Temperatura wypalania wapna wynosi 900-1100 ºC.

Podstawowymi składnikami wapna hydraulicznego są: wolny tlenek wapniowy CaO, krzemian dwuwapniowy 2CaO · SiO2 , glinian trójwapniowy

3CaO · Al2O3 i żelazian dwuwapniowy 2CaO · Fe2O3 . Po wypaleniu zmielone wapno hydrauliczne poddaje się gaszeniu. Podczas gaszenia trzeba uważać, aby krzemiany i gliniany wapniowe nie uległy uwodnieniu, zaś całe wolne wapno zostało przekształcone w wodorotlenek wapniowy. Wapno to jest wypalane w wysokiej temp. , gasi się więc trudniej i wolniej. Zmielone wapno nawilża się ciepłą wodą na urządzeniach ślimakowych i zsypuje do silosów, gdzie niezgaszone cząstki wolnego wapna ulegają dogaszeniu. Następnie sproszkowany materiał kierowany jest na separatory, grubsze kawałki wracają do młynów i ulegają ponownemu gaszeni , drobne idą do zbiorników i pakowni.

Wapno hydrauliczne ma następujące własności: ciężar właściwy

2,70-2,8 g/cm³ ciężar objętościowy 0,7- 1,0 t/m³ . Wytrzymałość wapna od zawartości składników hydraulicznych.

Wapno hydrauliczne znajduje zastosowanie do wytwarzania zapraw murarskich, wypraw tynkarskich oraz do produkcji betonów o niewielkiej wytrzymałości.

Wiązanie i twardnienie spoiw wapiennych na przykładzie ciasta wapiennego.

Wiązanie i twardnienie polega na rozpuszczeniu się wodorotlenku wapniowego. Z przesyconego roztworu krystalizuje uwodniony wodorotlenek wapniowy, który tworzy szkielet krystaliczny. Zjawisko wiązania i twardnienia sprowadza się tu jedynie do rekrystalizacji fazy wyjściowej. Część wodorotlenku, która przeszła do roztworu, ulega dysocjacji na jony Ca i OH . Jony wapnia reagują z krzemionką, która częściowa przechodzi do roztworu tworząc uwodnione krzemiany wapniowe. Krzemiany te są trudno rozpuszczalne i wypadając z roztworu cementują ziarna piasku. W dalszym stadium następuje karbonizacja wodorotlenku wapniowego. Nawęglanie zachodzi w środowisku wodnym. Powstałe kryształy CaCO3 i Ca(OH)2 przerastają się wzajemnie, spajają ziarna piasku i tworzą zwarty monolit.

Wytrzymałość zapraw wapiennych jest niewielka. Określa się ją na beleczkach z zaprawy o stosunku wagowym wapno - piasek 1: 3. Jest to stosunek optymalny; zarówno większa jak i mniejsza zawartość piasku obniża wytrzymałość.

Samo wapno przy wiązaniu i twardnieniu na skutek oddawania wody kurczy się i pęka; dodatek piasku zmniejsza skurcz i stwarza korzystniejsze warunki wiązania, dające twardy mocny szkielet.

4. Skrócony opis przeprowadzonych badań, dane doświadczalne.

- odmierzono na wadze elektronicznej 1,043g preparatu danego do

analizy i umieszczono go w zlewce,

- poprzez pipetkę zwilżono preparat wodą krystalizacyjną,

- odmierzono w cylinderku 20cm³ HCl (1.19) i wlano go do zlewki

ze zwilżonym preparatem,

- odparowano wodę ze zlewki aż do uzyskania suchej substancji,

- wysuszoną substancję zwilżono kilkoma kroplami HCl (1.19),

- dolano 50cm³ gorącej wody krystalizacyjnej,

- otrzymaną substancję przelano poprzez lejek z sączkiem do kolby,

- dolano wody krystalizacyjnej przez sączek, aż do uzupełnienia

kolby,

- odmierzono 50cm³ badanego roztworu i przelano go do zlewki,

- dolano do tego ok. 50cm³ wody destylowanej,

- do tego dodano 0,1g chlorowodorku hyroksylaminy,

- dalej dodano 2cm³ trójetanoloaniny,

- mieszając dodano 25cm³ Ka(OH),

- do uzyskania koloru różowego dodawano KALCES,

- z biurety dolewano roztwór EDTA do uzyskania koloru

niebieskiego,

- odczytano objętość V1 zużytego EDTA,

- miareczkowanie powtórzono trzy razy.

- wyniki miareczkowania:

V1 = 48,0 cm³

V2 = 50,0 cm³

V3 = 49,2 cm³

5. Obliczenia - wyniki oznaczenia.

a) obliczenie średniego zużycia roztworu EDTA do badania rodzaju

danej substancji (dla 50cm³ badanego roztworu).

Vśr = = 49,06cm³

b) obliczenie ile moli wapnia znajduje się w 50 cm³ badanego roztworu.

1 mol Ca ↔ 1 mol EDTA

EDTA - 0,05 M/cm³

0,05M - 1000cm³

xM - 49,06cm³

x = = 0,00245M

x = 0,00245M

Tyle moli wapna jest w 50cm³, to 5 · 0,00245M będzie w 250cm³, czyli w

całym roztworze badanym.

5 · 0,00245M = 0,01225M

c) obliczenie procentowej zawartości CaO w badanym roztworze

CaO → 0,01225 · (40 + 16) = 0,01225M · 56g = 0,686g

1,043g - 100 %

0,686g - x %

x = = 65,77 %

6. Ustalenie do jakiego rodzaju spoiwa wg PN-90/B-30020 należy

badany materiał.

Badane spoiwo wapienne jest zbliżone parametrami do:

SPOIWA SUCHOGASZONEGO 02 PN-90/B-30020.

2+ -

V1 + V2 + V3

3

0,686g · 100%

1,043g

1000 cm³

0,05M · 49,06cm³

2+

-5-

---